Einzelphotonen-Emissions-Tomographie

Die Einzelphotonen-Emissionstomographie (SPET) ersetzt nach und nach die konventionelle statische Szintigraphie, da sie bei gleicher Menge des gleichen Radiopharmakons eine bessere räumliche Auflösung ermöglicht und so deutlich kleinere Organschädigungen – heiße und kalte Knoten – erkennt. Zur Durchführung der SPET werden spezielle Gammakameras verwendet. Sie unterscheiden sich von konventionellen Kameras dadurch, dass sich die Detektoren (meist zwei) der Kamera um den Körper des Patienten drehen. Während der Rotation werden Szintillationssignale aus verschiedenen Aufnahmewinkeln an den Computer gesendet, wodurch sich ein geschichtetes Bild des Organs auf dem Bildschirm erstellen lässt (ähnlich wie bei einer anderen geschichteten Visualisierung – der Röntgen-Computertomographie).

Die Einzelphotonen-Emissionstomographie dient den gleichen Zwecken wie die statische Szintigraphie, nämlich der Gewinnung eines anatomischen und funktionellen Bildes eines Organs, unterscheidet sich jedoch von dieser durch eine höhere Bildqualität. Sie ermöglicht die Erkennung feinerer Details und damit eine frühere und zuverlässigere Diagnose der Erkrankung. Mit einer ausreichenden Anzahl von Querschnitten in kurzer Zeit kann ein Computer ein dreidimensionales Volumenbild des Organs auf dem Bildschirm erstellen und so dessen Struktur und Funktion genauer darstellen.

Es gibt eine weitere Art der geschichteten Radionuklidvisualisierung – die Positronen-Zwei-Photonen-Emissions-Tomographie (PET). Als RFP werden Radionuklide verwendet, die Positronen emittieren, hauptsächlich ultrakurzlebige Nuklide mit einer Halbwertszeit von mehreren Minuten – ¹¹ C (20,4 Min.), ¹¹ N (10 Min.), ¹⁵ O (2,03 Min.), ¹⁸ F (10 Min.). Die von diesen Radionukliden emittierten Positronen annihilieren benachbarte Atome mit Elektronen, wodurch zwei Gammaquanten – Photonen (daher der Name der Methode) – entstehen, die vom Annihilationspunkt in genau entgegengesetzte Richtungen wegfliegen. Die wegfliegenden Quanten werden von mehreren Detektoren der Gammakamera aufgezeichnet, die sich um die untersuchte Person herum befinden.

Der Hauptvorteil der PET besteht darin, dass die verwendeten Radionuklide zur Markierung wichtiger physiologischer Arzneimittel wie Glukose verwendet werden können, die bekanntermaßen aktiv an vielen Stoffwechselprozessen beteiligt ist. Wird markierte Glukose in den Körper eines Patienten eingeführt, wird sie aktiv in den Gewebestoffwechsel von Gehirn und Herzmuskel einbezogen. Durch die Aufzeichnung des Verhaltens dieses Arzneimittels in den oben genannten Organen mittels PET kann man die Art der Stoffwechselprozesse im Gewebe beurteilen. Im Gehirn lassen sich auf diese Weise beispielsweise frühe Formen von Durchblutungsstörungen oder Tumorentwicklungen erkennen, und sogar Veränderungen der physiologischen Aktivität des Hirngewebes als Reaktion auf physiologische Reize – Licht und Schall – werden erkannt. Im Herzmuskel werden erste Manifestationen von Stoffwechselstörungen festgestellt.

Die Verbreitung dieser wichtigen und vielversprechenden Methode in der Klinik wird dadurch gebremst, dass ultrakurzlebige Radionuklide in Teilchenbeschleunigern – Zyklotronen – erzeugt werden. Es ist klar, dass die Arbeit mit ihnen nur möglich ist, wenn sich das Zyklotron direkt in der medizinischen Einrichtung befindet, was aus offensichtlichen Gründen nur einer begrenzten Anzahl medizinischer Zentren, hauptsächlich großen Forschungsinstituten, zur Verfügung steht.

Das Scannen dient dem gleichen Zweck wie die Szintigraphie, nämlich der Gewinnung eines Radionuklidbildes. Der Scanner-Detektor enthält jedoch einen relativ kleinen Szintillationskristall mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern. Um das gesamte untersuchte Organ betrachten zu können, muss dieser Kristall daher zeilenweise bewegt werden (z. B. wie ein Elektronenstrahl in einer Kathodenstrahlröhre). Diese Bewegungen sind langsam, weshalb die Untersuchungsdauer mehrere zehn Minuten, manchmal eine Stunde oder mehr, beträgt. Die Qualität des dabei erhaltenen Bildes ist gering, und die Auswertung der Funktion ist nur annähernd. Aus diesen Gründen wird das Scannen in der Radionukliddiagnostik selten eingesetzt, vor allem dort, wo keine Gammakameras vorhanden sind.

Um funktionelle Prozesse in Organen – Ansammlung, Ausscheidung oder Passage von Radiopharmaka – zu erfassen, nutzen einige Labore die Radiographie. Das Röntgengerät verfügt über einen oder mehrere Szintillationssensoren, die über der Körperoberfläche des Patienten angebracht sind. Bei der Verabreichung von Radiopharmaka in den Körper des Patienten erfassen diese Sensoren die Gammastrahlung des Radionuklids und wandeln sie in ein elektrisches Signal um, das anschließend in Form von Kurven auf Diagrammpapier aufgezeichnet wird.

Die Einfachheit des Röntgengeräts und der gesamten Untersuchung wird jedoch durch einen sehr erheblichen Nachteil beeinträchtigt – die geringe Genauigkeit der Untersuchung. Tatsächlich ist es bei der Radiographie im Gegensatz zur Szintigraphie sehr schwierig, die korrekte „Zählgeometrie“ einzuhalten, d. h. den Detektor genau über der Oberfläche des zu untersuchenden Organs zu platzieren. Aufgrund dieser Ungenauigkeit „sieht“ der Röntgendetektor oft etwas anderes als das, was benötigt wird, und die Effektivität der Untersuchung ist gering.

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