Das PET – Verfahren

Das PET – Verfahren

Die Nuklearmedizin (NM) ist eine der jüngsten und zukunftsträchtigsten Disziplinen der Medizin. Die Schwerpunkte der NM sind Diagnostik und Behandlung von Erkrankungen auf der Basis des Einsatzes von radioaktiven Stoffen. Seit etwa anfang der 90er Jahre wird ein neues Diagnoseverfahren, die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), routinemäßig eingesetzt. Erst seit ca. 2003 erlebt dieses Verfahren aufgrund sprunghafter Verbesserung der Technologie und der außergewöhnlichen Leistungsfähigkeit und Aussagekraft für den Arzt eine extrem dynamische Entwicklung.

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Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zählt heute bereits zu den wichtigsten bildgebenden Diagnoseverfahren.

Bei der PET nutzt man unter anderem die Erkenntnis, dass bestimmte krankhafte Veränderungen von Körperzellen zu einem wesentlich höheren Zuckerstoffwechsel in diesen kranken Zellen (Tumoren) – verglichen mit gesundem Gewebe – führen.

Man bedient sich einer Zuckerlösung, die mit dem radioaktiven Element 18Fluor „markiert“ wird, kurz FDG (Fluordesoxyglukose) genannt. Diese Lösung wird in den Blutkreislauf injiziert und über den Blutfluss im gesamten Körper verteilt. Dort, wo ein erhöhter Zuckerstoffwechsel auftritt, wird der radioaktiv markierte Zucker vermehrt angereichert. Diese Anreicherung hebt sich farblich in der Bilddarstellung der PET vom umliegenden Gewebe ab.

Das eigentlich Revolutionäre

bei der PET ist, dass ein bösartiger Tumor nicht nur diagnostiziert werden kann, sondern – neben seiner Größe und Ausbreitung – auch Tochtergeschwüre (Metastasen) im gesamten Körper geortet und dreidimensional dargestellt werden können.
Durch die ausgewiesene Fachkompetenz von f-con, PET-Radiopharmaka in einem Netzwerk von Produktionsanlagen herzustellen und an Nuklearmediziner täglich zu liefern, hat sich f-con als Marke im Markt der Nuklearmedizin in Europa innerhalb von wenigen Jahren etabliert.

Die führenden Hersteller von PET – Scannern sind heute Siemens, General Electrics und Philips.

Wie funktioniert die Positronen-Emissions-Tomografie (PET)?


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Die PET basiert auf den physikalischen Eigenschaften der Positronenstrahler. Solche radioaktiven Isotope emittieren beim Zerfall zwei Energieteilchen in entgegen gesetzter Richtung (180°). Dieses Ereignis wird von ringförmig um den Patienten angeordneten Detektoren im PET-Scanner erfasst und zu Daten und Bildern verarbeitet. Die PET-Untersuchung verursacht durch die geringen Mengen an applizierter Radioaktivität nur eine minimale Strahlenbelastung für den Organismus.

Unterschiede der PET zu anderen bildgebenden Verfahren

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Im Gegensatz zu anderen bildgebenden Diagnoseverfahren wie CT, Röntgen, MRT etc., ist die PET in der Lage, Veränderungen des Stoffwechsels (Zellstoffwechsel, Hirnstoffwechsel etc.) im gesamten Organismus, aber auch in einzelnen Zielregionen oder -organen darzustellen bzw. präzise zu messen. Bereits kleinste Tumore weisen eine höhere Stoffwechselaktivität als das unmittelbar umliegende gesunde Gewebe auf. Dadurch sind Tumore mit der PET-Technologie im Vergleich zu den anderen bildgebenden Diagnoseverfahren in einem sehr frühen Stadium nachweisbar und exakt örtlich zu bestimmen. Lange, bevor sich eine klare anatomische Abgrenzung des pathologischen Geschehens „sichtbar”, also anatomisch relevant abzeichnet (CT, Röntgen, MRT, etc.), verändert sich der Stoffwechsel, die Biochemie in der betroffenen Region, was durch die PET (PET-Scanner bzw. PET/CT-Scanner) bereits visualisiert werden kann. Dazu führt ein spezieller Computer aufwendige Rechenoperationen durch, die jedes einzelne emittierte Teilchen (Positron) bis zu seinem Ursprung „verfolgen“. Die Auswertung vieler hundert Millionen „Counts“ (= registrierte Zerfälle pro Zeiteinheit) ergibt schließlich ein exaktes Bild der untersuchten Zielregion.

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Die PET kann also schon minimale Stoffwechselveränderungen bildlich aufbereiten und ist somit den Verfahren klar überlegen, die sich nur an anatomischen Veränderungen orientieren. Die Fusion von bildgebenden Verfahren, z.B. CT mit PET oder die gerade in Entwickelung befindliche Variante MRT – PET ergibt jeweils ideales Bildmaterial zur Lokalisierung von erkranktem Gewebe und dient dazu, Entscheidungen über die weiteren therapeutischen Schritte, wie z.B. einer Chemotherapie oder Operation, zu treffen. Auch sind bereits wenige Wochen nach einer Chemotherapie durch eine erneute PET-Untersuchung Aussagen darüber möglich, wie erfolgreich die Therapie war oder ob sie abzuändern ist. (Verlaufskontrolle/Screening).

Nutzen der PET für Patienten und Ärzte

  • der nicht invasiven Identifikation von Tumoren, Metastasen und anderen Erkrankungen
  • der präventiven Ganzkörperuntersuchung zur Früherkennung von Tumoren und anderen pathologischen Veränderungen des Körpers
  • der zukunftsweisenden Untersuchung von Funktions- und Stoffwechselstörungen
  • der Möglichkeit einer präzisen Verlaufskontrolle von Tumor- und anderen Therapien

Die PET-Technologie wurde von führenden amerikanischen Wissenschaftsjournalisten zu einer der zehn bedeutendsten technischen Innovationen des 20. Jahrhunderts gewählt und wird heute unter anderem bei folgenden medizinischen Fragestellungen eingesetzt:

  • Überprüfung der Funktionalität des Herzmuskels (Entscheidung über Bypass-Operation)
  • Erkennung pathologischer Veränderungen im Neurotransmitter-Haushalt (Differentialdiagnostik Parkinson, Alzheimer, Demenz, Epilepsie, Drogenabhängigkeit etc.)
  • Erkennung von Tumoren und/oder Metastasen

Es wird darüber hinaus an der Entwicklung von PET – Radiopharmaka für die Früherkennung häufiger interner Erkrankungen wie Diabetes und Rheumatismus etc. gearbeitet.

Die PET hat sich somit in sehr kurzer Zeit (weniger als zwei Jahrzehnte!) als „Golden Standard“ für die Abklärung definierter medizinischer Fragestellungen etabliert und baut diese Position kontinuierlich aus. Experten erwarten in den nächsten Jahren die Erschließung zahlreicher weiterer (siehe oben), ebenfalls auf Veränderungen des Stoffwechsels basierender Indikationen für die PET.

Radiopharmaka

Radiopharmaka sind Arzneimittel mit radioaktiven Komponenten und werden in zwei Kategorien unterteilt:

  • Diagnostische Radiopharmaka (Tracer), bei denen der radioaktive Teil nicht „wirkt”, jedoch zur Erkennung eines Zustandes oder Vorganges im Organismus dient (z. B. PET-Tracer).
  • Therapeutische Radiopharmaka, bei denen der radioaktive Teil durch Bestrahlung von Zellregionen wirkt, also zu therapeutischen Zwecken eingesetzt wird.

f-con beschäftigt sich heute ausschließlich mit der Produktion und dem Vertrieb von PET – Tracern. So genannte PET – Tracer bestehen aus einer „kalten“ chemischen Substanz, zum Beispiel einfacher Zucker, und einem „heißen“, radioaktiven Teil, dem so genannten Isotop. Fast alle gängigen PET – Tracer werden heute auf der Basis von 18-Fluor hergestellt. Dieses Isotop hat eine Halbwertzeit (= die Zeitspanne, in welcher die Hälfte der Ausgangsaktivität „zerfällt“, also in einen nicht radioaktiven Zustand zurückkehrt) von ca. 110 Minuten, weshalb Lieferungen an Kunden besonders genau zu planen sind. Jede Minute Verzögerung bedeutet Aktivitäts- und damit Wertverlust. Diese Thematik ist jedoch für f-con tägliche Routine, Einzelplanung aller Lieferungen gehört zum Leistungsstandard.

Arzneimittelforschung und Entwicklung/radioaktive Markierung neuer Substanzen


Neben den Routineanwendungen der PET erschließt sich im Hinblick auf die Arzneimittelforschung folgende attraktive Geschäftsmöglichkeit: Die Testung neuer Arzneimittelsubstanzen mittels PET, welche bereits an führenden Universitäten durchgeführt wird. Neue Wirkstoffe werden mit Positronenstrahlern markiert und Versuchstieren sowie Probanden injiziert. Die PET zeigt den Weg der Substanzen durch den Körper, deren Verbleib in bestimmten Regionen/Organen und andere wichtige pharmakologische Details – so können pharmazeutische Unternehmen Antworten auf verschiedenste Fragen in sehr kurzer Zeit bekommen, für die sie in der Regel auf „konventionellem“ Weg Jahre brauchen (zum Beispiel Ausscheidungsverhalten der Wirkstoffe, Metabolisierung, Anreicherung am geplanten Wirkort, welche Barrieren im Körper kann der neue Wirkstoff überwinden – Beispiel Blut-Hirn-Schranke etc.).

Der Bereich PET-Radiopharmaka

Der Bereich PET-Radiopharmaka gilt heute gemeinsam mit der genetischen Medizin und der Bionik als das medizinische Geschäftsfeld mit dem größten Wachstums- und Zukunftspotenzial. Laut einer Studie von Siemens wird auf Basis weltweit neu aufgestellter PET-Geräte eine Ausbreitung der PET-Technologie wie seinerzeit die Entwicklung der Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) erwartet. Heute werden weltweit rund 20 Millionen MRT – Untersuchungen pro Jahr auf rund 12.000 Geräten durchgeführt.

(Quelle: Siemens)

Die oben gezeigte Wachstumsprognose stützt sich darüber hinaus auf verfügbare Daten und Aussagen von Behörden, Experten aus der Radiologie, Nuklearmedizin und Radiochemie sowie der führenden Gerätehersteller. Laut WFNMB (World Federation of Nuclear Medicine and Biochemistry) sollte 2008/2009 in einem mit PET-Zentren optimal versorgten Land ein PET-Scanner für ca. 300.000 bis 500.000 Einwohner zur Verfügung stehen (Zahlen veröffentlicht ((Hochrechnung)) bei der Jahrestagung der WANMB 2001, Sydney).

In der Prognose ging man damals davon aus, dass sich die Dichte der verfügbaren PET-Scanner in einem Zeitraum von drei Jahren durch die Ausweitung der PET-Indikationen verdoppeln sollte. Deutschland liegt auf dieser Basis mit derzeit rund 130 Messgeräten noch nicht im „grünen Bereich“ (ein PET auf ca. 0,65 Mio. Einwohner). Bei Erteilung der Kassenzulassung in Deutschland für weitere Tumorindikationen und damit der Kostenübernahme für die PET-Zentren wird mit einem raschen Anstieg auf bis zu 300 PET-Geräte und einer durchschnittlichen Auslastung von ca. 1.500 – 2.500 Untersuchungen pro Gerät und Jahr gerechnet.

Das italienische Gesundheitsministerium prognostiziert für 2010 einen Bestand von ca. 150 PET-Scannern in Italien. Derzeit sind in Italien ca. 70 PET-Scanner in Betrieb.

Gegenwärtig stehen in den USA rund 1200 Messgeräte. Für 2010 werden für die USA ca. 2,5 Millionen PET- Untersuchungen pro Jahr prognostiziert (SNM – Society of Nuclear Medicine). Dafür sollen ca. 1.500 Messgeräte zur Verfügung stehen.

Ständige Indikationsausweitungen in einzelnen Ländern (Erstattung) sorgen zusätzlich für einen weiteren dynamischen Anstieg der Untersuchungszahlen.

Typische Bilder von Radiopharmaka – Produktionsanlagen

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