Gammasonden sind sehr kleine Meßgeräte, die insbesondere im Operationssaal zur Detektion von Wächterlymphknoten genutzt werden. Andere Einsatzmöglichkeiten sind die intraoperative Detektion der Nebenschilddrüsen. Hierbei wird die Strahlung in ein aktustisches Signal umgesetzt.

Die radioaktive Strahlung trifft auf einen Szintillationskristall (i. d. R. ein thalliumverstärkter Natrium-Iodid-Kristall). Im Kristall entsteht hierbei ein Lichtblitz, der auf eine Photokathode trifft. Es wird ein Elektron freigesetzt. Dieses wird nachfolgend durch einen Sekundärelektronenvervielfacher (SEV , bzw. Photomultiplier, PM ) verstärkt (Abb. 10.1). Von Dynode zu Dynode steigt die Spannung, sodass auf der Anode eine Vielzahl von Elektronen (Verstärkung ca. 105–109) auftrifft. Es erfolgt eine Verstärkung und Diskriminierung, mittels einer angeschlossenen EDV werden Bilder erzeugt. Um Streustrahlung weitgehend zu vermeiden, ist vor dem Kristall üblicherweise ein Kollimator angebracht.

Die Strahlung wird direkt vom Halbleiter (z. B. Kadmium-Zink-Tellurid) aufgefangen und in elektrische Ladung umgewandelt. Die Detektoren sind deutlich kleiner als bei einer „normalen“ Gammakamera, die Untersuchungszeiten können aufgrund der guten Energieauflösung deutlich reduziert werden.

Wenn ein Positronenstrahl zerfällt, bildet sich ein positiv geladenes Antiteilchen (= Positron). Dieses trifft im Körper dann auf ein Elektron. Es entsteht die sog. Vernichtungsstrahlung; hierbei wird immer ein Paar γ-Quanten mit einer Energie von 511 keV gebildet (Abb. 10.2). Die γ-Quanten werden in einem Winkel von 180° zueinander ausgesendet. Nur wenn beide γ-Quanten auf den Detektionskristall treffen, werden diese als wahre Strahlung vom Gerät erkannt und als wahres Signal weiter verarbeitet. Dieses nahezu gleichzeitige Auftreffen der Strahlung wird als Koinzidenz bezeichnet. Aufgrund der verschiedenen weiteren Faktoren, wie das zeitliche Auftreffen der Strahlung und der örtlichen Registrierung der Strahlung, werden 3-dimensionale Schnittbilder erzeugt. Eine räumliche Zuordnung der Anreicherung ist manchmal schwierig, da sich nicht alle anatomischen Strukturen anhand ihres Stoffwechsels voneinander eindeutig unterscheiden.

Ein PET-Gerät besteht normalerweise aus vielen kleinen Detektionskristallen (Wismutgermanat, BGO oder Lutetiumoxyorthosilicat, LSO), die ringförmig und hintereinander angeordnet sind. Mehrere Kristalle werden über einen SEV verstärkt.

Die Untersuchung erfolgt in 2D- oder 3D-Technik mit einer Schwächungskorrektur. 2D-Technik bedeutet, dass nur Koinzidenzen innerhalb einer Kollimatorreihe erkannt werden; in der 3D-Technik werden diese über alle Kollimatorreihen erkannt. Damit ist die 3D-Technik deutlich empfindlicher als die 2D-Technik, die 2D-Technik liefert dagegen sehr homogene Bilder.

Eine Schwächungskorrektur ist immer notwendig. Unterschiedliche Gewebe bewirken eine unterschiedliche Schwächung der durchtretenden Strahlung. Bei den reinen PET-Systemen erfolgt die Schwächungskorrektur über eine sog. Transmissionsmessung. Dabei wird eine externe Strahlenquelle (68 Gy Stabquelle) benutzt und eine Aufnahme gestartet. Das hierbei erstellte Tomogramm wird dann mit den Emissionsdaten der PET-Untersuchung überlagert. Dieses Verfahren muss für jede Bettposition durchgeführt werden und verlängert damit die Liegezeit des Patienten im Gerät erheblich. In den Hybrid-Geräten erfolgt die Schwächungskorrektur durch den CT- bzw. MRT-Datensatz.

SPECT-CT, PET-CT, PET-MRT: Hierbei werden die nuklearmedizinischen Systeme mit dem jeweiligen radiologischen Gerät kombiniert. Die Kombination erlaubt damit eine sichere anatomische Zuordnung der Anreicherungen. Reine PET-Systeme sind selten geworden. Die Hybridgeräte können durch den radiologischen Datensatz immer eine Schwächungskorrektur der nuklearmedizinischen Daten bieten. Hierbei können alle Untersuchung durchgeführt werden. Die SPECT-CT erfolgt in der konventionellen nuklearmedizinischen Diagnostik (z. B. Herz, Hirn, Knochen), Die PET-CT bzw. PET-MRT überwiegend bei onkologischen Fragestellungen.

Üblicherweise wird das radioaktive Iod (¹³¹I-NaI) in Kapselform eingenommen. Seltener kann es flüssig verabreicht oder intravenös gespritzt werden. Das radioaktive Iod verteilt sich gemäß dem normalen Iodstoffwechsel. Die Aufnahme erfolgt über den Magen-Darm-Trakt ins Blut, danach in die Schilddrüse. Hier wird es in das aktive Schilddrüsengewebe aufgenommen. Je nach Erkrankung werden unterschiedliche Dosen im Zielgewebe erreicht.

Bei bösartigen Erkrankungen der Schilddrüse kann die Radioiodtherapie zur Ausschaltung noch verbliebenen Restgewebes oder zur Therapie von Metastasen genutzt werden.

Der Patient wird mindestens 48 Stunden stationär aufgenommen werden. Der Entlassungszeitpunkt richtet sich nach der gesetzlich vorgeschriebenen Restaktivität im Körper. Ggf. sollte der Patient nach der Entlassung noch einige Strahlenschutzmaßnahmen einhalten (z. B. eingeschränkter Kontakt zu strahlenempfindlichen Personen, externe Radioaktivitätsmessungen), diese werden dem Patienten bei der Entlassung mitgeteilt.

Die RSO ist eine gezielte Behandlung einer chronischen Entzündung der Gelenkinnenhaut (Synovialitis). Für verschiedene Gelenke stehen unterschiedliche Substanzen zur Verfügung. Gesicherte Erfolge gibt es u. a. bei rheumatischen Gelenkerkrankungen und der Psoriasisarthritis (kann bei einer Schuppenflechte auftreten). Angewendet wird die RSO auch bei aktivierten Arthrosen oder bei Reizzuständen nach Implantation künstlicher Gelenke. Zum Einsatz kommen:

Das behandelte Gelenk sollte 48 h ruhig gestellt werden.

Skelettmetastasen, die in der Skelettszintigrafie anreichern, können mit verschiedenen radioaktiven Stoffen behandelt werden. Die Indikationsstellung erfolgt üblicherweise interdisziplinär mit allen behandelnden Ärzten und nach Ausschöpfung der konservativen Schmerztherapie.

Mögliche Stoffe zur Therapie sind die Strahler ⁸⁹Strontium, ¹⁵³Samarium, ¹⁸⁶Rhenium, ¹⁸⁸Rhenium und ³²Phosphor. Alle Stoffe werden intravenös appliziert. Nach der Gabe sollte der Patient 2–3 Stunden überwacht werden. Es kann eine Szintigrafie nach der Gabe von Samarium oder Rhenium erfolgen.

Neu zugelassen (November 2013) wurde der α-Strahler ²²³Ra-Radiumdichlorid für die Behandlung von Knochenmetastasen bei Prostatakrebs. Auch dieses Präparat wird intravenös verabreicht.

Bei der Radioimmuntherapie werden Antikörper (hier CD20-Oberflächenantigen) radioaktiv markiert. Zugelassen ist das ⁹⁰Yttrium-markierte Ibritumomab-Tiuxetan (Zevalin®) zur Therapie von B-Zell-Lymphomen.

Spezielle Tumore können MIBG anreichern. Diese Tumore sind dann einer MIBG-Therapie zugänglich. Dazu zählen z. B. das maligne Phäochromozytom, das maligne Paragangliom, Karzinoide, das medulläre Schilddrüsenkarzinom sowie ein Neuroblastom im Stadium II oder IV.

Verschiedene Medikamente können die Aufnahme des MIBG stören und sollten daher entsprechend der Halbwertzeit ausgesetzt werden. Sowohl das Phäochromozytom als auch das Paragangliom können Katecholamine freisetzen, sodass diese Patienten u. U. eine Medikation mit α- und β-Blockern benötigen.

Bei neuroendokrine Tumoren zeigt sich eine Vermehrung von Somatostatinrezeptoren. Diese Rezeptoren können genutzt werden, um neuroendokrine Tumore durch eine Szintigraphie nachzuweisen. Tumore, die eine entsprechende Anreicherung zeigen, sind einer Peptid-Therapie zugänglich. Hierbei kommen ⁹⁰Yttrium-DOTATOC oder ¹⁷⁷Lu-DOTATOC zur Anwendung.

Mit der SIRT können inoperable primäre Lebertumore oder inoperable Metastasen anderer Tumore therapiert werden. Hierbei werden kleine – mit ⁹⁰Y markierte – Glas- oder Kunstharzpartikel intraarteriell in die Leber gespritzt. Die Mikrosphären haben einen Durchmesser von 20–30 µm (Glasmikrosphären) bzw. 20–60 µm (Harzmikrosphären).

Vor der Behandlung werden in einer selektiven Leberangiografie alle Gefäße verschlossen, die zu extrahepatischen Geweben führen (z. B. Magen, Darm), und es wird ein Verteilungsszintigramm mit ^99mTc-MAA durchgeführt. Diese Szintigrafie dient dem Ausschluss extrahepatischer Anreicherungen sowie der Berechnung des Leber-Lungen-Shunts.

Finden sich lediglich eine intrahepatische Anreicherung und ein nur geringer Lungenshunt, kann die eigentliche SIRT in einem nahen zeitlichen Abstand geplant werden.

Bei einer extrahepatischen Anreicherung der Mikrosphären kann es zu deutlichen Nebenwirkungen wie einer Strahlenpneumonitis oder einem Strahlenulkus kommen.

In der Nuklearmedizin versteht man unter der Bleiburg den direkten Vorbereitungsbereich der Radiopharmaka.

Eine Bleiburg besteht aus Bleibausteinen, die ggf. mit Edelstahl ummantelt sind, um ein Versickern von Flüssigkeiten in den Fugen zu verhindern. Die dicken Bleibausteine sind variabel kombinierbar und absorbieren die Strahlung sehr gut.

Bei der Verarbeitung der Radiopharmaka befinden sich nur die Hände und Unterarme der MTRA innerhalb der Burg, der Rest des Körpers wird abgeschirmt.

Um auch die empfindlichen Augenlinse vor Strahlung zu schützen, befindet sich zusätzlich ein Bauteil mit einer eingebauten Bleiglasscheibe an der Burg. Anfangs ist es etwas gewöhnungsbedürftig, in ungewöhnlichen Arm- und Handstellungen hinter einer Wand und unter einer Scheibe zu arbeiten, zumal zusätzlich Abstandshalter zu benutzen sind.

Gemäß dem Abstandsquadratgesetz nimmt die Dosis pro Fläche aufgrund der Divergenz der Strahlung mit dem Abstand zur Strahlenquelle ab. So erhält man nur noch ein Viertel der Dosis, wenn man den Abstand zur Strahlenquelle verdoppelt. Mit einem Abstandshalter (einer Art Zange für Medikamentenfläschchen) vergrößert man den Abstand von 0 cm (Fläschchen in der Hand) schnell um ein Vielfaches.

Auch hier muss man üben, um mit dieser „Handverlängerung“ sicher arbeiten zu können.

Jede aufgezogene Spritze ist in eine Abschirmung eingespannt. Bei Gammastrahlern (^99mTc etc.) sind diese aus Blei bzw. Blei mit Edelstahl.

Bei Betastrahlern, wie sie z. B. für die Radiosynoviorthese eingesetzt werden, genügen ggf. schon Abschirmungen aus Plexiglas oder Plastik mit Bleieinlagerung.

Zur Applikation des Radiopharmakons kommt der Patient selbstverständlich nicht in das Heißlabor. Die aufgezogenen Spritzen müssen also transportiert werden.

Um die Transportwege so gering wie möglich zu halten wurden in einigen Abteilungen die Applikationsräume direkt neben dem Heißlabor eingerichtet und durch eine Schleusenklappe miteinander verbunden. Die Schleuse ist ebenfalls wieder mit Blei abgeschirmt.

Für alle anderen Wege der Radiopharmaka innerhalb der Abteilung sind geeignete Transportbehälter aus Blei zu verwenden. Diese gibt es in verschiedenen Größen, je nachdem, ob man einen einzelne Spritze oder einen größeren Behälter (z. B. zur Abfallentsorgung) transportieren muss.

In einem Heißlabor findet eine strikte Mülltrennung statt. Unterschieden wird zwischen kontaminiertem Abfall (inkl. solchem, bei dem eine Kontamination nicht sicher ausgeschlossen werden kann) und nicht-kontaminiertem Abfall.

Der kontaminierte Abfall wird in speziellen, bleiummantelten Behältern gesammelt und gelagert. Hier muss man aufpassen, dass nicht „aus Versehen“ etwas in diesem Abfall landet. In diesem Fall muss ein Mitarbeiter den gesamten „Müll durchwühlen“ und ist dabei einer hohen Strahlenbelastung ausgesetzt.

Ein einfacher in der in-vivo Diagnostik benutzter Szintillationsdetektor ist der sogenannte Sondenmessplatz . Der enthaltene NaJ-Kristall ist hier nur mit einem einzelnen, relativ großen, Kollimator ausgestattet (Abschn. 10.4.1). Dieser hat die Aufgabe, den Detektor vor Umgebungsstrahlung zu schützen. Ein Sondenmessplatz wird zur Bestimmung der prozentualen Aktivitätsaufnahme (Up-Take) eines applizierten Radiopharmakons zu unterschiedlichen Zeitpunkten benutzt. Die Up-Take-Messung ist z. B. für die Planung einer Radioiodtherapie von besonderer Bedeutung.

Besonders klein ist der Szintillationsdetektor der Gammasonde mit 10–20 mm, der von einem Bleikollimator umgeben ist. Die Gammasonde wird zur prä- bzw. intraoperatven Auffindung des Sentinel-Lymphknotens verwendet (Abschn.​ 21.​4, Abb. 10.3). Dieser kann mithilfe eines akustischen Signals bzw. einer optischen Anzeige detektiert werden.

Ein weiterer Szintillationsdetektor befindet sich im sog. Bohrlochmessplatz , der zum Nachweis geringer Aktivitäten eingesetzt wird. So können Allergene oder Hormonspiegel über Antigen- oder Antikörper-Reaktionen (IRMA/RIA) im Patientenserum oder -urin über die Messung radioaktiver Verbindungsanteile bestimmt werden. Da es sich um sehr geringe Aktivitätsmengen handelt, muss auch hier ein Detektormaterial hoher Ordnungszahl (NaJ/OZ 53) eingesetzt werden, das U-förmig die Probe umschließt. Das Probelvolumen muss so gewählt werden, dass es komplett in der zentralen Bohrung versenkt werden kann, sodass alle ausgehenden Quanten den Detektor erreichen. Er ist zum Schutz gegen Umgebungsstrahlung mit Blei ummantelt. Patientenproben können einzeln und mit der Hand oder über einen Probenwechsler automatisch zugeführt werden. Auch gibt es Messplätze, die mehrere einzelne NaJ Bohrlochdetektoren besitzen, sodass eine gleichzeitige Messung mehrerer Proben möglich ist (Abb. 10.4). Diese werden über ein Kunststoff-Rack in die korrekte Messposition gebracht. Allerdings können nur Tracer niederer Energie gemessen werden, da bei hoher Energie Impulse der Nachbarprobe einfließen.

Als Medium niederer Ordnungszahl wird ein in einer Kammer befindliches Gas (Luft, Edelgase wie He, Ar, Kr, Xe) eingesetzt. Wird eine solche Gasionisationskammer von einem Gammastrahler getroffen, so werden aus den Gasmolekülen Elektronen gelöst, das Gas wird ionisiert. Es verbleibt ein positiv geladenes Gasmolekül auf der einen Seite und ein freies Elektron auf der anderen Seite. Diese Ladungsträger werden bei angelegter Hochspannung zur negativ geladenen Kathode bzw. zur positiv geladenen Anode transportiert. Es fließt ein Strom, der gemessen werden kann. Abhängig von der angelegten Hochspannung definiert sich der Arbeitsbereich der Ionisationskammer. Im sog. Rekombinationsbereich entgehen die Ladungsträger der Messung, da sich negative und positive Teilchen wieder verbinden. Im sich spannungsmäßig an den Rekombinationsbereich anschließenden Sättigungsbereich ist die angelegte Hochspannung so hoch, dass keine Rekombinationen mehr stattfinden können, jeder Ladungsträger wird registriert. In diesem Bereich arbeiten Ionisationskammern. Bei weiterer Hochspannungserhöhung werden die primär erzeugten Elektronen so stark beschleunigt, dass sie weitere Atome ionisieren. Es entsteht eine Elektronenlawine, die proportional zum Primärereignis ist (Arbeitsbereich der Proportionalitätszählrohre). Wird die Hochspannung weiter in den sog. Auslösebereich gesteigert, kann ein einziges Primärelektron zur Ionisation des gesamten Kammervolumens führen, was beim Nachweis kleinster Aktivitätsmengen im Strahlenschutz von Bedeutung ist (Abb. 10.5).

Eine Ionisationskammer ist als zylinderförmiger Schacht der Grundbaustein des sog. Aktivimeters. In dieses wird mithilfe eines Probenhalters die Aktivitätsprobe oder -spritze eingesetzt, sodass immer die gleiche Messgeometrie gegeben und die Kammer vor Kontamination geschützt ist. Die die Schachtionisationskammer umgebende Bleiabschirmung von 3–16 mm Dicke, schützt diese vor Untergrundstrahlung, die zur Verfälschung des Messergebnisses führen würde (Abb. 10.6). Über Nuklidtasten, hinter denen sich gespeicherte Isotopenfaktoren verbergen, sind die verschiedenen Energiefenster bequem anwählbar. Das Ansprechvermögen des Aktivimeters liegt in einem Messbereich bis 200 GBq und in einem Energiebereich von 35 KeV bis 3 MeV sehr weit.

Die Überwachung der Strahlenbelastung kann z. B. durch ein Filmdosimeter erfolgen, wenn mit Photonen-, Elektronen- oder Neutronenstrahlung umgegangen wird. Ein solches Dosimeter (Abb. 10.7) besteht aus einer zweiteiligen Gleitschattenkassette, die Absorber unterschiedlicher Ordnungszahl enthält (z. B. Aluminium, Kupfer, Blei). Die Absorber auf Vorder- und Rückseite sind unterschiedlich geformt und versetzt angeordnet, sodass bei Auswertung der Schwärzung der innenliegenden Filme unterschiedlicher Empfindlichkeit festgestellt werden kann, aus welcher Richtung die Strahleneinwirkung stattgefunden hat. Durch die unterschiedliche Dichte der Absorber kann bei Durchtritt von Strahlung deren Energie bestimmt werden. Die Auswertung des an der Vorderseite des Rumpfes getragenen Personendosimeters erfolgt durch die zuständige zentrale Personendosimetriestelle einmal monatlich.

Ein weiteres in der nuklearmedizinischen Routine verwendetes Dosimeter ist das Ringdosimeter, das die Strahlenbelastung der Hand ermittelt und im Heißlabor eingesetzt wird (Abb. 10.8). Der Ring enthält einen Thermo-Lumineszenz-Detektor, eine Substanz (z. B. Calciumfluorid verunreinigt mit Mangan), die die absorbierte Strahlungsenergie speichert. Der Kristall wird durch eine entsprechende Auswertstelle einmal monatlich erhitzt. Dadurch wird die gespeicherte Energie in Form von sichtbarem Licht abgegeben. Der Ring wird zusätzlich zum Filmdosimeter eingesetzt.

Elektronische Dosimeter sind sofort ablesbar und deshalb besonders zur Überwachung schwangerer Frauen geeignet, die im Überwachungsbereich tätig sind. Sie zeigen die gemessenen Werte digital an (Abb. 10.9

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