Bildgebende Diagnostik

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1 Nuklearmedizin Einführung in das Fachgebiet Bildgebende Diagnostik Sonographie Röntgendiagnostik konventionell, Computertomographie Kernspintomographie (MRT) nuklearmedizinische Verfahren konventionell, SPECT, PET 1

2 Gegenstand: Nuklearmedizin Diagnostik und Therapie durch Anwendung offener radioaktiver Substanzen 2

3 Nuklearmedizin - Geschichte 11/1895 Entdeckung der X-Strahlen durch W.C.Röntgen Entdeckung der Radioaktivität durch Marie Curie und Henri Becquerel Entdeckung, dass im Dunkeln gelagerte Fotoplatten durch Uransalz geschwärzt worden sind = Prinzip der Filmdosimetrie Entwicklung der Indikatortechnik (Tracerprinzip) durch Georg von Hevesy 3

4 Nuklearmedizin - Tracerprinzip Lebende Organismen können nicht zwischen den verschiedenen Isotopen eines Elementes unterscheiden. Ein radioaktives Isotop nimmt in gleicher Weise wie ein inaktives an Transport-, Stoffwechselund Ausscheidungsvorgängen teil. Das radioaktive Isotop kann über seine emittierte Strahlung von außen gemessen werden - es dient als Indikator oder Tracer Beispiel: 127 I - inaktiv, 123 I / 131 I - aktiv * alle Jodisotope werden gleichermaßen von der SD aufgenommen Nuklearmedizin - Geschichte 1926 erste Studien des Blutflusses durch Blumgart 1934 Entdeckung der künstlichen Radioaktivität durch Irene Joliot-Curie und Frederic Joliot 1938 erste Schilddrüsendiagnostik mit Jod erster Kernreaktor Therapie einer SD-Überfunktion mit Jod 1958 Entwicklung der Gammakamera durch Anger 1962 Einführung von 99m Tc in die nukl. Diagnostik 1963 Einführung der SPECT 1975 Einführung der PET 4

5 Grundlagen der Nuklearmedizin Strahlenphysik Messung der Strahlung Strahlenbiologie Wechselwirkungen zwischen Strahlung und Materie Radiochemie Markierung von radioaktiven Substanzen Radiochemie - Grundbegriffe Radionuklid = radioaktives Isotop z.b. 99m Tc oder Tc-99m Radiopharmakon = radioaktives Isotop gekoppelt an eine chemische Substanz, die die Anreicherung im biologischen System vorgibt z.b. 99m Tc-HDP oder 123 I-Hippuran 5

6 Radionuklidproduktion Reaktornuklide 131 Iod, 99 Molybdän Zyklotronprodukte 201 Thallium, PET-Radionuklide Generatorprodukte 99m Technetium Zyklotron 6

7 Auswahlkriterien für Radiopharmaka 1. Pharmakokinetik - Rückschlüsse auf die Organfunktion durch kinetisches Verhalten des Radiopharmakons 2. Affinität - selektive Anreicherung in einem Organ 3. Halbwertzeit - kurze physikalische und biologische HWZ 4. Stabilität in vivo - keine chemischen Veränderungen 5. Radiotoxizität - nur niedrige Toxizität zur Diagnostik 6. Strahlenart - reine Gammastrahler zur Diagnostik 7. Strahlungsenergie - günstiger Bereich kev Radionuklide zur Diagnostik Radionuklid Strahlenart Physik. HWZ Energie 99m Tc γ 6 h 140 kev 123 Iod γ 13 h 159 kev 111 In γ 2,6 d 170 kev 240 kev 201 Tl γ 3,1 d 80 kev 51 Cr γ 28 d 320 kev 133 Xe γ 5,3 d 80 kev 7

8 Stellenwert von 99m Tc in der nuklearmedizinischen Diagnostik Kurze physikalische Halbwertzeit (6 Std.) reiner Gammastrahler günstige Gammaenergie (140 kev) als Generatorprodukt ständig verfügbar und daher ständig einsetzbar guter Komplexbildner kostengünstig Radionuklide zur Therapie Radionuklid Strahlenart Physik. HWZ Gammaenergie 131 I β, γ 8 d 364 kev 90 Y β 64 h 153 Sm β, γ 46 h 103 kev 32 P β 14 d 186 Re β, γ 90 h 137 kev 89 Sr β 50 d 8

9 Einführung in die klinische Nuklearmedizin Nuklearmedizinische Diagnostik Funktions- und Stoffwechseldiagnostik verschiedener Organe bzw. Organsysteme Nuklearmedizinische Strahlentherapie Durchführung von Behandlungsverfahren mit offenen radioaktiven Isotopen 9

10 Nuklearmedizinische Diagnostik Szintigraphie = bildliche Darstellung einer Radioaktivitätsverteilung im Körper durch Messung von außen Statische Szintigraphie stationäre Verteilung Dynamische Szintigraphie Darstellung von Funktionsabläufen Schichtverfahren = Emissionstomographie SPECT und PET Statische Szintigraphie Beispiele -Schilddrüsenszintigraphie -Skelettszintigraphie (Ganzkörperszintigraphie) 10

11 Schilddrüsenszintigraphie Radiopharmaka: 123 I-Iodid, 131 I-Iodid, 99m Tc-Pertechnetat Prinzip: Radioaktives Jod wird wie nicht aktives Jod in die Schilddrüse aufgenommen und in die Hormone eingebaut Aufnahme von Tc-Pertechnetat über gleichen Mechanismus, aber kein Einbau in Hormone 11

12 Schilddrüsenszintigraphie Indikationen Abklärung des Funktionszustandes von Schilddrüsenknoten - Differenzierung in kalte und heiße Knoten Abklärung der Ursache einer Hyperthyreose funktionelle Autonomie, Morbus Basedow Therapiekontrolle nach Operation oder Radiojodtherapie 12

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15 Bildgebende Diagnostik des Skelettsystems Röntgenuntersuchung des Knochens Skelettszintigraphie Abbild des Knochens in Abhängigkeit vom Mineralsalzgehalt Abbild des Knochenstoffwechsels Skelettszintigraphie Grundlagen radioaktiv markierte Phosponate lagern sich an der Knochenoberfläche in Abhängigkeit von Durchblutung und Stoffwechsel an 15

16 Skelettszintigraphie Indikationen Onkologie ossäre Metastasierung, primäre Knochentumoren Traumatologie Nachweis einer Fraktur bei fraglichem Röntgenbefund Rheumatologie entzündliche Skelett- und Gelenkerkrankungen Orthopädie Lokale entzündliche Knochenerkrankungen Lockerung einer Totalendoprothese 16

17 Erwachsener Kind 17

18 Dynamische Szintigraphie Beispiel Nierenfunktionsszintigraphie 18

19 Nierenfunktionsszintigraphie Beurteilung der tubulären Funktion mit 99m Tc-MAG3 bzw. 123 I-Hippuran Beurteilung der glomerulären Filtration mit 99m Tc-DTPA Nierenfunktionsszintigraphie Prinzip: Radioaktiv markierte nierengängige Substanz wird intravenös injiziert und die Ausscheidung durch die Nieren aufgezeichnet Indikationen: Funktionsbeurteilung der Nieren bei Chemooder Strahlentherapie Funktionelle Relevanz von Harnabflussstörungen 19

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21 Emissionstomographie 1. SPECT = single photon emission computer tomography Myokardszintigraphie 2. PET = Positronenemissionstomographie Einsatz von 18 F-FDG in der Tumordiagnostik Radiopharmaka Myokardszintigraphie Durchführung - 99m Tc-MIBI (Cardiolite), 201 Thallium Vorbereitung des Patienten herzwirksame Radiopharmaka, insbes. Nitrate beachten Belastungsuntersuchung Ergometrie: Belastung auf Fahrrad oder Laufband, medikamentöse Belastung: Infusion von Adenosin 21

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23 Normale Myokardperfusion in Ruhe und Belastung Belastungsischämie im Myokardszintigramm Belastung Ruhe Belastung Ruhe Belastung Ruhe 23

24 Ausgedehnte Myokardnarbe ausgehend von der Herzspitze Myokardszintigraphie Indikationen Verdacht auf koronare Herzkrankheit meist bei Diskrepanz von Klinik und Belastungs-EKG vor der invasiven Diagnostik (Koronarographie) Ausmaß der Myokardschädigung nach Infarkt Indikationsstellung zur Therapie: PTCA, Bypass-Op. nach der invasiven Diagnostik (Koronarographie) Verlaufskontrolle nach PTCA oder Bypass-Op. 24

25 Positronenemissionstomographie Prinzip: Messung der sekundären Vernichtungsstrahlung, die beim Zusammentreffen von Elektron und Positron entsteht (2 Gammaquanten mit entgegengesetzter Richtung) Gammaquanten müssen von gegenüberliegenden Detektoren gleichzeitig gemessen werden Geräte: PET-Scanner, Doppelkopfkamera 25

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27 Nuklearmedizinische Therapie Beispiel: Radiojodtherapie von gutartigen bzw. bösartigen Erkrankungen der Schilddrüse Radiojodtherapie - Grundlagen Selektive Anreicherung von Jod in der Schilddrüse Aufnahme von 30-70% entspr. der Jodversorgung mittlere Reichweite der β-strahlung 0,44 mm maximale Reichweite 2,2 mm steiler Dosisabfall zu den Organen der Umgebung Therapie aus Strahlenschutzgründen unter stationären Bedingungen! 27

28 Radiojodtherapie - Indikationen Gutartige Erkrankungen der Schilddrüse Hyperthyreose (Überfunktion der Schilddrüse) durch funktionelle Autonomie oder M. Basedow Volumenverkleinerung bei Kontraindikationen zur Schilddrüsen Operation Schilddrüsenkarzinome Nachbestrahlung 4 Wochen nach Operation Behandlung jodspeichernder Metastasen Radiojodtherapie - Kontraindikationen Schwangerschaft, Stillperiode Verminderte Jodaufnahme durch Blockade Strahlenhygienische Ursachen wie Inkontinenz und Pflegebedürftigkeit 28

29 Besonderheiten der Radiojodtherapiestation: - Patienten müssen im Zimmer bleiben - keine Besuche während des Aufenthaltes - wenig Kontakt zum Personal der Station - pure Langeweile Abwasserschutzanlage = Abklinganlage 29

30 Beseitigung der Überfunktion: - bei einer Autonomie in % - bei Morbus Basedow in über 90% voller Wirkungseintritt nach 2-3 Monaten Verkleinerung der Schilddrüse: - bei Struma bis auf 50%, - bei Morbus Basedow auf 20-30%, - bei umschriebener Autonomie auf 20-25% Autonomes Adenom rechter SD-Lappen vor Radiojodtherapie Zustand nach Radiojodtherapie (6 Monate später) 30

31 Lungenmetastasen vor Therapie 3 Monate nach Radiojodtherapie Strahlenschutz - Gesetze Euratom - Richtlinie Atomgesetz Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) gültig seit 07/2001 Richtlinie Strahlenschutz in der Medizin gültig seit 08/

32 Strahlenschutz des Patienten Exakte Indikationsstellung - Abwägen von Nutzen und Risiko zuerst Verfahren ohne Strahlenbelastung? Rechtfertigende Indikation ( 80 StrSchV) Medizinische Konsequenz des Ergebnisses Untersuchung bei Schwangeren nur im Notfall Durchführung der Untersuchung nach dem neuesten Stand von Wissenschaft und Technik >> Leitlinien! Erhöhung der Trinkmenge >> schnelle Ausscheidung 32

33 Strahlenexposition des Personals Dosisgrenzwerte nach StrlSchV zulässige effektive Dosis für Personen der Allgemeinbevölkerung = 1 msv/a zulässige effektive Dosis für beruflich strahlenexponierte Personen Kategorie B = 6 msv/a zulässige effektive Dosis für beruflich strahlenexponierte Personen Kategorie A = 20 msv/a Berufslebensdosis = 400 msv Grundregeln für das Arbeiten mit offenen radioaktiven Stoffen Gute Arbeitsvorbereitung Arbeiten hinter Abschirmungen, zügiges Arbeiten Tragen von Schutzkleidung, keine Bleischürzen!! Arbeiten unter Abzug, v.a. beim Öffnen geschlossener Ampullen oder bei Herstellung von Radiopharmaka Verbot von Essen, Trinken, Rauchen u.ä. in Räumen, wo mit Aktivität umgegangen wird Abstand vom Patienten während der Untersuchung - Abstandsquadratgesetz! 33