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Positronen-Emissions-Tomografie (PET)

Die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) wird häufig bei der Diagnose von Krebs angewandt. Bei diesem bildgebenden Verfahren wird dem Patienten ein sehr schwach radioaktiver Wirkstoff, ein sog. Tracer, gespritzt. Der radioaktive Wirkstoff wird vom Blut durch den Körper transportiert und von den Zellen aufgenommen. Je höher die Stoffwechselaktivität in den einzelnen Körperregionen ist, umso stärker reichert sich die radioaktive Substanz an. So haben zum Beispiel Krebszellen einen besonders hohen Energiestoffwechsel und sind daher in den PET-Bildern von gesundem Gewebe zu unterscheiden. Durch die Positronen-Emissions-Tomografie kann die Strahlung sichtbar gemacht und gemessen werden. Auf diese Weise können mithilfe der Positronen-Emissions-Tomografie Stoffwechselvorgänge im Körper sichtbar gemacht und Erkrankungen erkannt werden. Der Tracer wird später über den Urin wieder ausgeschieden.

Anwendungsbereiche der Positronen-Emissions-Tomografie

Die Positronen-Emissions-Tomografie findet vor allem in der Krebsdiagnostik Anwendung. Erkrankungen von Lunge, Brust, Haut, Darm, Knochen, endokriner Drüsen oder der Prostata können u. a. festgestellt und untersucht werden. Allerdings reicht die Positronen-Emissions-Tomografie zur alleinigen Krebsdiagnose nicht aus. Grundlage des Verfahrens ist die Lokalisierung von Geweben mit erhöhtem Zellstoffwechsel, da Tumoren meist einen erhöhten Glukose-Stoffwechsel zeigen. Jedoch gibt es Bereiche im Körper, in denen stets Glukose angereichert wird. Zu diesen zählen das Gehirn, das Herz, die Nieren und die Blase. Über diese Regionen kann mit der Positronen-Emissions-Tomografie keine sichere Aussage getroffen werden. Hier muss die Diagnostik auf andere Wege zurückgreifen.

Ein anderer Anwendungsbereich der Positronen-Emissions-Tomografie ist die Neurologie (Erkrankungen des Nervensystems). So können beispielsweise neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Epilepsie oder Parkinson untersucht werden. Auch die Funktion des Herzens kann mittels Positronen-Emissions-Tomografie überprüft werden.

Risiken und Nachteile der Positronen-Emissions-Tomografie

Die Strahlenbelastung eines Patienten bei einer Positronen-Emissions-Tomografie entspricht in etwa der Belastung, der ein Mensch unter normalen Umständen innerhalb eines Jahres ausgesetzt ist und ist somit vergleichsweise gering. Die Belastung für den Patienten während einer Computertomografie ist meist höher als bei einer Positronen-Emissions-Tomografie. Mit 18 bis 20 Minuten ist die Untersuchungsdauer der Positronen-Emissions-Tomografie zu lang, um in der Notfallmedizin angewandt zu werden.

Obwohl die Positronen-Emissions-Tomografie eine gute, hoch aufgelöste Diagnose unter nur geringer Strahlenbelastung ermöglicht, wird sie vergleichsweise selten angewandt und gehört nicht zu den standardmäßig verwendeten bildgebenden Verfahren. Ursache hierfür sind die großen Kosten einer Positronen-Emissions-Tomografie. Das Herstellen der benötigten Wirkstoffe ist meist teuer. Ein Problem stellt auch die nur sehr geringe Halbwertszeit der angewandten Wirkstoffe dar. Teilweise beträgt diese weniger als zwei Stunden. Im Bedarfsfall müssen die radioaktiven Wirkstoffe innerhalb kürzester Zeit vom Ort der Herstellung zum Patienten transportiert werden.

Vorteile der Positronen-Emissions-Tomografie

Der Patient ist bei der Positronen-Emissions-Tomografie nur einer festgelegten Menge radioaktiver Strahlung ausgesetzt, welche einmalig zugeführt wird. Daraufhin können innerhalb eines gewissen Zeitraums zahlreiche Abbildungen des Körpers angefertigt werden – so lange, bis der größte Teil des radioaktiven Materials zerfallen ist und keine Strahlung mehr ausgesendet wird. Die Positronen-Emissions-Tomografie liefert ein hoch aufgelöstes, dreidimensionales Bild. So können verschiedene Organe, Gewebe und das Skelett überlagerungsfrei dargestellt werden.

Positronen-Emissions-Tomografie und Computertomografie

Heutzutage wird die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) in den meisten Fällen mit einer Computertomografie (CT) gekoppelt. Bei einer Computertomografie wird der Körper mittels Röntgenstrahlung in vielen einzelnen Querschnitten abgebildet. Dieses Verfahren ermöglicht eine detaillierte Darstellung der Struktur des Körpers. Beide Verfahren werden direkt hintereinander durchgeführt. Die entstandenen Bilder werden am Computer übereinandergelegt und ermöglichen eine exakte Lokalisation von Stoffwechselvorgängen und Auffälligkeiten (z. B. innerhalb von Tumoren) bei besserer räumlicher Auflösung. Die Bildgebung durch Kopplung von PET und CT ist heutzutage das technisch am weitesten entwickelte bildgebenden Verfahren zur hoch auflösenden Darstellung von Stoffwechselprozessen und Organfunktionen innerhalb des Körpers.

Funktion der Positronen-Emissions-Tomografie im Überblick

Grundlage der Positronen-Emissions-Tomografie ist das Verfahren der Szintigrafie. Eine schwach radioaktiv markierte Substanz (Radiopharmakon) wird dem Patienten durch eine Spritze in die Vene zugeführt. Das verwendete Radiopharmakon wird je nach Zielorgan ausgesucht. Verschiedene Stoffe lagern sich gezielt in spezifischen Geweben und Organen an. Der Organismus behandelt die zugeführten Radiopharmaka dabei als normale Bestandteile des Zellstoffwechsels. Nach einer relativ kurzen Zeit zerfällt das instabile Radiopharmakon unter Freisetzung von energiereicher Strahlung. Diese Strahlung wird mit speziellen Detektoren aufgefangen. Aus den so gewonnenen Daten werden Bilder berechnet, welche Rückschlüsse über Zellstoffwechsel und Organfunktionen erlauben. Krankes Gewebe zeigt oft einen veränderten Zellstoffwechsel. So ermöglichen nuklearmedizinische Verfahren wie Szintigrafie und Positronen-Emissions-Tomografie die Lokalisation betroffener Körperregionen.

Funktion der Positronen-Emissions-Tomografie im Detail

Die bei der Szintigrafie verwendeten Radiopharmaka sind sog. Gamma-Strahler. Bei der Positronen-Emissions-Tomografie ist dies nicht der Fall. Hier werden radioaktiv markierte Substanzen verwendet, welche beim Zerfallen Beta-Strahlung aussenden. Diese wird als Vernichtungsstrahlung bezeichnet und besteht aus zwei Photonen, welche sich mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Bei der Positronen-Emissions-Tomografie wird die Vernichtungsstrahlung von einem Detektorring aufgefangen. Treffen zwei Photonen in etwa zum selben Zeitpunkt in einer 180°-Ebene auf, kann auf den Entstehungsort der Strahlung – und somit auf die Lokalisierung des Radiopharmakons – geschlossen werden. Durch das Zusammensetzen der gewonnenen Daten am Computer kann ein dreidimensionales Bild des Körpers erstellt werden.

Ein bei der Diagnose von Krebs häufig verwendetes Radiopharmakon ist 18-FDG, radioaktiv markiertes Fluor, welches an Glukose gekoppelt ist. Die Zellen von Krebs-Geschwüren haben oft eine erhöhte Zellstoffwechselrate und nehmen im Vergleich zu anderen Geweben vermehrt Glukose auf. So sammelt sich das radioaktive Material gehäuft in den von Krebs befallenen Zellen. Bei der Positronen-Emissions-Tomografie können diese lokalisiert werden. Die Bilder der Positronen-Emissions-Tomografie haben eine höhere Auflösung als die durch Szintigrafie gewonnenen Szintigramme. Vor allem die gewonnene Tiefenschärfe ist von Vorteil.

Franziska Köhler

23.09.16

Positronen-Emissions-Tomografie
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