Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik /...
Transcript of Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik /...
![Page 1: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/1.jpg)
Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie
Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität?(Aktivität A = # Zerfälle pro Sekunde)
Nukleardiagnostik
Ziel:
Nukleardiagnostik soll funktionelle Abläufe sichtbar machen,oft auch dynamisch. (MRI, CT, US: Morphologie abbilden)
Benutzung von Tracern (radioaktiv markierte Moleküle), die anchemischen Prozessen (z.B. Stoffwechsel) beteiligt sind, inbestimmte Organe diffundieren (Perfusion) oder nur mitgespültwerden (Blut, Atemluft).
![Page 2: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/2.jpg)
Radioaktiver ZerfallZerfallsgesetz: N(t) = N0 * exp{- λ t}Aktivität: A = - dN / dt [Bq]
Zufallsprozess -> Poisson Verteilung
N
p(N)Typische Aktivitäten in dernuklearmedizinischen Diagnostik:100..1000 MBq
![Page 3: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/3.jpg)
Radioaktiver Zerfallα-Strahlung: 226
88Ra -> 22286Ru + 4
2HeHe-Kerne; (neu) Therapie Morbus Bechterev
β--Strahlung: 13153J -> 131
54Xe + e-
Elektronen; Bsp. Therapie Schilddrüse
β+-Strahlung: 189F -> 18
8O + e+ + νPositronen; Das Nuklid der PET
K-Einfang: 6429Cu + e- -> 64
28Ni
γ-Strahlung: 99m43Tc -> 99
43Tc + hν (140 keV)em Strahlung hoher Energie; Das Nuklid der Nuklearmedizin
“reiner Gammastrahler”, wenig Strahlenexposition
Nuklearmedizinische Diagnostik: γ-Strahlung, Vernichtungsstrahlung
![Page 4: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/4.jpg)
RadionuklideKeine in der Natur vorkommenden radioaktiven Elemente wegen:
- Radiotoxizität- Strahlenart (nicht nur gewünschte => erhöhte Strahlenexposition)- Halbwertszeit viel zu lang- Radiochemische Reinheit
Herstellung von Radionukliden:
Kernspaltung
Neutronenbeschuss
Beschuss mit geladenenTeilchen; z.B. am Zyklotron
Ekin ≈ 10 MeV nötig(Baby-Zyklotrons inKrankenhaus: ≈ 30 m2)
Kernreaktor nötig!
![Page 5: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/5.jpg)
RadionuklidgeneratorRadionuklidgenerator im Krankenhaus; wichtigstes Beispiel:Gewinnung von 99mTc
Tägliches “Melken” möglich;aber Austausch Generator jede Woche!
Bildgebende Verfahren in der MedizinO. Dössel
99Ru44β-
235U92
7.108 a
42
42
43
43
43
![Page 6: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/6.jpg)
Radionuklidgenerator
![Page 7: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/7.jpg)
ScintillationsdetektorGünstigste Eingenschaften für konventionelle nuklearmed. Diagnostik:Isomere Kerne (“reine Gammastrahler”) 81mKr, 99mTc
Registrierung vonGammastrahlung im Bereich
50..511 keVSzintillationsdetektor= Kristall +Sekundärelektronenvervielfacher(SEV)Bilderzeugung und Bildbewertung in der Strahlenphysik
D. Gosch, S. Lieberenz, J. Petzold, B.Sattler, A. Seese
![Page 8: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/8.jpg)
KristallForderungen an Kristall:- Größe angepaßt an Meßproblem
(cm2 bis 40*60 cm2 für Ganzkörperszintigramme)- Ausreichende Dicke, hohe eff. Ordnungszahl- Hohe Homogenität und opt. Durchlässigkeit
Eigenschaften der Szintillatormaterialien:NaI:Tl, Bi4Ge3O12 = BGO
![Page 9: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/9.jpg)
Kollimatoren
Detektor
Kollimator
![Page 10: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/10.jpg)
Kollimatoren
“Gewöhnlicher” Kollimator
Fokussierender Kollimator
![Page 11: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/11.jpg)
Diskriminierung
![Page 12: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/12.jpg)
Gamma-KameraZiel: Aktivitätsverteilung in einem großen Bereich des Körpers
simultan erfassen
Anger entwickelte eine Kamera, mit der mit relativ wenigenPhotomultipliern eine hohe Ortsauflösung möglich ist
Qualität abhängig vongleichmäßigen und stabilenEmpfindlichkeit der PM=> regelmäßiges Kalibrieren,Korrekturverfahren
Prinzip Ortsbestimmung(Bsp. 7 Photomultiplier):
Bilderzeugung und Bildbewertung in der StrahlenphysikD. Gosch, S. Lieberenz, J. Petzold, B.Sattler, A. Seese
![Page 13: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/13.jpg)
Anger Kamera37..100 PM, Durchmesser 20..50cm 6mm dicker Kristall (für 200 keV)bis 12mm (für 511 keV -> PET)
Ortsauflösung 3..5 mm
Bilderzeugung und Bildbewertung in der StrahlenphysikD. Gosch, S. Lieberenz, J. Petzold, B.Sattler, A. Seese
![Page 14: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/14.jpg)
Planare SzintigraphiePlanare Szintigraphie: Gamma-Kamera wird über zu untersuchendes
Organ gehalten, Aktivitätsverteilung aufgenommen
Fokussierende Kollimatoren => Erhöhung der Empfindlichkeit invorgegebner Tiefe
Planare Szintigraphie <->Projektionsröntgen
Am häufigsten eingesetzt: 99mTc mit Blut mitgespült, nimmt nicht amStoffwechsel teil
Strahlenbelastung akzeptabel, da- “reiner Gammastrahler”- Kurze Abklingdauer
![Page 15: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/15.jpg)
AnwendungenOrgan: Diagnostik
- Herz: Septum-Defekte, Schlagvolumen- Schilddrüse: Tumor (kalte Knoten), Überfunktion (heiße Knoten)- Lunge: Belüftung- Niere: Durchblutung, Sekretion, Exkretion- Knochen: Tumor (Präparatanreicherung bei Krebs)
![Page 16: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/16.jpg)
Anwendungen
![Page 17: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/17.jpg)
SPECTSingle Photon Emission Computer Tomography
Bessere Bilder: iteratives Rekonstruktionsverfahren unterBerücksichtigung der Absorptionsprozesse im Körper
Schnittbildverfahren; Gemessen wird das Linienintegral über dieAktivitätsdichte:
Signal = ∫ dl A(x,y,z)
SPECT <->Röntgen-CT
Relativ schlechte Ortsauflösung der Gammakamera => wenige Meßpunktepro Projektion- 100..200 Projektionen- 128*128 Pixel
Häufigstes Rekonstruktionsverfahren: gefilterte Rückprojektionmit Abschneidung bei relativ niedrigen Ortsfrequenzen wegen hohemQuantenrauschen der Messwerte => 10..15 mm Bildauflösung
![Page 18: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/18.jpg)
SPECT Messung
Bilderzeugung und Bildbewertung inder StrahlenphysikD. Gosch, S. Lieberenz, J. Petzold,B.Sattler, A. Seese
1 Messkopfkreisförmiger Orbit
1 Messkopfelliptischer Orbit
2 Messköpfe 3 Messköpfe
PhotomultiplierKristallKollimator
![Page 19: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/19.jpg)
Absorptionskorrektur
D
x
![Page 20: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/20.jpg)
SPECT Anwendungen
SPECT System
rekonstruierte Schnittbilderdes Herzes
![Page 21: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/21.jpg)
Positron-Emission
+ ν
2 anti-parallele 511 keVPhotonen entstehen
Positron annihiliertmit Elektron
γ
γ
Kern des Positron-Emitters
Proton Neutron
Tochterkern
emittiertesPositron
Mittlere freie WeglängePositron einige mm
![Page 22: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/22.jpg)
PET Kerne
kurzlebig (T1/2 = 10..100 min)- Vorteil wegen Strahlenbelastung und Messung- Nachteil wegen Nachlieferung des Präparats
![Page 23: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/23.jpg)
PET
Langsames Positron + Elektron=> ≈ 180o zwischen Gammaquanten(Gaußförmige Winkelverteilung mit FWHH von 0,3o)=> Koinzidenzdetektion
Physik. erreichbare Auflösung 2..3 mm; Technisch 5 mm
Bilderzeugung und Bildbewertung inder StrahlenphysikD. Gosch, S. Lieberenz, J. Petzold,B.Sattler, A. Seese
![Page 24: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/24.jpg)
AuflösungDetektorring
Verteilung der Positionsmessungen
![Page 25: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/25.jpg)
Gefilterte RückprojektionFilter für Rückprojektion
gefilterte Rückprojektion
![Page 26: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/26.jpg)
18F fluorodeoxyglucose PET an Alzheimer Patient
Bild-Rekonstruktion
Rückprojektion Maximum Likelihood
![Page 27: Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik ... · Nuklearmedizin: Diagnostik / Therapie Nukleardiagnostik: Wo ist wann wieviel von der applizierten Aktivität? (Aktivität](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022021603/5d52c60388c993073e8b7525/html5/thumbnails/27.jpg)
PET Anwendung11CO