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.