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Positronen-Emissions-Tomographie

Allgemeine Informationen

Die molekulare Bildgebung mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ermöglicht die nicht-invasive, genaue Quantifizierung molekularer Stoffmengen im Gehirn lebender Menschen. Dies wird durch die radioaktive Markierung eines Arzneimittels („Radiopharmazeutikum“, „Tracer“, „Radiotracer“) erreicht, das spezifisch an ein Zielmolekül von Interesse (zum Beispiel Rezeptor, Transporter) bindet. Radioliganden für die nuklearmedizinische Bildgebung sind mit Isotopen markiert, die unter Aussendung von Positronen zerfallen. Insbesondere Atome, die mehr Protonen als Neutronen in ihrem Kern enthalten, zerfallen durch Positronenemission (β+-Zerfall). Ein Positron ist ein positiv geladenes Elektron (e+), das, nachdem es einige Millimeter im Gewebe zurückgelegt hat, mit seinem Antiteilchen, dem Elektron, in einer Annihilationsreaktion in 2 Photonen (Gammaquanten) zerfällt (sogenannte Annihilationsstrahlung).

Es wurden hochempfindliche Scanner entwickelt, um die Verteilung und das Schicksal solcher radioaktiv markierter Moleküle in lebenden Personen abzubilden. Sie werden – in der Regel durch intravenöse Injektion – gesunden StudienteilnehmerInnen und PatientInnen verabreicht, und ihre Aufnahme, ihr Stoffwechsel, ihr Abbau und ihre Ausscheidung können von außerhalb des Körpers mit großer Präzision beobachtet und analysiert werden.

Vorteile/Nachteile im Vergleich zu anderen Methoden

Nuklearmedizinische Methoden wie die PET haben den Vorteil, dass sie im Vergleich zu den bildgebenden Verfahren der Magnetresonanztomographie (MR) eine wesentlich höhere Empfindlichkeit aufweisen. Sie ermöglichen die Quantifizierung extrem geringer Substanzmengen in einer Konzentration von 10-9 M bis 10-12 M. Im Vergleich zu MR-basierten Methoden haben sie jedoch eine etwas geringere räumliche und eine wesentlich geringere zeitliche Auflösung. PET/MR-Hybrid-Scanner vereinen die Vorteile beider Methoden und eröffnen neue Wege für die Hirnforschung.

Risiken/Grenzwerte

Die PET ist mit einer radioaktiven Belastung verbunden. Diese wird jedoch aufgrund der kurzen Halbwertszeit der verwendeten Isotope (in der Regel zwischen 2 und 110 Minuten) als relativ gering angesehen. Beispielsweise beträgt die Strahlenbelastung bei einer PET/MR-Untersuchung mit dem D2-Dopaminrezeptor-Liganden [18F]Fallyprid, der am ZI eingesetzt wird, maximal 5 Millisievert (mSv) und entspricht damit etwas mehr als dem Doppelten der durchschnittlichen natürlichen Strahlenbelastung des Menschen pro Jahr (die laut Bundesamt für Strahlenschutz 2,1 mSv beträgt, www.bfs.de). Je nach Wohnort, Ernährungs- und Lebensgewohnheiten schwankt die Strahlenbelastung jedoch auch in Deutschland zwischen 1 mSv und 10 mSv. Für die Quantifizierung einiger Radiotracer, die zu Forschungszwecken eingesetzt werden, ist zudem eine Entnahme von arteriellem Blut notwendig.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Gerhard Gründer, Abteilung für Molekulares Neuroimaging



Zentralinstitut für Seelische Gesundheit (ZI) - https://www.zi-mannheim.de