Nuklearmedizin Diagnostik und Therapie - Abteilung ...

Nuklearmedizin
Diagnostik und Therapie
Abteilung Nuklearmedizin
Zentrum Radiologie

Offene Radionuklide in der
Medizin

Nuklearmedizin
• Das Gebiet der Nuklearmedizin umfasst
die Diagnostik und Therapie mit offenen
Radionukliden
– α-Strahler, β - - Strahler: Therapie
– γ-Strahler, β + -Strahler : Diagnostik
• Tracer: radioaktive Arzneimittel, die in
Stoffwechselwege eingebracht werden

Tracerkinetik
• Aktiver Transport: z.B. 99m Tc
• Passive Diffusion: 99m Tc-DTPA
• Erleichterte Diffusion: 18 • Erleichterte Diffusion: F-FDG
• Rezeptorbindung: 111 In-Octreotide
• AG-Ak-Bindung: 99m Tc-Anti-CEA
• Chemiabsorbtion: 99m Tc-Diphosphonate

Wie macht man die
Aktivitätsverteilung eines
Gammaemitters sichtbar?

• Prinzip:
– Planare Bilder
• Akquisition:
– statisch
Planare Szintigraphie
– dynamisch
• Tracer:
– γ-Strahler
• Auflösungsvermögen:
– 1 cm
Gammakamera

Planare Szintigraphie
Beispiele

• Prinzip:
– 3-dimensionale
Schnittbilder
• Akquisition:
– statisch
• Tracer:
– γ-Strahler
• Auflösungsvermögen:
– 8 mm
SPECT

SPECT: Beispiele

Wie macht man die
Aktivitätsverteilung eines
Positronenstrahlers sichtbar?

β + -Umwandlung (P: N+p)
Tochternuklid: Kernladungszahl:-1, Massenzahl:
unverändert
Alternative: EC (Electronic capture)

Wechselwirkungen von
Positronen mit Materie

• Prinzip:
– 3-dimensionale
Schnittbilder
• Akquisition:
– statisch / dynamisch
• Tracer:
– β+-Strahler
• Auflösungsvermögen:
– 4 mm
PET

PET /CT

PET: Beispiel

PET/CT: Beispiel

PET/MR
Netzwerk Imaging Göttingen (Theodor Förster Zentrum)

Tumordiagnostik
• Sklettszintigraphie bei
Knochenmetastasen
• Tumordiagnostik mit PET/PET-CT

• Tracer
• mit 99mTc markierte
Biphosphonate, z.B. MDP
• Kinetik
Sklettszintigraphie
• 35% glomerulär filtriert
• 30-40% reversibel an den
Knochen gebunden
• Anreicherungsprinzip
• arterieller Fluß
• Bindung an neugebildetes
Hydroxylapatit

Sklettszintigraphie:
Techniken
SPECT-Technik
3-Phasen-Technik
• Perfusionsphase: Dynamische Akquisition über 1
Minute: Durchblutung in den größeren Gefäßen
• Blutpoolphase: Frühe statische Phase:
Weichteildurchblutung
• Spätstatische Aufnahmen (Einzelaufnahmen, GK-
Technik): Knochenstoffwechsel

3-Phasentechnik

SPECT

Erkrankungen mit erhöhtem
Knochenstoffwechsel
• Generalisierte Osteopathien
• Primäre Knochentumore
• Tumorartige Knochenläsionen
• Knochenmetastasen
• Osteomyelitis
• Osteoarthritis
• Rheumatoide Systemerkrankungen

Flussvermittelte
Anreicherung: M. Sudeck
Perfusion+Blutpool Spätstatische Phase

Fluss- und
Osteoblastenvermittelt: CP
Perfusion+Blutpool
Frühstatisch
Spätstatisch

Osteoblastenvermittelt:
Osteosarkom

Sklettmetastasen:
Pathophysiologie
hämatogene Einschwemmung von TU-Zellen in das KM
Margination/Adhäsion
Implantation
IL 1,IL 6, TNF, TGF, Prostaglandine u.a.
Osteoklasten-Aktivierung („cold-spot“)
(direkt/indirekt über Makrophagen)
Reaktive Osteoblastenaktivierung („hot-spot“)

• Komplikationen:
– pathologische Fraktur, Querschnittsyndrom
– Schmerz
Sklettmetastasen:
Komplikationen
– Hyperkalziämie
– KM-Depression
• Es gibt Therapien, die das Auftreten
der Komplikationen verhindern!

Sklettmetastasen: Indikation
zur Szintigraphie
– ausreichende Prävalenz von
Skelettmetastasen
• Tumorart
• Tumorstadium
– Klinik
– Tumormarkeranstieg

•Praevalenz:
Stadium B: 20%
Stadium C/D: 60%
PSA vor OP< 20: 2%
PSA nach OP < 10: 2%
PSA> 50 : 50%
•Klinik: 20% schmerzhaft
Prostatakarzinom

•Praevalenz:
vom LK- Status abhängig
T1, N0: 5%
T1, N+: bis 20%
T2, N0: 15%
T2, N+: 30%
•Klinik: 30% schmerzhaft
Mammakarzinom
„Superscan“

•Praevalenz: 35%
Bronchialkarzinom
•Klinik: 50% schmerzhaft
Prognose: Metastasennachweis
belegt ein T4
Stadium und somit die
Inoperabilität.

F-18-FDG PET
F-18 18 18-FDG 18 FDG PET PET bei bei NSCLC
NSCLC

HO
HO
H
OH
H
H
F-18 18 18-FDG 18 FDG FDG in in in der der
der
PET PET Diagnostik
Diagnostik
H
O
OH
H
OH
HO
HO
H
OH
D-Glukose [ 18 F]FDG
• Gesteigerte Glykolyse in Tumoren ( Warburg 1931)
– Überexpression von GLUT 1
– Gesteigerte Hexokinaseaktivität
• FDG-Uptake in Tumoren
– Korrelation zu Proliferationsrate und Tumorzellviabilität
H
H
H
O
18 F
H
OH

F-18 18 18-FDG 18 FDG PET:
PET:
Spezifischer Spezifischer Uptake? Uptake?
Uptake?

Vorteile und Einsatz
der FDG-PET
• Erkennen eines metastatischen Befalls
unabhängig von Größenkriterien
• Differenzierung zwischen Narbe /Nekrose
und vitalen Tumorzellverbänden
• Staging ( T,N,M)
• Frühes Therapieansprechen nach
Chemotherapie
• Therapieplanung (lokale Ablation, RT)

Vorteile und Einsatz
der FDG-PET

• Fragestellung:
NSCLC: NSCLC: NSCLC: TT-Staging
T Staging
– Größe: keine Aussage
möglich
– Infiltration benachbarter
Strukturen: unzureichende
Genauigkeit
– Prognose: Höhe des SUV
korreliert eng mit
Prognose

NSCLC: NSCLC: NSCLC: NN-Staging
N Staging Staging
• Trennung von N1+2 und
N3-Stadium:
– PET ist signifikant
sensitiver und
spezifischer als die MSCT
– Therapieänderungen bei
17-50% der Patienten

• Fragestellung:
– Fernmetastasen:
• Se: bis 96%
• Sp: 82-86%
• Konsequenz:
– Tumorstadium IV:
Inoperabilität
NSCLC: NSCLC: NSCLC: MM-Staging
MM
Staging Staging
– Therapieänderung:
bei ca.10% d. Pat.
CT: Inzidentalom? (5%-15% d. Bev.)

F-18-FDG-PET: NSCLC
Evaluation einer Chemotherapie
• Problem:
– Morphologische Methoden
sind bei Evaluation
unzuverlässig
• Szenarien zum Einsatz
von PET:
– Evaluation nach Abschluss
einer Chemotherapie
– Evaluation eines frühen
Ansprechens
Vor Chemotherapie
Nach 1. Zyklus

F-18-FDG-PET bei NSCLC
Response unter (neoadjuvanter) Therapie
Induktionstherapie mit Docetaxel und Carboplatin bei NSCLC IIIA/IIIB
1,0
0,9
Kumulierte Überlebensanteile (Kaplan-Meier)
Vollst. Zensiert
-0,1
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
Zuverlässlichster Parameter bei der Voraussage über histopatologisches Ansprechen
und von klinischen Parametern wie des Gesamtüberlebens und des
progressionsfreiens Intervalls
Kumulierte Überlebensanteile
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Zeit
Gr. 1,
Gr. 2,

• Fragestellung:
F-18-FDG-PET: NSCLC
Rezidivdiagnostik
– DD Narbe / Rezidiv:
• Se: bis 90%, dem CT
überlegen

F-18-FDG-PET: Eine „teure“
Untersuchung?
• FDG-PET ist bei NSCLC das Verfahren
mit der höchsten Genauigkeit beim N
und M-Staging
– Einbezug der FDG-PET erspart jedem 5.
Patienten eine nicht indizierte OP und
erhöht die Rate kurativer Thorakotomien
– Kosten der additiven PET werden durch
geringere Kosten für invasive Diagnostik
ausgeglichen

Diagnostik der
Myokardischämie

Koronare Flussreserve
• Koronare Flussreserve: Verhältnis von
Fluss unter maximaler Vasodilatation
zum Fluss unter Basisbedingungen
• Normalerweise ist eine Steigerung des
Flusses um den Faktor 4-5 möglich

Einschränkung der koronaren
• Koronarstenose
• Mikroangiopathie
Flußreserve
• Endotheliale Dysfunktion
• Weitere Faktoren (Nachlast, Vorlast,
Viskosität…)

Stresstechniken
• Ziel der Belastung
– Erfassung einer eingeschränkten
Koronaren Flussreserve
• Belastungstechniken
– Körperlich ( z.B Ergometer)
– Pharmakologisch

Adenosin
• A1-Rezeptoren: negativ chrono- und
dromotrop, negativ inotrop
• A2-Rezeptoren: Vasodilatation
koronare Flußsteigerung auf das 4-5
fache
• Prinzip: Kontrastverstärkung
Sauerstoffverbrauch steigt nicht

Arbutamin/Dobutamin
• Stimulation von ß1-Rezeptoren: positiv
inotrop, positiv chrono- und dromotrop
• Prinzip: Ischämieinduktion durch
Mißverhältnis von Sauerstoffangebot
und Nachfrage

Perfusionstracer
der „ideale Perfusionstracer“
– lineares Verhältnis zwischen Tracer-Uptake
und koronarem Fluß
– hohe Extraktion im First-pass
– Retention über einen ausreichend langen
Zeitraum
– Uptake unabhängig vom metabolischen
Alterationen

Wash-in
Myokard
(ca. 5%)
Wash-out
Tl-201
Wash-in
Intravasal Muskel
Cl: 90%/ 5min
Niere/Darm
Wash-out

Wash-in
Myokard
(ca. 5%)
99mTC-MIBI
Wash-in
Intravasal Muskel
Cl: 90%/ 5min
Hepatobiliär

Rekonstruktion

99mTc-MIBI: Stress

99mTc-MIBI: Ruhe

Myokardszintigraphie: Indikationen
• Primärdiagnostik
• Weitere Indikationen
– hämodynamische Relevanz intermediärer
(30-60%) Stenosen?
– Vitalitätsdiagnostik

50% Stenose, eingeschränkte Koronarreserve im
intrakoronaren Doppler, 99mTc-MIBI

Vitalität des Myokards distal einer
hochgradigen Stenose
Vitalität
Vital ist ein Hypo-A-Dys-kinetisches Wandareal,
das sich nach Revaskularisierung in seinem
Kontraktionsverhalten normalisiert
Vitalitätstmarker
Uptake des Tracers proportional zur
Anzahl der strukturell intakten
Kardiomyozyten

Tl-201
Stress: Flußproportionale
Verteilung
Redistribution: Uptake
korreliert mit Vitalität
Reinjektion: : Uptake
korreliert mit Vitalität
Vorraussagewert ca.
80%

F-18-FDG
Vorraussagewert ca. 95%

Radioiodtherapie am Beispiel des
M. Basedow
TRAK

Indikation zur RIT bei M.
Basedow
• Absolute Indikation
– Rezidivhyperthyreose
• Relative Indikation
– Erstmanifestation und
• hohes SD-Volumen
(> 40 ml): R 75%
• Hohe TRAK-Werte
(> 10 IU/l) R 85-98%
• Jugendliches Alter
(< 40 Jahre): R 70%
• T-3 dominante
Hyperthyreose: R 95%
• eO: R 70%

Differentialindikation zur RIT bei
M. Basedow
Radioiodtherapie Operation
Struma 40 ml; Strumen mit lokalen
Kompressionssymptomen
Kein Malignomverdacht Malignom nicht auszuschließen
Begleitende Erkrankungen mit erhöhtem
Operationsrisiko
Keine oder nur milde eO Schwere eO
Kein erhöhtes Operationsrisiko
Elektive Therapie ohne Zeitdruck Rasche Beseitigung der Erkrankung erforderlich
• Bei schwangeren Patientinnen mit einem hohen
Thyreostatikaverbrauch ( Operation im 2. Trimenon)
• Bei allergischen Reaktionen auf sämtliche Thionamide
•· Bei schweren Nebenwirkungen einer thyreostatischen
Therapie
• Bei einer geplanten Amiodarone-Therapie aus vitaler
Indikation
• Bei der thyreotoxen Krise
An der Schilddrüse voroperierte Patienten Nicht an der Schilddrüse voroperierte Patienten
Operationsangst Strahlenangst

I-131: Kinetik
• Resorbtion:
– oberer Dünndarm
• Transport (NIS):
– Schilddrüse
– Magen: Belegzellen
– Speicheldrüsen: Azinuszellen
• Ausscheidung:
– Niere
– via Magen-Darm

0,5mm
I-131: Mikrodosimetrie
0,05-0,5mm
• β und γ- Strahler
• HWZ (phys): 8,02 Tage
• Mittlere RW: 0,5mm
(90% der Dosis)
• Maximale RW: 2,2 mm

Aktivität:
Dosimetrie
Herddosis x Zielvolumen x Faktor
maximale Speicherung x HWZeff

Vorbereitung zur I-131-Therapie:
Radioiodtest
Uptake
HWZ ZEIT
Maximale Speicherung und effektive HWZ

Ablatives Dosiskonzept
Schilddrüsenvolumen
TRAB: intrathyreoidale Lymphozyten
TRAB: extrathyreoidale Lymphozyten

Ablatives Dosiskonzept
TRAB 40 U/l
2 ml SD-Rest
Massive Hyperthyreose

Durchführung der I-131-
Die Vorstellung..
Therapie
..und die Wirklichkeit

Durchführung der I-131-
Therapie

Durchführung der I-131-
Therapie

Durchführung der I-131-
Therapie

Fazit
• Radioiodtherapie nur nach Radioiodtest
und stationär
• Die Indikation zur RIT sollte bei
Patienten mit hohem Rezidivrisiko
frühzeitig erfolgen
• Ein ablatives Konzept ist zu favorisieren
• Eine differenzierte Glukokortikoidprophylaxe
ist essentiell

Lungenembolie
Lungenembolie-Diagnostik
Lungenembolie Diagnostik

Szintigraphische Diagnostik
• Prinzip:
der LE
– Primäre Ventilationstörung führt
sekundär zur gestörten Perfusion
(„Match“)
– Primäre Perfusionsstörung:
Ventilation erhalten („Mismatch“)

Perfusionsszintigraphie
Intravenöse Applikation von
99mTc-Mikrosphären/-Makroaggregaten
Embolisation jeder 200000 Kapillare
(dargestellt wird der Defekt hinter einem
okkludierenden Thrombus)

99mTc 99mTc-Mikrosphären
99mTc Mikrosphären

Ventilationsszintigraphie
• Xe- 133 (Eγ: 80 keV / HWZ: 5,3 Tage)
• Technigas® (Graphitpartikel < 1µm)
(Wash-in, Äquilibrium, Wash out)

Normaler Scan

Akute Lungenembolie

Akute Lungenembolie- Verlauf

Ventilationsstörung links

Zentrale Lungenembolie

Fallgruben
• Gefäßobstruktion: Frische Embolie, alte
Embolie, Fremdkörper, Arteriitis
• Gefäßkompression: Tumor, Metastase,
Hiluslymphome
• Gefäßobliteration: z.B. nach Radiatio
• Gefäßmissbildung: z.B. Gefäßhypoplasie

Lungenszintigraphie vs. CT
• Rein zentrale Embolie
(< 10% aller Embolien)
häufig nicht okkludierend:
falsch negativer Scan
•Rein periphere Embolie
(> 20% aller Embolien)
häufig okkludierend : V/P-
Scan z.Z. die sensitivste
Methode

Lungenszintigraphie vs. CT
• Mittelständige Embolien
V/P- Scan und Spiral-CT
zeigen gleichartigen Befund
•Zentral+periphere Embolie
V/P- Scan und CT zeigen
unterschiedliche Aspekte
des gleichen Befundes