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Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin

F. Corminboeuf

Universitätsklinik für Nuklearmedizin,

Inselspital , Universitätsspital Bern

Einsatz von radioaktiver Strahlung in der Nuklearmedizin/ F. Corminboeuf 2

Universitätsklinik für Nuklearmedizin, Inselspital Bern

Nuklearmedizinaus Wikipedia:

Die Nuklearmedizin umfasst die Anwendung radioaktiver Substanzen und kernphysikalischer

Verfahren in der Medizin zur Funktions- und Lokalisations diagnostik sowie offener Radionuklide in der Therapie und den

Strahlenschutz mit seinen physikalischen, biologischen und medizinischen Grundlagen.



Inhalt

• Definitionen und Geschichte

• Röntgen vs Nuklearmedizin

• Messeinheiten

• Strahlenschutz


• Ablauf von Radioimmunotherapie

• Dosimetrie

• Radiojodtherapie

• Strahlenschutz

DIAGNOSTIK

THERAPIE

DIA

GN

OS

TIK

TH

ER

AP

IE



• 1895 Roentgen: elektromagnetische Strahlen, die Materie durchdringen

• 1896 Becquerel: Radioaktivität

• 1898 Curie: Radium

• 1911 George de Hevesy: Tracerprinzip

• 1958 Hal Anger: Gamma Kamerafür Szintigraphische Abbildungen

Geschichte



Geschichte

• 1973 Hounsfield: CT scanner.

• 1973 Phelps: PET scanner.

• 1998 Nutt & Townsend:

PET/CT scanner.

• 2000 – Time – PET/CT Invention of the year.



Nuklearmedizin

Anwendung von Radiopharmaka am Menschen

Konventionelle

Nuklearmedizin

Konventionelle

Nuklearmedizin

Positronen

EmissionsTomographie

Positronen

EmissionsTomographie

TherapieTherapie



Reichweite in Luft:

wenige cm

Reichweite in Luft:

mehrere Meter

Reichweite in Luft:

∞

Physikalische Eigenschaften unterschiedlicher Strahlenarten

Diagnostik

Therapie

Therapie



Biomolekül

Medikament

Radionuklid

Radiopharmakon

Wie funktioniert Nuklearmedizin?



Anwendung der Anwendung der RadiopharmakaRadiopharmaka

Organspezifität



Fragestellungen

Durchblutung, Funktion, Tumor

Funktion, Abfluss

Durchblutung, Funktion, Abfluss, Tumor

Durchblutung, Entzündung, Tumor

Tc99m-ECD,Tc99m-HMPAO,J123-IBZM, J123-FP-CIT,F18-DOPA,C11-Racloprid,C11-MethioninJ123, Tc99m-PertechnetatTechnegas, Tc99mMAA

Tc99m-IDA, TC99m-Eigenerythrocyten, TC99m-DTPA, F18-FDG

Tc99m-Pertechnetat, F18-FDG

Tc99m-MAG3, Tc99m-DTPA, TC99m-DMSA, J123-Hippuran

F18-FDG

Tc99m-DPD, Tc99m-Antigranulocyt,

F18-FDG, F18-Fluorid

Durchblutung, FunktionTc99mMIBI, F18-FDG



Untersuchungsprinzip mit Radiopharmaka

•Radiopharmazeutikum

– Wird appliziert

– Verteilt sich

– Nimmt an spezifischem Prozess teil

– Aufnahme: Aktivitätsverteilung

– Intensität der Anreicherung reflektiert

Aktivität des Prozesses



Prinzip Röntgendiagnostik

RxRöhre

Film



Prinzip Nuklearmedizinische Diagnostik



Radiologie Nuklearmedizin

Morphologie Funktion

Dichteverteilung Verteilung des Radiopharmakon



15

Gamma KameraGamma Kamera

PETPET--CTCT

Nuklearmedizinische Messeinheiten



Gammakamera



17

Na-J

od

id K

rista

ll

Ko

llimato

r

Ele

ktro

nik

Lic

htle

iter

Wirkungsweise der Gamma-Kamera



SPECT-CT Kamera



19

Bildbeispiele verschiedenerUntersuchungen



511 keV

511 keV

Positronium

ß+

Kern(Protonen, Neutronen)

Wie funktioniert PET?



DetektionDetektion

Wie funktioniert PET?



Koinzidenzen in PET.

S ~ f*A R ~A2 T ~ A



Hybrid Kamera Systeme: Emission und X-Ray CT

Vorteile:

• Struktur und Metabolismus in einer Untersuchung („onestop shopping“)

CT ECT



CT PET

Vorteile:

• Struktur und Metabolismus in einer Untersuchung („one

stop shopping“)

• Exakte Bildüberlagerung

Hybrid Kamera Systeme: Emission und X-Ray CT



Beispiel PET/CT.

Anatomie (CT)Function (PET)Fusionnierte Bilder



Warum ein PET/CT?

PET CT

Läsion?Mangel an anatomische Informationen.

PET / CT

Tumor on Th1

Keine Läsion.Mangel an physiologischeInformationen.

Hofmann et al.; MIT-Bern



OPTIMIZED TREATMENT

PET/CTVOLUMEN DEFINITION

PET/CT GUIDED RADIOTHERAPY

PLANNING

[Senan et al. (2005), Crit Rev Oncol Hematol]

PET/CT und Strahlentherapie Planning



� Abstand

� Abschirmung

� Aufenthaltsdauer

� Vermeidung von Kontamination

� Vermeidung von Inkorporation

Massnahmen zum Strahlenschutz



Strahlenschutz



Vermeidung der Kontamination

• Kontrollierte Zone




• Mit Handschuhe, Arbeitskittel und Strukturen




• Kontrolle der Abgabe fester und flüssige Abfälle




• Kontrolle der Oberfläche mit einem Kontaminationsmonitor



Vermeidung der Inkorporation

• Trinken und essen in der kontrollierten Zone sind nicht gestattet.



Vermeidung der Inkorporation

• Hand- Fuss- Schilddrüsenmonitor beim Ausgang der KZ (Auch um Kontamination zu vermeiden).



• Natürliche Schweiz 2,8

• Natürliche Frankreich 3,1

• Natürliche Indien 11,1

• Niere 0,4

• Lungenembolie 1,3

• Skelett 3,2

• Leuko 3,4

• Hirn 4,7

• FDG-PET 7,4

• Herz 12,8

Strahlenexposition in mSv / Jahr



Strahlenexposition

Fluggast: Transatlantik-Flug (2*10 h): 100 μμμμSv

Pflegepersonal

(2 h in 0,5 m Abstand): 30 μSv



Strahlenschutzmassnahmen

• Abschirmung

• Abstand

• Aufenthaltsdauer

• Optimale Rö-Technik u. Einstellung

• Geringe Aktivität

• Kontaminationsschutz

• Inkorporationsschutz

Strahlenschutz ist eine Frage

des Gehirns, nicht von Blei.Aus: R.Sauer u. R.G. Müller: Radiologie



Inhalt


• Ablauf von Radioimmunotherapie

• Dosimetrie

• Radiojodtherapie

• Strahlenschutz

TH

ER

AP

IED

IAG

NO

ST

IK

• Definitionen und Geschichte• Röntgen vs Nuklearmedizin

• Messeinheiten• Strahlenschutz



Radioimmuntherapie (RIT)

• Die Radioimmuntherapie ist eine neuartige Methode der Krebstherapie. Sie kombiniert die Wirksamkeit der Strahlentherapie mit der Selektivität der Immuntherapeutika (Radionuklidtherapie).

In der Radioimmuntherapie finden konjugierte RadiopharmakaAnwendung, die aus einem Antikörper und einem Radioisotopbestehen und somit eine Form des Drug Targetings darstellen. (Wikipedia)

90Y



Anfänge der Radioimmuntherapie

1950BeierwaltesHasenantikörper-J131 bei Melanom

1967Spar Anti-human-fibrinogen AKVisualisierung von Tumoren

1970

Goldenbergradioaktiv

markiertes CEAVisualisierung

epithelialerMalignome

1997Rituximab bekommt als erster Monoklonaler AK

die FDA Zulassung für die Behandlung von Krebserkrankungen



Radionuklide für RIT

~250μm63hβ+67Ga

564 hβ90Y

1,1161 hβ , γ177Lu

1,861 hβ , γ67Cu

1,18,0 dβ , γ131I

Range max [mm]ZefallszeitZerfallRadionuklide



RIT: Verlauf einer Therapie

LDR FDG PET

nach Therapie5d p.i.

LDR FDG PET

Vor Therapie nach Therapie (anti CD 20, 131I)

Hofmann/Corminboeuf et al.; MIT-Bern



Dosimetrie /Therapie

-In111-Zevalin: - gamma Strahler 170 KeV u. 245KeV- Halbwertzeit 2,8Tage

- Dosimetrie aber keine Therapie möglich

- Y90-Zevalin: - reiner beta Strahler- Abbildung nicht möglich

- Energie der beta peaks 2,3MeV u. 0,94MeV- Reichweite der beta Strahlen 5mm

- Halbwertzeit 2,7 Tage



Technologie

• 2 Möglichkeiten einer Quantifizierung der Aktivität in den Organen zu erreichen.

SPECT Kamera

PET/CT



Whole-Body scans

Anterior Posterior

Standard



Dosimetrie Ganzkörperscans

30 min

Tag7

Tag2

Tag5



Beispiel einer Dosimetrieberechnung



MIRD Prinzip : Absorbed dose

τ∗∗=←St

SAD 0

A0 : Applizierte Aktivität [Bq].

St�S : Mitteldosis pro akkumulierte Aktivität

[Gy/Bq*s]

τ : Residenzzeit [s]




• Residenzzeit ist

0A

A~

τ =

Ã : akkumulierte Aktivität im Quellenorgan [Bq * s] A0 : applizierte Aktivität [Bq].




Akkumulierte Aktivität im Quellenorgan

0

0.005

0.01

0.015

0 3 11 19 26 34 41 49 56 64 71 79 86 94 101 109 116 124 131 139

Act

ivit

ät

[MB

q]

Zeit [h]

Akkumulierte Aktivität

24h

48h

120h

0.5h



19671952

ET. Kocher

1. RJ-Th.

In der Schweiz

Horst, Zuerich

Seidlin

NY,

USA

19431872

1909

1.RJ-Th.

Bern

Rösler

Inselspital



Radiojodtherapie

- stationär für 5-14 Tage

- Dosis 100-300 Gy an der Schilddrüse �� Aktivität von 3.7 zu 11 GBq 131I- Dosisberechnung individuell nach Marinelli Formel

- Aus Strahlenschutzgründen darf der Patientdas Zimmer nicht verlassen

Aktivitätsmenge [MBq] = 25 x gewünschte Dosis [Gy] x Gewicht [g]

HWZ [d] x maximale Jodaufnahme [%]



Reichweite 0,45mm

Aufgrundder nur geringen Reichweite keine Schädigung des umliegenden Gewebes



57

� Spezielle abgeschirmte Zimmer

� Patient darf nicht sein Zimmer verlassen

� Aufenthaltsdauer

� Vermeidung von Inkorporation

� Kontrolle von fester und flüssiger Abfälle




Blick auf / von der Radiojodtherapiestation, Inselspital, Bern

Eiger Moench Jungfrau



� Patient darf nicht sein Zimmer verlassen

� Die Dosisleistung in 1m Abstand vom

Patienten muss < 5 µµµµSV/h

� Der ganze Bereich ist als kontrollierte Zone definiert





� Vermeidung von Inkorporation und Kontamination




� Kontrolle von fester und flüssiger Abfälle



Abklinganlage

• Alle Abwasser vom Patienten und Bettenstation werden in einem speziellen Raum gesammelt und kontrolliert



Abklinganlage

• Pro Woche darf das Inselspital max. 75 MBq 131I in der Kanalisation abgeben.



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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