Anwendungsgebiet / Einsatzgebiet der Modalität

Anders als bei den röntgendiagnostischen Verfahren wie Röntgen, Mammographie, Durchleuchtung, Computertomographie und digitale Volumentomographie kommen in der Nuklearmedizin keine Röntgenstrahlen sondern Gammastrahlen zum Einsatz, die nicht von außen durch den Patienten strahlen, sondern aus dem Patienten heraus strahlen. Auch diese Strahlen gehören zu den ionisierenden Strahlen und sind eigentlich mit der Röntgenstrahlung vergleichbar. Die beiden Strahlenarten unterscheiden sich nur nach ihrem Entstehungsort. Röntgenstrahlen entstehen durch Wechselwirkungsprozesse mit der Atomhülle, Gammastrahlen durch Zerfallsprozesse im Atomkern. Damit diese Atome, man nennt sie Radionuklide, sich im Körper des Patienten befinden, muss dieser diese zu sich nehmen. Die Radionuklide reichern sich in den verschiedenen Körperregionen über Stoffwechselprozesse unterschiedlich stark an. Da vor allem Tumore und Metastasen eine hohe Stoffwechselrate besitzen, reichern sich Radionuklide dort vermehrt an. Daher sind nuklearmedizinische Aufnahmen gut geeignet für die Identifizierung und Lokalisation von Tumoren und Metastasen, ebenso wie für diverse Schilddrüsenuntersuchungen. Dabei sind mit der Szintigraphie zweidimensionale Projektionsaufnahmen, mit der SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) und der PET (Positronen-Emissions-Tomographie) Schnittbilder und dreidimensionale Aufnahmen möglich. Obwohl die Bildqualität ziemlich schlecht ist, haben diese Aufnahmen eine hohe Nachweisrate. Die Strahlenschutzkommission (SSK) empfiehlt bei folgenden Krankheitsbildern bzw. Verdachtsfällen die nuklearmedizinischen Aufnahmen als primäre Untersuchungsart [1]:

• Schilddrüsendystopie (Störung der Organanlage der Schilddrüse)
• Hyperparathyreoidismus (Funktionsstörung der Nebenschilddrüse) ->SPECT
• Primärtumor außerhalb des Skeletts, Suche nach Knochenmetastasen
• Lungenembolie Grad I und II (Verschluss einer Lungenarterie) ->Szintigraphie
• Primärer Lungentumor: vor geplanter Operation, Nachweis eines nichtkleinzelligen Bronchialkarzinoms
• Spenderniere (Lebendspende): Seitengetrennte Funktion
• Präoperatives (vor der OP) Staging bei Mammakarzinom (Brustkrebs)
• Schilddrüse: Nachweis kalter Knoten
• Suche nach Primärtumor bei Metastasen eines unbekannten Primärtumors

Technischer Aufbau und Funktionsweise der Modalität

Abbildung 1: Schematischer Aufbau eines Positronen-Emissions-Tomographen (PET) in Vorder- und Seitenansicht, einer Szintigraphie und einer Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). [2]

Bei allen drei Untersuchungsarten bekommt der Patient ein Radiopharmakon injiziert. Das im Radiopharmakon enthaltene Radionuklid ist bei der Szintigraphie und SPECT ein Gammastrahler mit einer kurzen Halbwertszeit. Nach einer Wartezeit hat sich der Stoff im Körper in bestimmten Regionen angereichert und die aus dem Körper austretenden Gammastrahlen können mit einer so genannten Gammakamera (5) aufgenommen werden. Diese besteht aus einer Kollimatorschicht (6), die nur fast senkrecht zu Detektoroberfläche auftreffende Gammastrahlen (9) durchlässt, da die anderen Strahlen nicht einem Ort im Patienten zugeordnet werden können und die Bildqualität erheblich verschlechtern. Durchlaufen die Gammastrahlen (9) die Kollimatoren (6), treffen sie auf eine Szintillationsschicht (1) und lösen dort Lichtblitze aus. Diese werden von Photomultipliern (2) erfasst, in elektrische Signale umgewandelt und verstärkt. Durch das Zusammenschalten mehrerer Photomultiplier (2) hinter der Szintillationsschicht (1), können die Lichtblitze lokalisiert und anschließend dargestellt werden. Um möglichst viele Gammastrahlen (9) detektieren zu können, sollte die Gammakamera (5) möglichst nahe am Patienten sein. Diese kann mit einem Positionierungsarm (7) platziert werden. Bei einem SPECT-Gerät befinden sich meist zwei Gammakameras an der Gantry (8) und rotieren um den Patienten. Dabei werden wie in der Computertomographie Aufnahmen bei verschiedenen Rotationswinkeln gemacht und daraus anschließend ein Schnittbild berechnet.
Bei einer PET-Untersuchung bekommt  der Patient andere Radiopharmaka. Die darin enthaltenen Radionuklide zerfallen unter Aussenden eines Positrons (=positiv geladenes Elektron). Dieses geht unmittelbar danach mit einem naheliegenden Elektron aus einer Atomhülle des umgebenden Materials in Wechselwirkung. Es entstehen dabei zwei Gammastrahlen mit um 180° entgegengesetzter Richtung und jeweils einer Energie von 511 keV. Man nennt diese Strahlung Vernichtungsstrahlung (4). Wird der Patient mit dem Patiententisch (3) durch einen Detektorring gefahren, kann aus diesen Strahlen über die Tatsache, dass beide Strahlen quasi zeitgleich um 180° versetzt auftreffen, ein Schnittbild errechnet werden. Der Detektorring besteht auch aus einer Szintillationsschicht (1) mit dahinter liegenden Photomultipliern (2). Allerdings benötigt ein PET keine Kollimatoren.

Ablauf der Untersuchung

Zuerst erfolgt eine Anamnese (Befragung der Krankheitsvorgeschichte und Frage nach einer möglichen Schwangerschaft bei Frauen) und Aufklärung des Arztes zu der Untersuchung, für die der Patient sein Einverständnis erklären muss. Eine nuklearmedizinische Untersuchung kann meist ambulant durchgeführt werden. Vor der Untersuchung sollte der Patient mehrere Stunden vorher nichts gegessen und bestimmte Medikamente abgesetzt haben. Dann wird das Radiopharmakon injiziert. Bis das Radiopharmakon seinen Zielort erreicht und eine Aufnahme gemacht werden kann, können je nach Untersuchungsart einige Minuten bis einige Stunden vergehen. Dann wird der Patient vor einer Gammakamera platziert oder er legt sich auf den Tisch und es wird mit der Aufnahme begonnen. Eine Szintigraphie kann je nach Untersuchungsregion stehend oder liegend angefertigt werden. Während der Aufnahme darf sich der Patient möglichst nicht bewegen und auch keine metallischen Gegenstände bei sich tragen. Während der Aufnahme befindet sich auch das radiologische Personal im Untersuchungsraum. Eine Szintigraphieaufnahme dauert dabei etwa 10 bis 30 Minuten, eine SPECT-Aufnahme etwa 30 Minuten und eine PET-Aufnahme 20 bis 45 Minuten. Das Radiopharmakon wird  meist schnell wieder über die Nieren ausgeschieden, daher sollte der Patient nach der Untersuchung möglichst viel trinken. Nach 1 bis 5 Stunden ist die ganze Untersuchung mit Wartezeit beendet und der Patient kann nach Hause gehen.

Strahlenbelastung / Strahlenschutz

Da in der nuklearmedizinischen Diagnostik ionisierende Strahlen eingesetzt werden, ist auch hier der Patient einer Strahlenbelastung ausgesetzt. Die Strahlenbelastung bei einer Szintigraphie ist dabei ähnlich niedrig wie eine Röntgenaufnahme und bei einer PET-Aufnahme ähnlich hoch wie bei einer CT-Untersuchung. Damit der Patient einer möglichst geringen Strahlung ausgesetzt wird, sollte er nach der Untersuchung möglichst viel trinken, damit das Radiopharmakon schnell ausgeschieden werden kann. Sollte eine Untersuchung einer stillenden Mutter nicht zu vermeiden sein, ist es erforderlich die Stillzeit für einen gewissen Zeitraum zu unterbrechen, da das im Körper noch vorhandene Radiopharmakon über die Muttermilch an den Säugling weitergegeben werden kann. Bei Schwangeren und Kindern muss sehr gewissenhaft geklärt werden, ob diese Untersuchung zwingend notwendig ist.

[1] http://www.ssk.de/SharedDocs/Beratungsergebnisse_PDF/2008/Orientierungshilfe.pdf?__blob=publicationFile
[2] eigene Darstellung