Das PET-CT

Die PET-CT gilt als eines der genauesten Diagnoseverfahren in der Tumordiagnostik. Mit ihr kann man kleinste Tumorherde und Metastasen in einer einzigen Ganzkörperuntersuchung erfassen und lokalisieren.

Die PET-CT ist zusätzlich ideal zur Kontrolle des Therapieverlaufs bei einer bestehenden Tumorerkrankung, aber auch zur Früherkennung von Tumorerkrankungen geeignet. Bei der Nachsorge kann mit einem Blick geklärt werden, ob Metastasen vorhanden sind oder nicht.

PET-CT- Geräte werden erst seit etwa Mitte der 1990er Jahre eingesetzt – vor allem in der Onkologie. Sie können Bereiche im menschlichen Körper zeigen, in denen viel Zucker verbraucht wird und auf diese Weise Tumore sichtbar machen.

1. Was heißt PET-CT?

Die PET/CT ist eine Kombination aus zwei unterschiedlichen bildgebenden Untersuchungsverfahren:

• PET = Positronen-Emissions-Tomographie
• CT = Computertomographie

PET ist ein nuklearmedizinisches Untersuchungsverfahren, CT ein radiologisches Untersuchungsverfahren. Es wird folgendes bildlich dargestellt:

• PET = Stoffwechselvorgänge
• CT = anatomische Strukturen

2. Wie entsteht ein PET-Bild?

PET unterscheidet sich von den konventionellen Untersuchungstechniken im Wesentlichen durch die Art der verwendeten Radionuklide. Beim PET werden Radionuklide verwendet, die bei ihrem Zerfall Positronen aussenden (= emittieren).

Vorgang des ß+-Zerfall

Positronenstrahler haben einen Überschuss an Positronen und sind deshalb instabil. Um in einen stabilen Zustand zu kommen, wird vom Atomkern Positronen emittiert. Diesen Vorgang nennt man auch ß+-Zerfall. Die emittierten Positronen treffen auf Elektronen in der Umgebung. Das Zusammentreffen eines Positrons mit einem Elektron führt zu einer Vernichtungsreaktion. In dieser wandeln sich die beiden Teilchen zu Gammastrahlung, der sogenannten Vernichtungsstrahlung um. Die Vernichtungsstrahlung hat jeweils eine Energie von 511 keV und breitet sich auf einer Linie in entgegengesetzter Richtung in einem Winkel von 180 ͦ aus, und zwar genau zeitgleich.

Datenregistrierung PET:

Nur diese zeitgleichen, genau gegenüber liegende Ereignisse werden von einer PET-Kamera mit Hilfe eines Detektorringes registriert. Der Computer erkennt, dass zwei Ereignisse zusammengehören, wenn sie nahezu zeitgleich gemessen werden.

Solche zwei Werte bezeichnet man als koinzident (zeitgleich). Die Lokalisation erfolgt durch gegenüberliegende in Koinzidenz geschaltete Detektoren.

Die gleichzeitige Detektion der beiden Energieteilchen erlaubt es, die Linie, auf der der Zerfall stattgefunden hat, zu bestimmen. Aus der Überlagerung sehr vieler dieser Linien wird durch Rekonstruktionen die Radionuklidverteilung des Patienten bildlich dargestellt.

Diese paarweise Detektion der Energieteilchen führt zu einer gegenüber anderen nuklearmedizinischen Verfahren etwa 100fach höheren Empfindlichkeit und zu einer erhöhten Ortsauflösung.

3. Welche Radionuklide bzw. Radiopharmaka werden in der PET verwendet?

Häufig verwendete Nuklide, die für PET verwendet werden, sind:

• Das meist verwendete Nuklid in der PET ist der Positronenstrahler F-18. Er wird mit Hilfe eines Zyklotrons hergestellt und kann aufgrund seiner Halbwertszeit von etwa 110 Minuten über etwas weitere Strecken transportiert werden. F-18 kommt aus diesem Grund bei über 90 % aller PET-Untersuchungen zum Einsatz.
• GA-68 gewinnt man mit Hilfe eines Nuklidgenerator aus einer instabilen Muttersubstanz (wie bei dem TC-99m-Generator)
• Die anderen Nuklide können aufgrund der kurzen HWZ, nur in PET-CT-Zentren verwendet werden, die über ein eigenes Zyklotron verfügen.

Verwendete Radiopharmaka (Nuklid + Arzneimittel):

F-18-FDG (F18-Desoxyglukose), ein mit radioaktivem Fluor markiertes Traubenzuckermolekül. ist das weitverbreitetste Radiopharmakon und wird hauptsächlich in der Onkologie eingesetzt. In der Tumordiagnostik mit FDG macht man sich zunutze, dass Krebszellen, deren Wachstum entreguliert ist, einen deutlich erhöhten Traubenzuckerverbrauch gegenüber gesunden Zellen haben. Im späteren PET-Bild hebt sich der Tumor dadurch ganz deutlich vom umliegenden, gesunden Gewebe ab, weil sich das FDG in Tumorzellen anreichert.

Weitere bei der PET verwendete Radiopharmaka sind:

• F-18-Cholin bei der Prostatakarzinomdiagnostik
• F-18-Natriumfluorid zur Darstellung von Knochenmetastasen
• F18-FET zur Darstellung von Hirntumoren
• Ga-68-DOTATOC zur Darstellung endokriner Tumoren

4. Welche Patientenvorbereitungen sind vor einer PET-CT mit 18-F-FDG zu beachten?

• Mindestens eine 4-stündige Nahrungskarenz einhalten. Wasser oder ungesüßte Getränke sind erlaubt.
• Eine genaue Anamnese erheben. Der Patient wird außerdem befragt ob ein Diabetes mellitus bekannt ist.
• Falls nach dem PET ein CT mit KM gefahren, Patientenvorbereitung vor KM-Gabe beachten.
• Der Patient auf eine bequeme Liege positionieren, ein venösen Zugang legen und Blutzucker (˂150 mg/dl) messen.
• Applikation von 300-400 MBq 18-F-FDG.
• Danach Lasix verbreichen zu Beschleunigung der Nierenausscheidung. Gegebenenfalls Buscopan verbreichen zur Ruhigstellung der Darmmuskulatur.
• Danach 60 min Ruhephase mit keiner Muskelaktivität, weil sich sonst das Radiopharmakon vermehrt in der Muskulatur anreichert.
• Vor Beginn der Aufnahme Entleerung der Blase.

5. Wie läuft eine PET-CT ab?

• Zunächst wird ein CT-Topogramm des Patienten angefertigt anhand dessen die anatomischen Aufnahmebereiche der CT und der PET festgelegt werden.
• Dann folgt eine native CT-Untersuchung in Low-Dose Technik des gesamten Untersuchungsbereiches, meist von der Schädelbasis bis zur Mitte beider Oberschenkel.
• Dann erfolgt die PET-Untersuchung. Diese ist meist in 8 bis 9 Bettpositionen unterteilt.
• Mit dem Low-Dose-CT wird eine Schwächungskorrektur der PET-Daten vorgenommen, um Schwächungseffekte im aufgenommenen Körper herauszurechnen.
• Bei entsprechender klinischer Indikation schließt sich eine Normaldosis-CT mit KM einer ausgewählten Körperregion, zum Beispiel des Thoraxes an.
• Zuletzt werden die schwächungskorrigierten PET-Daten mit den CT-Daten fusioniert und ergeben den PET-CT-Datensatz.

6. Welche Strahlenschutzmaßnahmen sind beim PET-CT einzuhalten?

6.1 Strahlenschutz Patient

Überlegungen zur Reduzierung der Strahlenexposition:

Falls im Vorfeld der PET-CT Untersuchung eine CT-Schnittbilddiagnostik gelaufen ist, kann man auf das diagnostische CT bei der PET-Untersuchung verzichten. Die Low-Dose CT reicht völlig aus, um die PET-Bilder zu anatomischen Strukturen zuzuordnen.

Falls ein diagnostisches CT bei der PET-Untersuchung notwendig ist, kann man auf das Low-Dose CT verzichten, und das diagnostische CT zur Schwächungskorrektur heranziehen.

Die diagnostischen Referenzwerte (DRW) sind bei der Applikation von -FDG einzuhalten (350 MBq bei 70 kg)

Grundsätzlich sollte das Personal bei der Durchführung der CT die Strahlenschutzmaßnahmen einsetzen, die sonst auch in der CT eingehalten werden sollten.

6.2 Strahlenschutz Personal

Maßnahmen zur Reduzierung der Strahlenbelastung des Personals:

• Arbeiten mit offenen radioaktiven Stoffen nur innerhalb des Kontrollbereiches
• Tragen von Dosimetern. Ringdosimeter an der Stelle, wo die höchste Dosis zu erwarten ist
• Regelmäßige Konstanzprüfungen an Curiemetern und Gammakamera
• Abstand zu Strahlenquellen so groß wie möglich halten
• Aufenthaltszeit begrenzen
• Abstandshalter bei der Präparation vom Radiopharmaka verwenden
• Optimale Vorbereitung des Arbeitsplatzes im Heißlabor
• Sauberes Arbeiten
• Training des Aufziehens mit inaktiven Stoffen
• Mit einer Bleiburg arbeiten, die für geeignet ist
• Mit speziell für Aufbewahrungsbehälter und Abfallbehälter arbeiten
• Mit speziell für Wolfram-Spritzenabschirmungen aufziehen
• Tragen von Vinyl- oder Nitrilhandschuhen (kein Latex)
• Bei hohen Patientenaufkommen bei der PET, Spritzenautomat verwenden
• Nach Aufziehen von offenen radioaktiven Substanzen, Hand-Fuß-Monitor benutzen

7. Welche klinischen Fragestellungen beantwortet das PET-CT mit -FDG?

8. Welche Tumore und ihre Metastasen werden mit -FDG dargestellt?

• Bronchialkarzinome
• Colon-und Rektumkarzinome
• Oesophagus-und Magenkarzinome
• Pankreaskarzinome
• Hodgkin- und non-Hodgkin-Lymphome
• Mammakarzinome
• Ovarialkarzinome
• Maligne Melanome
• HNO-Tumore
• CUP

9. Was kann PET-CT noch?

9.1 Weitere Untersuchungen mit -FDG

• Entzündungsdiagnostik: Eine PET-CT-Untersuchung ist bei Fieber unklarer Herkunft und zur Beurteilung möglicher Infekte von Gefäß-oder Gelenkprothesen sinnvoll.

• Kardiologie: Eine PET-CT-Untersuchung erlaubt es, die Myocardvitalität zu beurteilen. Dabei kann festgestellt werden, ob es sich um Narbengewebe, oder um vitales, aber sehr schlecht durchblutetes Myokardgewebe handelt. Denn nur bei vitalen Myocardgewebe bringt eine Bypass-Operation ein Nutzen.

• Neurologie: Die PET-CT-Untersuchung des zerebralen Glukosestoffwechsels ist die empfindlichste Methode zur Frühdiagnostik von Demenzen. Sie kann zudem verschiedene Demenzformen differenzieren. Die PET-CT kann Epilepsie nachweisen. Epilepsieherde im Hirn zeigen zwischen den Anfällen im PET-CT einen reduzierten Glukosestoffwechsel.

9.2 PET-CT mit anderen PET-Radiopharmaka

• -FDG eignet sich nicht zur Darstellung von Prostatakarzinomen. Deshalb wird bei der Prostatadiagnostik -Cholin verwendet. Das PET-CT-Verfahren ist beim Re-Staging sinnvoll, da sich bei steigendem PSA-Wert oft fehlende oder unsichere Befunde in der CT ergeben.

• Knochenszintigraphie mit - Natriumfluorid: Eine PET-CT-Untersuchung mit - Natriumfluorid kann den Knochenstoffwechsel besser darstellen als eine konventionelle Knochenszintigraphie (dreidimensionale Bilder des gesamten Körpers bei kurzer Aufnahmezeit, höhere Auflösung, besserer Kontrast, gleiche Strahlenbelastung).

• Hirntumordiagnostik mit -FET(Fluoroethyltyrosin): Am häufigsten wird eine PET-CT-Untersuchung mit -FET eingesetzt, wenn der MRT-Befund im Re-Staging unklar ist. Durch die PET-CT wird ermöglicht, sicher zwischen Narbengewebe und einem Rezidiv zu unterscheiden.

• Tumordiagnostik bei endokrinen Tumoren mit -DOTATOC: Die PET-CT ist bei der Diagnostik von endokrinen Tumoren der konventionellen Szintigraphie deutlich überlegen.

Ende

Das Script hierzu wurde uns freundlicherweise von Astrid Marqart MTAE Esslingen zur Verfügung gestellt.

Quellennachweise

Literatur:

• Elser, H., Leitfaden Nuklearmedizin, 2. Auflage, 2003, Springer Verlag, Heidelberg

• Eckhardt, et.al., Empfehlungen zur Qualitätskontrolle in der Nuklearmedizin, 2. Auflage, 2009, Schattauer Verlag, Stuttgart
• Hermann, Hans-Joachim, Nuklearmedizin, 5. Auflage, 2004, Urban&Fischer Verlag, München
• Krause, et.al., Nuklearmedizinische Onkologie, 2007, ecomed Medizin Verlag, Landsberg

• Mohnike, et.al., PET/CT-Atlas, 2. Auflage, 2011, Springer Verlag, Heidelberg

• Nicoletti, Rudolf, et.al., Messtechnik und Instrumentierung in der Nuklearmedizin, 2. erweiterte Auflage, 2007, Facultas Verlag, Wien
• Schicha, H. und Schober, O., Nuklearmedizin – Basiswissen und klinische Anwendungen, 6. Auflage, 2007, Schattauer Verlag, Stuttgart

• Schober, Otmar, et.al., PET-CT, 2007, Thieme Verlag, Stuttgart

• Workman, R., et.al., PET/CT- Essentials for clinical practice, 2006, Springer Verlag, New York

Internet:

• http://nuk.med.uni-rostock.de/
• http://cox.gotdns.com/sites/cox-radiology.org/content/e1653/e1541/e1919/e1931/e2076/Luboldt-Nuk_ger.pdf
• http://www.medizin.uni-tuebingen.de
• http://nuk.klinikum.uni-muenchen.de
• http://www.uniklinik-freiburg.de/nuklearmedizin
• http://www.k-med.uni-giessen.de
• http://www.nuklearmedizin.de
• http://www.pet-hannover.de
• http://www.awmf.org/uploads/tx_szleitlinien/031-028_S1_FDG-PET_CT_in_der_Onkologie_11-2007_11-2012.pdf
• http://de.wikipedia.org/wiki/Positronen-Emissions-Tomographie
• http://ww4.laekh.de/upload/Hess._Aerzteblatt/2010/2010_01/2010_01_06.pdf