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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
NuklearmedizinEinführung,konventionelle Diagnostik,SPECT
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Definition
Nuklearmedizin ist die Anwendung von radioaktiven
Stoffen zu diagnostischen und therapeutischen
Zwecken an Patienten
und zur Erforschung von Erkrankungen
Nuklearmedizin
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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.
Nuklearmedizin
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Bilderzeugung in Röntgen und Nuklearmedizin
Röntgen-röhre
Röntgen-film
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Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von
Patient
Personal
Umwelt
Strahlenexposition
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Die Strahlenexposition muß so niedrig wie möglich gehalten werden durch:
strenge Indikationsstellung (Alternativmethoden)
optimale Untersuchungstechniken
strenge Qualitätskontrollen
Strahlenexposition
Nuklearmedizinische Untersuchungen führen zu einer Strahlenexposition von
Patient
Personal
Umwelt
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Art der Strahlung
Photonenstrahlung
Korpuskularstrahlung
Faktoren der Strahlenexposition
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Art der Strahlung
Photonenstrahlung
γ - Strahlung
Röntgenstrahlung
Faktoren der Strahlenexposition
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Art der Strahlung
Photonenstrahlung
KorpuskularstrahlungElektronen
Positronen
Protonen
Neutronen
α-Strahlung (He-Kerne)
Faktoren der Strahlenexposition
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Art der Strahlung
Photonen- / Korpuskularstrahlung
Energie der Strahlung
Faktoren der Strahlenexposition
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Art der Strahlung
Photonen- / Korpuskularstrahlung
Energie der Strahlung
Halbwertszeit HWZ
Faktoren der Strahlenexposition
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Art der Strahlung
Photonen- / Korpuskularstrahlung
Energie der Strahlung
Halbwertszeit HWZ
physikalische HWZphys
biologische HWZbiol
effektive HWZeff
Faktoren der Strahlenexposition
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HWZphys: Halbwertszeit des radioaktiven Zerfalls
HWZbiol: Halbwertszeit, innerhalb der eine Substanzaus einem Verteilungsraum (z.B. Organ, Blut) zur Hälfte verschwunden ist
HWZeff =HWZbiol + HWZphys
HWZbiol HWZphys
Halbwertszeit (HWZ)Radioaktiver Zerfall
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Aktivität (A) =Zerfälle
Zeit1 Bq = 1 Zerfall
sec
1 Ci = 3.7 1010 Zerfällesec*
Einheit:
DefinitionenRadioaktiver Zerfall
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Art der Strahlung
Photonen- / Korpuskularstrahlung
Energie der Strahlung
effektive Halbwertszeit HWZeff
Aktivitätsmenge
Faktoren der Strahlenexposition
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Kollimator SzKr Photomultiplier Elektronik Auswerteeinheit
Rechner
Scope
PolaroidRöntgenfilm
Bilddokumentation
Prinzip der Gamma-Kamera (Anger-Kamera)
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Gamma-Kamera (Anger-Kamera)
Siemens „Bodyscan“
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PET-Scanner
e+Positron
Atomkern
180° ± 0.5°Detektorblock
Detektorblocke+e+
Annihilation
ee+
511 keV
γ1
511 keV
γ2e+
e
e+
e Elektron
e+
e___
_
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Kriterien zur Auswahl radioaktiver Isotope
Die penetrierende γ-Strahlung ist wichtig für den diagnosti-schen 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 einesRadiopharmazeutikums.
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Radionuklid Halbwertszeit γ-Energie (keV) Zerfallsart
99m-Tc 6 h 140 IT131-J 8.05 d 364 β γ125-J 60 d 35 EC123-J 13,3 h 159 EC
113m-In 1,67 h 393 IT111-In 2,8 d 170, 250 EC57-Co 270 d 122 EC201-TI 73 h 167, 135 EC
Radioaktive Isotope in der Nuklearmedizin
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Chromatographie - Säule mitradioaktivem Mutternuklid
Elutionsmittel (NaCl)
abgetrenntes radioaktivesTochternuklid
Bleiabschirmung
Prinzip eines Radionuklidgenerators
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Radiopharmazeutikum Definition
Radioaktive Arzneimittel (Radiopharmaka) sind Arznei-
mittel, die radioaktive Stoffe enthalten und ionisierende
Strahlung spontan aussenden und die wegen dieser
Eigenschaften angewendet werden.
keine pharmakologische Wirkung
Radionuklid + Organspezifischer Träger(Pharmakon)
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Radiopharmazeutikum
Radionuklid + Organspezifischer Träger(Pharmakon)
99mTc Zinnkolloid LeberMAA LungeMDP (DPD) SkelettIsonitril (MIBI) Herz
123Jod Hippuran NiereMIBG NNM
Beispiele
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Nuklearmedizin – konventionelle Diagnostik und SPECT
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Prinzipien der nuklearmedizinischen Bildgebung
Szintigraphie
statische Szintigraphie Sequenzszintigraphie Funktionsszintigraphie
Szintigraphie: Flächenhafte (zweidimensionale) Darstellung einer räumlichen (dreidimensionalen) Radioaktivitätsver-teilung.
Die dritte Dimension wird durch das Maß der Radio-aktivitäts-Belegung pro abgebildeten Meßpunktwiedergegeben.
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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.
Szintigraphie statische Szintigraphie
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Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate
NormalbefundDiagnose:Multiple Skelettfiliae
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Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate
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Tumorszintigraphie mit In-111 Octreotid (Somatostatinrezeptorligand)
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Schilddrüsendiagnostik - Beispiele
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Radiojodtherapie
E., E., w, 58 aE., E., w, 58 aE., E., w, 58 a
5cm
5cm
vor RJ-Therapie (13.03.97) nach RJ-Therapie (07.10.97)
5cm
multifokale Autonomie
TSH < 0.03 µU/ml TSH = 0.75 µU/ml
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1.RJTh
Schilddrüsen-Ca. pap./foll. SD-Ca pT4 N0 M 1 (Lunge)
3.RJTh2.RJTh
r v lr v lr v l
R.,F. 01.06.37oTg: 441 ng/ml Tg: 9.2 ng/ml Tg: < 1.0 ng/ml
Posttherapie-Scans nach
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Bildliche Darstellung der Verteilung eines radioaktiven Stoffes im Organismus und seiner zeitlichen Veränderung durch eine Folge von szintigraphische Bildern (z.B. sequenzszintigraphi- sche Darstellung einer Organperfusion oder des 131J-Hippuran- transports durch die Nieren).
Szintigraphie Sequenzszintigraphie
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3‘‘
6‘‘
9‘‘
12‘‘
15‘‘
• Akquisitionsbeginn:
• Sofort mit Injektion
• Injektion als Bolus
3-Phasen-Skelettszintigraphie1. Phase/ Arterielle Perfusion
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• Akquisitionsbeginn:
• Im Anschluß an die 1. Phase• bzw. 2 - 5 min p.i.
2‘ P.I.
5‘ P.I.
3-Phasen-Skelettszintigraphie2. Phase/ Blutpool
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• Akquisitionsbeginn:
• 2.5 - 3 h p.i.
3H P.I.
3H P.I.
3-Phasen-Skelettszintigraphie3. Phase/ Knochenphase
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Injektionen
SLN
SLN
Lk
Zeit
Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinel-node Konzept): Malignes Melanom
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Injektionsstellen Injektionsstellen abgedeckt
SLN axillär
Lymphabflussszintigraphie mit Tc-99m Nanokolloid (sentinel- node Konzept): Mammakarzinom
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Kollimierte Gamma- Meßsonde zur intraoperativen Detektion des SLN
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi
Diagnose: Nebenschilddrüsenadenom
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren
Nieren: 99mTc-MAG3
Untersuchungstechnik:
Sequenzszintigraphie
Funktionsszintigraphie
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Bildliche Darstellung und quantitative Auswertung der zeitlichen Verteilungsänderung eines radioaktiven Stoffes im Organismus durch szintigraphische Bilder undBerechnung von Zeit-Aktivitätskurven über elektronisch ausgewählten Regionen (Regions of interest), die das gesamte Organ oder interessierende Teile des Organs beinhalten.
Szintigraphie Funktionsszintigraphie
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Präoperative AbklärungNierentumor
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
obstruktivPostrenale Abflussstörung
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Nierensequenzszintigraphie AbklAbkläärung NASTrung NAST
mit mit ACEACE--HemmerHemmer
L R
D
ohne ohne ACEACE--HemmerHemmer
L R
D
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
mit mit ACEACE--HemmerHemmer ohne ohne ACEACE--HemmerHemmer
Nierensequenzszintigraphie AbklAbkläärung NASTrung NAST
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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
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Gamma-Kamera (Anger-Kamera)2-Kopf-Kamera 3-Kopf-Kamera
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Gamma-Kamera (Anger-Kamera)
Akquisition
Rekonstruktion(gefilterte Rückprojektion)
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMUBildbeispiel: SPECT der Lendenwirbelsäule
Untersuchungstechnik“ SPECT ”
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
SPECT
Rippen LAO 45°
• Mehraufwand 20 - 30 Minuten ?
• Kamera verfügbar ?
• Informationsgewinn ?
Untersuchungstechnik“ SPECT versus Zusatzaufnahme ”
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
SPECT der Wirbelsäule Nachweis von Herdbefunden mit SPECT vs. planarer Sz.
planar SPECT
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Thorakale Rückenschmerzen: Unklare lytische Läsion 6. BWK re
Transversal
Coronal
SPECT CT
SPECT der Wirbelsäule
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
coronar
sagittal
transversal
L R
planar
Skelettszintigraphie
L
R
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMUDiagnose: Dystopes NSD-Gewebe
Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
SPECTcoronardorsal → ventral
Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi
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Tc-99m-MIBI-SPECT Computertomographie
Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi
Fusion
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Tumorszintigraphie mit Tc-99m EHT (Somatostatinrezeptorligand)
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Tumorszintigraphie mit Tc-99m EHT (Somatostatinrezeptorligand)
Skelett-SPECT
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren
BelastungBelastung
RuheRuhe
Myokard: 99mTc-MIBIMyokard: 99mTc-MIBIStress
Rest
Untersuchungstechnik:
SPECT-Technik
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
mSv20
10
5
1
0.10.05
Herz: 201Tl -Chlorid
Hirn: 99mTc -HMPAO
Leber: 99mTc -HIDASkelett: 99mTc -MDP
Lunge: 99mTc -MAASchilddrüse: 99mTc - Pertechnetat
Nieren: 99mTc - DMSANieren: 99mTc - Mag3
Schillingtest
CT AbdomenCT ThoraxKolonkontrasteinlaufUrogrammMagen-Dünndarm-PassageLWS 2 Ebenen
Becken-ÜbersichtBWS 2 Ebenen
Schädel 2 Ebenen
Thorax 2 Ebenen
Röntgen-DiagnostikNuklearmedizin
Strahlenexposition durch radiologische Diagnostik
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
2.RJTh
r v l
3.RJTh
r v l
1.RJTh
r v l
Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-131Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-131
Diagnose: Metastasiertes Schilddrüsenkarzinom
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
R V L L D R
Diagnose: Lebermetastasen bei Neuroblastom
Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBGTumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
R V L L D R
Diagnose: Mediastinales Neuroblastom
Tumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBGTumorszintigraphie (Ganzkörper): I-123 MIBG
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMUDiagnose: Metastasiertes Karzinoid
Tumorszintigraphie In-111 Octreotide (Somatostatinrezeptoren)Tumorszintigraphie In-111 Octreotide (Somatostatinrezeptoren)
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
ventral
dorsal
SPECTtransversalcranial → caudal
Tumorszintigraphie (Nebenschilddrüse): Tc-99m Sestamibi
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Klinik für Nuklearmedizin • München LMU
Skelettszintigraphie: Tc-99m-markierte Diphosphonate