PET/CT-Methodik

Mit der Entwicklung der Computertechnologie wurden für die Nuklearmedizin und für die Röntgendiagnostik neue bildgebene Geräte entwickelt, die den Blick ins Innere des Menschen durch die sog. Schnittbildtechnik ermöglichten.

Bis zu diesem Zeitpunkt waren die Bilder 2-dimensional:

Nuklearmedizin: es wurden die Verteilung der injizierten Radioaktivität im Körper auf ein flächenförmiges Detektorsystem projiziert (Szintigramm)

Röntgendiagnostik: Röntgenstrahlen, die das Objekt durchstrahlen und dabei unterschiedlich stark geschwächt werden, wurden als Summationsbild der Röntgenstrahlenschwächung auf einem Film festgehalten.

Durch die Erzeugung vieler 2D-Bilder aus verschiedenen Winkelpositionen und deren Umrechnung in eine 3D-Verteilung (Radon-Transformation) konnten Schnittbilder in beliebiger räumlicher Orientierung berechnet werden (Tomografie). In der Nuklearmedizin heißen diese Verfahren Emissions-Tomografie, dazu gehören die Single Photonen Emissions Computer Tomografie (SPECT) und die Positronen-Emissions-Tomografie (PET). In der  Röntgendiagnostik ist es die Transmissions-Computer-Tomografie oder kurz Computer-Tomografie (CT).

PET

Erste Geräte wurden schon Mitte der 70er Jahre entwickelt. Eine mit einem Positronenstrahler  radioaktive Substanz (Radiopharmakon, Tracer) wird injiziert und deren zeitliche und räumliche Verteilung gemessen.

Das in der PET am häufigsten eingesetzte Radiopharmakon ist ein mit dem Fluor-Isotop 18-F  

markierter Zucker (Fluor-Deoxy-Glukose = FDG). FDG wird bei vielen Fragestellungen

in der Krebsdiagnostik, aber auch in der Neurologie und Kardiologie eingesetzt.

Das Messprinzip in der PET nutzt den Folgeprozess des Positronenzerfalls für die Bildgebung aus, die sog. Vernichtungsstrahlung. Das Positron wird vom Kern emittiert und tritt in Wechselwirkung mit einem Elektron des umliegenden Gewebes. Bei diesem Prozess verschmelzen Positron und Elektron, es werden zeitgleich 2 Gammaquanten (Photonen) von je 511 keV in entgegengesetzter Richtung emittiert, die mit einem ringförmig angeordneten Detektorsystem gemessen werden. Dabei sind die Detektoren jeweils paarweise so verschaltet, dass sie quasi nur koinzidente Signale registrieren, die aus den Ereignissen auf der Verbindungslinie zwischen den Detektorpaaren aufgetreten sind (Koinzidenzlinie). Aus einer Vielzahl dieser Koinzidenzlinien wird die räumliche Verteilung des Tracers berechnet.   

Die räumliche Auflösung des PET ist u.a. von der Detektorgröße abhängig. Sie liegt im Bereich von 4-6mm.

Time of Flight (TOF) Technologie

In der TOF PET wird der Laufzeitunterschied der 2 Gammaquanten bei der Registrierung am Detektorpaar für eine verbesserte Ortsinformation berücksichtigt, d.h. Ereignisse werden auf einen bestimmten Bereich der Koinzidenzlinie eingegrenzt. Dadurch wird eine bessere Bildqualität erreicht, die Patientendosis und die Untersuchungszeiten können reduziert werden. Der Gemini TF hat als einziger PET/CT Scanner auf dem Markt die TOF Technologie implementiert.

CT

Die erste CT-Aufnahme eines Menschen datiert aus dem Jahre 1971. Durch Einstrahlung von Röntgenstrahlung aus verschiedenen Winkel wird die unterschiedlichen Schwächung in den verschiedenen Geweben und Organen gemessen und als Grauwerte dargestellt. Geräte der neuesten Generation arbeiten im Spiralverfahren. Dabei bewegt sich der Patient auf der Untersuchungsliege mit konstanter Geschwindigkeit, während die Röntgenröhre konstant

um den Patient rotiert. Zur Reduzierung der Aufnahmezeit werden mehrere axiale Schichten gleichzeitig aufgenommen (Mehrzeilentechnik).

Bei unserem Gemini TF 16 PET/CT werden simultan 16 axiale Schichten erfasst. Dadurch verringert sich die Bewegungsartefakte z.B. durch die Atmung des Patienten. Die Ortsauflösung des CT liegt unter 0.5 mm. Dadurch kann die inneren Struktur und Form von Organen und Geweben detailreich dargestellt werden.

PET/CT

In den späten 90er Jahren wurden Kombinationsgeräte aus einem PET und einem CT entwickelt, die in einer gemeinsamen Gantry untergebracht sind. Die Markteinführung für PET/CT-Geräte war 2001. Mittlerweile haben PET/CT-Geräte die reinen PET-Scanner verdrängt.

Durch die Vereinigung der beiden Techniken erhält man Aussagen über das Aussehen und die Form (CT) und über die Funktion bzw. über den Stoffwechsel von Organen und Geweben (PET) in einer Untersuchung und in derselben Lage des Patienten. 

Daraus lassen sich folgende Vorteile ableiten:

eine exakte Überlagerung der PET- und der CT-Schichtbilder ist bedingt durch die gleiche Position des Patienten einfach möglich. Dadurch können die Stoffwechselprozesse im PET direkt den Strukturen im CT zugeordnet werden (Bildfusion)

Bei reinen PET-Scannern ist für die Schwächungskorrektur der PET-Daten eine separate zeitraubende Messung mit rotierenden radioaktiven Quellen erforderlich. Mit der CT hingegen kann man sie durch ein sog. low dose Ganzkörper-CT ersetzen, die insgesamt nur 30sec dauert. Damit wird die Gesamtuntersuchungsdauer wesentlich kürzer.