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| (Abb. 1) Positronenmessung: Beim Positronenzerfall entstehen zwei diametrale 511 keV-Gammaquanten. Die Lokalisation erfolgt durch gegen- überliegende in Koinzidenz geschal- tete Detektoren. |
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| (Abb. 2) Functional & Molecular Imaging Rüdiger Standke, August 2004 |
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| (Abb. 3) Blick auf den PET-Ring vor dem Zusammenbau mit dem CT (im Hintergrund der geöffnete CT-Teil) |
| [Technologie] Grundlagen der PET Die Positronenemissionstomographie (PET/CT) in Kombination mit der Computertomographie (CT) hat sich in den letzten Jahren zu einer der wichtigsten bildgebenden diagnostischen Methoden in der Medizin entwickelt. Ihre Anwendungsgebiete liegen in der hochempfindlichen Diagnostik bei Krebserkrankungen, bei bestimmten neurologischen Störungen und bei Erkrankungen des Herzens. Gegenwärtig ist sie die effektivste Suchmethode bei Verdacht auf ein Tumorrezidiv, bei vielen soliden Tumorarten und Lymphomen. Rezidive können mehrere Monate früher entdeckt werden als bei herkömmlichen Verfahren. PET/CT ist ebenfalls die effektivste Methode, den Verlauf und das Ansprechen nach einer Chemo- und/ oder Strahlentherapie zu kontrollieren. Entsprechende Studien zeigen, dass die PET/CT dabei signifikante diagnostische Vorteile gegenüber anderen bildgebenden Verfahren wie alleinige Computer- (CT) oder Kernspintomographie (MRI) oder anderen nuklearmedizinischen Verfahren hat. Alle radioaktiven Nuklide, die sich für die PET eignen, sind Positronen-Emitter. Sie werden künstlich erzeugt indem Ionen, die in einem Zyklotron-Beschleuniger auf hohe Bewegungsenergie (5-20 MeV) gebracht wurden auf eine chemische Zelle geleitet werden, in der Reaktionen mit den Atomkernen eines Zielstoffes stattfinden. Das nutzbare Nuklid zerfällt nach kurzer Zeit wieder in der Hauptsache durch einen Beta+ -Zerfall unter Aussendung eines Positrons und eines Neutrinos. Das Positron wiederum wird in der Materie innerhalb einer kurzen Pfadlänge (0,9 - 3,3 mm) bis auf thermische Energien abgebremst und vereint sich dann mit seinem Antiteilchen, einem normalen Elektron zu einem Positronium-Atom. Dieses Gebilde hat nur eine sehr kurze Lebensdauer von 10-10 s. Beim Zerfall wird die Ruheenergie von 2*511 keV auf zwei Gammaquanten übertragen, die um 180 Grad gegeneinander versetzt ihren Entstehungsort verlassen. Diese beiden Gammaquanten entstehen also gleichzeitig und bewegen sich auf einer Linie genau entgegengesetzt. Dies sind die beiden Eigenschaften, die in einem PET/CT-Scanner genutzt werden, um den Entstehungsort des Ereignisses zu bestimmen. Aufgrund der relativ langen Halbwertzeit von 110 min ist Fluor-18 das PET-Nuklid mit der größten praktischen Bedeutung. Dieses Nuklid wird chemisch in verschiedene Tracer eingebettet, z.B. in einen Zucker, der von allen Zellen des Körpers zur Energiegewinnung verstoffwechselt wird. Kranke Gewebe unterscheiden sich in ihrer Nutzung des Tracers häufig erheblich von den Normalgeweben. Das Prinzip der PET-Diagnostik beruht auf der bildlichen Darstellung dieses Unterschieds und seiner klinischen Wertung. Geräte-Technik Ein PET-Scanner besteht aus einem Detektorring, der den Patienten umgibt. Die einzelnen Detektoreinheiten bestehen aus kleinen Einzelkristallen, die mit Miniaturphotomultipliern verklebt sind. Die Gammaquanten werden in den Kristallen gebremst. Die dabei hinter-lassene Energie führt zu Lichtblitzen im Kristall, die von den Photomultipliern verstärkt werden und dann in der nachgeschalteten Elektronik örtlich und zeitlich aufgelöst werden. Ereignisse, die gleichzeitig auftreten, werden dabei ausgewertet. PET/CT Ein PET/CT-Scanner besteht aus zwei Geräteeinheiten, einem Positronentomographen und einem Computertomographen, die in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind und einen gemeinsamen Patiententisch haben. Der PET-Teil (Positronenemissionstomographie) erzeugt dabei schichtweise Bilder von Stoffwechselvorgängen im Körper. Bei der überwiegenden Anzahl aller Untersuchungen wird dabei das Nuklid F-18 eingesetzt, das chemisch an ein Zuckerderivat angekoppelt ist (2-[18-F]-fluoro-2-deoxy-D-glucose). Dieses Radiopharmazeutikum, abgekürzt als 18-FDG bezeichnet, wird in der Regel eine Stunde vor der Untersuchung intravenös injiziert. 18-FDG reichert sich in Körperzellen mit erhöhtem Zuckerstoffwechsel an (z.B. in Tumoren). Physiologisch erfolgt dies auch in Hirn, Herz und der Muskulatur. 18-FDG hat keine bekannten Nebenwirkungen. Da das Positron zunächst seinen Entstehungsort verlässt, ist prinzipiell dieser nicht mehr genau durch den nachfolgenden Prozess, die Auslöschung, zu lokalisieren. Des Weiteren nehmen die einzelnen Organstrukturen die verschiedenen Tracer unabhängig von der Gewebsdichte auf. Letztere stellt aber eine der grundlegenden Eigenschaften einer bildlichen Vorstellung der Organe und Strukturen des Körpers dar. Aus diesem Grund zeigen PET -Bilder nur eine schlechte anatomische Darstellung der Körperstrukturen; sie zeigen eben im Wesentlichen deren Funktion bezüglich des verwendeten Tracers. Der CT-Teil (Computer-Tomographie) ermöglicht die Gewinnung von anatomischen Querschnittsbildern des Körpers. Hierzu wird eine Röntgenröhre kontinuierlich um den Patienten bewegt. Dabei werden Röntgenstrahlen von außen durch den Körper des Patienten gesendet. Gegenüber der Röhre befindet sich ein Detektorsystem, welches das Absorptionsprofil der Strahlung misst. Aus diesen Profilen können Querschnittsbilder mit hoher anatomischer Detailschärfe (Dichteunterschieden) berechnet werden. Zusätzlich dient die CT-Messung dazu, eine Schwächungskorrektur der PET- Messung durchzuführen und beschleunigt so ganz wesentlich die PET/CT-Untersuchung gegenüber herkömmlichen PET-Scannern und Koinzidenzkameras. Eine PET-Untersuchung mit einem PET/CT-Gerät dauert daher nur noch 20-30 Minuten. Fusion Die Untersuchung erfolgt in einem Gerät, das beide Teile integriert enthält. Das bedeutet, dass die CT und die PET/CT kurz nacheinander auf der gleichen Patientenunterlage in der gleichen Körperhaltung durchgeführt wird. Nach der Untersuchung kann so automatisch eine Zuordnung der Stoffwechselbilder zu den anatomischen Informationen des CT erfolgen (Fusion). Die Darstellung erfolgt dann in einem gemeinsamen Bild, ähnlich wie bei einer Wetterkarte: |
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| Hierdurch werden die Informationen aus zwei unterschiedlichen
Untersuchungsmethoden in einer einzigen bildgebenden Untersuchung
kombiniert. Die Bilder sind unmittelbar nach entsprechender Aufbereitung
der Untersuchung durch den Facharzt für jeden anderen Arzt und
auch für Patienten verständlich. Das Untersuchungsergebnis
wird so transparent und kann häufig als Grundlage für die
Festlegung der weiteren Schritte in der Behandlung genutzt werden. nach oben |
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Letzte Aktualisierung: 23.05.06 |
