Einführung, konventionelle Diagnostik, SPECT · Klinik für Nuklearmedizin • München LMU...

Klinik für Nuklearmedizin • München LMU

NuklearmedizinEinführung,konventionelle Diagnostik,SPECT

Definition

Nuklearmedizin ist die Anwendung von radioaktiven

Stoffen zu diagnostischen und therapeutischen

Zwecken an Patienten

und zur Erforschung von Erkrankungen

Nuklearmedizin

Tracermethode nach G. von Hevesy, 1943

hierbei bedient sie sich der sogenannten Tracermethode:

Einsatz von kleinen Mengen radioaktiv markierter

Substanzen zur Untersuchung von physiologischen und

biochemischen Vorgängen im Organismus.

Nuklearmedizin

Bilderzeugung in Röntgen und Nuklearmedizin

Röntgen-röhre

Röntgen-film

Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von

Patient

Personal

Umwelt

Strahlenexposition

Die Strahlenexposition muß so niedrig wie möglich gehalten werden durch:

strenge Indikationsstellung (Alternativmethoden)

optimale Untersuchungstechniken

strenge Qualitätskontrollen

Strahlenexposition

Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von

Patient

Personal

Umwelt

Art der Strahlung

Photonenstrahlung

Korpuskularstrahlung

Faktoren der Strahlenexposition

Art der Strahlung

Photonenstrahlung

γ - Strahlung

Röntgenstrahlung

Art der Strahlung

Photonenstrahlung

KorpuskularstrahlungElektronen

Positronen

Protonen

Neutronen

α-Strahlung (He-Kerne)

Art der Strahlung

Photonen- / Korpuskularstrahlung

Energie der Strahlung

Art der Strahlung

Halbwertszeit HWZ

Art der Strahlung

Halbwertszeit HWZ

physikalische HWZphys

biologische HWZbiol

effektive HWZeff

HWZphys: Halbwertszeit des radioaktiven Zerfalls

HWZbiol: Halbwertszeit, innerhalb der eine Substanzaus einem Verteilungsraum (z.B. Organ, Blut) zur Hälfte verschwunden ist

HWZeff =HWZbiol + HWZphys

HWZbiol HWZphys

Halbwertszeit (HWZ)Radioaktiver Zerfall

Aktivität (A) =Zerfälle

Zeit1 Bq = 1 Zerfall

1 Ci = 3.7 1010 Zerfällesec*

Einheit:

DefinitionenRadioaktiver Zerfall

Art der Strahlung

effektive Halbwertszeit HWZeff

Aktivitätsmenge

Kollimator SzKr Photomultiplier Elektronik Auswerteeinheit

Rechner

PolaroidRöntgenfilm

Bilddokumentation

Prinzip der Gamma-Kamera (Anger-Kamera)

Gamma-Kamera (Anger-Kamera)

Siemens „Bodyscan“

PET-Scanner

e+Positron

Atomkern

180° ± 0.5°Detektorblock

Detektorblocke+e+

Annihilation

511 keV

e Elektron

Kriterien zur Auswahl radioaktiver Isotope

Die penetrierende γ-Strahlung ist wichtig für den diagnosti-schen Nachweis des Radiopharmazeutikums außerhalb des Patienten (in vivo-Diagnostik). Wegen der relativ geringen Energieabgabe im Gewebe ist die Strahlenexposition niedrig.

Die nicht penetrierende β-Strahlung (Reichweite im Gewebe< 5 mm) ist wichtig für den therapeutischen Einsatz einesRadiopharmazeutikums.

Radionuklid Halbwertszeit γ-Energie (keV) Zerfallsart

99m-Tc 6 h 140 IT131-J 8.05 d 364 β γ125-J 60 d 35 EC123-J 13,3 h 159 EC

113m-In 1,67 h 393 IT111-In 2,8 d 170, 250 EC57-Co 270 d 122 EC201-TI 73 h 167, 135 EC

Radioaktive Isotope in der Nuklearmedizin

Chromatographie - Säule mitradioaktivem Mutternuklid

Elutionsmittel (NaCl)

abgetrenntes radioaktivesTochternuklid

Bleiabschirmung

Prinzip eines Radionuklidgenerators

Radiopharmazeutikum Definition

Radioaktive Arzneimittel (Radiopharmaka) sind Arznei-

mittel, die radioaktive Stoffe enthalten und ionisierende

Strahlung spontan aussenden und die wegen dieser

Eigenschaften angewendet werden.

keine pharmakologische Wirkung

Radionuklid + Organspezifischer Träger(Pharmakon)

Radiopharmazeutikum

Radionuklid + Organspezifischer Träger(Pharmakon)

99mTc Zinnkolloid LeberMAA LungeMDP (DPD) SkelettIsonitril (MIBI) Herz

123Jod Hippuran NiereMIBG NNM

Beispiele

Nuklearmedizin – konventionelle Diagnostik und SPECT

Prinzipien der nuklearmedizinischen Bildgebung

Szintigraphie

statische Szintigraphie Sequenzszintigraphie Funktionsszintigraphie

Szintigraphie: Flächenhafte (zweidimensionale) Darstellung einer räumlichen (dreidimensionalen) Radioaktivitätsver-teilung.

Die dritte Dimension wird durch das Maß der Radio-aktivitäts-Belegung pro abgebildeten Meßpunktwiedergegeben.

Mit der statischen Szintigraphie können Informationen über Größe, Form und Lage sowie über das Speicherverhalten von Organen gewonnen werden.

Die Darstellung erfolgt nach Abschluss der Verteilung bzw. zu einem definierten Zeitpunkt, der für die Markierung eines Organs repräsentativ ist.

Szintigraphie statische Szintigraphie

Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate

NormalbefundDiagnose:Multiple Skelettfiliae

Tumorszintigraphie mit In-111 Octreotid (Somatostatinrezeptorligand)

Schilddrüsendiagnostik - Beispiele

Radiojodtherapie

E., E., w, 58 aE., E., w, 58 aE., E., w, 58 a

vor RJ-Therapie (13.03.97) nach RJ-Therapie (07.10.97)

multifokale Autonomie

TSH < 0.03 µU/ml TSH = 0.75 µU/ml

1.RJTh

Schilddrüsen-Ca. pap./foll. SD-Ca pT4 N0 M 1 (Lunge)

3.RJTh2.RJTh

r v lr v lr v l

R.,F. 01.06.37oTg: 441 ng/ml Tg: 9.2 ng/ml Tg: < 1.0 ng/ml

Posttherapie-Scans nach

Bildliche Darstellung der Verteilung eines radioaktiven Stoffes im Organismus und seiner zeitlichen Veränderung durch eine Folge von szintigraphische Bildern (z.B. sequenzszintigraphi- sche Darstellung einer Organperfusion oder des 131J-Hippuran- transports durch die Nieren).

Szintigraphie Sequenzszintigraphie

3‘‘

6‘‘

9‘‘

12‘‘

15‘‘

• Akquisitionsbeginn:

• Sofort mit Injektion

• Injektion als Bolus

3-Phasen-Skelettszintigraphie1. Phase/ Arterielle Perfusion

• Im Anschluß an die 1. Phase• bzw. 2 - 5 min p.i.

2‘ P.I.

5‘ P.I.

3-Phasen-Skelettszintigraphie2. Phase/ Blutpool

• 2.5 - 3 h p.i.

3H P.I.

3-Phasen-Skelettszintigraphie3. Phase/ Knochenphase

Injektionen

Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinel-node Konzept): Malignes Melanom

Injektionsstellen Injektionsstellen abgedeckt

SLN axillär

Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinel- node Konzept): Mammakarzinom

Kollimierte Gamma- Meßsonde zur intraoperativen Detektion des SLN

Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi

Diagnose: Nebenschilddrüsenadenom

Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren

Nieren: 99mTc-MAG3

Untersuchungstechnik:

Sequenzszintigraphie

Funktionsszintigraphie

Bildliche Darstellung und quantitative Auswertung der zeitlichen Verteilungsänderung eines radioaktiven Stoffes im Organismus durch szintigraphische Bilder undBerechnung von Zeit-Aktivitätskurven über elektronisch ausgewählten Regionen (Regions of interest), die das gesamte Organ oder interessierende Teile des Organs beinhalten.

Szintigraphie Funktionsszintigraphie

Präoperative AbklärungNierentumor

obstruktivPostrenale Abflussstörung

Nierensequenzszintigraphie AbklAbkläärung NASTrung NAST

mit mit ACEACE--HemmerHemmer

ohne ohne ACEACE--HemmerHemmer

mit mit ACEACE--HemmerHemmer ohne ohne ACEACE--HemmerHemmer

Nierensequenzszintigraphie AbklAbkläärung NASTrung NAST

SPECT = Single Photon Emission Computed Tomography

Aufnahme eines dreidimensionalen Datensatzes durch ein Gammakamerasystem mit einem oder mehreren rotierenden Detektorköpfen und Rekonstruktion von Schichten in beliebiger Orientierung

Gamma-Kamera (Anger-Kamera)2-Kopf-Kamera 3-Kopf-Kamera

Gamma-Kamera (Anger-Kamera)

Akquisition

Rekonstruktion(gefilterte Rückprojektion)

Klinik für Nuklearmedizin • München LMUBildbeispiel: SPECT der Lendenwirbelsäule

Untersuchungstechnik“ SPECT ”

Rippen LAO 45°

• Mehraufwand 20 - 30 Minuten ?

• Kamera verfügbar ?

• Informationsgewinn ?

Untersuchungstechnik“ SPECT versus Zusatzaufnahme ”

SPECT der Wirbelsäule Nachweis von Herdbefunden mit SPECT vs. planarer Sz.

planar SPECT

Thorakale Rückenschmerzen: Unklare lytische Läsion 6. BWK re

Transversal

Coronal

SPECT CT

SPECT der Wirbelsäule

coronar

sagittal

transversal

planar

Skelettszintigraphie

Klinik für Nuklearmedizin • München LMUDiagnose: Dystopes NSD-Gewebe

SPECTcoronardorsal → ventral

Tc-99m-MIBI-SPECT Computertomographie

Fusion

Tumorszintigraphie mit Tc-99m EHT (Somatostatinrezeptorligand)

Skelett-SPECT

Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren

BelastungBelastung

RuheRuhe

Myokard: 99mTc-MIBIMyokard: 99mTc-MIBIStress

Untersuchungstechnik:

SPECT-Technik

0.10.05

Herz: 201Tl -Chlorid

Hirn: 99mTc -HMPAO

Leber: 99mTc -HIDASkelett: 99mTc -MDP

Lunge: 99mTc -MAASchilddrüse: 99mTc - Pertechnetat

Nieren: 99mTc - DMSANieren: 99mTc - Mag3

Schillingtest

CT AbdomenCT ThoraxKolonkontrasteinlaufUrogrammMagen-Dünndarm-PassageLWS 2 Ebenen

Becken-ÜbersichtBWS 2 Ebenen

Schädel 2 Ebenen

Thorax 2 Ebenen

Röntgen-DiagnostikNuklearmedizin

Strahlenexposition durch radiologische Diagnostik

2.RJTh

3.RJTh

1.RJTh

Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-131Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-131

Diagnose: Metastasiertes Schilddrüsenkarzinom

R V L L D R

Diagnose: Lebermetastasen bei Neuroblastom

Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBGTumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG

R V L L D R

Diagnose: Mediastinales Neuroblastom

Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBGTumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG

Klinik für Nuklearmedizin • München LMUDiagnose: Metastasiertes Karzinoid

Tumorszintigraphie In-111 Octreotide (Somatostatinrezeptoren)Tumorszintigraphie In-111 Octreotide (Somatostatinrezeptoren)

ventral

dorsal

SPECTtransversalcranial → caudal

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