Positronen-Emissionstomografie

Die Positronen-Emissionstomografie (PET) ist ein Verfahren der

Nuklearmedizin, das Schnittbilder von lebenden Organismen erzeugt.

Grundlage der PET ist die Darstellung der Verteilung einer radioaktiv markierten Substanz (Radiopharmakon) im Organismus. Dabei werden die Struktur, vor allem aber biochemische und physiologische Vorgänge abgebildet (funktionelle Bildgebung).

Prinzip

Radiopharmaka

Radiopharmaka (auch Tracer genannt) sind Substanzen, die mit einem Radionuklid markiert sind. In der PET verwendete Radiopharmaka sind natürlichen Stoffen chemisch ähnlich und werden daher vom Körper ähnlich verarbeitet. Zum Beispiel wird 18F-Fluor-Deoxyglukose (FDG) von den Zellen wie Glucose aufgenommen, obwohl an einer Stelle des Moleküls eine Hydroxylgruppe durch das Radionuklid Fluor-18 ersetzt ist. Anhand des Zerfalls von Fluor-18 kann FDG aufgespürt werden. Die Verteilung von FDG im Körper erlaubt Rückschlüsse auf den Glucosestoffwechsel verschiedener Gewebe.

Radionuklide

Für die PET eignen sich solche Radionuklide, die beim Zerfall Positronen aussenden (β⁺-Zerfall). Ein Positron tritt nach kurzer Distanz (in der Praxis durchschnittlich ca. 1 mm) in Wechselwirkung mit einem Elektron. Dabei werden beide Teilchen vernichtet, und es entstehen zwei Photonen Gammastrahlung, die sich in einem Winkel von 180° voneinander fortbewegen. Diese Vernichtungsstrahlung ermöglicht den Nachweis und eine Schätzung der Lokalisation der Positronenemission.

Bilderzeugung

Das Radiopharmakon wird dem Probanden per Injektion oder Inhalation verabreicht.

Der PET-Scanner besteht aus Detektoren, die um eine Röhre herum angeordnet sind.

Der Proband wird auf einem beweglichen Tisch so positioniert, dass der zu untersuchende Körperabschnitt im Zielbereich der Detektoren liegt. Das nahezu zeitgleiche Eintreffen zweier Gammaphotonen in sich gegenüberliegenden Detektoren wird als Zerfallsereignis auf einer gedachten Linie zwischen diesen Detektoren interpretiert. Aus der Summe vieler solcher Ereignisse wird ein Schnittbild errechnet.

Anwendungen

In der Klinik ergänzt die PET die stärker strukturell orientierten bildgebenden Verfahren der diagnostischen Radiologie:

• 1. Onkologie: Das Radiopharmakon FDG wird von vielen bösartigen Tumoren angereichert (metabolic trapping). Daher eignet sich FDG-PET zur Diagnose, Stadienbestimmung und Verlaufsbeobachtung von Krebserkrankungen.
• 2. Neurologie: Zur Funktionsuntersuchung des Gehirns wird dem Probanden Sauerstoff-150 zur Inhalation gegeben. Anschließend lässt sich die Durchblutung des Gehirns in der PET abbilden. Höhere Durchblutung in einem Hirnareal lässt auf höhere neuronale Aktivität schließen.
• 3. Kardiologie: FDG-PET kann zum Nachweis chronisch minderdurchbluteter Bereiche innerhalb des Herzmuskels herangezogen werden.

In der Forschung findet das Verfahren breiten Einsatz wegen seiner Möglichkeiten der Darstellung biochemischer Vorgänge (molecular imaging).

Grenzen

Da PET auf der Gabe einer radioaktiven Substanz beruht, muss die Indikation wie bei jedem invasiven (eindringenden) Verfahren zurückhaltend gestellt werden.

Die verwendeten Radionuklide sind kurzlebig (Halbwertzeit z.B. Fluor-18: 110 min). Sie müssen daher für eine konkrete Untersuchung zeitnah produziert werden und können nicht sehr weit transportiert werden. Daher muss zusätzlich zum Scanner meist ein Teilchenbeschleuniger eingerichtet werden, was hohe Anschaffungs- und Betriebskosten mit sich bringt.

Ähnliche Verfahren

• Szintigrafie
• SPECT

Weblinks

• http://www.morbus-hodgkin.de/infoserv/pet2.htm - Möglichkeiten und Grenzen