Nuklearmedizin. C.-O. Sahlmann Abteilung Nuklearmedizin

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1 Nuklearmedizin C.-O. Sahlmann Abteilung Nuklearmedizin

2 Das Gebietder NuklearmedizinumfasstDiagnostikund Therapie mit offenen Radionukliden

3 Teil 1: Technik/Physik Radioaktivität Tracerprinzip/Anreicherungsprinzip Gammakamera PET/CT Teil 2: Diagnostik Skelettszintigraphiebei benignen und malignen Erkrankungen PET/CT am Beispiel von 18 F-FDG Lungenszintigraphie Schilddrüsendiagnostik Teil 3: Therapie Radioiodtherapie der Schilddrüse am Beispiel des Morbus Basedow

4 Radioaktivität β + und β -

5 Radioaktivität α-strahler: β - -Strahler: γ-strahler: β + -Strahler: Therapie Therapie Diagnostik Diagnostik

6 Tracerprinzip Perfusion Blutpool Knochen Beispiel: Skelettszintigraphie

7 Anreichungsprinzip Beispiel: Skelettszintigraphie

8 Tracer/Anreicherung Anreicherungsprinzip Tracer Mechanismus Organ/Entität Aktiver Transport 99m TcO 4- NIS Schilddrüse GlomeruläreFiltration 99m Tc-DTPA Filtration Niere Erleichterte Diffusion 18 F-FDG GLUT-1 Tumore Rezeptorbindung 111 In-Octreotide Somatostatin- Rezeptor-2 AG-Ak-Bindung 99m Tc-Besilesomab CD34 neuroendokrine Tumore neutrophile Granulozyten Chemiabsorbtion 99m Tc-MDP Hydroxylapatit Knochen

9 Gammakamera ~ Prinzip: Planare Bilder ~ Akquisition: Statisch/dynamisch ~ Tracer: γ-strahler ~ Auflösung: 1 cm

10 Gammakamera Planare Bilder

11 Gammakamera SPECT ~ Prinzip: 3-dimensionale Schnittbilder ~ Akquisition: statisch ~ Tracer: γ-strahler ~ Auflösung: 5-8 mm

12 Gammakamera SPECT und SPECT/CT

13 Sonderfall: Positronenstrahler

14 PET/CT Prinzip: Akquisition: Tracer: Auflösungsvermögen: 3-dimensionale Schnittbilder statisch/dynamisch β + -Strahler 2 mm

15 PET/CT Wechselwirkung Positronen/Materie

16 PET/CT Wechselwirkung Positronen/Materie

17 PET/CT Wechselwirkung Positronen/Materie

18 PET/CT Beispiel nur PET: 18 FDG

19 Schächungskorregiertes Fusionsbild (PET/CT) LOW-DOSE CT PET PET/CT CT basierte Schwächungskorrektur

20 PET/CT-Beispiel

21 Teil 1: Technik/Physik Radioaktivität Tracerprinzip/Anreicherungsprinzip Gammakamera PET/CT Teil 2: Diagnostik Skelettszintigraphie bei benignen und malignen Erkrankungen PET/CT am Beispiel von 18 F-FDG Lungenszintigraphie Schilddrüsendiagnostik Teil 3: Therapie Radioiodtherapie der Schilddrüse am Beispiel des Morbus Basedow

22 Skelettszintigraphie bei benignen und malignen Erkrankungen Tracer/Kinetik/Anreicherungsprinzip 3-Phasen-Technik SPECT Allgemeine Indikationen benigne Erkrankungen Pathophysiologie Knochenmetastasen Skelettmetastasen: Komplikationen Skelettmetastasen: Indikation zur Szintigraphie Prostatakarzinom Mammakarzinom Bronchialkarzinom

23 Skelettszintigraphie Tracer mit 99m Tc-markierte Biphosphonate, z.b. MDP Kinetik 35% glomerulär filtriert 30-40% reversibel an den Knochen gebunden Anreicherungsprinzip arterieller Fluss Bindung an neugebildetes Hydroxylapatit

24 Skelettszintigraphie 3-Phasen-Technik Durchblutung größere Gefäße Weichteildurchblutung Knochenstoffwechsel Minute p.i. 2h p.i. Ab Injektion bis 1 min. p.i. Akquisitionszeit 180 Sekunden Akquisitionszeit 1200 Sekunden Kurze Akquisitionszeit 1Bild/Sekunde Statische Akquisition Dynamische Akquisition Perfusion Blutpool Statische Akquisition Knochen Ggf. Einzelaufnahmen Ggf. Einzelaufnahmen

25 Skelettszintigraphie SPECT

26 Allgemeine Indikationen Erkrankungen mit erhöhtem Knochenstoffwechsel! Benigne Erkrankungen: Generalisierte Osteopathien Osteomyelitis Osteoarthritis Rheumatoide Systemerkrankungen Maligne Erkrankungen: Primäre Knochentumore Tumorartige Knochenläsionen Knochenmetastasen

27 Skelettszintigraphie benigne Erkrankungen Perfusion+Blutpool Spätstatische Phase (Knochenstoffwechsel)

28 Skelettszintigraphie benigne Erkrankungen Blutpool Knochenstoffwechsel

29 Pathophysiologie Knochenmetastasen hämatogene Einschwemmung von TU-Zellen in das KM Margination/Adhäsion Implantation IL 1,IL 6, TNF, TGF, Prostaglandine u.a. Osteoklasten-Aktivierung ( cold-spot ) (direkt/indirekt über Makrophagen) Reaktive Osteoblastenaktivierung( hot-spot )

30 Skelettmetastasen Komplikationen Komplikationen: pathologische Fraktur, Querschnittsyndrom Schmerz Hyperkalziämie KM-Depression Es gibt Therapien, die das Auftreten der Komplikationen verhindern!

31 Skelettmetastasen Indikation zur Szintigraphie ausreichende Prävalenz von Skelettmetastasen Tumorart Tumorstadium Klinik Tumormarkeranstieg

32 Prostatakarzinom Prävalenz: Stadium B: 20% Stadium C/D: 60% PSA vor OP< 20: 2% PSA nach OP < 10: 2% PSA> 50 : 50% Klinik: 20% schmerzhaft

33 Mammakarzinom Prävalenz: vom LK- Status abhängig T1, N0: 5% T1, N+: bis 20% T2, N0: 15% T2, N+: 30% Klinik: 30% schmerzhaft Superscan

34 Bronchialkarzinom Prävalenz: 35% Klinik: 50% schmerzhaft Prognose: Metastasen-nachweis belegt ein T4 Stadium und somit die Inoperabilität.

35 PET/CT am Beispiel von 18 F-FDG Tracer/Kinetik/Anreicherungsprinzip Pathophysiologie Tumorstoffwechsel Warum PET/CT? 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen T-Staging N-Staging M-Staging Therapiekontrolle Lungenperfusionsszintigraphie bei Bronchialkarzinomen

36 18 F-FDG-PET/CT Tracer mit 18 F-oder 68 Ga-markierte Tracer, z.b. FDG Kinetik Akkumulation im Gewebe über die Zeit Anreicherungsprinzip Erleichterte Diffusion

37 Pathophysiologie Tumorstoffwechsel Gesteigerte Glykolyse FDG-Uptake in Tumoren Überexpression von GLUT1 gesteigerte Hexokinaseaktivität korreliert mit Proliferationsrate (Grading) korreliert mit der Tumorzellvitalität

38 Warum PET/CT? Weil die Technik bei einer Anzahl von Indikationen ein treffsichereres CT ist

39 Warum PET/CT? Weil die Technik unabhängig von Größenkriterien einen malignen Befall nachweisen kann

40 Warum PET/CT? Weil die CT die falsch positive PET-Befunde eliminiert

41 Warum PET/CT? Weil die Technik einen Therapieresponse früher als morphologische Methoden voraussagen kann

42 Warum PET/CT? Weil die Technik bei ca. 5% der Tumorpatienten weitere signifikante Befunde erbringt

43 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen Therapie des Bronchialkarzinoms ist abhängig vom Krankheitsstadium und der Tumorhistologie ab TNM-Klassifikation wird zur Stadieneinteilung herangezogen Stadium IA IB IIA II B IIIA (N2) IIIB IV Therapie chirurgische Resektion chirurgische Resektion (adjuvante Chemotherapie) chirurgische Resektion und adjuvante Chemotherapie chirurgische Resektion und adjuvante Chemotherapie chirurgische Resektion und adjuvante Chemotherapie oder Induktionschemotherapie + OP + adjuvante Radiatio Chemotherapie, anschl. simult. Chemoradiotherapie alternativ:induktionschemotherapie + OP + Radiatio Kombinationschemotherapie

44 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen T-Staging Fragestellung: DD: Tumor / Atelektase

45 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen T-Staging Fragestellung: Infiltration benachbarter Strukturen

46 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen N-Staging

47 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen M-Staging Fragestellung: Fernmetastasen: Se: bis 96% Sp: 82-86% Konsequenz: Tumorstadium IV: Inoperabilität Therapieänderung: bei ca.10% d. Pat. CT: Inzidentalom? (5%-15% d. Bev.)

48 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen Therapiekontrolle Induktionstherapie mit Docetaxel und Carboplatin bei NSCLC IIIA/IIIB Kumulierte Überlebensanteile (Kaplan-Meier) Vollst. Zensiert 1,0 0,9 0,8 Kumulierte Überlebensanteile 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0-0, Zeit Gr. 1, Gr. 2,

49 18 F-FDG PET/CT bei Bronchialkarzinomen

50 Lungenperfusionsszintigraphie bei Bronchialkarzinomen

51 Lungenperfusionsszintigraphie bei NSCLC

52 Lungenszintigraphie Pathophysiologie Lungenembolie Lungenperfusionsszintigraphie Tracer/Kinetik/Anreicherungsprinzip Lungenventilationsszintigraphie Tracer/Kinetik/Anreicherungsprinzip Normaler Scan Akute Lungenembolie Ventilationsstörung Zentrale Lungenembolie Lungenszintigraphie vs. CT

53 Pathophysiologie Lungenembolie Primäre Ventilationstörung (z.b. Aspiration) führt sekundär zur gestörten Perfusion ( Match ) Euler-Liljestrand- Mechanismus Primäre Perfusionsstörung (z. B. Verlegung der Pulmonalarteriedurch Thrombus): Ventilation erhalten ( Mismatch )

54 Lungenperfusionsszintigraphie Tracer 99m Tc-Mikrosphären/ Makroaggregaten Kinetik 100% intravaskuläre venöse Perfusion Anreicherungsprinzip Embolisation jeder Kapillare (dargestellt wird der Defekt hinter einem okkludierenden Thrombus)

55 Lungenventilationsszintigraphie Tracer 133 Xe (Emax: 80 kev/ HWZ: 5,3 Tage) oder 99m Tc-Graphitpartikel Kinetik Ventilation der Lunge Anreicherungsprinzip Verteilung des Gases/der Partikel in den Alveolen abhängig von der Ventilation der Lunge

56 Normaler Scan

57 Akute Lungenembolie

58 Ventilationsstörung links

59 Zentrale Lungenembolie

60 Lungenszintigraphie vs. CT Rein zentrale Embolie (< 10% aller Embolien) häufig nicht okkludierend: falsch negativer Scan Rein periphere Embolie (> 20% aller Embolien) häufig okkludierend : V/P-Scan z.z. die sensitivste Methode

61 Lungenszintigraphie vs. CT Mittelständige Embolien V/P- Scan und Spiral-CT zeigen gleichartigen Befund Zentral+periphere Embolie V/P-Scan und CT zeigen unterschiedliche Aspekte des gleichen Befundes

62 Fazit Lungenszintigraphie: Wichtigstes Verfahren zum Ausschluss einer Lungenembolie Spiral-CT: Wichtigstes Verfahren zum Nachweis einer zentralen Lungenembolie Beide Methoden ergänzen sich und führen gemeinsam zu besserer Diagnostik

63 Schilddrüsendiagnostik Pathophysiologie Schilddrüsenerkrankungen Grundlagen Schilddrüsenstoffwechsel Basisszintigramm Heiße Knoten? Suppressionsszintigramm Formen der Autonomie

64 Pathophysiologie Schilddrüsenerkrankungen Autonomie: Schilddrüsenkarzinom: Immunogene Hyperthyreose: Monoklonaler, benigner Tumor Selbststimulierende TSH-R-Mutation Vermehrte Hormonproduktion Entleerung der Hormonvorräte Bösartiger Tumor Verlust der Hormonproduktion Verminderte Iodaufnahme Lymphozytäres Infiltrat Stimulation des TSH-R durch Ak Vermehrte Hormonproduktion Entleerung der Hormonvorräte

65 Grundlagen Schilddrüsenstoffwechsel Intravasalraum Stroma M. Basedow Autonomie Follikellumen Kolloid TSH TSH-R c-amp TPO J - NIS Pendrin J - J Organifizierung 99m Tc NIS-Expression TG-Expression TPO-Expression TG T3/T4 T3/T4

66 Basisszintigramm Hypopyse TSH Schilddrüse T3/T4 Uptake: 0,5-7% Repräsentiert TSH-regulierbares und nicht regulierbares Gewebe

67 Heiße Knoten?

68 Suppressionszintigramm Hypopyse TSH Schilddrüse Endogen T3/T4 Exogen Uptake: 1,2% Repräsentiert TSH unabhängiges Gewebe

69 Formen der Autonomie

70 Teil 1: Technik/Physik Radioaktivität Tracerprinzip/Anreicherungsprinzip Gammakamera PET/CT Teil 2: Diagnostik Skelettszintigraphie bei benignen und malignen Erkrankungen PET/CT am Beispiel von 18 F-FDG Lungenszintigraphie Schilddrüsendiagnostik Teil 3: Therapie Radioiodtherapie der Schilddrüse am Beispiel des Morbus Basedow

71 Radioiodtherapieder Schilddrüse am Beispiel des Morbus Basedow Pathophysiologie Morbus Basedow OP oder Radioiodtherapie? 131 Iod-Kinetik 131 Iod-Mikrodosimetrie Vorbereitung zur 131 Iod-Therapie: Radioiodtest Ablatives Dosiskonzept Durchführung der 131 Iod-Therapie

72 Pathophysiologie Morbus Basedow Immunogene Hyperthyreose: Lymphozytäres Infiltrat Stimulation des TSH-R durch Ak Vermehrte Hormonproduktion Entleerung der Hormonvorräte TRAK

73 OP oder Radioiodtherapie? Radioiodtherapie Struma <40 ml Kein Malignomverdacht Begleitende Erkrankungen mit erhöhtem Operationsrisiko An der Schilddrüse voroperierte Patienten Operationsangst Operation Struma >40 ml; Strumen mit lokalen Kompressionssymptomen Malignom nicht auszuschließen Kein erhöhtes Operationsrisiko Nicht an der Schilddrüse voroperierte Patienten Strahlenangst

74 131 Iod-Kinetik Resorbtion: oberer Dünndarm Transport (NIS): Schilddrüse Magen: Belegzellen Speicheldrüsen: Azinuszellen Ausscheidung: Niere via Magen-Darm

75 131 Iod-Mikrodosimetrie 0,5mm 0,05-0,5mm βund γ-strahler HWZ (phys): 8,02 Tage Mittlere RW: 0,5mm (90% der Dosis) Maximale RW: 2,2 mm

76 Vorbereitung zur 131 Iod-Therapie: Radioiodtest Uptake HWZ ZEIT Maximale Speicherung und effektive HWZ

77 Ablatives Dosiskonzept TRAB 40 U/l 2 ml SD-Rest Massive Hyperthyreose

78 Durchführung der 131 Iod-Therapie

79 Fazit Für den Morbus Basedow gilt: Radioiodtherapie stationär nach Radioiodtest Die Indikation zur RIT sollte bei Patienten abhängig von Risikofaktoren erfolgen Ein ablatives Konzept ist Standard