Lungen- und Nierendiagnostik. Lunge: Anatomie. Universitätsmedizin Rostock

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1 Lungen- und Nierendiagnostik Lunge: Anatomie 1

2 64 Zeilen Mehrschicht CT der Pulmonalarterien Prinzip der Lungen-Ventilationsszintigraphie Mechanismus Zufuhr von radioaktiven Gasen oder Aerosolen über die Atemluft Erfassung der regionalen Verteilung in der Lungenbelüftung 2

3 Prinzip der Lungen-Ventilationsszintigraphie Prinzip der Lungen-Perfusionsszintigraphie Mechanismus Kapillarblockade Kapillardurchmesser: µm Durchmesser von Mikrosphären, makroaggregierten Albuminpartikeln (MAA): µm Moleküle (Mikro-) Embolisation 0,01% der Kapillaren 3

4 Lunge: Anatomie Lungearterienemboliediagnostik Radiopharmaka Perfusion: Tc-99m Humanserum Albumin Makroaggregate (15 40µm) Ventilation: Tc-99m Aerosole (5-30 nm) Untersuchungstechnik Inhalation des Aerosol Statische Aufnahmen und SPECT i. v. Injektion von Tc-99m Makroaggregaten Statische Aufnahmen und SPECT/CT Auswertung Integrität und Konkordanz der belüfteten und perfundierten Lungensegmente 4

5 Spezifizierung regionaler Perfusionsausfälle Kombinierte Ventilations - / Perfusionsszintigraphie ( V / Q Szintigraphie ) V / Q mismatch = Lungenembolie, Gefäßkompression, Fehlbildung V / Q match = obstruktive Atemwegserkrankung, V / Q reverse mismatch = funktioneller Shunt, Lungendiagnostik: Normalbefund Ventilation 5

6 Lungendiagnostik: Normalbefund Perfusion Lungenarterienembolie 6

7 COPD Lungenarterienembolie Patient, 73 Jahre Seit 3 Tagen Dyspnoe D-Dimere erhöht 7

8 Ausgeprägte Lungenarterienembolien bds. Perfusion SPECT der Lunge R L R L 8

9 SPECT/CT der Lunge Low-dose SPECT/CT: Ventilations- und Perfusionsdefekt mit VQ-match in Projektion auf Infiltrate und basalen Pleuraerguss rechts, Bronchopneumonie im rechten Unterlappen Zusammenfassung Lungenemboliediagnostik Hohe Sensitivität für die Detektion auch subsegmentaler Embolien (Mikroembolien bei multiplem Auftreten) Hoher negativ prädiktiver Wert (> 95%) Geringe Strahlenexposition (2,2 msv) Verfügbarkeit 9

10 Lunge: Präoperative seitengetrennte Beurteilung Radiopharmaka Perfusion: Tc-99m Humanserum Albumin Makroaggregate (15 40µm) Ventilation: Tc-99m Aerosole (5-30 nm) Untersuchungstechnik Inhalation des Aerosol planare Szintigraphie in 8 Projektionen i. v. Injektion von Tc-99m Makroaggregaten planare Szintigraphie in identischen Ebenen Auswertung Prozentuale Anteile von Ober-/Mittel- und Unterfeld in Ventilation und Perfusion Ventilation und Perfusion in 8 Projektionen 52 jähriger Patient mit Bronchialkarzinom links zentral zur präoperativen Ventilations- /Perfusionsszintigraphie 10

11 Ventilation Quantifizierung Perfusion Quantifizierung 11

12 Nierenszintigraphie - Einsatzgebiete 23 Zur Beurteilung der Nierenfunktion bei o Ureterabgangsstenose: DD weites NBKS o Nierentumor: Gesamtfunktion, Seitenanteile o Nierenstau / stumme Niere: Restfunktion, Erholungsfähigkeit o vor Eingriffen: Spender, Radiatio, ) o Renovaskulärer Hypertension: Prognose, Ausmaß der Schädigung o Akutem Nierenversagen: Prognose o Nach NTx: Perfusion, Funktion, Drainage, Abstoßung o Erfolgskontrolle nach Eingriffen Nierenszintigraphie - Physiologie 24 Die eigentliche Filtereinheit der Niere ist das Nephron (Glomerulum, Vas afferens, Vas efferens, Bowman-Kapsel) in der Nierenrinde. Der Primärharn wird aus dem Blut in den Kapselraum abgefliltert, gelangt dann über das Tubulussystem und Sammelrohre nach Reabsorbtion von Wasser, anorganischen und organischen Substanzen sowie nach Sekretion als endgültiger Harn ins Pyelon. 12

13 Nierenszintigraphie - Physiologie 25 Nierenszintigraphie - Physiologie 26 Wesentlicher Parameter für die Filtrationsleistung ist die Clearance, definiert als fiktive Plasmavolumen, das pro Zeiteinheit von einer nierenpflichtigen Substanz geklärt wird U x V C = P (ml/min.) U = Urinvolumen, V = Urinvolumen/min., P = Plasmakonzentration 13

14 Nierenszintigraphie - Radiopharmaka 27 Method Radiopharmaceutical Site of excretion Function measured Glomerular filtration rate (GFR) Effective renal plasma flow (ERPF) 51 Cr ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) 125 I iothalamate 131 I/ 125I hippuran Glomerular filtration Glomerular filtration and tubular excretion Total renal function and plasma flow Static imaging Dynamic imaging 99m Tc DMSA 99m Tc glucoheptonate (GHA) 99m Tc DTPA 123 I hippuran 99m Tc MAG3 Proximal tubular accumulation % excretion Glomerular filtration Glomerular filtration and tubular excretion Divided renal function Distribution of intrarenal function Ectopic sites of renal tissue Renal perfusion Total renal function Divided renal function Outflow tract damage Radionuclide cystogram 99m Tc DTPA Glomerular filtration Vesicoureteric reflux Residual urine volume Nierenszintigraphie - Radiopharmaka Orthoiodhippursäure (OIH) überwiegend tubulär sezerniert Markierung mit I-123 (oder I-131) Applizierte Aktivität: 45 MBq Strahlenexposition (effektive Dosis): 0,5 msv (I-123) Mercaptoacetyltriglycin (MAG 3) überwiegend tubulär sezerniert, allerdings etwas geringer als OIH Markierung mit Tc-99m Applizierte Aktivität: 100 MBq Strahlenexposition (effektive Dosis): 0,7 msv Dimercaptobernsteinsäure (DMSA) - Speicherung in den proximalen Tubuluszellen - Markierung mit Tc-99m - Applizierte Aktivität: 100 MBq - Strahlenexposition (effektive Dosis): 0,9 msv DMSA (tubuläre Speicherung) DTPA EDTA Hippuran MAG3 GFR 28 14

15 Nierenszintigraphie - Radiopharmaka 29 Tc-99m-DTPA: GFR analog zu Inulin, tgl. verfügbar, Beurteilung von Perfusion (NTx) und Urodynamik Tc-99m-DMSA: tubuläre Stapelung, exakter Seitenanteil und Nachweis von Parenchymnarben Tc-99m-MAG 3 : nahezu ausschließliche tubläre Elimination, guter Kontrast, tgl. verfügbar I-123-OIH: glomeruläre und tubläre (fast vollständige) Elimination (ERPF- Äquivalent) analog zur PAH, eingeschränkte Verfügbarkeit, ursprünglicher Goldstandard Nierenfunktionsszintigraphie - Untersuchungsablauf 30 Minimal für Kinder (EANM) Tc-99m-MAG3 15 MBq Tc-99m-DTPA 20 MBq I-123-Hippuran 10 MBq (Anpassung nach EANM-Tabelle) Referenz Erwachsene Tc-99m-MAG3 100 MBq Tc-99m-DTPA 150 MBq 15

16 Nierenfunktionsszintigraphie - Untersuchungsablauf 31 Nicht nüchtern erscheinen 30 min. vor der Untersuchung ausreichende Hydrierung durch 10 ml/kg KG Flüssigkeit oral oder i.v., direkt vor der Untersuchung Blase entleeren (faktisch: trinken!) Tracergabe als i.v.-bolusinjektion bei Kamerastart Anfertigung von Sequenzaufnahmen (p.a. in RL oder sitzend) über min. Erstellung von Zeit-Aktivitäts-Kurven über den Nieren (Nephrogramme) und dem Hintergrund Blutentnahme in der 20. und 40. Minute p.i. zur Clearance- Bestimmung (SLOPE-Technik) Nierenfunktionsszintigraphie - Sequenzaufnahmen 32 Normalbefund Harnstauungsniere rechts 16

17 Nierenfunktionsszintigraphie - Nephrogrammkurven 33 Nierenfunktionsszintigraphie - Nephrogrammkurven 34 Berechnung der seitengetrennten Funktionsanteile 17

18 Nierenfunktionsszintigraphie - Nephrogrammkurven 35 Normalbefund: ausgeglichene Partialfunktion (beide Nieren etwa 50%) Zeitgerechte Nephrogrammkurvenverläufe ohne Zeichen der Abflussbehinderung (Nephrogrammkurve = Zeit- Aktivitätskurve bei der als ROI (region of interest) die gesamte Nierenfläche gewählt wird. Im Bild ROI der linken Niere rot, der rechten Niere grün.) Nierenfunktionsszintigraphie - Nephrogrammkurven 36 a. normaler Nephrogrammkurvenverlauf Steiler Anstieg in der Perfusionsphase (ca sec.), dann flacherer Anstieg der Sekretionsphase (bis 3-5. min.) und anschliessend Exkretionsphase mit raschem Kurvenabfall. b - c. Nephrogrammlurvenverlauf mit Furosemidbelastungstest Differenzierung zwischen Obstruktion und funktioneller Harnabflußstörung Normal: Ausscheidungshalbwertszeit nach Furosemidgabe: < 10 min, Graubereich min. Aktivitätsretention im NBKS 20 min. nach Furosemid: < 50 % 18

19 cts Nierenfunktionsszintigraphie - Nephrogrammkurven Furosemid 37 Obstruktion kein Abfluss Partielle Obstruktion Abflussbehinderung Keine Obstruktion Abflussverzögerung Normalbefund Zeit (Minuten) Nierenfunktionsszintigraphie - Auswertung 38 Normalbefund: Seitengleiche Funktion (beide Nieren etwa 50%). Zeitgerechte Nephrogrammkurvenverläufe ohne Zeichen der Abflussbehinderung. 19

20 Nierenfunktionsszintigraphie - Auswertung 39 Normalbefund: Seitengleiche Perfusion Nierenfunktionsszintigraphie - Auswertung 40 Normalbefund: Zeitgerechter Transit Seitengleiche Exkretion 20

21 Nierenfunktionsszintigraphie - Auswertung 41 Nierenperfusionsszintigraphie 42 24h nach Nierentransplantation in das kleine Becken links zeigt sich ein homogen perfundiertes Transplantat mit schnellem Anstieg (= gute Perfusion) der Nephrogrammkurve. 24h nach NTx in das kleine Becken rechts ist das Transplantat nicht abzugrenzen. Der Nephrogrammkurveanstieg ist deutlich verlangsamt (= schlechte Perfusion). 21

22 Statische Nierenszintigraphie 43 Ca. 70 MBq 99mTc-DMSA (Dimercaptobernsteinsäure) (1,5 msv) Tubuläre Speicherung (von den tubulären Zellen der Pars recta direkt aus den peritubulären Gefäßen aufgenommen) Darstellung der Anatomie Zur Feststellung postnephritischer Narben Auch zur seitengetrennten Funktionsbestimmung bei Lageanomalien (Dynamische Radiopharmaka mit hoher renaler Extraktionsrate wie Tc-MAG3 ermöglichen nur eine weniger exakte Information über regionale Nierenparenchymveränderungen, daher nur Tracer der zweiten Wahl) Statische Nierenszintigraphie Einsatz (lang) Nachweis oder Ausschluss von Nierenparenchymdefekten, die durch entzündliche Veränderungen hervorgerufen werden 44 Verglichen mit Ultraschalluntersuchung und i.-v.-urogramm ist die Sensitivität der DMSA-Szintigraphie sowohl bei akuter als auch chronischer Pyelonephritis außerordentlich hoch Allerdings nicht spezifisch für entzündliche Veränderungen, DD Nierenabszesse / -zysten, Doppelnieren, Hydronephrosen Ergebnissse für normal vs. nicht normal hervorragend Kombination von Ultraschall und DMSA-Szintigraphie ermöglicht gute Differentialdiagnose zwischen diesen einzelnen Krankheitsbildern. Zur Verlaufskontrolle des Nierenparenchyms Methode der Wahl, erste Kontrolle ca. 6 Monate nach akuter Infektion zu diesem Zeitpunkt DMSA- Abnormitäten relativ sicher durch postentzündliche narbige Veränderungen bedingt Umstrittener Einsatz bei akuter Pyelonephritis (falsch positive Zwischenstadien) 22

23 Statische Nierenszintigraphie Einsatz (kurz) 45 Nachweis von fokalen Nierenparenchymveränderungen Beurteilung des renalen Folgezustandes, sechs Monate nach akuter Entzündung Nachweis einer akuten Pyelonephritis Nachweis von Normvarianten: atypische Doppelniere, kleine Niere, dysplastische Niere, Hufeisenniere Nachweis von ektopen Nieren Bestätigung einer fehlenden Nierenfunktion bei multizystischen Nieren Statische Nierenszintigraphie 46 Untersuchungszeitpunkt: ca. 2-3 Stunden p.i., Spätaufnahmen speziellen Fällen Kamera: Kollimator nach kranial gerichtet Kollimatoren: hoch- oder ultrahochauflösende Kollimatoren Patientenposition: Rückenlage Aufnahmerichtung: dorsale und schräg dorsale Bilder empfohlen; ventrale Bilder ggf. bei Hufeisennieren und ektopen Nierenbecken Hauptsächlich planare Aufnahmen, in der SPECT Gefahr falsch positiver Befunde 23

24 Statische Nierenszintigraphie - Quantifizierung 47 Quantitativ: Geometrisches Mittel Links Rechts 48 % 52% (Norm: %) Statische Nierenszintigraphie - Quantifizierung 48 Schrumpfniere (Tc-99m-DSMA) 24

25 Statische Nierenszintigraphie 49 Hufeisenniere (Tc-99m-DSMA) Statische Nierenszintigraphie 50 R V L L D R Beckenniere links (Tc-99m-DSMA) 25

26 Interventions-Nierenszintigraphie Diuretikum (Furosemid = Lasix ) Differenzierung Nierenbeckendilatation vs. echter Obstruktion (z.b. durch Ureterabgangsstenose) Prinzip: Beobachtung des Harnabflusses unter Erhöhung der Diurese mittels Furosemid ACE-Hemmer (Captopril) zur Hypertonie-Abklärung/ Nierenarterienstenose (NAST). Vergleich Nierenfunktionsszintigrafie ohne und mit Captopril. ASS (20 mg/kgkg): ebenfalls zur Hypertonieabklärung/NAST: bei NAST Steigerung der PGE2-Synthese Vasodilatation der vasa afferentia. ASS blockt PGE2- Synthese Blutfluss und GFR sinken in der betroffenen Niere bei NAST. 51 Furosemid-Belastung 52 26

27 Furosemid-Belastung 53 Hufeisenniere, wobei der linke Anteil eine kompensierte Harntransportstörung aufweist (Abflussverzögerung links siehe im Bild links, aber gutes Ansprechen auf Furosemid - siehe Bild oben). Captopril-Szintigraphie 54 Sinn: Nachweis einer Nierenarterienstenose (NAST) Andere Verfahren: Doppler-Sonographie: Gefäßanatomie, Blutfluß-geschwindigkeit als Maß für Stenose- grad, kosten-günstig, weit verbreitet, stark Untersucher-abhängig MRT: Gefäßanatomie, nicht nephrotoxisch (auch bei Insuffizienz geeignet), teuer, Stent-Artefakte CT: Gefäßanatomie, keine Stent-Artefakte, KM potentiell nephro-toxisch 27

28 Captopril-Szintigraphie 55 Angiotensinogen: Aus Leber, zirkuliert im Plasma Renin: Aus Niere (juxtaglomerulärer Apparat) ACE: (Angiotensin Convertierendes Enzym) Aus Epithelzellen der Lungengefäße Aldosteron: Äußere Nebennierenrinde (Rückresorption in den Sammelrohren) Captopril-Szintigraphie 56 1 Stunde vor Untersuchungsbeginn Gabe eines ACE- Hemmers (25-50 mg Captopril) oral, sonst gleicher Untersuchungsablauf ACE-Hemmer hemmt das Angiotensin Convertierende Enzym und unterbricht die Kompensation Vergleich Nierenfunktionsszintigrafie ohne und mit Captopril 28

29 Captopril-Szintigraphie 57 Bei einer NAST bewirkt Angiotensin II kompensatorisch eine Vasokonstriktion im Vas efferens GFR wird aufrechterhalten Durch ACE-Hemmer wird dieser Kompensationsmechanismus geblockt GFR wird reduziert Captopril-Szintigraphie 58 Bei einer NAST besteht normalerweise ein erhöhter Druck in den vasa efferentia (selektive Vasokonstruktion durch Angiotensin II). Durch ACE-Hemmergabe wird dieser Kompensationsmechanismus geblockt Die betroffene Niere weist eine Verringerung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) und verzögerte parenchymale Ausscheidung im Vergleich zum Basistest ohne ACE-Hemmer auf. 29

30 Captopril-Szintigraphie 59 Szintigraphie mit MAG3: Erhaltener initialer Uptake Verzögerte Exkretion mit positivem Kontrast (Trapping) in der Spätphase Szintigraphie mit DTPA: Verminderter initialer Uptake bis hin zur komplett aufgehobenen Konstrastierung GFR im Seitenvergleich relevant vermindert Verzögerte Kinetik (Darstellung des NBKS?) Captopril-Szintigraphie 60 Nierenarterienstenose rechts mit verzögerter Traceraufnahme und intrarenaler Transitstörung. 30

31 Captopril-Szintigraphie Aufnahme ohne Captopril 61 Captopril-Szintigraphie Aufnahme mit Captopril 62 31

32 Herzlichen Dank! Kontakt Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin Getrudenplatz 1, Rostock