Positronenemissionstomographie (PET/CT und PET/MRT)

Übersicht
Vorteile, Nachteile
Grenzen und Möglichkeiten
Typische Indikationen
Prinzip
Beteiligte Strukturen

Übersicht

Die Positronenemissionstromographie (PET) ist ein bildgebendes Verfahren der Nuklearmedizin, welches der organfunktionellen sowie der lokalisierenden Diagnostik dient.
Das im Rahmen einer PET entstandene Bildmaterial wird zumeist als "PET" bezeichnet. Für die Durchführung wird radioaktives Material benötigt.

Die PET weist Ähnlichkeiten mit der Szintigrafie, besonders der SPECT auf, ist jedoch keine direkte Weiterentwicklung jener Verfahren.
Die PET wird heutzutage nahezu ausschließlich zusammen mit einer CT oder MRT als Hybridverfahren durchgeführt.

Auf Grund seines technischen Prinzips (siehe unten) handelt es sich um ein funktionelles Schnittbildverfahren.

Vorteile, Nachteile

Vorteile:
- Darstellung von Stoffwechselvorgängen bis auf zelluläre Ebene
- sehr gute zeitliche und räumliche Auflösung
- Beurteilung entzündlicher Veränderungen auch in kleinen Strukturen sowie bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen beispielsweise des Darms

Nachteile:
- großer Aufwand und zeitlich-organisatorische Belastung für den Patienten
- Verfügbarkeit hängt stark vom Personalbestand der jeweiligen Klinik ab (nicht jede nuklearmedizinische Praxis bzw. Klinik bietet PET-Untersuchungen an)
- Pathologien mit langsamem Stoffwechselumsatz werden normalerweise nicht erfasst
- keine Beurteilung von Flüssigkeiten inklusive des Blutes

Grenzen und Möglichkeiten

Mit Hilfe der PET/CT bzw. PET/MRT ist es möglich, Stoffwechselvorgänge in Zielgeweben zu betrachten. Im Gegensatz zu Röntgen, CT oder MRT können somit funktionelle Vorgänge auch mit zeitlicher Auflösung und nicht nur als Momentaufnahme erfasst werden. Etwas ähnliches ist mit der Kontrastmittel-Sonographie im sehr begrenzten Rahmen auch möglich, jedoch ist dabei die räumliche Auflösung um ein vielfaches geringer.

Die räumliche Auflösung der PET/CT bzw. PET/MRT ist sehr hoch und übersteigt noch einmal jene der planaren Szintigrafie und der SPECT um ein vielfaches. Das erlaubt eine stoffwechselbasierte Diagnostik, die bei der Suche nach Tumoren oder Metastasen bestehender Tumoren von Bedeutung sind. Zudem ist es möglich, beide Verfahren bei der Suche nach Ursachen im Rahmen unklaren Fiebers, bei Verdacht auf lokale oder systemische entzündliche Erkrankungen und einer großen Reihe weiterer Fragestellungen zum Einsatz zu bringen.

Die wichtigste Einschränkung ist der Umgang mit radioaktiven Stoffen, die deutlich erhöhte Strahlenexposition und auch die Dauer der Untersuchungen selbst. Für Schwangere ist die Untersuchung so gut wie nie indiziert, bei Kindern und Jugendlichen ist sie äußerst streng zu stellen. Zudem muss die Patientin/der Patient ggf. für einige Zeit auf der untersuchenden Station verbleiben zwar solange, bis das Radiopharmakon hinreichend zerfallen ist. Anderenfalls wäre der Patient eine Gefahr für die Öffentlichkeit.

PET/CT- und PET/MRT-Untersuchungen werden in der Regel durch Nuklearmediziner/innen befundet, ggf. mit radiologischer Hilfe. Des Weiteren wird spezialisiertes Personal für die Untersuchung selbst sowie die Vorbereitung benötigt. Beide Verfahren sind insgesamt zeit-, personal- und kostenaufwändig.

Stoffwechselveränderungen die sehr langsam verlaufen können nur unzureichend erfasst werden. Zu solchen zählen unter anderem langsam, aber invasiv wachsende Tumore. Speichererkrankungen (z.B. Hämochromatose) können so normalerweise nicht diagnostiziert werden, weil die eingelagerten Stoffe selbst keine Stoffwechselaktivität zeigen. In der Diagnostik von granulomatösen Erkrankungen wie der Tuberkulose besitzt die Durchführung einer PET/CT bzw. PET/MRT normalerweise keinen Zusatznutzen für den Patienten.

Da für eine PET das Radiopharmakon vorher ausgewählt werden muss, eignet sich die Untersuchungsmethode nicht zur "blinden" Suche nach einem Tumorfokus oder Metastasen. Es muss grundsätzlich eine Verdachtsdiagnose in Bezug auf Art oder Gewebe des Tumors bzw. der Metastasierung bestehen.
Auch bei entzündlichen Erkrankungen sind weiterführende Informationen für die Auswahl des passenden Radiopharmakons notwendig.

Typische Indikationen

Diagnostik, Staging, Verlaufskontrolle und / oder Operationsplanung (nicht zwingend alle Indikationen) unter anderem bei:
- nicht kleinzelligem Bronchialkarzinom
- Oesophaguskarzinom
- kolorektalem Karzinom
- verschiedenen Lymphomtypen
- malignem Melanom
- Mammakarzinom
- Kopf-Hals-Tumoren
- Schilddrüse-Tumoren
- Erkrankungen der Basalganglien, des Morbus Parkinson sowie des Morbus Huntington

Diagnostik bei
- verschiedenen Demenzformen
- Epilepsien (Lokalisation des eliptogenen Fokus)
- auffällig erhöhtem CEA-Wert
- chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen
- Vaskulitiden der großen und mittleren Arterien
- verschiedenen Formen der Osteomyelitis
- Fieber unklarer Genese
- Verdacht auf Prothesenlockerung oder Protheseninfektion

Prinzip

Ähnlich wie bei der Szintigrafie bzw. SPECT wird der betreffenden Person ein Radiopharmakon verabreicht. Die in der PET verwendeten Radionuklide emittieren Positronen (ß+-Strahlung), daher der Name des Verfahrens. Wechselwirkt das Positron nun mit einem Elektron (sogenannte Annihilation), werden zwei hochenergetische Photonen ausgesandt, die sich in genau entgegengesetzte Richtung zueinander bewegen, also mit einem Winkel von 180° zueinander.
Das PET-Gerät enthält viele Detektoren, die ringförmig um die Patientin/den Patienten angeordnet sind und diese Photonen registrieren. Das (mathematische) Prinzip hinter der Detektion beruht darauf, Koinzidenzen zwischen je zwei gegenüberliegenden Detektoren zu erfassen und die Messung aufzuzeichnen.
Aus der zeitlichen und der räumlichen Verteilung dieser (statistischen) Zufallsereignisse wird auf die räumliche Verteilung des Radiopharmakons geschlossen und daraus werden Schnittbilder erzeugt.

Bei der SPECT wird im Gegensatz zur PET ein Kollimator (Lichterzeuger bzw. Strahlenlenker) benötigt. Dadurch wird ein Großteil der dort entstehenden Photonen ausgeblendet, sodass nur etwa 1 Zehntausendstel der ausgesendeten Photonen nachgewiesen werden kann.
Bei der PET wird kein Kollimator benötigt, die Messausbeute liegt damit um den Faktor 100 höher. Hinzu kommt, dass die Absorption von Photonen in der PET nur von der Dicke des durchstrahlten Gewebes abhängig ist, aber nicht vom Entstehungsort, sodass in der PET die Verteilung des Radiopharmakons auch quantitativ erfasst werden kann, was die SPECT nicht ermöglicht.

Das am häufigsten verwendete Nuklid in der PET ist 18F, ein Fluor-Isotop. Außerdem kommen radioaktive Isotope der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Rubidium und Gallium zum Einsatz.

Das Ergebnis einer PET stellt eine Datensatz von Schnittbildern dar, der jedoch nur in sehr geringem Maße morphologische Veränderungen verdeutlichen kann. Dennoch handelt es sich bei der PET, der CT und der MRT jeweils um tomographische Verfahren, d.h. Verfahren mit Schnittbildern, aus denen sich 3-dimensionale Bilder berechnen lassen.

Die "klassische" PET, wie oben beschrieben, wird heute praktisch nicht mehr durchgeführt. Stattdessen erfolgt die Untersuchung als Hybridverfahren zusammen mit einer CT oder einer MRT, die dann als PET/CT oder PET/MRT bezeichnet wird.

Die gewonnenen Schnittbild-Datensätze besitzen sowohl funktionelle Aussagekraft bezüglich der Stoffwechselaktivität der Zielgewebe, sie erlauben jedoch außerdem die Beurteilung der Morphologie. Bei tumorösen Veränderungen ist durch das Tumorwachstum selbst häufig auch das umliegende Gewebe betroffen, gleiches gilt für Metastasierungen.
Die räumliche Auflösung ist der Szintigrafie und der SPECT deutlich überlegen.

Trotz der höheren räumlichen Auflösung hat die PET sowohl die Szintigrafie als auch die SPECT nicht abgelöst und wird das voraussichtlich auch nicht. Weil in der PET-CT eine reguläre Computertomografie mit einem nuklearmedizinischen Verfahren kombiniert wird, ist die Strahlenexposition vergleichsweise hoch. Zudem ist der Arbeitsaufwand höher als bei der Szintigrafie. Im Rahmen einer PET/MRT ist außerdem die zusätzliche, z.T. sehr lange Dauer der MRT zu berücksichtigen (je nach Modalitäten bis zu 30 Minuten).

Aus diesem Grunde haben sich für die PET/CT und die PET/MRT eigene schwerpunktmäßige Indikationen herauskristallisiert. Diese sind punktuell mit denen der Szintigrafie bzw. der SPECT identisch, in der Praxis kommt diese Überlappung jedoch eher selten vor. Bei der PET/MRT ist zwar keine Strahlenexposition durch die MRT gegeben, es gelten jedoch alle Einschränkungen der MRT.

Beteiligte Strukturen

Mithilfe der PET/CT bzw. PET/MRT lassen sich alle festen Gewebe untersuchen. Eine Beurteilung des Blutes sowie des Liquor cerebrospinalis oder des Urins selbst auf pathologische Veränderungen ist nicht möglich.