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StudentenvorlesungStrahlenschutz, Dosimetrie und Technik
in der Nuklearmedizin
Dr. L.F. Schelper
Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin
UK-SH Lübeck
InhalteStrahlenschutz• Natürliche, zivilisatorische und berufliche Strahlenexposition.• Strahlenbelastung von Mitarbeitern • Betrieblicher Strahlenschutz• Maßnahmen zum Strahlenschutz
Dosimetrie• Nuklearmedizinische Diagnostik und Therapie• Standarddosimetrie bei Radioiodtherapie• Individualdosimetrie bei sonstigen Radionuklidtherapien
Diagnostische Technik • Gammakamera• Positronenemissionstomograph• Kombinationsgeräte (PET-CT, SPECT-CT und MR-PET)
Natürliche StrahlenbelastungInhalation und Ingestion
Radioaktives Edelgas Radon-222 (222Rn) aus dem Erdboden, Gesteinen und Baumaterialien.
– Wird durch Inhalation in den Körper aufgenommen.
Durchschnittliche jährliche Belastung: ca. 1,3 mSv/a
Strahlenbelastung durch Nahrungsaufnahme:– Hauptsächlich radioaktives Kalium (40K).– 70kg-Standardmensch => 4200 Bq Ganzkörperaktivität
Durchschnittliche jährliche Belastung: ca. 0,3 mSv/a
Natürliche StrahlenbelastungTerrestrische Strahlung
• Natürliche Radionuklide in der Erdkruste seit Erdentstehung
• Abhängig vom Radionuklidgehalt des Bodens und Art des Gesteins.� Z.B. Erzgestein
=> Mittlere Exposition: ca. 0,6 mSv/a
Natürliche StrahlenbelastungKosmische Strahlung
• Hochenergetische atomare Teilchen aus dem Weltraum treffen auf Atmosphäre und bilden neue Teilchen.
• Strahlenbelastung höhen-abhängig.
=> Z.B. Flug (10.000 m) erzeugt 0,04 mSv/h
=> Mittlere Exposition: ca. 0,3 mSv/a
Zivilisatorische StrahlenbelastungZivilisatorische Strahlenbelastung
• Medizinische Diagnostik:
Ca. 1,80 mSv/a
• Weitere künstliche Strahlung:� Fallout Kernwaffenversuche
� Kerntechnische Anlagen
� Folgen Tschernobyl
< 0,1 mSv/a
Natürliche und Zivilisatorische StrahlenbelastungZusammenfassung
Effektive Strahlenbelastung ca. 4,3 mSv pro Jahr
Strahlenschutz in der MedizinRelevante Gesetzestexte
• Regelung des Strahlenschutzes in der Nuklearmedizin:
� Verordnung über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlen
– Allgemein „Strahlenschutzverordnung“, Abkürzung „StrlSchV“
� Richtlinie für Strahlenschutz in der Medizin
� Genehmigung der Behörde für die nuklearmedizinische Abteilung oder Praxis.
• Strahlenschutzbeauftragte tragen die Verantwortung für den Strahlenschutz und sind weisungsberechtigt� Berufung durch Einrichtung
� Werdegang: – Mezinstudium oder Uni/FH-Studium in naturwissenschaftlicher bzw.
technischer Ausrichtung
– 24 Monate aktive Mitarbeit im jeweiligen Bereich (hier: Nuklearmedizin)
– Gutachten eines Mentors (Strahlenschutzbeauftragter mit Weiterbildungserlaubnis).
– Strahlenschutzkurs (3-14 Tage)
StrahlenschutzregelungenStrahlenschutzbeauftragte (SSB)
Beruflicher StrahlenschutzGesetzgebung/Grenzwerte
• Maximale Dosis für beruflich Strahlenschutzüberwachte Personen (z.B. Nuklearmedizin):
§57 Strahlenschutzverordnung: 6 mSv/a
• Dosis für die Allgemeinbevölkerung:
§46 Strahlenschutzverordnung: 1 mSv/a = 1000 µµµµSv/a
• Abhängigkeiten der vom Patienten emittierten Dosis:� Aktivität des Patienten:
– Höhe der applizierten Therapieaktivität
– Liegezeit des Patienten auf Station 44N (Reduktion durch physikalischen Zerfall und Abgabe aus dem Körper)
– Aktivität kann auf der Station jederzeit bestimmt werden.
� Abstand Patient – Mitarbeiter:– Durch Verdoppelung des Abstandes viertelt
sich die Dosis (Abstandsquadratgesetz).
Beruflicher StrahlenschutzPatient in nuklearmedizinischer Therapie
Beruflicher StrahlenschutzNuk-Patient auf Station
• Mitabeiterbelastung bei einem Patienten in nuklearmedizinischer Therapie
• Entlassung aus der Strahlenschutzüberwachung bei 3,5 µSv in 2 m Entfernung, ca. 250 MBq
12 28 112 448 1.792 8.000
6 14 56 224 896 4.000
3 7 28 112 448 2.000
2 4 14 56 224 1.000
1 2 7 28 112500
0 1 3,5 14 56250
64210,5
Entfernung [m]
Aktivität
Dosisleistung [µµµµSv/h] in Abhängigkeit von Aktivität und Entfernung!! Aktivität meist fast gänzlich in der Schilddrüse gespeichert !!
Die 3 „A´s“ des Strahleschutzes, geordnet nach der Effektivität:
� 1. Abschirmung– Effektivster passiver Strahlenschutz durch Abschirmung mit Absorbermaterial
mit hoher Kernladungszahl (z.B. Blei, Wolfram oder Barytbeton)
– Es gilt das Exponentialgesetz: D(d) = D(0) * exp(-ln2*d/d1/2)
� 2. Abstand
– Effektiver Strahlenschutz durch Vergrößerung des Abstandes
– Es gilt das Abstandsquadratgesetz: D(s1) = D(s2) * (s1/s2)2
� 2. Aufenthaltsdauer
– Strahlenschutz durch Verringerung der Aufenthaltsdauer
– Es gilt das Lineargesetz D(t) = Dpro Sekunde * t
Beruflicher Strahlenschutz Strahlenschutz generell
Praktischer Strahlenschutz in der NUK:
1. Abschirmung:
� Präparationsarbeiten hinter Bleiwänden und Bleiglas
� Verwendung von Spritzenabschirmungen
� Spezielle Therapiestation notwendig
– Nur Zwei- oder Einbettzimmer
– Wände aus Barytbeton
– Türen mit Bleieinlagen
Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz
Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz
Praktischer Strahlenschutz in der NUK:
2. Abstand� Benutzung von abstandhaltenden Instrumenten
� Abstand zu Patienten wahren
� Patienten möglichst nur in Ein- oder Zweibettzimmern unterbringen
Beruflicher Strahlenschutz Praktischer Strahlenschutz
Praktischer Strahlenschutz in der NUK:
3. Aufenthaltsdauer� Die Zeiten für Behandlung und Versorgung so gering wie
möglich halten.
� Dabei bitte nicht die Sorgfaltspflicht vernachlässigen.
• Mitarbeiter tragen ein Dosimeter, das monatlich ausgewertet wird.
• Existenz abgegrenzter Strahlenschutzbereiche die nur mit Berufsbekleidung betreten werden dürfen
• Existenz einer Strahlenschutzanweisung (vom Strahlenschutzbeauftragten verfasst).
• Jährliche Belehrungen (SSB)
• Jährliche Betriebsärztliche Untersuchungen
Beruflicher Strahlenschutz Sonstige Regelungen
Betrieblicher StrahlenschutzEntsorgung
• Die Art der Entsorgung wird gemäß der Halbwertszeit (HWZ) der Radionuklide bestimmt:
� HWZ > 100 Tage:Hier muss generell eine Abgabe der Radioaktiven Stoffe an eine von der Behörde bestimmten Landessammelstelle (z.B. in Geesthacht) erfolgen.
Betrieblicher StrahlenschutzRegelungen: HWZ < 100 Tage
� HWZ < 100 Tage:• Bei solchen Radionukliden kann eine
uneingeschränkte Freigabe, also eine Entsorgung als normaler Hausmüll unter Beachtung der Grenzwerte zur Freigabe in der Strahlenschutzanweisung erfolgen. � Hier sind die oberen Grenzwerte für
flüssige und feste radioaktive Stoffe zu beachten.
10131I
100123I
100111In
10099mTc
1018F
Feste Stoffe, FlüssigkeitenBq/g
Anl.III Tab.1 Spalte 5
Uneingeschränkte Freigabe
Nuklid
Beispiele:
Betrieblicher StrahlenschutzRegelungen: HWZ < 100 Tage
• Zwischenlagerung bis zum Erreichen des Freigabegrenzwerts
� Unterbringung in speziellen Lagerräumen mitfeuersicherer Tür.
� Lagerung über mindestens 15 HWZ� Sortierung nach HWZ und Aktivität.
Freigabemessplatz:
Betrieblicher StrahlenschutzRadioaktive Abwässer der Therapiestation
• Sammlung der Abwässer der Therapiestation in einer Wasserschutzanlage mit mehreren Stapelbehältern(UKSH: 5 Stück á 10 m3)
• Durch serielle Befüllung und Abgabe kann so jeder Behälter ca. 4-5 Monate physikalisch abklingen (15-19 HWZ).
Betrieblicher StrahlenschutzRadioaktive Abwässer der Therapiestation
Voraussetzungen für den Betrieb einer Therapiestation:� Aktivitätsgrenzwert für die Abgabe an die
Kanalisation (z.B. für das UK-SH 3700 Bq/l)
� Getrennte Abwasserführung im Gebäude
� Strahlenschutzanweisung
� Über Bezug, Verbrauch und Verbleib von Radionukliden muss ein jährlicher Bericht an die Behörde erfolgen.
Radioaktivität als Informationsträger und Therapeut I
• Bei sämtlichen Verfahren wird die ionisierende Strahlung von Radionukliden aus dem menschlichen Körper genutzt. Genauer:
� γ-Strahlung: Ungeladene, massefreie Photonen, Reichweite in Gewebe und Luft bis zu mehreren Metern.
� ß--Strahlung: negativ geladene und stärker ionisierende El-ektronen, Reichweite in Gewebe im Millimeterbereich (131I).
� ß+-Strahlung, positiv geladene Positronen mit einer Rechweite von wenigen Millimetern im Gewebe.
Radioaktivität als Informationsträger und Therapeut II
• Aufteilung der Nuklearmedizin in 2 Bereiche:� Diagnostik:
– Verwendung von γ-Strahlern (hohe Reichweite zur Detektion außerhalb des Körpers, geringe Strahlenbelastung) sowie ß+-Strahlern, bei denen nach Stoffwechselprozess ebenso γ-Strahlung emittiert wird.
– Stoffwechselprozese können durch Ortung und Darstellung (Gammakamera/PET-Scanner) untersucht werden.
� Therapie:– Stark ionisierende Betastrahlung wird zur Ablation von Tumorgewebe
verwendet. – Beispiel:
– Therapie der Schilddrüse mit radioaktivem 131I. Starke spezifische Anreicherung des 131I durch die Natriumiodidpumpe im pathol. Gewebe der SD.
– Geringe Reichweite der stark ionisierenden ß-Strahlung (max. 2mm) schont umliegendes Gewebe maximal.
Diagnostische Untersuchungen NuklearmedizinHäufigkeit - diagnostische Referenzwerte (DRW) - mittl. Dosen der dosisintensivsten Untersuchungen
8,6
5,8
7,0
5,1
Mittl. Dosis dosisintensivster Untersuchungen [mSv]
200-370[18F]FDG- 2D Modus- 3D Modus
Glukose-UptakePET
550550
[99mTc]HMPAO[99mTc]ECD
PerfusionGehirn
1000[99mTc]AerosolVentilation
100200
[99mTc]MAA- planar- SPECT
PerfusionLunge
70[99mTc]DMSASzintigraphie
100150
[99mTc]MAG3[99mTc]DTPA
FunktionsszintigraphieNieren(4%)
750[99mTc]ErythrozytenRNV
600100075
[99mTc]Sestamibi, [99mTc]Tetrofosmin
- Zweitagesprotokoll- Eintagesprotokoll
[201Tl]Chlorid
Perfusion/VitalitätHerz(10%)
500700
[99mTc]MDP,-DPD,-HDPKnochenszintigraphie - benigne Erkrankungen- maligne Erkrankungen
Skelett(23%)
75 [99mTc]PertechnetatSzintigraphieSchilddrüse(57%)
DRW [MBq]RadiopharmakonScan/TestOrgan ( Häufigkeit )
Mittlere Belastung (alle Verfahren) : 2,7 mSv. Mittlere Belastung pro Bürger und Jahr: 0,11 mSv (im Vergleich: 2 mSv in der Radiologie)
Nuklearmedizinische TherapieRadioiodtherapie der Schilddrüse
Es besteht direkte Abhängigkeit zwischen der individuellen Iodkinetik der Schilddrüse des Patienten und der mit der Aktivität erreichbaren Herddosis!� Bestimmung der Iodkinetik der Schilddrüse vor der
Therapie
Maligne Therapien:
Herddosen > 500 Sv
Benigne Therapien:
Herddosen ca. 150 – 400 Sv
• Verabreichung einer geringen I-131-Testaktivität (ca. 4 MBq, keine therapeutische Wirkung).� Durch die Ioditpumpe des Körpers wird das Iod (teilweise) in die Schilddrüse
befördert und dort gespeichert. � Maximale Anreicherung meist nach 24 h, dann exponentieller Abfall.
• Vormessung der Testaktivität auf der Gammakamera (100%-Wert). • Applikation!• Messung der SD des Patienten nach ca. 7h, 24h, 48h und ggf. 72h nach
Applikation auf der Gammakamera. • Quantitative Auswertung der Messungen (Counts der Kapsel u. SD)• Bestimmung folgender Parameter:
� 24h-Uptake => SD-Counts(24h)/Counts Kapselvormessung in %� Halbwertszeit für t > 24h. Bestimmung der Halbwertszeit der Aktivitätsreduktion
in der SD (exponentiell)• Einsetzen der Parameter in die modifizierte Marinelliformel (s. nächste Seite)
Nuklearmedizinische TherapieRadioiodtest
Nuklearmedizinische TherapieRadioiodtest
Mod. Marinelli-Formel
IndividualdosimetrieEinführung und Theorie
• Ermittlung der Strahlendosen auf die Organe Lunge, Leber, Milz, Nieren und rotes Knochenmark bei nuklearmedizinischen Therapien gemäß dem MIRD-Konzept (Medical Internal Radiation Dose).
• Aktivität wird in den einzelnen Organen unter-schiedlich angereichert und abgegeben (Biokinetik).
• Bestimmung der Kinetik für jedes Organ notwendig, das dosimetriert werden soll.
BEISPIEL
IndividualdosimetrieEinführung und Theorie
� Bestimmung der Kinetik der Verbindung in den einzelnen Organen über mehrere Tage
– Gabe einer Testaktivität (ca. 200 MBq)– Ermittlung der Retention der Organaktivitäten aus der
quantitativen Auswertung von täglichen Ganzkörper-szintigraphien (3-7 Tage).
� Berechnung der Gesamtzahl der stattgefundenen radioaktiven Zerfälle (Kumulierte Aktivität).
� Bestimmung der Organdosis mit experimentell und theoretisch ermittelten Werten zur Energiedepositionpro Zerfall und der kumulierten Aktivität.
IndividualdosimetrieQuantitative Auswertung der Messungen
• ROIs (Region-of-Interest) von dorsal und ventral auf den Ganzkörper und die Organe legen.� Anzahl der akquirierten
Counts innerhalb der ROIS aufzeichnen.
IndividualdosimetrieAktivitätsberechnung der Organe
• Zur Umrechnung der ROI-Counts wird ein Kalbrierfaktoranhand des ersten Scans berechnet:
ROIGKderinCountsderAnzahl
MBqeAktivitätAppliziertK
−=
][
• Die Aktivität der Organe berechnet sich dann wie folgt:
ROIOrganderinCountsAnzahlKitätOrganaktiv −= *
IndividualdosimetrieAktivitätsberechnung der Organe
•Aktivitätsergebnisse in Abhängikeit zur Zeit graphisch auftragen (z.B. mit EXCEL)� => Aktivitätsretention im Organ
•Analytische oder numerische Integration des (exponentiellen) Kurvenverlaufs ergibt die kumulierte Aktivität� => Anzahl aller Zerfälle im Organ
IndividualdosimetrieKurvenanpassung
• Beispiel: Aktivitätsretention einer Niere mit Anpassung eines monoexponentiellen Modells
• Anpassung von exponentiellen Funktionen
• Anpassung bringt initiierte Aktivität und Halbwertszeit
• Durch analytische Integration wird die Kumulierte Aktivitäterrechnet.
TteAtA
/)*2ln(
1 )0()(−
=
A(t)= Ao * exp( -t * ln2/T)= = => Ao=9,22 MBq
A(t)=9,22 * exp( -t * 0,0093) => ln2/T=0,0093 => T=74 Stunden
A(t)= 9,22 * exp( -t * 0,0093)
IndividualdosimetrieWeitere Berechnung der Dosis
• Bestimmung der mittleren Verweildauer der Aktivität im Körper:
• Mittlere Verweildauern der Organe in Dosimetrieprogramm (Mirdose, Olinda) eintragen.
• Ergebnis sind dann die Dosisfaktoren (Dosis pro GBq)
• Multiplikation mit der Therapieaktivität ergibt die gewünschte Therapiedosis.
Appl
Kum
A
A=τ
Diagnostische Technik in der Nuklearmedizin
GammakameraEinzelphotonenszintigraphie
Messkopf
Parallellochkollimator
Gantry Patientenliege
EinzelphotonenszintigraphieParallellochkollimierung
� Kollimator lässt nur senkrecht zur Oberfläche emittierte Photonen durch
� Ergebnis ist ein zweidimensionales Projektions-bild des wahren 3D-Bildes
� Umwandlung von 2D auf 3D
EinzelphotonenszintigraphieMesskopf
� Kollimator lässt nur senkrecht zur Detektorober-fläche emittierte Photonen durch (Projektion).
� Photonen lösen im Kristall Lichtblitz aus.
� Lichtblitze lösen e- aus der Photokathode.
� e- werden im Photomultiplier (PMT) bechleunigt und verfielfältigt.
� Messbares Signal erhält hinter dem PMT eine Ortskoordinate.
EinzelphotonenszintigraphieKollimatorentypen
• Diagnostische Radionuklide in der Nuklearmedizin senden Photonen zwischen ca. 140 und 511 KeV aus.
• Zur Optimierung der Bildqualität gibt es 3 wichtige Kollimatortypen in Abhängigkeit zum Energiebereich der gemessenen Photonen:� LOW ENERGY (LE, ab 140 KeV):
Sehr hohe Auflösung durch viele Löcher, die durch sehr dünne Bleisepten(Zwischenstege) ermöglicht werden.
– Bei Energien > 170 KeV Septenpenetration (Photonen durchdringen die Septen und verhindern Parallellochprojektion)
� MEDIUM ENERGY (ME, ab 170 KeV):Aufgrund der höheren Photonenenergie dickere Septen nötig, daher weniger Öffnungen als beim LE. Hierdurch geringere Auflösung.
– Bei Energien > 300 KeV Septenpenetration
� HIGH ENERGY (HE, ab 300 KeV):Noch dickere Septen und hierdurch größere Löcher. Geringste Auflösung aller Kollimatoren.
EinzelphotonenszintigraphieKollimatorentypen
• Weiterhin gibt es noch „Allzweck-Kollimatoren“, die aufgrund ihres Aufbaus größere Energiebereiche zulassen:� ALL PURPOSE (AP), UNIVERSAL PURPOSE (UP), GENERAL PURPOSE (GE).� Kompromisslösungen, die nicht das Optimum an Bildqualität bringen.� Zum Vgl.: Optimales KFZ-Fahrverhalten kann auch nicht mit Ganzjahresreifen,
sondern je nach Witterung nur mit Sommer- oder Winterreifen erreicht werden.
• Herstellungsvarianten:� Gefaltete Bleistreifen
� Gebohrte Bleiplatten� Gegossene Kollimatoren
(höchste Fertigungsqualität)
Beispiel: HE-Kollimator
Planare Szintigraphie
� Messköpfe stehen fixiert in der gewählten Messposition.
� Akquisitionsbereich auf Größe des Kameragesichtfeldes be-grenzt.
� Ergebnis ist eine Aufnahme mit 2d-Information. Geeignet für kleinere Bereiche.
PlanareSzintigraphie
Lunge
Ganz- und Teilkörperszintigraphie
� Messköpfe bewegen sich in fixierter Position entlang der Patientenliege.
� Akquisition des gescannten Be-reichs in einer Aufnahme.
� Ergebnis ist eine Aufnahme mit 2d-Information.
Ganzkörperszintigraphie
Aufnahmeventral
unddorsal
Tomographie
� Messköpfe rotieren um Patientenliege.
� Kamera akquiriert in 6°-Winkel-schritten Projektionsaufnahmen an den einzelnen Positionen.
� Mittels Rekonstruktionsprogram-men können Transversal-, Koro-nal- und Sagitalschnitte erzeugt werden.
� Ergebnis enthält 3d-Information.
TomographieRekonstruktion
� Radionuklidanreicherungen bilden Messsignale an den unter-schiedlichen Positionen.
� Messergebnisse werden mathematisch in das Zentrum zurück projiziert und so das Volumen rekonstruiert.
� Bildmodifizierende Filterung optimiert Bildqualität und Erkenn-barkeit.
Tomographie
Projektionssequenz aus 60 Winkelpositionen
Koronalschnittebenen-sequenz
[18F]Fluorodeoxyglukose
� Anreicherung in Gewebe mit erhöhtem Glukose-Stoffwechsel
� Verbleibt nach 1. Phosphorylierungsschritt ohne weiteren Metabolismus in der Zelle (Akkumulation)
� Wird bei onkologischen Fragestellungen und in der Entzündungdiagnostik eingesetzt.
O
H
HO
H
HO
H
H
OHHOH
OH
D-Glukose
O
H
HO
H
HO
H
H
FHOH
OH
[18F]FDG
PositronenemissiostomographiePositronenzerfall
18F � 18O + ν + e+ + Εkin (0-635 keV)
Positron bewegt sich 0,6–2mm im Gewebe
PositronenemissionstomographieElektronische Kollimierung
• Elektronische Ortsbestimmung� Diametrale Photonenemission
ermöglicht Ortszuweisung auf Koinzidenzlinie
� Echter Zerfall durch Zeit-fenster (5-15 Nanosekunden) festgelegt
� Durch Verrechnung aller Er-eignisse Ortung des Zerfalls auf Koinzidenzlinie
PositronenemissionstomographieKoinzidenzereignisse
• „SCATTERs“: Mindestens ein Photon wird im Körper gestreut (Comptoneff.)
� Bei Streuung im Körper wird eine falsche Koinzidenzlinie berechnet => unbrauchbares Signal, das für eine Erniedrigung des Bildkontrastes sorgt
� Photonen verlieren durch Streuung Energie (E<511 KeV) und können so teilweise „aussortiert“ werden.
• „TRUEs“: „Wahres“ Koinzidenzereignis, stellt das optimale Messsignal dar (E=511 KeV).
Energiespektrum
• „RANDOMs“: Zwei Photonen aus zwei unterschiedlichen Ereignissen fallen in das Koinzidenzzeitfenster.
� Diese werden durch das System fälschlicher Weise als zu einem Zerfall gehörig gedeutet. => unbrauchbares Signal (Kontrasterniedrigung)
� Kann durch Verkleinerung des Koinzidenzzeitfensters reduziert werden, hierdurch aber auch weniger TRUEs. Kompromiss!
PositronenemissionstomographieRingtomographen
• Tomographen mit 360°-Detektorgeometrie• Hohe Nachweisempfindlichkeit durch
• Vollringsystem • Größerer Anteil an Photonen wird detektiert
• Opt. Kristallmaterial (z.B. Lutetium-Oxyorthosilikat, LSO)• Großer Photonenanteil wird im Kristall detektiert, da größere
„Stopping Power“
• Geräte werden noch gebaut und verkauft, werden aber langsam durch „Kombi-Geräte“ abgelöst.
Aktueller Typ
Älterer Typ
< Es gibt sie für groß und klein >
PositronenemissionstomographieMesstechnik: 2D und 3D
•2D-Technik : � Bleiringe um den Kristallring vermindern
Photonen aus Bereichen außerhalb des Gesichtsfeldes (Ringscanner)
• Vor- und Nachteile von 2D: • Kontrastmindernde Photonen aus Bereichen
außerhalb des Gesichtsfeldes (insb. Hirn und Blase) werden abgeschirmt.
• Anteil gestreuter Photonen („Scatter Fraction“) durch längere Wege durch den Körper sinkt.
• Nachweiswahrscheinlichkeit sinkt durch Reduktion der gemessenen Photonen.
• Umsetzung: Ringtomographen messen heute zumeist mit 3D
Bei 2D begrenzen Bleiab-schirmungen den Winkel eintreffender Photonen
2D3D
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Kombinationgeräte
•Neue Begriffe in der Medizin werfen Fragen auf!
PET- und nicht PAD-Maschine!!
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Aktuelles PET-CT
CT PET
• PET dauert etwa 20 Minuten
• CT dauert bis ca. 1 Minute
• Verarbeitung der Daten
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Aktuelles PET-CT
• Es gibt unterschiedliche Betriebsmodi:� PET alleine
� Diagnostisches CT alleine
� Diagnostisches PET-CT– „Vollwertige“ PET- und CT-Daten, auch
zur getrennten Befundung
– Fusion beider Datensätze in sehr guter Qualität möglich.
– Nachteil: Hohe Dosisbelastung durch CT
� PET mit Low-Dose-CT:– LANDMAPPING: CT-Daten von geringerer
Qualität werden mit den PET-Daten als „Landkarte“ fusioniert. Niedrige Dosisbelastung
– Nachteil: CT reicht zur alleinigen Befundung nicht aus.
• PET-Daten können mit den CT-Daten schwächungs-korrigiert werden.
PositronenemissionstomographieGerätetypen // SPECT-CT
• Technische Kombination von CT-Gerät und SPECT-Kamera� Doppelkopf-Gammakamera im
vorderen Bereich� CT-Gerät in gewünschter
Ausstattung (X-fach-Zeiler) dahinter.
• Spect-CT-Untersuchung dauert etwa 30-45 Minuten.
PositronenemissionstomographieBeispiele // SPECT-CT
• Knochentumor => SPECT weist stoffwechselaktiven Herd nach
+
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET
Technische Kombination von MRT- und PET-Scanner• Ende 2009: Prototypen für die klinische Erprobung auf dem
Markt• Juli 2010: Installation des ersten Gerätes in Europa am
Universitätsspital in Genf• 28.2.2011: Inbetriebnahme des ersten Gerätes in
Deutschland an der Universität Tübingen für zunächst klinische Studien.
Entwicklungsproblem:
• Magnetfeld des MRT stört den PET-Betrieb. • Bisherige Lösung: „Sicherheitsabstand“ zwischen beiden
Modalitäten
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET
• Keine gemeinsame Gantry für beide Geräte
• Getrennte Modalitäten, die über Drehliege verknüpft sind.
• Serielle Durchführung von PET und MRT
• Optimale Fusion beider Bilddatensätze wird durch identische Patientenpositionierungauf Drehliege gewährleistet.
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET
Optimaler Einsatz dort, wo der hohe Weichteilkontrast des MRTs gefordert ist:
• Neurologische Untersuchungen• Maligne Erkrankungen von Lymphdrüsen, Brust oder
Gebährmutter• Kardiovaskuläre Unterschungen
Weiterer Vorteil: Geringere Strahlenexposition durch MRT anstatt CT.
PositronenemissionstomographieGerätetypen // Neuentwicklung // MR-PET
Beispiel: Lymphdrüsenkrebs, Vergleich PET-CT und MR-PET=> Wesentlich verbesserte Erkennbarkeit bei MRT
PositronenemissionstomographieKombiantionsgeräte
•Vorteile von Kombinationsgeräten gegenüber der Fusion von Bildergebnisse von Einzelgeräten: � Weniger Fusionsprobleme bei unterschiedlicher Lagerung auf den
Einzelgeräten
� Messungen zeitlich fast gleich=> Funktion „passt“ zur Morphologie
� Keine umständlichen Körpermarker
� Die CT-Daten können zur Absorptionskorrektur der PET- und SPECT-Daten verwendet werden.
– Tiefer liegende Emissionseregnisse werden im Gewebe eher absorbiert als solche in der Nähe der Körperoberfläche.
=> Das Körperinnere erscheint durch weniger Ereignisse „dunkler“
– Dies kann durch die Dichtedaten des CTs korrigiert werden.