Nuklearmedizin
Nuklearmedizinische Untersuchung, Copyright: dplett bigstockphoto

Bedeutung der Nuklearmedizinischen Diagnostik

Nuklearmedizin bezeichnet ein medizinisches Fachgebiet, das radioaktive Isotope für diagnostische und therapeutische Verfahren verwendet. Am bekanntesten sind Diagnostik und Therapie bei Erkrankungen der Schilddrüsen, allen voran die Schilddrüsenszintigraphie und Radiojodtherapie.

Ebenso spielen nuklearmedizinische Untersuchungen eine wichtige Rolle bei der Untersuchung von Gehirn und Zentralem Nervensystem, Erkrankungen des Skelettsystems und des Herzens und in der Krebstherapie.

Nuklearmedizin – Das Wichtigste auf einen Blick!

  1. Nuklearmedizin bezeichnet die diagnostischen und therapeutischen Anwendungen von Radioaktivität in der Medizin.
  2. Radioaktive Substanzen lassen sich an Substanzen koppeln, die sich über Blutbahn, Verdauungstrakt oder Atemluft im Körper verteilen und in bestimmten Zielregionen anreichern.
  3. In der Diagnostik verwendet man Gammastrahler, deren Strahlung sich mit einer Gammakamera als Szintigramm messen lässt. Sie erlaubt eine genaue Lokalisierung der Anreicherungsorte.
  4. Für therapeutische Zwecke kommen Alphastrahler oder Betastrahler mit geringem Durchdringungsvermögen zum Einsatz. Ihre hochenergetische Strahlung soll Zellen in der unmittelbaren Umgebung schädigen und zum Absterben bringen.
  5. Daneben gibt es in der Nuklearmedizin noch immunologische und palliative Verfahren.

 

Was ist Nuklearmedizin?

Die Nuklearmedizin umfasst diagnostische und therapeutische Anwendungen von radioaktiven Stoffen in der Medizin.

Dazu verwendet sie vorwiegend Radionuklide (Radioisotope) mit kurzer Halbwertszeit. Wegen der davon ausgehenden Strahlung finden solche Behandlungen in einer nuklearmedizinischen Station statt, die speziell für den Umgang mit radioaktiven Substanzen einschließlich Herstellung und Entsorgung von Radionukliden ausgelegt ist.

An spezielle Substanzen gekoppelte Radioisotope (Radiopharmaka) verteilen sich über Magen-Darm-Trakt, Blutbahn oder Atemluft im Körper. Der gekoppelte Anteil sorgt für eine Anreicherung in speziellen Geweben, etwa radioaktiv markierte Glucose in Krebszellen mit typisch erhöhtem Energieverbrauch. Diese Anreicherung kann für diagnostische oder therapeutische Zwecke genutzt werden.

Diagnostische nuklearmedizinische Untersuchungen: Prinzip

Für diagnostische Fragestellungen kann man die Verteilung des Radiophamakons (Tracers) im Körper mithilfe Gammakamera in einer Szintigraphie messen. Alternativ oder zusätzlich ist eine Messung der Radioaktivität im Urin und anderen Ausscheidungsprodukten möglich.

Herzstück der Szintigraphie ist die Gammakamera. Ein spezieller Kristall, der Szintillator, sendet Lichtblitze aus, sobald er von energiereicher Strahlung getroffen wird. Diese Informationen setzt die Gammakamera zu einem Bild zusammen, einem Szintigramm.

Die Gammakamera verrät bereits die Art der gemessenen Strahlung: Da ihre Messungen relativ weit entfernt vom Anreicherungspunkt der Radioaktivität stattfinden, verwendet man vorzugsweise Gammastrahler als Radionuklide des Tracers. Die energiereiche Strahlung hat ein hohes Durchdringungsvermögen und ist so auch noch außerhalb des Körpers messbar.

Die häufigsten diagnostischen nuklearmedizinischen Untersuchungen

Szintigraphischen Untersuchungen finden Anwendung als

  • Schilddrüsen-Szintigraphie zur Diagnose von kalten und heißen Knoten oder Adenomen mit radioaktivem Jod oder Technetium, das die Schilddrüsenzellen je nach Aktivität aufnehmen;
  • Skelett-Szintigraphie (Knochen-Szintigraphie) mit markierten Phosphonaten, die sich in die Knochensubstanz einlagern. Das geschieht umso mehr, je größer die Aktivität des Knochenumbaus ist, etwa bei der Wundheilung nach Knochenbrüchen, Entzündungen, Arthrosen oder Tumoren.
  • Somatostatin-Rezeptor-Szintigraphie bei Tumoren des Magen-Darm-Traktes, die Somatostatin-Rezeptoren an ihrer Oberfläche haben und sich daher mit markiertem Somatostatin erkennen lassen;
  • Herz-Szintigraphie (Myokard-Szintigraphie) mit Technetium-99m-Methoxyisobutylnitril (MIBI) oder Thallium-201, das die Herzmuskelzellen anstellen von Kaliumionen aufnehmen;
  • Nieren-Szintigraphie Nierenfunktions-Szintigraphie) mit Orthojodhippursäure (OHJ) oder Technetium 99-Mercaptoacetyltriglycin (MAG3), welche die Nieren sehr schnell ausscheiden; dann ist auch eine zusätzliche Messung im Urin möglich;
  • Lungen-Szintigraphie mit Gallium(III)-67-Citrat, mit dessen Hilfe sich Entzündungen vor allem in den Luftwegen nachweisen lassen. Gallium(III)-Ionen werden anstelle von Eisen(III)-Ionen in die Eisenspeicher des Körpers Ferritin und Transferrin, das bakterielle Lactoferrin und in Entzündungsproteine eingebaut.

Schnittbilduntersuchungen in der Nukelarmedizin: PET und SPECT

Ein spezielles Szintigramm liefern Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (Single Photon Emission Computed Tomographie, SPECT). Ähnlich wie bei einer Computertomographie sammelt ein Ringsystem die einzelnen Gammasignale und setzt sie zu einem dreidimensionalen Bild zusammen.

Um diese Strahlungsinformationen gezielt anatomischen Strukturen zuordnen zu können, kombiniert man PET und SPECT immer öfter mit einem Computertomographen, der gleichzeitig eine dreidimensionale Untersuchung mit Röntgenstrahlen vornimmt. Kombiniert man CT- und PET/SPECT-Bilder, lässt sich genau feststellen, in welchen Geweben sich der Tracer angesammelt hat und wo beispielsweise ein Tumor sitzt. Solche Kombi-Geräte bezeichnet man als PET-CT und SPECT-CT.

Prinzip der nuklearmedizinischen Therapie

Die therapeutischen Varianten der Nuklearmedizin bezeichnet man auch als Radionuklidtherapie oder Endoradiotherapie.

Dabei ist die Vorgehensweise zunächst die gleiche wie in der Diagnostik: Ein Radiopharmakon wird in die Blutbahn injiziert, als Tablette über den Magen-Darm-Trakt aufgenommen oder über die Lunge mit der Atemluft inhaliert. Die radioaktiv markierte Substanz verteilt sich je nach gekoppeltem Anteil an bestimmten Stellen des Körpers, an denen sich demzufolge auch die Radioaktivität konzentriert.

Hauptunterschied zu den diagnostischen nuklearmedizinischen Verfahren: Hier kommt es nicht darauf an, weit von der Strahlungsquelle entfernt eine Messung vorzunehmen, sondern Zellen in der unmittelbaren Umgebung durch hochenergetische radioaktive Strahlung zu zerstören.

Daher verwendet man hier anstelle von Radionukliden mit Gammastrahlung Alphastrahler oder Betastrahler. In beiden Fällen handelt es sich nicht um eine Energiestrahlung, sondern eine Teilchenstrahlung: Alphastrahler senden Alphateilchen aus, Helium 4-Kerne, Betastrahler positiv oder negativ geladene Betateilchen, bei denen es sich um Elektronen oder Positronen handelt. Beide haben nur ein geringes Durchdringungsvermögen und schädigen daher nur Zellen in unmittelbarer Nähe.

Damit unterscheidet sich die Radionuklidtherapie auch von der Strahlentherapie, die ionisierende Röntgenstrahlung oder Kathodenstrahlung zur Abtötung schnellwachsender Zellen wie Krebszellen verwendet. Hier ist die Strahlungsquelle weit von den Zielzellen entfernt.

Die häufigsten Radionuklidtherapien

Bei den therapeutischen Anwendungen der Nuklearmedizin ist die Radiojodtherapie unangefochtener Spitzenreiter. Weit seltener kommt die Radiosynoviorthese zum Einsatz, noch seltener andere Verfahren, die medizinisch kaum eine Rolle spielen und die man nur in Sonderfällen durchführt.

  • Radiojodtherapie beruht auf der Aufnahme von Jodidionen durch Zellen der Schilddrüse. Jod ist essenzieller Bestandteil der Schilddrüsenhormone Trijodthyronin (T3) und Tetrajodthyronin (Thyroxin, T4). Das in der Nahrung nur in geringen Mengen auftretende Spurenelement fischen die Zellen der Schilddrüsen (Thyreozyten) äußerst effektiv aus der Blutbahn und lagern es in den Schilddrüsenfollikeln ein. Dort wird es an Thyreoglobulin gebunden, das als Ausgangssubstanz für die Herstellung der Schilddrüsenhormone dient.

Dabei unterscheiden die Schilddrüsenzellen nicht zwischen „normalem“ Jod und radioaktivem Jod-131, das Patienten als Natriumjodid in Kapselform für die orale Einnahme erhalten. Eine Anreicherung des Radionuklid findet ausschließlich in der Schilddrüse statt, einen Überschuss scheiden die Nieren binnen weniger Stunden aus.

Da die Eindringtiefe der Betastrahlen nur einen halben Millimeter beträgt, ist so eine gezielte Schädigung von Zellen möglich, die besonders viel Jod einlagern. Das gilt für autonome Störungen der Schilddrüse, Morbus Basedow und Schilddrüsenkrebs. Wegen der gleichzeitig auftretenden geringen Gammastrahlung muss man die Patienten trotzdem einige Tage isoliert unterbringen.

  • Radiosynoviorthese (RSO) nennt man ein nuklearmedizinisches Verfahren zur Schmerztherapie von chronisch-entzündlichen Gelenkerkrankungen wie Arthrose und rheumatoider Arthritis. Hierzu verwendet man Yttrium-90, Rhenium-186 oder Erbium-169, die man direkt in den Gelenkspalt injiziert. Die Betastrahlung führt dazu, dass die entzündete Synovialmembran der Gelenke abgebaut und durch neue Zellen ersetzt wird. Dadurch lassen sich die Schmerzen meist dramatisch reduzieren. Die RSO nimmt man in der Regel ambulant vor.

Radioimmunologische Verfahren

Zu den nuklearmedizinischen Untersuchungen gehören auch radioimmunologische Verfahren, die mit radioaktiv markierten Antikörpern arbeiten. Sie funktionieren außerhalb des Körpers (in vitro) und dienen der Konzentrationsbestimmung im Probenmaterial mithilfe radioaktiv markierter Substanzen. An erster Stelle steht hier der Radioimmunoassay (RIA).

Palliative Schmerztherapie

Die palliative Schmerztherapie mit Radionukliden werndet man besonders bei Skelettschmerzen durch Knochenkrebs oder Knochenmetastasen (häufig bei Brustkrebs und Prostatakarzinom) an. Das in die Knochensubstanz eingelagerte Radiopharmakon schädigt die schnellwachsenden Tumorzellen und sorgt so mit einer einmaligen Behandlung für monatelange Schmerzlinderung.

Quellen, Links und weiterführende Literatur