Molekulare Bildgebung mittels Positronen-Emissions-Tomographie mit Computer-Tomographie (PET/CT)

Die PET/CT ist eine Kombination aus zwei unterschiedlichen bildgebenden Untersuchungsverfahren, der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Computertomographie (CT) in einem Einzelgerät. Beide Verfahren funktionieren ganz unterschiedlich und liefern daher wichtige ergänzende Krankheitsinformationen.

Bei der PET wird eine leicht radioaktive Substanz injiziert, die bestimmte Zellfunktionen erfasst. In den meisten Fällen wird dafür "FDG" verwendet, ein Fluor-18 markierter Traubenzucker. Nach der Ruhephase kann die Verteilung und spezifische Anreicherung im Körper sichtbar gemacht, z. B. von Tumoren oder aktiven Hirnbereichen.

Eine Zuordnung aktiver Regionen zu anatomischen Strukturen ist mit der PET alleine jedoch nicht möglich. Dies wird erst durch die Kombination des PET-Bildes mit der CT möglich. Mit diesem röntgengestützten Verfahren werden exakte Schnittbilder des Körpers mit einer räumlichen Auflösung von 0,4 Millimetern erstellt, die eine genaue Darstellung der anatomischen Strukturen ermöglichen.

So können Stoffwechselvorgänge oder Zellfunktionen (PET) mit den exakten anatomischen Strukturen (CT) in einem Fusionsbild in exakte Überlagerung gebracht werden.

Die Computertomographie (CT)

Die Computertomographie als eigene Methode entstand Anfang bis Mitte der 70er Jahre und stellte zum damaligen Zeitpunkt einen Quantensprung in der röntgenologischen Diagnostik dar. Nach Entwicklung mehrerer Gerätegenerationen findet sich diese Methode im Zentrum der klinischen Radiologie als eines der wichtigsten und universellsten Schnittbildverfahren.

Die moderne Multidetektor-CT-Technik erlaubt die Darstellung des ganzen Körpers in wenigen Sekunden mit einer bildlichen Auflösung bis in den Submillimeterbereich. In der Ausbreitungsdiagnostik bösartiger Erkrankungen stellt die CT in den meisten Fällen das wichtigste bildgebende Verfahren dar.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET)

Die PET ist ein nuklearmedizinisches Untersuchungsverfahren, welches mit Hilfe radioaktiv markierter Moleküle die Messung und räumliche Darstellung verschiedenster Stoffwechselprozesse des Körpers erlaubt. Die größte praktische Bedeutung hat derzeit die Untersuchung des Zucker-Stoffwechsels, der bei nahezu allen bösartigen Tumoren deutlich gesteigert ist und auf diese Weise deren Nachweis ermöglicht.

Hierbei wird eine minimale Dosis eines chemisch abgewandelten Zuckermoleküls (FDG: Fluorodeoxyglukose) intravenös injiziert, welches sich wie der natürliche Zucker im Tumor oder in einer Entzündung anhäuft und ihn auf diese Weise "chemisch entlarvt". Durch andere markierte Substanzen lassen sich weitere typische Eigenschaften eines Tumors wie Zellvermehrung (Tumorwachstum) oder Sauerstoffversorgung untersuchen, die von erheblicher Bedeutung für eine medikamentöse (z. B. Chemotherapie) oder Strahlenbehandlung sind (z. B. bei Prostata-Karzinom oder neuroendokrinen Tumoren).

Zu den Einsatzgebieten der PET/CT zählen neben den Krebserkrankungen auch entzündliche, neurodegenerative sowie kardiologische Erkrankungen.

Ablauf einer PET/CT-Untersuchung

Im Rahmen eines ausführlichen Aufklärungsgesprächs werden dem Patienten zunächst Zweck, Ablauf, Risiken und Nebenwirkungen der Untersuchung erläutert. Dann legt der Arzt einen intravenösen Zugang (meist am Handrücken oder in der Ellenbeuge), über den die für die Untersuchung benötigte radioaktive Substanz in die Blutbahn gespritzt wird.

Nach einer Wartezeit von 15-60 Minuten (je nach Art der Untersuchung) hat sich die markierte Substanz über den jeweils untersuchten Stoffwechselprozess spezifisch auf die Körperzellen verteilt. Während dieser Wartezeit nimmt der Patient Flüssigkeit bzw. orale Kontrastmittel zur Vorbereitung der CT zu sich. Anschließend beginnt die eigentliche  PET/CT-Untersuchung, die 30-60 Minuten dauert.

Während des gesamten Aufenthaltes befindet sich der Patient unter ständiger Überwachung durch das medizinische Personal.

PET/CT-Technologie

Die für die Untersuchung verwendeten Radiopharmaka (radioaktiv markierte Moleküle oder Tracer) dienen als Spione, die sich an Orten gesteigerten Stoffwechsels dieser Substanz anreichern. Hier werden meistens kurzlebigere Isotope eingesetzt, vor allem Fluor-18 mit einer Halbwertszeit von 110 Minuten. Da vor allem Tumore aber auch entzündliche Herde eine stark gesteigerte Zuckeraufnahme zeigen, lassen sich somit Tumore mit einem hervorragenden Läsion/Hintergrund-Verhältnis darstellen.

Nach Injektion dieses Radiopharmakas wird die Tracerverteilung im Patienten mit der gewünschten PET/CT-Technologie in Schnittbildern von typischerweise 2 bis 5 mm Dicke erfasst. Der 18-FDG-Positronenemitter zerfällt unter Aussendung eines Positrons. Dieses Teilchen ist instabil und reagiert mit einem der vielen Elektronen in der Umgebung des Kernverfalls. Es entstehen zwei gegenläufige Gammaquanten, welche im PET-Scanner detektiert werden. Eine Ganzkörperuntersuchung kann mit dieser Technologie mittlerweile in weniger als 20 Minuten erfasst werden. Damit eignet sich die PET/CT exzellent als Staging-Verfahren.

Die neue PET/CT-Technologie

Eine moderne PET/CT vereint innovativste PET-Technologie (LSO-Detektor/Lutetium-Oxyorthosilikat) mit einem Mehrzeilen Multi-Detektor-CT. Der entscheidende Vorteil dieses PET/CT-Gerätes besteht in der höheren räumlichen Auflösung ("high resolution") für die Detektion von Tumoren oder Entzündungen ab 2 mm und die deutlich bessere Messausbeute gegenüber herkömmlichen PET-Scannern. Die Kombination mit einem hochmodernen Multi-Detektor-CT, welches eine Auflösung unter einem Millimeter erreichen kann, stellt einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der molekularen Bildgebung dar.

Die Anwendung der PET/CT-Technologie hat sich in den letzten Jahren stark entwickelt, wobei die mit Abstand am wichtigsten Indikationen Bildgebung von Tumoren und Entzündungen betreffen. Der Visualisierung von Stoffwechseländerungen mit den anatomischen Informationen führt zu einer genauen Erfassung der Erkrankung. Entsprechend setzt sich die PET/CT-Untersuchung sehr rasch durch, z. B. wurden in der Schweiz bereits in 2004 ca. 8.000 PET-Untersuchungen durchgeführt. Eine Zunahme der Untersuchungszahl ist zu erwarten. Man rechnet für Deutschland mit 2.000 bis 3.000 notwendigen PET/CT-Untersuchungen pro Million Einwohner pro Jahr. Weitere Indikationen für PET/CT-Untersuchungen liegen im Bereich der Entzündungsdiagnostik, der neurologischen und kardiovaskulären Erkrankungen mit erheblichem Wachstumspotential in diesen drei klinischen Bereichen.

Erst die aktuelle Generation umlagerungsfreier Kombigeräte (reine PET-Systeme werden nicht mehr hergestellt) erlaubt eine Lokalisierungsgenauigkeit von Metastasen von ca. 2 mm. Weiterer Vorteil: Durch verbesserte Nachweistechnologie im PET lässt sich die radioaktive Belastung der Patienten deutlich senken.

Klinische Indikationen

Die heutzutage zahlreichen klinischen PET/CT-Indikationen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Es ist daraus ersichtlich, dass neben den klassischen Indikationen wie Lungenkarzinomen, Prostatakarzinomen, kolorektalen Karzinomen und gastrointestinalen Tumoren in den nächsten Jahren auch die gynäkologischen Tumore und die Diagnostik in ausgewählten Situationen von Patienten mit Entzündungen in diesen Status erhoben werden.

Neurologische PET/CT-Anwendungen im Hirn sind die Diagnostik bei Hirntumoren, insbesondere bei Verdacht auf Rezidiv sowie wie Lokalisation von Epilepsieherden und die Frühdiagnose von Demenzen. Die PET/CT zeigt beim Morbus Alzheimer ein relativ typisches Muster und erlaubt damit eine Differenzierung des Demenztyps.

Die Herzdiagnostik mit PET/CT wird insbesondere auf Patienten mit drei Gefäßerkrankungen und Patienten mit eingeschränkter Herzfunktion beschränkt. Dabei ist die Hauptfrage, ob schlecht funktionierende Myokardareale mit revaskularisierenden Maßnahmen restituiert werden können. Die FDG dient hier der Vitalitätsprüfung: Myokard-Perfusion kann morphologisch untersucht werden. Die Anwendung von der PET-Technologie zur Beurteilung der Myokardvitalität wird nach wie vor in europäischen Ländern als Gold-Standard angesehen, obwohl hier auch zunehmend MR-Verfahren zum Einsatz kommen.

In der Onkologie findet die PET/CT die breiteste Anwendung. Die PET/CT ermöglicht die Frühdiagnose eines Karzinoms, die Ausbreitungsdiagnostik, die Stratifizierung hinsichtlich der Therapie, die Prognose bei bestimmten Erkrankungen, die Kontrolle des Therapieansprechens sowie die Frühdiagnose eines Rezidivs.

Generell wurden in den letzten Jahren die Überlegenheit von FDG-PET/CT zum Staging der meisten malignen Tumoren dokumentiert. Sowohl die Sensitivität als auch die Spezifität und damit die diagnostische Genauigkeit werden Dank derPET/CT-Technologie deutlich gesteigert. Dies ist nicht überraschend, denn das Auffinden von kleinen Tumormanifestationen mit der PET als auch die exakte Lokalisation der Befunde mit der CT sind je nach Situation entscheidend. Verschiedenste Studien haben beim Bronchialkarzinom nachweisen können, dass zwischen 10 und 20 % der Patienten durch PET/CT ein kritisches Upstaging erfahren haben, z. B. vom Stadium N2 auf das Stadium N3 oder das Stadium M0 auf das Stadium M1, womit eine Operation meist nicht mehr die sinnvollste Therapieoption ist. Eine ähnliche Situation ergibt sich beim metastasierenden Kolonkarzinom, wo vor einer Lebermetastaseresektion auch extrahepatische Tumormanifestationen ausgeschlossen werden sollten. Die initiale Ausbreitungsdiagnostik des Mammakarzinoms mit PET/CT ist nur bei Verdacht auf ausgedehnteren Tumorbefall indiziert. Ein wichtiger Tumor der bei dem FDG-PET/CT erst in sehr aggressivem Stadium positiv ist, stellt das Prostatakarzinom dar. Vielversprechende Untersuchungen mit Cholin-Derivaten haben beim Prostatakarzinom ein exzellentes Staging-Verfahren gezeigt.

Weiter hat die PET/CT bei Patienten vor geplanter Radiotherapie einen besonderen Stellenwert. Sämtliche Vorteile einer genauen Diagnostik der Tumorausdehnung und damit einer besseren Definition der Fettgrenzen sind mit der Kombination PET und CT möglich. In diesem Fall können die CT-Datensätze nicht nur zur exakten anatomischen Korrelation, sondern auch als Planungsdaten für die Bestrahlung von großem Vorteil sein.

PET/CT und Therapiekontrolle

FDG-PET/CT spielt auch eine zunehmend wichtige Rolle bei der Therapiekontrolle. Es wurde an vielen Beispielen gezeigt, dass eine Chemotherapie zum Verschwinden der FDG-Aufnahme führen kann. Hiermit kann die reelle Aktivität vom Tumorgewebe erfasst werden. Dieses kann lange vor morphologischen Veränderungen geschehen und damit besteht die Möglichkeit, dass die PET/CT wesentlich früher entscheidende Informationen bezgl. der Weiterführung oder der Änderung einer Therapie liefern kann. Hier hat sich insbesondere bei Lymphomen diese Technologie zur Therapiekontrolle besonders bewährt. Der größte Teil der verschiedenen Lymphome ist FDG-PET positiv, damit erfolgt das initiale Staging von Lymphomen mit PET/CT mit sehr hoher Genauigkeit. Beim Morbus Hodgkin weiß man, dass Patienten mit einer residuellen Tumormasse nach Therapie, jedoch ohne FDG-Aufnahme eine prognostisch wesentlich günstigeren Krankheitsverlauf unter Therapie haben, als solche, bei denen diese Masse nach Therapie noch FDG speichert. PET/CT hat damit das Potenzial, frühzeitig zu einer Änderung der Therapie zu führen.

Entzündliche Erkrankungen

Da Granulozyten und Makrophagen bei ihrer Aktivierung durch entzündliche Stimulanzien eine massiv gesteigerte Zuckeraufnahme zeigen, kann PET/CT auch zur Suche von Entzündungsherden, seien diese infektiöser oder steriler Natur, verwendet werden. Bei Weichteilentzündungen kann die PET unbekannte Herde identifizieren, dies insbesondere, wenn andere Verfahren erfolglos zur Suche eingesetzt wurden. So wurden mehrfach erfolgreich Vaskulitiden (Gefäßentzündungen) im Rahmen von unerklärten Entzündungszeichen von Patienten identifiziert. Weiter kann PET/CT auch bei der Diagnostik von Osteomyelitiden (Knochenentzündungen) erfolgreich sein. Zwar wird die Diagnostik einer Osteomyelitis meist mittels Kernspintomographie gestellt, es gibt jedoch klinische Situationen, wo Weichteilödem und fibrotisches Gewebe eine Entzündung vortäuschen können, die dann durch PET/CT erkannt wird. Weiter kann die PET/CT zur Identifizierung infizierter vaskulärer Endoprothesen eingesetzt werden. Diese Prothesen zeigen oft eine FDG-Anreicherung direkt in der Nähe der Prothese oder in der nahen Umgebung.

Wieso PET/CT im Klinikum am Gesundbrunnen?

Wegen der Untersuchungskosten (und des Strahlenschutzes) sollen PET/CT-Untersuchungen nur bei nachgewiesenem Nutzen durchgeführt werden. Die Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin listet dabei folgende Tumor-Indikationen auf: (Neuro)endokrin, Kopf/Hals, Lunge, Lymphom, Haut, Skelett, gastrointestinal, gynäkologisch und urologisch.

Genau damit aber lassen sich – vor dem Hintergrund der aktuellen und zukünftigen Ausrichtung der SLK-Verbundes und speziell des Leistungskataloges im Klinikum am Gesundbrunnen mit umfangreicher Zentrenbildung – die oben beschriebenen strategische und praktischen Vorteil einer PET/CT-Investition realisieren.

Wir leben eine intensive Zusammenarbeit innerhalb der SLK-Kliniken mit anderen Versorgern sowie den niedergelassenen Ärzten der Region. Damit können wir den Verbund und das Klinikum am Gesundbrunnen speziell als hochinnovativen medizinischen Dienstleister sehr vielen Patienten präsentieren und den Wettbewerb mit anderen überregionalen Anbietern aufnehmen.

Die medizinische Versorgung der Zukunft wird vor allem von einer hochgradigen Vernetzung von Leitungserbringern der Grund- und Regelversorgung mit Schwerpunktzentren und übergeordneten Zentren der universitären Medizin geprägt sein. Nur so könnten technische, personelle und damit finanzielle Ressourcen optimal genutzt werden.

Das Klinikum am Gesundbrunnen kann mit dieser Investition einen wichtigen Beitrag zum Aufbau moderner Versorgungsstrukturen leisten. Wir stellen unseren Partnern und der Region eine Technologie bereit, die die Qualität nachhaltig verbessern wird. Dies stärkt unsere Positionierung als überregionales Zentrum eines onkologischen Netzwerkes in Nord-Württemberg weiter.