Die Szintigrafie

Wie funktioniert die Szintigrafie

Grundlagen

Radioaktive Atomkerne geben beim radioaktiven Zerfall Energie ab. Diese ausdringende Gammastrahlung kann als Energie gemessen werden.

In der Nuklearmedizin werden radioaktive Stoffe am Menschen angewendet, deren Strahlungsintensität für den menschlichen Organismus primär ungefährlich ist (s. auch unter Risiken). Es werden Nuklide verwendet, die radioaktive Isotope von Elementen sind, deren Verteilung im Körper bekannt ist. Der Organismus kann dabei im Rahmen der Stoffwechselvorgange Isotope eines Elementes nicht unterscheiden. Die für die Szintigrafie angewendeten radioaktiven Isotope kommen in einer so geringen Menge zur Anwendung, daß sie Stoffwechselvorgänge nicht beeinflussen.

Die Bildgebung beruht auf der Verabreichung von Radiopharmaka, d.h. Stoffen, die radioaktiv markiert sind. Dabei werden solche Stoffe verwendet, die sich in dem zu untersuchenden Gewebe besonders gut anreichern. Man spricht dabei von "Tracern" (engl. "Sucher"). Bei der Skelettszintigraphie werden beispielsweise Diphosphatverbindungen verwendet, die infolge des Knochenstoffwechsels in die Knochensubstanz eingebaut werden. Als radioaktiver Marker wird vorzugsweise Technetium verwendet (Tc99).

Zur Diagnostik werden solche Radionuklide verwendet, die Gammastrahlen aussenden. Diese reichern sich je nach chemischer und biologischer Beschaffenheit des Radiopharmakons in bestimmten Organen des Menschen an (z.B. Schilddrüse, Leber, Niere, Lungen, Knochen oder Herzmuskel).

Mit Hilfe eines Scanners oder einer Gammakamera kann die ausgesandte Strahlung detektiert und in ein Bild umgewandelt werden. (Die Detektion erfolgt mit Hilfe eines Szintillations-Kristalls, daher der Name).

Nuklearmedizinische Untersuchungen sind Funktionsuntersuchungen des Stoffwechsels von Organen oder Organsystemen. Je nach Zielorgan kann damit zwischen der normalen und krankhaften (pathologischen) Stoffwechselaktivität unterschieden werden. Die Ursache der Stoffwechselaktivität ist dabei abschätzbar

• aus dem zeitlichen Ablauf der meßbaren Aktivitä
• der Intensität der Aktivität
• und ihrem Verteilungsmuster

Technik

Je nach Art der szintigraphischen Untersuchung erhält der Patient vor oder zu Beginn der Szintigraphie eine Injektion mit einem sogenannten Radiopharmakon. Diese radioaktive Substanz besteht aus einer radioaktiv markierten chemischen Verbindung. Ihre Auswahl erfolgt nach dem Zweck der diagnostischen Untersuchung, so daß sie sich nur in bestimmten Organen bzw. in deren krankhaften Strukturen anreichert oder im Gegenteil, nicht anreichert. Sie ermöglicht somit eine erfolgreiche Funktionsdiagnostik.

Die Verteilung der Radioaktivität wird nachdem sich die Substanz vorübergehend in einem Organ angereichert hat mit der Gamma-Kamera registriert und an ein nuklearmedizinisches Datenverarbeitungssystem weitergeleitet. Das Ergebnis ist ein farbkodiertesr digitales Bild der Aktivitätsverteilung sowie ein numerisches Messergebnis der Organfunktion in Form digitaler Daten.

Man unterscheidet zwischen planarer Szintigrafie und SPECT-Technik

Mittels der sogenannten SPECT-Technik (Single-Photonen-Emissionscomputertomografie) kann die Aktivitäts- verteilung zusätzlich oder primär durch Akquisition mittels rotierender Gammakamera gemessen werden. Es entstehen Schnittbilder ähnlich einer CT- oder MRT-Untersuchung, mit allerdings wesentlich geringerer Ortsauflösung (Rauschen). Vorteile dieser Technik sind:

• tiefere Herde lassen sich besser abbilden
• die Auflösung von Herden wird verbessert (unter 1cm)
• die topografische Zuordnung zu Organen oder Körperstrukturen ist genauer
• der Vergleich mit anderen Schnittbildverfahren (CT, MRT) wird einfacher.
• Nachteil ist die sehr lange Akquisitions- (Meß-) Zeit der SPECT zwischen 20 und 40 Minuten.

Es werden drei Formen der planaren Szintigraphie unterschieden:

• Statische Szintigraphie: Eine sogenannte statische Szintigraphie wird dann angewendet, wenn es nach Anreicherung des Radiopharmakons in einem Organ zu einem relativ lange anhaltenden, stabilen Zustand der Aktivitätsverteilung kommt. Es entstehen dabei Bilder, die eine bestimmte regionale Anordnung des Funktionszustandes eines Organs wiedergeben. Da dieser stabile Zustand der Aktivitätsverteilung sich oft verschieden rasch, manchmal sogar erst nach Stunden einstellt, erfolgt die Szintigraphie zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Injektion des Radiopharmakons
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  „cold spots“
  Pathologische Prozesse wie Tumore, Metastasen, Zysten, oder Infarkte werden zumeist als Speicherdefekte  im Bereich einer sonst normalen, für einen normalen Funktionszustand sprechenden homogenen Aktivitätsanreicherung dargestellt.
• 
  „hot spots“
  Bei dieser Form wird der pathologische Prozess durch eine gegenüber der Umgebung regional gesteigerte Aktivitätsanreicherung angezeigt.
  
  Zusammenfassend kann mit Hilfe der statischen Szintigraphie das Vorliegen einer regionalen Störung der Organfunktion nachgewiesen werden. Da diese regionalen Funktionsstörungen häufig früher erkennbar ist als strukturelle Veränderungen (die z.B. im CT oder im Ultraschall erkennbar wären), ist die Methode sehr sensitiv gegenüber den übrigen bildgebenden Verfahren, jedoch weniger spezifisch bezüglich der Art der Veränderung. Sie ist die einzige Methode, die Funktionsstörungen zu einem sehr frühen Zeitpunkt erkennen kann. Insofern ist die Methode ideal im Screening bzw. der Vorsorge bzw. Nachsorge von Tumorerkrankungen (typisches Beispiel: Skelettszintigrafie zum Nachweis von Metastasen bösartiger Tumoren).

• Sequenzszintigraphie: Wenn der kinetische Vorgang der Aktivitätsanreicherung verhältnismäßig rasch erfolgt, d. h. im Bereich von Minuten oder gar wie bei Untersuchungen der Organdurchblutung im Bereich von Sekunden liegt, ist die Sequenzszintigraphie angezeigt. Dieser Umstand trifft für die meisten Untersuchungen von Organfunktionen, die zeitmäßig im Bereich von 10-45 Minuten liegen und für Untersuchungen der Organdurchblutung, die zeitmäßig im Bereich von 10-60 Sekunden liegen zu (z.B. Untersuchung der Ausscheidungsfunktion der Niere, Untersuchung der Galleausscheidung seitens der Leber, Hirnperfusion, Nierenperfusion). In seltenen Fällen wie bei der Liquorszintigraphie kann der kinetische Vorgang sogar Tage dauern (die Methode ist heute obsolet).
  Bei der Sequenzszintigraphie werden die einzelnen, mehr oder minder rasch ablaufenden Phasen des Funktionszustandes in Form von Sequenzbildern aufgezeichnet.
  
  
  
   
• Funktionsszintigrafie: Wenn außer der Information der Sequenzszintigraphie jedoch auch quantitative Aussagen getroffen werden müssen, wie z.B. ein Vergleich der Funktion der rechten gegenüber der linken Niere oder ein Vergleich der Durchblutung der rechten gegenüber der linken Hirnhälfte, muss der gesamte kinetische Vorgang aufgenommen, gespeichert, digitalisiert und mit Hilfe der sogenannten ROI (region of interest)-Technik mit einem angeschlossenen Computer ausgewertet werden. In diesem Falle werden zusätzlich zu den Sequenzszintigrammen auch Kurven der Aktivitätsverläufe aufgezeichnet. Aus dieser Information, die sowohl für das Gesamtorgan aber auch für Organteilgebiete bestimmt werden kann, sind sehr differenzierte Aussagen über die Funktion eines Organs möglich.
   

Untersuchungsablauf

Für die Szintigrafie ist selten eine Vorbereitung des Patienten notwendig. Speziell bei einer Messung der Nierenfunktion kann eine Hydrierung (vorausgehendes Trinken) sinnvoll sein, für einige Untersuchungen muss der Patient nüchtern kommen. Jodhaltige Speisen und bestimmte Medikamente (Schilddrüsenhormone, jodhaltige Röntgenkontrastmittel) müssen insbesondere vor einer Schilddrüsenszintigrafie rechtzeitig abgesetzt werden.
Der Patient wird in der Regel liegend untersucht. Die Injektion des Radiopharmakon ist die einzige für den Patienten unangenehme Maßnahme, ansonsten ist die Untersuchung völlig schmerzfrei. Dann umfährt eine Art Kamera das Untersuchungsgebiet. Diese Gamma-Kamera ist ein Meßkopf auf einem motorbetriebenen Stativ, der rund um den Patienten rotieren kann. Die Szintigrafie dauert zwischen zehn Minuten und bis zu mehreren Stunden, je nach Untersuchungszweck. Je nachdem, welche Organfunktion untersucht werden soll, werden dabei im Sekunden- bis Minutenabstand Aufnahmen gemacht.