PET im Fokus: Technik, Patientenvorbereitung und Durchführung

von Katharina Banzhaf, MTRA, Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, Bonn

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein bildgebendes Verfahren in der Nuklearmedizin, welches immer mehr an Bedeutung gewinnt. Sie dient der quantitativen und qualitativen Bestimmung von Stoffwechselvorgängen. Dazu wird dem Patienten eine radioaktiv markierte Substanz (Radiopharmakon), in der Regel radioaktiv markierte Glukose ( 18 F-FDG), gespritzt. Durch dieses Verfahren lassen sich im Körper Stoffwechselvorgänge sichtbar machen.

Schwerpunkt in der Onkologie

Die PET wird in der Regel mit einer CT oder MRT als Hybridverfahren durchgeführt. Mit Hilfe der CT lassen sich Fusionsbilder (Überlagerungsbilder) z. B. von morphologischen und funktionellen Bildern herstellen; aber auch für die Schwächungskorrektur ist die CT erforderlich. Der klinische Schwerpunkt der PET liegt in der Onkologie, zudem ist sie ein diagnostisches Verfahren in der Neurologie und Kardiologie.

Physikalisch technische Grundlagen

Für die PET-Untersuchung wird immer ein Radionuklid eingesetzt, das Positronen emittiert (ß+-Strahler). Die Nuklide werden durch ein Zyklotron (Kreisbeschleuniger) oder durch ein 68Ge/68Ga-Generator (ähnlich wie ein 99Mo/99mTc-Generator) hergestellt. Folgende Nuklide werden häufig verwendet:

  • 18F mit einer Halbwertszeit von 110 Minuten
  • 68Ga mit einer Halbwertszeit von 68 Minuten
  • 11C mit einer Halbwertszeit von 20 Minuten

Der ß+-Strahler wird mit einer bestimmten Substanz gekoppelt und dann dem Patienten gespritzt. Im Körper geschieht eine Annihilation. Unter Annihilation versteht man die Paarvernichtung, d. h. ein Elektron (negativ) und ein Positron (positiv) treffen aufeinander. Durch eine Umwandlung, werden aus dem Teilchen-Antiteilchen-Paar 2 Photonen mit einer Energie von je 511keV, die im 180° Winkel – also in genau entgegengesetzter Richtung – auf den Detektorring treffen:

e- + e+ = γ1 (511 kev) + γ(511 keV).

Die CT wird zur Korrektur der Photonenschwächung benutzt (Schwächungskorrektur). Erst durch die Schwächung erhält man korrekte anatomische Informationen.

Definitionen

  • Koinzidenz: Zeitliches und räumliches Zusammenfallen von Ereignissen.
  • Trues: Echte Koinzidenzen. Beide Gammaquanten werden ohne Ablenkung von den Detektoren registriert
  • Scatter: Gestreute Koinzidenzen. Ein oder beide Gammaquanten werden durch das Gewebe gestreut und anschließend detektiert.
  • Random: Zufällige Koinzidenzen. Zwei Gammaquanten von unabhängigen Emissionen werden zur gleichen Zeit detektiert.

 

Detektorentechnologie

Bei der PET benutzt man, anders als bei einem Szintigramm, einen Detektorring. Dieser Ring besteht aus über 10.000 Detektormodulen, die mit Photomultipliern gekoppelt sind. Das Kristallmaterial ist Lutetiumoxyorthosilicat (LSO). Dieses Material ist sehr gut, um das Koinzidenzfenster klein zu halten (Verringerung der zufällig gemessenen Photonen, ↥Signal-Rausch-Verhältnis). Aus den Koinzidenzen kann eine Aussage über die genaue Position der Annihilation und damit auf die räumliche Verteilung des Radiopharmakons im Körper getroffen werden.

Ablauf einer 18F-FDG Untersuchung

Tumorzellen nehmen aufgrund ihres erhöhten Stoffwechsels meist viel Glukose auf. 18F-Fluordesoxyglukose (18F-FDG) wird von den Zellen genauso aufgenommen wie Glukose. So können im Körper Tumoren oder Metastasen aufgrund der erhöhten Anreicherung von 18F-FDG aufgefunden werden.

Patientenvorbereitung

Vor jeder Untersuchung muss die rechtfertigende Indikation überprüft werden. Diese Überprüfung darf nur ein fachkundiger Arzt durchführen. Zudem muss gewährleistet sein, dass bei Patientinnen keine Schwangerschaft vorliegt. Eine entsprechende Bestätigung muss vorliegen, bevor die Patientin den Kontrollbereich betritt.

Wichtig ist, dass eine verminderte Aufnahme des Tracers durch das Normalgewebe vorliegt, aber eine hohe Aufnahme durch das Zielgewebe (Tumor, Entzündung). Dies erreicht man, indem die Patienten 4 bis 6 Stunden vor der Untersuchung nichts essen (erlaubt sind Wasser und ungesüßter Tee). Bevor die Untersuchung beginnt, sollte unbedingt der Blutzuckerspiegel gemessen werden (Normalwert 100 – 150 mg/dl).

Bei Patienten mit Diabetes mellitus sollte kein Insulin vor der Untersuchung gespritzt werden, denn Insulin beschleunigt die Aufnahme von Glukose in die Körperzellen. Dadurch nehmen die Zellen 18F-FDG nur noch ungenügend auf. Nach Möglichkeit sollten auch Patienten mit Diabetes mellitus vor der Untersuchung nüchtern sein.

Vor der Untersuchung müssen die Patienten alle Metallgegenstände ablegen und die Blase entleeren (Strahlenexposition Blase ↧, Bildqualität↥).

Durchführung

Es werden ca. 350 MBq 18F-FDG injiziert. I. d. R. wird noch ein Schleifendiuretikum (z. B. Lasix®) zur Beschleunigung der Nierenausscheidung verabreicht. Danach sollte eine mindestens 60-minütige Ruhephase eingehalten werden, in der keine Muskelaktivität vorhanden sein soll (wenig bewegen, nicht frieren, wenig sprechen), damit der Tracer sich an den relevanten Körperstellen anreichern kann. Zunächst wird ein Low Dose CT angefertigt, alternativ ein diagnostisches CT mit Kontrastmittelgabe. Anschließend wird die PET-Untersuchung mit 6–8 Bettpositionen durchgeführt. Es folgt die Bildrekonstruktion mit Fusionieren der Bilder.