Studentenvorlesung Strahlenschutz, Dosimetrie und Technik ......• Vormessung der Testaktivität...

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.