Kursus der Nuklearmedizin

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1 Kursus der Nuklearmedizin

2 Inhalt des Kurses Grundlagen Schilddrüsenszintigraphie Skelettszintigraphie Nierenfunktionsszintigraphie Myokardszintigraphie Hirnperfusionsszintigraphie und DAT-Scan Lungenventilations- und Perfusionsszintigraphie Positronenemissionstomographie

3 Einleitung Nuklearmedizin ist die Anwendung offener radioaktiver Stoffe am Menschen in Diagnostik und Therapie der Einsatz von radioaktiv markierten Substanzen, welche am Stoffwechsel teilnehmen (keine Beeinflussung bei Verwendung nur geringster Stoffmengen) die Untersuchung von Organ- und Körperfunktionen durch Messung der Radiotracer-Verteilung im Organismus

4 Physikalische Grundlagen Radionuklide haben instabile Kerne und versuchen unter Aussendung von Strahlung ein stabiles Niveau zu erreichen. Zerfallsarten: α-zerfall: Emission eines Heliumkernes (Abnahme der Protonen- und Neutronenzahl um jeweils 2) β-minus-zerfall: Neutron -> Proton + Elektron + anti- Neutrino β-plus-zerfall: Proton -> Neutron + Positron + Neutrino γ-strahlung: Abgabe von Anregungsenergie in Form elektromagnetischer Strahlung ohne Teilchenemission

5 Radioaktive Strahlung Eigenschaften: energiereich Gewebe schädigend (direkt oder über Bildung freier Radikale) unterschiedliche Ionisierungsdichte und damit biologische Wirksamkeit der verschiedenen Strahlungsarten (von α- Strahlern über β-strahler zu γ-strahlern abnehmend) Energiedosis [Gray] = Quotient aus der auf das Gewebe zugeführten Strahlungsenergie [J] und der Masse des Gewebes [kg]

6 Szintigraphie Messung der Radiotracer-Verteilung durch Nachweis der emittierten Photonen Akquisitionstechniken: - planare Szintigraphie - statisch (Einzelaufnahme) - Sequenzszintigraphie (Bildfolge) - Funktionsszintigraphie (Verwendung von ROI) - Tomographie: - SPECT (einzelne Photonen) - PET (Positronen)

7 Schilddrüsen-Szintigraphie Indikationen: - Abklärung SD-Autonomie oder M. Basedow - Dignitätsabklärung" von SD-Knoten - Nachweis / Lokalisation dystopen SD-Gewebes (Iod-123) - Untersuchung auf Restgewebe / Lokalrezidiv beim SD-Ca (Iod-131) Ablauf ( 99m TcO4 - ): - Verwendung von Tc-99m-Pertechnetat (wird von den Thyreozyten wie Iod aufgenommen) - 20 min p.i. planare Aufnahme

8 Schilddrüsen-Szintigraphie Normalbefund UFA MFA M. Basedow

9 Skelettszintigraphie Indikationen: Untersuchung des regionalen Knochenstoffwechsels bei - Knochenmetastasen (v.a. Mamma-Ca und Prostata-Ca) - malignen Knochentumoren wie Osteosarkom - benignen Knochentumoren wie Osteoidosteom - Osteomyelitis - rheumatische Erkrankungen -Trauma - aseptische Knochennekrosen wie M. Perthes - Verlaufskontrolle nach Endoprothesenimplantation

10 Skelett-Szintigraphie Untersuchungstechnik: - Radiopharmakon: Tc-99m-MDP (Diphosphonat; Anlagerung an Hydroxylapatitkristalle) - Messung: Perfusionsphase (Sequenzaufnahme bis etwa 2 min p.i.) Weichteilphase (statische Aufnahme bis etwa 10 min p.i.) Knochenphase (stat. Aufnahmen ab 2 h p.i.) Normalbefund: Homogene, symmetrische Aktivitätsverteilung. Pathologisch: Fokale Mehr- oder Minderanreicherungen, diffus veränderte Nuklidverteilung

11 Skelett-Szintigraphie Osteosarkom

12 Skelett-Szintigraphie Ewing-Sarkom

13 Skelett-Szintigraphie Knochenmetastasen

14 Skelett-Szintigraphie Psoriasisarthropathie

15 Nierenfunktionsszintigraphie Beurteilung der seitengetrennten Nierenfunktion, des Harnabflusses und eines möglichen VUR Heute überwiegend Verwendung des Radiotracers Tc- 99m-MAG3, der zu 80-90% tubulär sezerniert wird Messungen: - Sequenzszintigraphie über etwa 25 min - Plasmaaktivität zu einem oder mehreren Zeitpunkten - ggf. weitere Aufnahmen z.b. nach Furosemidbelastung

16 Nierenfunktionsszintigraphie Indikationen: - Abklärung von Harnabflussstörungen oder VUR - Nierentransplantatfunktion - Nierenfunktion vor und nach CHT - vor Tumornephrektomie, Radiatio oder Lebendnierenspende - Abklärung einer Nierenarterienstenose bei aht (mit Captopril-Stimulation)

17 Nierenfunktionsszintigraphie 3 Phasen: 1. Anflutungsphase (bis 60 sec, initiale Perfusion und Beginn der Akkumulation) 2. Sekretionsphase (Sekretion in die Nierentubuli bei fortdauernder Akkumulation) 3. Exkretionsphase (ab etwa 3-5 min überwiegt der Abtransport die Akkumulation und Sektretion)

18 Nierenfunktionsszintigraphie Pathologische Befunde: Nephrektomietyp (funktionslose Niere) Akkumulationstyp (gestaute Niere)

19 Perfusionsphase (Normalbefund) Nierenfunktionsszintigraphie

20 Sekretionsphase (Normalbefund) Nierenfunktionsszintigraphie

21 Oben Zeitaktivitätskurven, unten Darstellung der ROI s Nierenfunktionsszintigraphie

22 Nierenfunktionsszintigraphie Bild einer Transitstörung

23 Nierenfunktionsszintigraphie Reflux

24 Myokardszintigraphie Indikationen: - Ausschluss einer KHK - Nachweis einer Ischämie / Narbe - Vitalitätsprüfung (nur Thallium-201) Radiopharmaka: Thallium-201: Anreicherung im Myokard über die Na-K-ATPase (Kaliumanalogon); unmittelbar nach Belastung Verteilung nur in gut perfundierten Myokardarealen, im Verlauf Umverteilung zugunsten der minderdurchbluteten Areale (-> Redistribution). Tc-99m-MIBI: Durchblutungsabhängige Einlagerung in die Mitochondrien der Myozyten.

25 Myokardszintigraphie Im Szintigramm dominiert der linke Ventrikel aufgrund seiner größeren Muskelmasse. In den Transversalschnitten ringförmige, in den Longitudinalschnitten hufeisenförmige Darstellung im Szintigramm. Normalbefund

26 Myokardszintigraphie - Interpretation: Oben - Normalbefund: Durchgehende Nuklidanreicherung in der Belastungs-, als auch in der Ruheaufnahme Mitte - Belastungsischämie: Speicherdefekt nach Belastung bei normaler Nuklidanreicherung in der Ruheaufnahme Unten - Narbe: Speicherdefekt in beiden Aufnahmen

27 Ischämie: Myokardszintigraphie

28 Narbe: Myokardszintigraphie

29 Hirnperfusionsszintigraphie Indikationen: Demenzabklärung, zerebrovaskuläre Erkrankungen, Epilepsie, Hirntoddiagnostik Radiopharmakon: Tc-99m-HMPAO: Lipophiler Radiotracer, der sich nach Überqueren der Blut-Hirn-Schranke proportional dem regionalen zerebralen Blutfluss im Gehirn anreichert und dort über einen längeren Zeitraum fixiert bleibt.

30 Demenz Hirnperfusionsszintigraphie

31 Hirnperfusionsszintigraphie A. carotis-verschluss Provokationstest mit Acetazolamid: - unauffällige Gefäße: Perfusionsreserve von etwa 30% - poststenotisch: keine Perfusionsreserve Nuklidminderanreicherung

32 Hirnperfusionsszintigraphie Epilepsie iktal: Hyperperfusion interiktal: Hypoperfusion Hyperperfusion links temporal

33 DAT-Scan Indikationen: Abgrenzung parkinsonoider Erkrankungen (v.a. M. Parkinson, MSA) gegenüber anderen mit einem Tremor einhergehenden Erkrankungen (z.b. essentieller Tremor) Radiopharmakon: Iod-123-FP-CIT: Kokain-Analogon, welches den präsynaptischen Dopamintransporter darstellt. M. Parkinson und MSA: Verminderte Dopamintransporterdichte Zur Abgrenzung eines M. Parkinson gegenüber einer MSA Durchführung einer IBZM-Szintigraphie

34 DAT-Scan Normalbefund

35 M. Parkinson mit beidseitiger Minderanreicherung im Putamen DAT-Scan

36 Lungenszintigraphie Indikationen: - Nachweis / Ausschluss einer Lungenarterienembolie - Quantifizierung der Perfusionsverhältnisse vor Lungenresektion - DD der primären Perfusionsstörung gegenüber sekundären bei obstruktiven Bronchialerkrankungen Radiopharmakon: Tc-99m-markierte-Albuminpartikel Perfusionsszintigraphie: Mikroembolisation etwa jeder sten Lungenkapillare; perfundierte Areale reichern homogen an, embolische Verschlüsse führen zu segmentalen Speicherausfällen. Ventilationsszintigraphie: Anreicherung des Aerosols in den belüfteten Lungenanteilen

37 Lungenszintigraphie LAE: Mismatch-Befund Raumforderung oder Obstruktion: Match-Befund

38 Positronenemissionstomographie Positronenstrahler haben eine kurze Halbwertszeit. Beim Zerfall wird ein Proton in ein Positron, ein Neutron und ein Neutrino umgewandelt: Das Positron selbst wird nicht direkt nachgewiesen, da dessen Reichweite nur wenige Millimeter beträgt. Im Gewebe des Patienten wird das Positron durch Streuprozesse an Atomhüllen abgebremst und von einem Hüllenelektron eingefangen.

39 Positronenemissionstomographie Positron und Elektron bilden für kurze Zeit ein sog. Positronium, bevor ihre Masse in zwei Quanten umgewandelt wird (Annihilation), die in entgegen gesetzter Richtung (180 ) auseinander fliegen. Die Energie der Quanten beträgt entsprechend des Energie- und Impulserhaltungssatzes jeweils 511keV.

40 Positronenemissionstomographie Die beiden Quanten werden von zwei gegenüber stehenden Detektoren (Ringdetektorsystem oder Mehrkopfkamera) innerhalb einer bestimmten Zeit (Koinzidenzzeitfenster, etwa 12 ns) registriert.

41 Positronenemissionstomographie F-18-Fluordeoxyglukose: - Aufnahme über Glukosetransporter in die Zelle - Umwandlung zu F-18-FDG-Phosphat (Hexokinase) - F-18-FDG-Phosphat kann nicht weiter verstoffwechselt werden und akkumuliert in der Zelle (trapping) Gallium-68-DOTATOC bindet an Somatostatinrezeptoren (bevorzugt Subtyp 2 und 5) F-18-Cholin ist eine radiomarkierter Aminoalkohol, mit der sich v.a. Prostatakarzinome darstellen lassen.

42 Positronenemissionstomographie Hoher Uptake Moderater Uptake Wenig Uptake Kaum bzw. kein Uptake Hirn (v.a. graue Substanz + Basalganglien), Myokard (oft unregelmäßig), Oropharynx, NBKS + Ureter + Harnblase Magen, Darm (v.a. Colon), Leber (inhomogen), Hoden Lunge (nach dorsobasal zunehmend), Knochenmark, SD, Ösophagus, Milz Pankreas, Gallenblase, Nebennieren, Knochen, Uterus, Ovarien

43 PET Indikationen (onkolog.) - Differenziertes Schilddrüsenkarzinom: Restaging - Ösophaguskarzinom: Staging LK- und Fernmetastasen - Pankreaskarzinom: Differentialdiagnose benigne - maligne - Kolorektale Karzinome: Restaging bei Rezidivverdacht - Kopf- / Hals-TU: LK-Staging, Rezidivverdacht, CUP-Syndrom - Lungen-TU: Dignitätsabklärung von RF, LK-Staging (NSCLC), extrathorakales M-Staging (Ausnahme: Hirnmetastasen), Rezidiv - Hochmalignes NHL: Therapiekontrolle - Malignes Melanom: Rezidivdiagnostik, Verlaufskontrolle - Gliome (IV): DD Rezidiv - Narbe, Lokalisation für Biopsie

44 PET Indikationen (onkolog.) Ösophagus-Ca

45 PET Indikationen (onkolog.) Metastasiertes kleinzelliges PLE-Ca des li. Lungen-OL

46 PET Indikationen (onkolog.) Z.n. Resektion eines Glioblastoma multiforme Grad IV rechts temporobasal, Z.n. adjuvanter Radiatio und CHT.

47 PET Indikationen (nichtonkolog.) - Neuro-PET: Frühdiagnostik der primären Demenzen Früherkennung der Chorea Huntington Präoperative Lokalisationsdiagn. des epileptogenen Herdes bei Temporallappenepilepsie - Cardio-PET mit [F-18]-FDG: Identifikation von vitalem Myokard bei Patienten mit fortgeschrittener KHK und eingeschränkter regionaler und globaler Ventrikelfunktion Nichtinvasive Beurteilung des Schweregrades einer KHK

48 Alzheimer-Demenz Pat. mit Merkfähigkeitsstörungen, Persönlichkeitsveränderungen, MMST 25 von 30 Pkt.

49 Vitalitätsprüfung Z.n. Stent-PTCA des RIVA wegen akutem VWI, LVEF 45%.