Was ist Nuklearmedizin?

Einleitung

Unter Nuklearmedizin versteht man das medizinische Fachgebiet, in dem für Diagnostik und Therapie kurzlebige offene Radionuklide verwendet werden. Ein Radionuklid ist ein radioaktiver Atomkern, der unter Abstrahlung von α-, ß-,oder γ- Strahlung zerfällt. Das in der nuklearmedizinischen Diagnostik am häufigsten verwendete Nuklid zur Erzeugung von Szintigrammen mit Hilfe von Gammakameras ist das Technetium 99m (Tc 99m). Dabei ist die Zahl 99 die Massezahl A, die sich aus der Summe von Protonen und Neutronen des Atomkerns ergibt. Das m symbolisiert einen metastabilen Zustand. Tc 99m besitzt eine γ- Energie von 140 keV (keV= Kiloelektronenvolt) bei einer kurzen Halbwertzeit von 6 Stunden.

Die medizinischen Anwendungen lassen sich wie folgt unterteilen:

• Funktion - Stoffwechsel- und Lokalisationsdiagnostik durch Messung der Verteilung von in den Körper eingebrachten (inkorporierter) Radionukliden mittels statischer oder dynamischer Szintigramme.
• Messung von Körperflüssigkeiten und Körperausscheidungen (Druchblutungsmessungen, Nierenfunktionsprüfung, Herzfunktion (Blutvolumen))
• Messungen außerhalb des menschlichen Körpers z.B. in Reagenzgläsern, also in vitro-Laborverfahren, z.B. zur Bestimmung von Hormonen. Bei in vitro-Messungen wird u.a. Jod 125 mit einer Gammaenergie von 35 keV und einer Halbwertzeit von 60 Tagen angewandt.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zählt ebenfalls zur Nuklearmedizin.

Diagnostik und Therapie

Methoden und Geräte

Gammakamera

Eine Gammakamera ist eine bilderzeugende Apparatur der Nuklearmedizin zur Darstellung der Verteilung inkorporierter γ- strahlender Radionuklide als statische oder dynamische Szintigramme. Der Detektor (auch Messkopf genannt), der mit einem leistungsfähigen Rechner gekoppelten Gammakamera, hat in der Regel ein Gesichtsfeld von 25-40 cm Durchmesser bei runder Kopfausführung oder bei modernen Großfeld-Rechner-Kameras in rechteckiger Form von bis zu 40x60 cm. Die γ- Stahlung, die den Patienten in alle Raumrichtungen verlässt, erzeugt nach Passieren eines Kollimators im Kopf der Kamera, der jeweils nur eine Projektionsrichtung ausblendet, in einem Natriumjodid-Kristall, der mit Thallium dotiert ist, NaJ (Tl), von 9-12,5 mm Dicke Lichtblitze. Diese Lichtblitze werden mit Hilfe von Sekundärelektronenvervielfachern (SEV), auch als Photomultiplier bezeichnet, in elektrische Impulse umgewandelt und nach Passage einer Ortungselektronik in einem Rechner als Radionuklidverteilungsbilder dargestellt werden.

PET

Für die Anwendung in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) werden Isotope verwendet, die unter Aussendung eines Betaplusteilchens (ß+ ), also eines Positrons, zerfallen. Man bezeichnet derartige Radioisotope als Positronenstrahler. Ein Positron ist ein positiv geladenes Elektron und damit dessen Antiteilchen. Betaplusstrahlende Isotope, die besonders in der Medizin verwendet werden, sind z.B. Sauerstoff 15 oder Fluor 18.

Das Zerfallsschema des ß+strahlenden Isotops Sauerstoff 15 (O¹⁵) in das Stickstoffisotop 15 (N¹⁵) sei exemplarisch vorgestellt und sieht formal wie folgt aus:

O¹⁵ ----> N¹⁵ + ß+ + y

Das dabei zusätzlich frei werdende Neutrino spielt in der Medizin keine Rolle.

PET/CT

Ein Problem der PET ist die schlechte Ortsauflösung (ca. 5 mm), die ohne zusätzliche Strahlenbelastung nicht mehr gesteigert werden kann. Seit einigen Jahren bieten deshalb verschiedene Hersteller (Siemens, Philips, General Electric) Geräte an, die einen PET-Scanner mit einem Computertomografen (CT) kombinieren. Für die nahe Zukunft ist dies auch mit MRT-Geräten geplant. Der Patient wird unmittelbar hintereinander durch beide Detektorringe (Gantries) gefahren. Die entstehenden Bilder werden im Computer fusioniert; meist wird die CT-Information schwarzweiss, und die PET-Information farbig überlagert. Diese Methode kombiniert die hohe Ortsauflösung (ca. < 1 mm) einer CT mit der funktionellen Information aus der PET.

Wegen der höheren Kosten eines PET/CT-Scanners (s. u.) wird stattdessen oft mittels moderner Software eine Überlagerung (sogenannte Soft-Fusion bzw. Koregistrierung) von CT-Bildern und PET-Daten berechnet; mithilfe gemeinsamer Referenzpunkte wie z.B. Knochenstrukturen. Das ist auch mit MRT-Bildern möglich. Je nach Einsatzgebiet ist die "hard-fusion" mittels PET/CT-Scanners oder die "soft-fusion" vorzuziehen.

Wikipedia: PET

SPECT

Die Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) ist ein nuklearmedizinisches Verfahren zur Herstellung von Schnittbildern menschlicher Organismen. Anders als bei der Röntgen-Computertomographie stammt die zur Bildgebung verwendete Strahlung nicht von einer externen Strahlenquelle, sondern von einem Radiopharmakon, das dem Patienten vor der Untersuchung verabreicht wird. 

Die Bildgebung geschieht über so genannte Gamma-Kameras (auch Anger-Kameras genannt, da sie nach dem Anger-Prinzip aufgebaut sind). Das verabreichte Radiopharmakon reichert sich je nach seiner chemisch-biologischen Struktur in verschiedenen Körperbereichen wie bei der Szintigrafie vermehrt an (z.B. in den Knochen). Beim Zerfall der im Radiopharmakon enthaltenen radioaktiven Elemente wird Gamma-Strahlung emittiert, die dann von der Gamma-Kamera detektiert wird. Die Schnittbild-Rekonstruktion der solcherart gewonnenen Projektionsdaten erfolgt analog zur Röntgen-Computertomographie

Wikipedia The Free Encyclopedia: SPECT 

Radiojodtherapie

Die Radiojodtherapie dient der Heilung einer krankhafter Überfunktion der Schilddrüse sowie von bösartigen Erkrankungen der Schilddrüse mit Hilfe des radioaktiven Jods 131. Dieses Nuklid des Jods ist ein Betaminusstrahler mit nachfolgender Gammastrahlung. Es besitzt eine Halbwertzeit von rund 8 Tagen und eine Gammaenergie von 360 keV.

Links:

Medicine Worldwide: Nuklearmedizin 
Ein Überblick über die Geräte und Methoden, Diagnostik und Therapie, Patientenbezogen.

Buchtipps: 

Nuklearmedizin von Hans-Joachim Hermann, Anke Ohmstede, Gebundene Ausgabe - 390 Seiten - Urban & Fischer Bei Elsevier, Erscheinungsdatum: Mai 2004, ISBN: 3437475509

Leitfaden Nuklearmedizin von H. Elser, J. Hafner-Grab, Th. Knoch, Broschiert - 310 Seiten - Steinkopff, Erscheinungsdatum: August 2003, ISBN: 3798513910

Radiojodtherapie von Eberhard Bell, Frank Grünwald, Gebundene Ausgabe - 142 Seiten - Springer, Berlin, Erscheinungsdatum: November 1999, ISBN: 3540659137

 

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