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Medizinische Anwendung der Kernphysik

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by

Sarah Rauscher

on 29 January 2013

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Transcript of Medizinische Anwendung der Kernphysik

Anwendung der Kernphysik in der Medizin -
Heilen mit Radioaktivität Szintigrafie - bildgebendes Untersuchungsverfahren zur Diagnose
von Organveränderungen
- Einbringung radioaktiver Stoffe in den Organismus
- häufiges Diagnoseverfahren
- Voraussetzung: Erfindung der Gammakamera 1963 Positronen-Emissions-Tomografie Tracer in Stoffwechsel eingeschleust
Wird im Körper normal verarbeitet
Strahlt Positronen aus
Stoffwechsel durch PET-Kamera erkennbar
Vorteil: 100-fach höhere Empfindlichkeit und erhöhte Ortsauflösung Teletherapie Prinzip Allgemeine Vorgehensweise SPECT Neutroneneinfang Brachytherapie Radiosynoviorthese Radionuklidtherapie von Knochenmetastasen Radioiodtherapie Prinzip Emittiertes Positron trifft aus ruhendes Elektron -> Paarvernichtung
2 Gamma-Quanten mit der Ruheenergie von einem Elektron in entgegengesetzte Richtungen abgestrahlt
Durch Scannering oder kreisende Detektorköpfen mit PET-Kamera registriert
Gleichzeitige Detektion der Quanten-> Linie des Zerfalls bestimmbar
Überlagerung von mehreren Linien ->
Bild der Tracerverteilung Onkologie Suche nach Krebsherd und Festellung der Bösartigkeit
Bestimmung des Krebsstadiums
Therapieerfolg rechtzeitig überprüfen
Sicherheit nach Krebsoperation Kardiologie Vorfelddiagnostik
Durchblutungsstörungen bei koronaren Herzerkrankungen
Früher Nachweis für Herzmuskelschädigungen
Herzinfaktdiagnostik
Herztranplantationen Neurologie Epilepsiediagnostik
Diagnostik von Pakinson, degenerativer Mutisystemerkrankung und Veitstanz
Abgrenzung Depressions-Demenz Gamma-Strahlung dringt von außen in den Körper ein
hohe Energie um tief das in Gewebe einzudringen
Gamma-Strahlung von Cobalt 60 1,17-1,33 MeV

Verfahren

Konformale Bestrahlung
Körperregion im Überscneidungsbereich mehrerer, aus unterschiedlicher Richtungen kommender Strahlen
Absorptionskeil zum Ausgleich von Gewebsdicken Intensitätsmodulation
Modelliert nicht nur die Feldbegrenzung, sondern auch die Strahlendosis
Multileaf-Blenden sorgen für Absorption
Möglichkeit: Behandlung von sehr kompliziert geformten Gewebe, ohne Verletzung von gesundem Wikungsmechanismus Energieübertragung auf durchstrahltes Gewebe
Treffer an Tumorzelle in DNS -> Mitose unmöglich-> Zelltod

Radiochemotherapie
Kombination aus Strahlen- und Chemotherapie
Verstärkung der gegenseitigen Wirkung
Lungen- und Darmkrebs, sowie Tumore in Halsregion
Substanzen, die Resistenz von Normalgewebe erhöhen = Radioprotektoren
Nachteil: Stärkere Nebenwirkungen Radiochirurgie Extrem kurze Behandlungzeit mit abtötenden Effekt
Nur bei kleineren Hirntumoren
Enganliegende Maske fixiert Kopf am Gamma-Knife
Gamma-Knife helmförmig mit Bohrungen -> Gamma-Strahlung punktgenau durch Bohrloch Vorteil Organerhalt selbst beim fortgeschrittenem Krebsstadium möglich Nebenwirkungen Frühreaktionen
Hautrötungen
Schleimhautetnzündungen
Entzündung der Speiseröhre
Völlegefühl, Übelkeit, Durchfall und Blasenbeschwerden
Haarausfall Spätreaktionen
Verfärbung der Haut und Verhätung des Unterhautgewebes
Mundtrockenheit, Geschmacksverlust, Knochen- und Zahschäden
Unfruchtbarkeit Leberkrebs
Verabreichung eines borhaltigen Medikaments
Metastasen reichern viel Bor an
Herausnahme des Organs
Neutronenbeschuss -> Bor wird radiaktiv-> zerfällt -> Krebszellen zerstört
Nachteil: Neutronenquelle selten und teuer Funktionsweise - Injektion eines Radionuklids bzw. Radiopharmakons
- Zerfall des Tracers im Körper rasch, Freiwerden von
Gammastrahlen
- Detektion der Strahlen mithilfe einer Gammakamera
- Berechnung eines zweidimensionalen Funktionsbildes
einzelner Gewebe und Organe aufgrund der räumlichen
Verteilung der Gammastrahlen
- Szintigramm bestehend aus vielen kleinen Punkten, die
der Strahlungsintensität im untersuchten Gewebe
entspricht
- erhöherter Zellstoffwechsel und stärkere
Vaskularisierung bedingt vermehrte Anlagerung von
Radionukliden in krankhaft veränderten Organen Radionuklide Eingesetzte Radionuklide:
- 99m-Tc
- 123-I
- 111-In
- 201-Tl
- 51-Cr
- 133-Xe Auswahlkriterien:
1. Pharmakokinetik
2. Affinität
3. Halbwertszeit
4. in-vivo-Stabilität
5. geringe Toxizität
6. Strahlenart - Tumordiagnostik
- Evaluation des Zustands einer
rheumatischen Erkrankung
- Kinder- und Jugendmedizin: Bestätigung von
Misshandlungen Anwendungsgebiete - Strahlenbelastung geringer als bei vergleichbaren
Röntgenuntersuchungen
- geringe zusätzliche Strahlenbelastung über die restliche
Lebenszeit durch Aufnahme der radioaktiven
Substanzen Gefahrenpotential - auch: Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie
- Akronym von "photon emission computed tomography"
- diagnostisches Verfahren
- Erstellung von Schnittbildern
- Aufzeichnung der Verteilung eines
Radiopharmakons im Körper - analog zur Szintigraphie
- Injektion eines Radiopharmakons / -nuklids
- Detektion emittierter Gammastrahlung durch um den
Patienten rotierende Gammakameras
- Errechnung eines dreidimensionalen Bildes durch
einen angeschlossenen Computer
- statische SPECT-Untersuchungen: Bestimmung der
Verteilung des Radiopharmakons zu einem Zeitpunkt t
- dynamische SPECT-Untersuchungen: Wiederholung
der Messung in bestimmten Zeitabständen Funktionsweise - Myocard-SPECT: Untersuchung der Vitalität des
Herzmuskels
- Hirnfunktions-SPECT: Differentialdiagnose von
Parkinson
- Epilepsie-SPECT: Diagnostik von Epilepsie
- Diagnose von Tumoren im Magen-Darm-Trakt und in
der Bauchspeicheldrüse Anwendungsgebiete - Verfahren zur Behandlung von
Gelenkerkrankungen
- Ziel: Wiederherstellung der Gelenkinnenhaut
durch lokale Strahlenanwendung - Injektion radioaktiver Substanzen in die Gelenkhöhle
- gleichmäßige Verteilung des Radionuklids im
Gelenkbinnenraum
- Aufnahme der Kolloide, an die das Radionuklid
gebunden ist, durch die oberflächlichen Zellen der
Synovialis
- Auslösung einer zusätzlichen Entzündung im Inneren
der Schleimhautzellen durch β -Strahlung
(Strahlensynovitis) 
- Rückgang der entzündlichen Aktivität
- Verminderung der Schmerzen und Verbesserung der
Gelenkfunktionen - β-Strahler
- 90-Y: Kniegelenke
- 186-Re: Schulter-, Ellbogen-, Hand-, Hüft- und
Sprunggelenke
- 169-Er: Finger- und Zehengelenke
- Korrelation von Gelenkgröße und Dicke der
Gelenkschleimhaut (Notwendigkeit unterschiedlicher
Radionuklide mit verschiedener Strahlungs-
Eindringtiefe) Radionuklide - Palliativtherapie im Rahmen einer Krebserkrankung
fortgeschrittenen Stadiums
- Dauer der Schmerzlinderung: 1 - 12 Monaten - intravenöse Injektion von Radiopharmaka
- erhöhte Aufnahme von β-Strahlern durch Knochenmetastasen
- Hypothese zur Wirkungsweise der Radionuklide in den
Metastasen: Hemmung krankhafter Stoffwechselvorgänge, d.h.
Hemmung schmerzhafter Entzündungen Prinzip - β-Strahler
- 89-Sr
- 90-Y
- 32-P
- 153-Sm
- 186-Re Radionuklide Gefahrenpotential - Schädigung des umgebenden gesunden Gewebes je nach
Reichweite der Elektronen
- Knochenmarkdepression: Senkung der Blutbildungsrate - trotzdem: Risiken insgesamt geringer, als bei einer
Strahlentherapie mit vergleichbarem Therapieerfolg - höhere radiobiologische Wirksamkeit von
α-Strahlung im Vergleich zur β-Strahlung
(α-Strahler wirken nicht nur palliativ,
sondern schädigen evtl. auch gezielt
Metastasen)
- geringere Reichweite der α-Teilchen im
Körpergewebe (Gefahr der Zerstörung von
gesundem Gewebe insgesamt geringer)
- klinische Testung: 223-Radium-Chlorid
zur Behandlung von Knochenmetastasen
von Prostatakarzinomen Optimierung der Methode Skelettszintigramm SPECT-Aufnahme Strahlenquelle innerhalb im Körper oder direkt auf der Haut
Hauptsächlich bei Gebärmutter-, Prostata-, Brust- oder Hautkrebs
Bei Tumoren im Gehirn, im Auge, in den Harnwegen, im Verdauungstrakt, im Genetal bereich,... Behandlung auch möglich
Verwendung allein oder in Kombination mit anderen Verfahren
Heilung bei Krebs im Anfangsstadium oder örtlich fortgeschrittenem Stadium
Bei weiter fortgeschrittenem Stadium zur Milderung von Symptomen und Blutungen Platzierung Interstitiell
Kontaktbrachytherapie
Intrakavitär
Intraluminal
Intravaskulär
Oberflächlich Dosis Niedrig (<2Gy/h) bei Mundhöhlen, Mund-Rachen- und Prostatakrebs
Mittel (2-12 Gy/h)
Hoch (> 12Gy/h) bei Gebärmutterhals-, Prostata-,Speißeröhren-, Brust- und Lungenkrebs
Strahlungsimpulse mit Gesamteffektivität und -intensität von niedriger Dosis; Gynäkologie und HNO Dauer Temporär
Strahlungsquelle für eine feste Zeit im Körper, dann wird es entfernt Permanent
Radioaktive Seeds oder Pallets verbleibt im Tumor bis Aktivität sinkt Vorteile Nebenrisiko geringer
behält Position auf Tumor
Kurze Behandlungszeit
häufig ambulante Ausführung
Teilweise bessere Ergebnisse als bei anderen Verfahren Nebenwirkungen Akut
Schwellungen, Blutungen, Ausfluss oder Beschwerden in Implantationsregion
Bei Gebärmutterhals- und Prostatakrebs Harnverhalt, Harninkontinenz oder Schmerzen beim Urinieren; Stuhlfrequenz, Durchfall, Verstopfung, rektales Bluten
Bei Hautkrebs Abschuppung der oberen hautschichten am betroffenen Gebiet
Geschwürbildung bei Tumor auf der Lippe Langfristig
Harn- oder Verdauungsprobleme bei Therapie der Gebärmutter oder Prostata bleiben bestehen
Erektile Dysfunktion nach Prostatakrebs
Bei Brust- und Hautkrebs Narbengewebe
Bei Brustkrebs -> Fettnekrose Schilddrüsengewebe speichert radioaktives 131 J
Schildrüsentumore kapseln sich von Normalgwebe ab
Krebszellen reichern weniger Iod an als gesunde Zellen
Operativer Entfernung der ganzen Schilddrüse; Eventuell auch Lymphknoten nach ca. 4 Wochen Radioiodtherapie
Varabreichung von radioaktiven Iod
Intensive Anreicherung im Schilddrüsengewebe
Zerstörung möglicher Tumorzellen
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