Messtechnik und Bildgebung

Die Anwendung von Radionukliden in der medizinischen Diagnostik setzt die Entwicklung von Strahlennachweisgeräten voraus, welche in der Lage sein müssen, die räumliche Verteilung der Radionuklide im Organismus bildlich darzustellen. Grundprinzip dieser Nachweisgeräte ist in den meisten Fällen ein Szintillationskristall, der einfallende Gammastrahlen in sichtbare Lichtblitze umwandelt, die mit einem Photo-Multiplier weiter verarbeitet werden. Die ersten Geräte dieser Art, Szintigraphen genannt, wurden Anfang der 1950er-Jahre entwickelt. Bei diesen Geräten bewegte sich ein kleiner Mess-Kristall mäanderförmig über das zu untersuchende Gebiet des Körpers hinweg und das jeweilige Messergebnis wurde in Form von schwarzen bzw. bunten Strichmarkierungen auf Papier ausgedruckt (Szintigramm). Dabei war die Intensität der Schwärzung, bzw. die Art der Farbe proportional zur Intensität der gemessenen Strahlung.

Schon wenige Jahre später wurde diese Technik durch so genannte Gammakameras bereichert, die durch einen großen Messkristall gleichzeitig die Intensität und die Lokalisation der Strahlung in einem Feld von bis zu etwa 50cm x 50cm erfassen können.

Zusätzlich haben diese Gammakameras den Vorteil, auch sehr schnell ablaufende Änderungen der von den Radionukliden stammenden Strahlung registrieren zu können; so sind z.B. bei der Herzdiagnostik bis zu 100 Aufnahmen pro Sekunde möglich, womit die im Herzen sehr schnell ablaufenden Funktionsabläufe erfasst werden können. Diese Szintigramme werden heute in der Regel an speziellen EDV-Bearbeitungsstationen sichtbar gemacht und ausgewertet.

Single-Photon-Emissions-Computertomographie (SPECT)

Bei diesem Verfahren dreht sich der Kopf einer Gammakamera bzw. drehen sich die Köpfe einer Mehrkopf-Gammakamera um den Patienten, bleiben kurz stehen, messen die Strahlung, die aus dem Patienten herauskommt (Emission), drehen sich erneut, bleiben wieder stehen und messen usw.. Auf diese Weise entsteht nach einer sog. Rekonstruktion mittels spezieller Software ein "Datenwürfel", welcher die gesamte Volumeninformation enthält. und deshalb die Darstellung beliebiger Schichten bzw. Schnitte erlaubt. Diese einzelnen Schichten -vergleichbar den Schichtaufnahmen der herkömmlichen Computertomographie mit Röntgenstrahlen- haben den Vorteil, dass sie die dreidimensionale Lokalisation des die Strahlung aussendenden Organs (z.B. des Herzens) überlagerungsfrei darstellen können. Einige neuere SPECT Systeme sind mit Gammakameras ausgestattet, die Detektoren auf Halbleiterbasis verwenden. Diese sind platzsparender und erlauben innovative Gerätegeometrien.

Positronen-Emmissions-Tomographie (PET)

In den letzten Jahren sind die technischen Voraussetzungen auch zur Anwendung der sehr kurzlebigen Radionuklide Kohlenstoff-11, Stickstoff-13, Sauerstoff-15 und Fluor-18 mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie geschaffen worden. Diese Radionuklide senden Positronen aus, die sich praktisch sofort mit benachbarten Elektronen vereinigen. Dabei entsteht eine Vernichtungsstrahlung mit 2 Photonen, welche im Winkel von 180 Grad zueinander ausgesandt werden. Ein spezielles Messgerät für diese "doppelte" Photonenstrahlung der Positronen-Emissions-Tomographie erlaubt die Szintigraphie in Form von Körperschnittbildern.

SPECT/CT und PET/CT

Inzwischen werden Geräte für SPECT und PET häufig mit einem CT kombiniert, wodurch diese nuklearmedizinischen Verfahren mit einer Computertomographie (mit Röntgenstrahlung) verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass während einer einzigen Untersuchung ohne Umlagerung des Patienten die bei der SPECT oder PET gewonnene Information über Stoffwechselveränderungen sofort anatomisch zugeordnet werden kann.