Positronen-Emissions-Tomographie
Was bedeutet Positronen-Emissions-Tomographie?
PET ist ein Diagnoseverfahren der Nuklearmedizin, welches im Gegensatz zu den morphologisch-/ anatomischen Schnittbildtechniken der Radiologie (CT, MRT) auf molekularer Ebene Informationen beispielsweise über den Stoffwechsel des Körpers gewinnt und diese bildlich darstellt. Dabei bedient sich die Methode schwach radioaktiver, kurzlebiger Isotope (z.B. F-18, Ga-68), die an bestimmte molekulare Bausteine gekoppelt nach intravenöser Injektion vom Körper verstoffwechselt werden und in unterschiedlichem Maße im Gewebe akkumulieren. Der am meisten eingesetzte molekulare Baustein ist dabei ein Traubenzuckeranalogon (Fluordeoxyglukose, FDG), das aufgrund des hohen Zuckerverbrauchs zum Beispiel von den meisten bösartigen Tumoren verstärkt aufgenommen wird. Daneben stellt die Radiochemie der Klinik für Nuklearmedizin weitere Radiopharmaka zur Verfügung, welche spezifisch für bestimmte Tumoren sind und deren Detektion ermöglichen, beispielsweise Ga-68 DOTA-TATE für die Diagnostik Somatostatinrezeptor-exprimierender neuroendokriner Tumoren, F-18 Cholin bzw. Ga-68 PSMA für die Diagnostik von Prostatakarzinomen und F-18 FET für die Diagnostik von Hirntumoren.
Wie funktioniert PET?
Die dem Patienten für die Untersuchung injizierten radioaktiven Substanzen gehören zur Gruppe der Positronenstrahler, deren besondere Eigenschaften man sich bei der Positronen-Emissions-Tomographie zunutze macht. Bei deren Zerfall entstehen zwei Energieteilchen (sogenannte Gamma-Quanten), die in einem Winkel von fast genau 180° auseinanderfliegen. Faktisch wird also die nach Injektion einer geringen Menge radioaktiv markierter Substanz die Verteilung der aus dem Körper austretenden Strahlung mit ringförmig um den Patienten angeordneten Detektoren gemessen. Dabei können beide Teilchen gleichzeitig registriert werden, was eine exakte Ortsauflösung ermöglicht und die Empfindlichkeit der Untersuchung im Vergleich zu einer Szintigraphie deutlich erhöht.
Warum führt man PET bei vielen Fragestellungen als PET/CT durch?
Gerade bei Untersuchungen des gesamten Körpers bei onkologischen Fragestellungen lässt sich eine Optimierung der PET-Diagnostik durch die Kombination mit der Computertomographie (CT) in Form der PET/CT Hybridtechnologie erreichen, wodurch sich die Vorteile der einzelnen Komponenten (CT: gute anatomische Detailerkennung und Lokalisation; PET: exakte Aussagen über die Stoffwechselaktivität und damit die Tumoraktivität) addieren. Die jeweiligen Limitationen der Methoden (CT: fehlende Informationen über den zugrundeliegenden Stoffwechsel; PET: eingeschränkte anatomischer Zuordnung einer Mehrspeicherung) können hingegen minimiert werden. Zudem wird durch die CT eine wichtige Korrektur der PET-Daten vorgenommen, was die unter anderem die Bildqualität der PET deutlich verbessert. Am Klinikum der Universität München wird die kombinierte PET/CT Untersuchung interdisziplinär in Zusammenarbeit zwischen der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin und dem Institut für Klinische Radiologie an den Standorten Großhadern und Innenstadt durchgeführt. Dabei werden an hochmodernen PET/CT Geräten in einem Untersuchungsgang nacheinander eine PET und eine vollwertige diagnostische, in der Regel kontrastverstärkte CT-Untersuchung durchgeführt. Anschließend werden die Bilddaten überlagert und fusioniert.
PET/CT im Rahmen der onkologischen Diagnostik:
Das hauptsächliche Einsatzgebiet der PET ist die Tumordiagnostik in der onkologischen Medizin. In der Regel erfolgt dabei eine Untersuchung des gesamten Körperstammes, diese wird aus den oben genannten Gründen ausnahmslos kombiniert mit der Computertomographie als PET/CT durchgeführt. Das bei onkologischen Fragestellungen am häufigsten verwendete Radiopharmakon ist F-18 FDG (Fluordeoxyglukose). Indikationen für die PET/CT mit F-18 FDG sind beispielsweise Tumoren des Verdauungstraktes, der Lunge, der weiblichen Geschlechtsorgane, der Brustdrüse, des lymphatischen Systems, der Haut oder des Binde- und Stützgewebes (Sarkome). Daneben kommen je nach Art des Tumors weitere Radiopharmaka, wie zum Beispiel Ga-68 DOTA-TATE bei der Diagnostik neuroendokriner Tumoren, F-18 DOPA bei bestimmten Schilddrüsenkarzinomen oder Nebennierentumoren oder F-18 Cholin bzw. das neu von unserer Radiochemie zur Verfügung gestellte Ga-68 PSMA im Rahmen der Diagnostik bei Prostatakarzinomen zum Einsatz.
Die Methode hat in der Onkologie verschiedene anerkannte Einsatzgebiete: Die Primärtumordiagnostik (Tumorsuche bei unbekannter Lokalisation des Primärtumors), Differentialdiagnostik zwischen gut- und bösartigen Veränderungen), die Ausbreitungsdiagnostik (Staging zur Erkennung von etwaigen Lymphknoten- und Fernmetastasen), die Therapieplanung, das Therapiemonitoring (Beurteilung des Ansprechens von Tumoren auf die durchgeführte Therapie) sowie in der Tumornachsorge beispielsweise bei Tumormarkeranstieg die Diagnostik von Tumorrezidiven bzw. Die Unterscheidung zwischen einer Narbe und wiederkehrender Tumoraktivität. Bei all diesen Fragestellungen ermöglicht die PET/CT frühzeitig Informationen, die für das therapeutische Vorgehen oft unerlässlich sind und dieses in vielen Fällen ändert. |
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| 67-jähriger Patient nach operiertem Prostatakarzinom, in der Nachsorge ist ein ansteigender Tumormarker PSA aufgefallen. Die mit Gallium-68 PSMA durchgeführte PET-CT zeigt zum einen mehrere verkalkende Knochenmetastasen, zum anderen auch einzelne, nicht vergrößerte Lymphknoten, die bei deutlich erhöhter Speicherung ebenfalls als Metastasen identifiziert werden können. | ||
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| 53-jährige Patientin mit Zustand nach operiertem Rektumkarzinom, die bei ansteigendem Tumormarker CEA mit der Frage nach einem Tumorrezidiv zu einer FDG-PET/CT überwiesen wurde. Die CT zeigt eine tumorsuspekte Weichgewebsvermehrung hinter der Harnblase, diese weist jedoch keine Mehrspeicherung in der PET auf, ein Tumorrezidiv konnte damit ausgeschlossen werden (obere Bildreihe). Nachdem mittels PET/CT der gesamte Körper untersucht wird, konnte eine unerwartete, tumorsuspekte Mehrspeicherung in der linken Brustdrüse entdeckt werden, die sich als ein Mammakarzinom als Ursache für die Tumormarkererhöhung herausstellte (untere Bildreihe). | ||
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| 47-jähriger Patient mit immer wiederkehrenden Hypoglykämien (Unterzuckerungen) ungeklärter Ursache. Die mit Gallium-68 DOTA-TATE durchgeführte PET/CT konnte eine fokale, tumorsuspekte Mehrspeicherung im Pankreaskopf nachweisen, nach Operation konnte ein kleiner Tumor (Insulinom) in der Bauchspeicheldrüse als Ursache für die Symptomatik gefunden werden. | ||
PET bei neurologischen / neuroonkologischen Fragestellungen:
Bei neurologischen Fragestellungen werden Untersuchungen des regionalen cerebralen Glukosemetabolismus mit FDG-PET unter anderem zur differentialdiagnostischen Abklärung verschiedener Demenzformen (z.B. Demenz vom Alzheimer-Typ, frontotemporale Demenz, Lewy-Body Demenz, Pseudodemenz bei Depression) eingesetzt. Zunehmende Bedeutung gewinnt in dieser Hinsicht eine zuverlässige Früherkennung, da insbesondere Patienten im Frühstadium vom zukünftigen Einsatz potentiell neuroprotektiver Medikamente profitieren könnten. Derzeit wird eine Vielzahl solcher Medikamente klinisch getestet, um zu überprüfen, ob sich damit der progressive Verlauf einer Demenz (vornehmlich vom Alzheimer-Typ) verlangsamen lässt. Daneben führen wir im Rahmen der Patientenversorgung eine PET des Gehirns beispielsweise bei der Differentialdiagnostik des Morbus Parkinson (Darstellung der D2-Dopaminrezeptoren mit F-18 Desmethoxyfallypride) oder bei Hirntumoren (F-18 Fluorethylthyrosin, FET) zur Bestimmung des Differenzierungsgrades, zur Bestimmung des geeigneten Biopsieortes oder im Rahmen der posttherapeutischen Therapiekontrolle durch. Bei Tumoren der Hirnhäute (Meningeome) wird als Radiopharmakon Ga-68 DOTA-TATE verwendet, diese Untersuchung wird zur Differential- und Ausbreitungsdiagnostik von Meningeomen vor neurochirurgischen Eingriffen oder vor Durchführung einer perkutanen Strahlentherapie durchgeführt.
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| Schnittbild des Gehirns einer 62 -jährige Patientin mit zunehmenden Gedächtnisstörungen. Die mit F-18 FDG durchgeführte PET zeigt einen deutlich reduzierten Glukosemetabolismus bds. parietal, somit das typische Bild eines Morbus Alzheimer. |
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| 65jähriger Patient mit Glioblastom links parietal, der Tumor wurde operiert, anschließend erhielt der Patient eine kombinierte RadioChemotherapie. Die PET mit F-18 FET (linkes Bild) wurde zur Rezidivdiagnostik durchgeführt. Der therapierte Tumor links zeigt nur im Randbereich eine geringe Mehrspeicherung, entsprechend posttherapeutischen Veränderungen, ein Tumorrezidiv konnte hier ausgeschlossen werden. Die zweite, im MRT (rechtes Bild) ähnlich zur Darstellung kommende Läsion rechts frontal weist dagegen eine deutliche Mehrspeicherung des Radiopharmazeutikums auf, hier lag ein vitales, stoffwechselaktives Tumorrezidiv vor. | |
PET und PET/CT bei sonstigen Fragestellungen:
Ein weiteres Beispiel für Indikationen der PET/CT ist die Suche nach einem unbekannten, mit anderen diagnostischen Methoden nicht auffindbaren entzündlichen Herdbefunden bzw. die Beurteilung der entzündlichen Aktivität bestimmter Erkrankungen.
In der Kardiologie kommt die PET/CT primär zur Diagnostik der Vitalität des Herzmuskels oder der Narbengröße zum Beispiel nach abgelaufenen Infarkten zum Einsatz. In Kombination mit der Perfusionsszintigraphie dient sie zudem zur Beurteilung von sogenanntem „winterschlafenden“ Herzmuskelgewebe (hibernierendes Myokard). Weiterhin findet sie Verwendung bei der Beurteilung der Pumpfunktion und der Wandbewegung des linken Ventrikels zum Beispiel vor speziellen Schrittmachertherapien.
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| 75-jähriger Patient mit zahlreichen kardiovaskulären Risikofaktoren und Zustand nach mehreren Herzinfarkten. Die linke Abbildung zeigt eine Übersichtskarte des linksventrikulären Zuckerstoffwechsels, die Narbe ist im Bereich der Hinterwand lokalisiert (rote Pfeile). Das mittlere Bild zeigt die zugehörige dreidimensionale Darstellung des Glukosemetabolimus der linken Herzkammer. Die rechte Abbildung zeigt die aus den PET-Informationen berechnete Pumpbewegung des linken Ventrikels, dabei kommt eine Bewegungsstörung der Hinterwand im Bereich der Narbe zur Darstellung. | ||
Wie läuft die Untersuchung ab?
PET und PET/CT werden am Klinikum der Universität München nach Indikationsstellung durch den behandelnden Arzt sowohl bei stationären, als auch bei ambulanten Patienten an beiden Standorten (Innenstadt und Großhadern) durchgeführt.
Voraussetzung für die Durchführung einer PET bzw. PET/CT Untersuchung ist primär die Feststellung der Notwendigkeit der Untersuchung durch den behandelnden Arzt, zum Beispiel den behandelnden Onkologen. Dieser meldet die Untersuchung hausintern durch Erstellen eines klinischen Auftrags, bei auswärtigen ambulanten Patienten schriftlich (Überweisungsschein, Arztbrief mit genauer Fragestellung) in der Steuerstelle der Nuklearmedizin an. Anschließend erfolgt durch einen Facharzt für Nuklearmedizin intern die Prüfung der sogenannten rechtfertigenden Indikation. Sollte diese gegeben sein, erfolgt eine Terminierung der Untersuchung und eine telefonische Übermittelung des Untersuchungstermins und auch wichtiger, vom Patienten zu beachtenden Maßregeln.
Je nach verwendetem Radiopharmakon müssen Patienten zum Beispiel zur PET-Untersuchung mit F-18 FDG nüchtern erscheinen (circa 4 bis 6 Nahrungskarenz, erlaubt sind in dieser Zeit jedoch ungesüßter Tee sowie Mineralwasser). Bei PET/CT-Untersuchungen wird in der Regel zusätzlich jodhaltiges Röntgenkontrastmittel verabreicht, diesbezüglich sollten aktuelle Blutwerte für TSH und Kreatinin zur Untersuchung mitgebracht werden. Ebenfalls sollten Vorbefunde und auswärtige CT- bzw. MRT-Bilder in digitaler Form (DVD) mitgebracht werden.
Nach der Patientenaufklärung und Erhebung der Anamnese (Krankheitsgeschichte) wird der Untersuchungsablauf ausführlich mit dem Patienten besprochen und es erfolgt eine Aufklärung über etwaige Risiken der geplanten Gabe iodhaltiger Kontrastmittel im Rahmen der Computertomographie (z.B. Jodallergie). Anschließend erfolgt bei Untersuchungen mit F-18 FDG die Bestimmung des Blutzuckerwertes, dieser sollte in der Regel kleiner als 140 mg/dl sein. Bei Diabetikern muss eine gute Einstellung der Blutzucker-Werte gewährleistet sein. Zunächst legt der Arzt einen intravenösen Zugang (meist am Handrücken oder in der Ellenbeuge). Über diesen Zugang wird das Radiopharmakon in die Blutbahn injiziert. Nach der Applikation muss der Patient bei vielen Untersuchungen etwa eine Stunde warten, bis die Substanz vom Körper verstoffwechselt wird bzw. an die Zielstrukturen gebunden hat. Danach erfolgen die eigentlichen PET- und fakultativ CT-Aufnahmen am Untersuchungsgerät. Die Untersuchung dauert je nach Fragestellung und der zu untersuchender Körperregion etwa zwischen 20 und 60 Minuten. Während der gesamten Untersuchung ist der Patient nicht allein, sondern wird von Medizinisch-Technischen Assistenten (MTRA) und dem zuständigen Arzt betreut.
