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

Transkript

1 Nuklearmedizin Einführung, konventionelle Diagnostik, SPECT

2 Nuklearmedizin Definition Nuklearmedizin ist die Anwendung von radioaktiven Stoffen zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken an Patienten und zur Erforschung von Erkrankungen

3 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.

4 Bilderzeugung in Röntgen und Nuklearmedizin Röntgenröhre Röntgenfilm

5 Strahlenexposition Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von Patient Personal Umwelt

6 Strahlenexposition Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von Patient Personal Umwelt Die Strahlenexposition muß so niedrig wie möglich gehalten werden durch: strenge Indikationsstellung (Alternativmethoden) optimale Untersuchungstechniken strenge Qualitätskontrollen

7 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonenstrahlung Korpuskularstrahlung

8 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonenstrahlung γ - Strahlung Röntgenstrahlung

9 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonenstrahlung Korpuskularstrahlung Elektronen Positronen Protonen Neutronen α-strahlung (He-Kerne)

10 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonen- / Korpuskularstrahlung Energie der Strahlung

11 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonen- / Korpuskularstrahlung Energie der Strahlung Halbwertszeit HWZ

12 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonen- / Korpuskularstrahlung Energie der Strahlung Halbwertszeit HWZ physikalische HWZ phys biologische HWZ biol effektive HWZ eff

13 Radioaktiver Zerfall Halbwertszeit (HWZ) HWZ phys : Halbwertszeit des radioaktiven Zerfalls HWZ biol : Halbwertszeit, innerhalb der eine Substanz aus einem Verteilungsraum (z.b. Organ, Blut) zur Hälfte verschwunden ist HWZ eff = HWZ biol HWZ phys HWZ biol + HWZ phys

14 Radioaktiver Zerfall Definitionen Aktivität (A) = Zerfälle Zeit Einheit: 1 Bq = 1 Zerfall sec 1 Ci = Zerfälle * sec

15 Faktoren der Strahlenexposition Art der Strahlung Photonen- / Korpuskularstrahlung Energie der Strahlung effektive Halbwertszeit HWZ eff Aktivitätsmenge

16 Prinzip der Gamma-Kamera (Anger-Kamera) Kollimator SzKr Photomultiplier Elektronik Auswerteeinheit Rechner Scope Polaroid Röntgenfilm Bilddokumentation

17 Gamma-Kamera (Anger-Kamera) Siemens Bodyscan

18 PET-Scanner Atomkern Positron e + e + e kev e + e + e + e + _ e e _ e Annihilation _ 511 kev e _ γ 2 Elektron Detektorblock γ 1 Detektorblock 180 ± 0.5

19 Kriterien zur Auswahl radioaktiver Isotope Die penetrierende γ-strahlung ist wichtig für den diagnostischen 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 eines Radiopharmazeutikums.

20 Radioaktive Isotope in der Nuklearmedizin Radionuklid Halbwertszeit γ-energie (kev) Zerfallsart 99m-Tc 6 h 140 IT 131-J 8.05 d 364 β γ 125-J 60 d 35 EC 123-J 13,3 h 159 EC 113m-In 1,67 h 393 IT 111-In 2,8 d 170, 250 EC 57-Co 270 d 122 EC 201-TI 73 h 167, 135 EC

21 Prinzip eines Radionuklidgenerators Elutionsmittel (NaCl) Chromatographie - Säule mit radioaktivem Mutternuklid abgetrenntes radioaktives Tochternuklid Bleiabschirmung

22 Radiopharmazeutikum Definition Radioaktive Arzneimittel (Radiopharmaka) sind Arzneimittel, die radioaktive Stoffe enthalten und ionisierende Strahlung spontan aussenden und die wegen dieser Eigenschaften angewendet werden. keine pharmakologische Wirkung Radionuklid + Organspezifischer Träger (Pharmakon)

23 Radiopharmazeutikum Beispiele Radionuklid + Organspezifischer Träger (Pharmakon) 99m Tc Zinnkolloid Leber MAA Lunge MDP (DPD) Skelett Isonitril (MIBI) Herz 123 Jod Hippuran Niere MIBG NNM

24 Nuklearmedizin konventionelle Diagnostik und SPECT

25 Prinzipien der nuklearmedizinischen Bildgebung Szintigraphie statische Szintigraphie Sequenzszintigraphie Funktionsszintigraphie Szintigraphie: Flächenhafte (zweidimensionale) Darstellung einer räumlichen (dreidimensionalen) Radioaktivitätsverteilung. Die dritte Dimension wird durch das Maß der Radioaktivitäts-Belegung pro abgebildeten Meßpunkt wiedergegeben.

26 Szintigraphie statische Szintigraphie 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.

27 Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate Normalbefund Diagnose: Multiple Skelettfiliae

28 Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate

29 Tumorszintigraphie mit In-111 Octreotid (Somatostatinrezeptorligand)

30 Schilddrüsendiagnostik - Beispiele

31 Radiojodtherapie multifokale Autonomie vor RJ-Therapie ( ) nach RJ-Therapie ( ) TSH < 0.03 µu/ml TSH = 0.75 µu/ml 5 c 5 m c m 5 c m E., E., w, 58 a

32 Schilddrüsen-Ca. pap./foll. SD-Ca pt 4 N 0 M 1 (Lunge) Posttherapie-Scans nach 1.RJTh 2.RJTh 3.RJTh o R.,F r v l r v l r v l Tg: 441 ng/ml Tg: 9.2 ng/ml Tg: < 1.0 ng/ml

33 Szintigraphie Sequenzszintigraphie Bildliche Darstellung der Verteilung eines radioaktiven Stoffes im Organismus und seiner zeitlichen Veränderung durch eine Folge von szintigraphische Bildern (z.b. sequenzszintigraphische Darstellung einer Organperfusion oder des 131 J-Hippurantransports durch die Nieren).

34 3-Phasen-Skelettszintigraphie 1. Phase/ Arterielle Perfusion 15 Akquisitionsbeginn: Sofort mit Injektion Injektion als Bolus

35 3-Phasen-Skelettszintigraphie 2. Phase/ Blutpool Akquisitionsbeginn: Im Anschluß an die 1. Phase bzw. 2-5 min p.i. 2 P.I. 5 P.I.

36 3-Phasen-Skelettszintigraphie 3. Phase/ Knochenphase Akquisitionsbeginn: h p.i. 3H P.I. 3H P.I.

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43 Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinel-node Konzept): Malignes Melanom Zeit Injektionen SLN Lk SLN

44 Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinelnode Konzept): Mammakarzinom SLN axillär Injektionsstellen Injektionsstellen abgedeckt

45 Kollimierte Gamma- Meßsonde zur intraoperativen Detektion des SLN

46 Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi Diagnose: Nebenschilddrüsenadenom

47 Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren Nieren: 99m Tc-MAG 3 Untersuchungstechnik: Sequenzszintigraphie Funktionsszintigraphie

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

49 Nierentumor Präoperative Abklärung

50 Postrenale Abflussstörung obstruktiv

51 Nierensequenzszintigraphie Abklärung NAST mit ACE-Hemmer ohne ACE-Hemmer L R L R D D

52 Nierensequenzszintigraphie Abklärung NAST mit ACE-Hemmer ohne ACE-Hemmer

53 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

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

55 Gamma-Kamera (Anger-Kamera) Akquisition Rekonstruktion (gefilterte Rückprojektion)

56 Untersuchungstechnik SPECT Bildbeispiel: SPECT der Lendenwirbelsäule

57 Untersuchungstechnik SPECT versus Zusatzaufnahme Mehraufwand Minuten? Kamera verfügbar? SPECT Informationsgewinn? Rippen LAO 45

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

59 SPECT der Wirbelsäule Thorakale Rückenschmerzen: Unklare lytische Läsion 6. BWK re SPECT CT Transversal Coronal

60 Skelettszintigraphie R coronar L transversal sagittal L R planar

61 Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi Diagnose: Dystopes NSD-Gewebe

62 Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi SPECT coronar dorsal ventral

63 Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi Tc-99m-MIBI-SPECT Computertomographie Fusion

64 Tumorszintigraphie mit Tc-99m EHT (Somatostatinrezeptorligand)

65 Tumorszintigraphie mit Tc-99m EHT (Somatostatinrezeptorligand) Skelett- SPECT

66 Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren Stress Belastung Myokard: 99m Tc-MIBI Ruhe Rest Untersuchungstechnik: SPECT-Technik

67 Strahlenexposition durch radiologische Diagnostik msv Herz: 201 Tl -Chlorid Hirn: 99m Tc -HMPAO Leber: 99m Tc -HIDA Skelett: 99m Tc -MDP Lunge: 99m Tc -MAA Schilddrüse: 99m Tc - Pertechnetat Nieren: 99m Tc - DMSA Nieren: 99m Tc - Mag 3 Schillingtest Nuklearmedizin Röntgen-Diagnostik CT Abdomen CT Thorax Kolonkontrasteinlauf Urogramm Magen-Dünndarm-Passage LWS 2 Ebenen Becken-Übersicht BWS 2 Ebenen Schädel 2 Ebenen Thorax 2 Ebenen

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69 Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I RJTh 2.RJTh 3.RJTh r v l r v l r v l Diagnose: Metastasiertes Schilddrüsenkarzinom

70 Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG R V L L D R Diagnose: Lebermetastasen bei Neuroblastom

71 Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG R V L L D R Diagnose: Mediastinales Neuroblastom

72 Tumorszintigraphie In-111 Octreotide (Somatostatinrezeptoren) Diagnose: Metastasiertes Karzinoid

73 Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi SPECT transversal cranial caudal ventral dorsal

74 Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate