Die Nuklearmedizin ist ein medizinisches Fachgebiet, das radioaktive Tracer (Radiopharmaka) zur Beurteilung von Körperfunktionen sowie zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten einsetzt. Mit speziell entwickelten Kameras können Ärzte den Weg dieser radioaktiven Substanzen verfolgen. Die Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) und die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sind die beiden häufigsten bildgebenden Verfahren in der Nuklearmedizin.
ÜBERSICHT
Was sind radioaktive Tracer?
Radioaktive Tracer bestehen aus Trägermolekülen, die fest an ein radioaktives Atom gebunden sind. Diese Trägermoleküle variieren stark, je nach dem Zweck der Untersuchung. Bei einigen Tracern werden Moleküle verwendet, die mit einem bestimmten Protein oder Zucker im Körper interagieren, und es können sogar die eigenen Zellen des Patienten verwendet werden. In Fällen, in denen Ärzte beispielsweise die genaue Quelle von Darmblutungen ermitteln müssen, können sie eine Probe roter Blutkörperchen, die dem Patienten entnommen wurden, radioaktiv markieren (radioaktive Atome hinzufügen). Anschließend injizieren sie das Blut erneut und verfolgen mit einem SPECT-Scan den Weg des Blutes im Patienten. Jede Anhäufung von Radioaktivität im Darm gibt den Ärzten Aufschluss darüber, wo das Problem liegt.
Bei den meisten diagnostischen Untersuchungen in der Nuklearmedizin wird der radioaktive Tracer dem Patienten durch eine intravenöse Injektion verabreicht. Ein radioaktiver Tracer kann jedoch auch durch Inhalation, durch orale Aufnahme oder durch direkte Injektion in ein Organ verabreicht werden. Die Art der Tracer-Verabreichung hängt von dem zu untersuchenden Krankheitsprozess ab.
Zugelassene Tracer werden als Radiopharmaka bezeichnet, da sie strenge Sicherheits- und Leistungsstandards für die zugelassene klinische Anwendung erfüllen müssen. Der Nuklearmediziner wählt den Tracer aus, der die spezifischsten und zuverlässigsten Informationen für das jeweilige Problem des Patienten liefert. Der verwendete Tracer bestimmt, ob der Patient einen SPECT- oder PET-Scan erhält.
Was ist die Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT)?
SPECT-Bildgebungsgeräte liefern dreidimensionale (tomographische) Bilder der Verteilung von radioaktiven Tracer-Molekülen, die in den Körper des Patienten eingebracht wurden. Die 3D-Bilder werden per Computer aus einer großen Anzahl von Projektionsbildern des Körpers erzeugt, die aus verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden. SPECT-Geräte sind mit Gammakameradetektoren ausgestattet, die die Gammastrahlenemissionen der Tracer, die dem Patienten injiziert wurden, erkennen können. Gammastrahlen sind eine Form von Licht, die sich auf einer anderen Wellenlänge bewegt als sichtbares Licht. Die Kameras sind auf einer drehbaren Gantry montiert, die es ermöglicht, die Detektoren in einem engen Kreis um einen Patienten zu bewegen, der regungslos auf einer Palette liegt.
Was ist Positronen-Emissions-Tomographie (PET)?
Bei PET-Scans werden ebenfalls Radiopharmaka verwendet, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen. Der Hauptunterschied zwischen SPECT- und PET-Untersuchungen besteht in der Art der verwendeten Radiotracer. Während bei SPECT-Scans Gammastrahlen gemessen werden, entstehen beim Zerfall der bei PET-Scans verwendeten Radiotracer kleine Teilchen, die Positronen. Ein Positron ist ein Teilchen mit etwa der gleichen Masse wie ein Elektron, aber mit entgegengesetzter Ladung. Sie reagieren mit Elektronen im Körper, und wenn sich diese beiden Teilchen verbinden, vernichten sie sich gegenseitig. Bei dieser Annihilation entsteht eine geringe Energiemenge in Form von zwei Photonen, die in entgegengesetzte Richtungen schießen. Die Detektoren im PET-Scanner messen diese Photonen und verwenden diese Informationen, um Bilder von inneren Organen zu erstellen.
Wofür werden nuklearmedizinische Untersuchungen eingesetzt?
SPECT-Scans werden in erster Linie zur Diagnose und Verlaufsbeobachtung von Herzkrankheiten eingesetzt, z. B. bei verstopften Herzkranzgefäßen. Es gibt auch Radiotracer zum Nachweis von Knochenerkrankungen, Gallenblasenerkrankungen und Darmblutungen. Seit kurzem stehen SPECT-Agenzien zur Verfügung, die bei der Diagnose der Parkinson-Krankheit im Gehirn helfen und diese Krankheit von anderen anatomisch bedingten Bewegungsstörungen und Demenzerkrankungen unterscheiden.
Der Hauptzweck von PET-Scans besteht darin, Krebs zu erkennen und sein Fortschreiten sowie das Ansprechen auf die Behandlung zu überwachen und Metastasen zu entdecken. Der Glukoseverbrauch hängt von der Intensität der Zell- und Gewebeaktivität ab und ist daher bei sich schnell teilenden Krebszellen stark erhöht. Tatsächlich entspricht der Grad der Aggressivität der meisten Krebsarten in etwa der Rate der Glukoseverwertung. In den letzten 15 Jahren hat sich gezeigt, dass leicht modifizierte radioaktiv markierte Glukosemoleküle (F-18 markierte Desoxyglukose oder FDG) der beste verfügbare Tracer zum Nachweis von Krebs und dessen metastatischer Ausbreitung im Körper sind.
Ein Kombinationsgerät, das in einer einzigen Untersuchung sowohl PET- als auch CT-Scans derselben Körperregionen erstellt (PET/CT-Scanner), hat sich zum wichtigsten Bildgebungsinstrument für das Staging der meisten Krebsarten weltweit entwickelt.
Gibt es Risiken?
Die Gesamtstrahlendosis, die den Patienten durch die meisten in diagnostischen nuklearmedizinischen Studien verwendeten Radiopharmaka verabreicht wird, ist nicht höher als bei routinemäßigen Röntgen- oder CT-Untersuchungen der Brust, die in der Radiologie durchgeführt werden. Es gibt berechtigte Bedenken hinsichtlich einer möglichen Krebsentstehung selbst bei geringer Strahlenbelastung durch kumulative medizinische Bildgebungsuntersuchungen, aber dieses Risiko wird im Vergleich zu dem erwarteten Nutzen einer medizinisch notwendigen diagnostischen Bildgebungsstudie als recht gering angesehen.
Wie die Radiologen sind auch die Nuklearmediziner bestrebt, die Strahlenbelastung für die Patienten so gering wie möglich zu halten, indem sie die geringste Menge an Radiotracer verabreichen, die für eine diagnostisch nützliche Untersuchung erforderlich ist.
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