Radionuklide bzw. Radiopharmaka in der PET


Welche Radionuklide bzw. Radiopharmaka werden in der PET verwendet?

a. Verwendete Radionuklide

Das meist verwendete Nuklid in der PET ist der Positronenstrahler F-18. Er wird mit Hilfe eines Zyklotrons hergestellt und kann aufgrund seiner Halbwertszeit von etwa 110 Minuten über etwas weitere Strecken transportiert werden.  F-18 kommt aus diesem Grund bei über 90 % aller PET-Untersuchungen zum Einsatz.
Ga-68 gewinnt man mit Hilfe eines Nuklidgenerator aus einer instabilen Muttersubstanz (wie bei dem Tc-99m-Generator).
Die anderen Nuklide können aufgrund der kurzen HWZ, nur in PET-CT-Zentren verwendet werden, die über ein eigenes Zyklotron verfügen.

Zyklotron

Zyklotron mit geöffneter Abschirmung

Ein Zyklotron ist ein Teilchenbeschleuniger, und zwar  ein Kreisbeschleuniger.
Im Gegensatz zu einem Linearbeschleuniger  werden die zu beschleunigenden Teilchen mit Hilfe eines Magnetfeldes in eine spiralähnliche Bahn gebracht, sodass eine oder mehrere Beschleunigungsstrecken (engl. gaps) mehrfach durchlaufen werden.

Durch diese Mehrfachnutzung der Gaps sind Kreisbeschleuniger im Allgemeinen effizienter als Linearbeschleuniger.
Zyklotrone dienen z. B. in der physikalischen Forschung zur Auslösung von Kernreaktionen. Sie werden aber auch zur Herstellung von Radionukliden für medizinische Zwecke, z. B. für die Positronenemissions-Tomographie (PET), eingesetzt. Da viele der dabei benutzten Radionuklide sehr kurze Halbwertszeiten von einigen Minuten bis zu wenigen Stunden haben, können sie nicht weit transportiert werden. Daher ist es günstiger, diese vor Ort mit einem kleinen Zyklotron mit Energien von typischerweise 15-30 MeV zu erzeugen..
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  Nuklid   HWZ   Energie des Positrons   Energie der Vernichtungsstrahlung
  Fluor-18   110 min   0,64 MeV   2 x 511 keV
  Gallium-68   68 min   1,89 MeV   2 x 511 keV
  Kohlenstoff-11   20,4 min   0,69 MeV   2 x 511 keV
  Stickstoff-13   9,9 min   1,19 MeV   2 x 511 keV
  Sauerstiff-15   2,1 min   1,72 MeV   2 x 511 keV

Tabelle:  Liste der haüfigsten Nuklide in der PET

b. Verwendete Radiopharmaka (Nuklid + Arzneimittel)

FDG (F-18-Desoxyglukose), ein mit radioaktivem Fluor markiertes Traubenzuckermolekül. ist das weitverbreitetste Radiopharmakon und wird hauptsächlich in der Onkologie eingesetzt. In der Tumordiagnostik mit FDG macht man sich zunutze, dass Krebszellen, deren Wachstum entreguliert ist, einen deutlich erhöhten Traubenzuckerverbrauch gegenüber gesunden Zellen haben. Im späteren PET-Bild hebt sich der Tumor dadurch ganz deutlich vom umliegenden, gesunden Gewebe ab, weil sich das FDG in Tumorzellen anreichert.

Weitere bei der PET verwendete Radiopharmaka sind:

F-18-Cholin bei der Prostatakarzinomdiagnostik
F-18-Natriumfluorid zur Darstellung von Knochenmetastasen
F-18-FET zur Darstellung von Hirntumoren
Ga-68-DOTATOC zur Darstellung endokriner Tumoren

Zum Vergleich: links: F18-FDG Normalverteilung – rechts: Verteilung bei malignem Melanom

wird fortgesetzt

Quellennachweise

 

Astrid Marqart ist Lehr-MTA an der Medizinisch-technischen-Akademie Esslingen und unterrichtet  dort die Fächer Röntgendiagnostik, Röntgenanatomie und Nuklearmedizin.

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