PET: Technik, Forschung, Fachinformationen

Radiopharmaka: Wieso verwendet man häufig Glukose, einen Zucker?

Das in der Krebsmedizin am häufigsten bei der PET benutzte Radiopharmakon ist die sogenannte Fluor-18-Desoxyglucose (FDG), also mit radioaktivem Fluor markierter Traubenzucker.

Damit der Körper funktioniert, braucht er Energie. Die Energie wird in den Zellen produziert. Wichtigster Energieträger ist Traubenzucker (Glukose), der aus der Nahrung gewonnen wird. Sehr viele Krebszellen haben einen besonders großen Energiebedarf und verbrauchen mehr Traubenzucker als die meisten gesunden Zellen. Diesen Unterschied macht man sich bei der PET zunutze.

Möglich sind aber auch andere radioaktiv markierte Substanzen, die im Stoffwechsel von Tumorzellen eine besondere Rolle spielen oder sich aufgrund einer bestimmten Trägersubstanz nur an diese Zellen binden. Diesen Umstand macht man sich auch in der Forschung zunutze: So lassen sich beispielsweise Zytostatika radioaktiv markieren, um festzustellen, wie die Chemotherapie-Medikamente im Körper aufgenommen und verarbeitet werden.

In der Praxis erhalten die meisten Patienten vor ihrer Untersuchung jedoch "FDG", also radioaktiv markierten Traubenzucker. Anhand des Traubenzucker-Beispiels soll daher im Folgenden die Funktionsweise der PET erklärt werden.

Wie wird die Strahlung gemessen?

Wenn ein Positron und ein Elektron sich gegenseitig aufheben, entstehen zwei Photonen oder Lichtquanten. Das Besondere an diesem Vorgang ist, dass die entstehenden Photonen im 180°-Winkel auseinanderfliegen. Diese Eigenschaft macht man sich bei der PET zunutze:

Ein Ring aus sehr vielen einzelnen Messeinheiten, den Detektoren, umgibt die Patientenliege. Zwei von einem Punkt im Körper ausgehende Gammaquanten treffen demnach gleichzeitig auf zwei genau gegenüberliegende Detektoren. So kann die Linie bestimmt werden, auf der der Zerfall stattgefunden hat. Durch den fortwährenden Zerfall des Tracers treffen sehr viele Photonen auf die Messeinheiten, und aus der Überlagerung der berechneten Linien kann exakt bestimmt werden, wo im Körper der Tracer zerfällt. Dies macht die PET zu einer sehr genauen Methode. Anders als bei anderen Untersuchungen, wie etwa der Szintigraphie, muss Streustrahlung nicht extra ausgeblendet werden. Die entstehenden Bilder haben also eine bessere Auflösung und damit eine hohe Qualität. Selbst sehr kleine Strukturen lassen sich noch voneinander unterscheiden.

Offene Frage: Krebs oder Entzündung? Tumor oder Narbe?

Ausgeprägte Entzündungen und Tumoren sind in der FDG-PET nicht immer sicher voneinander zu unterscheiden: Auch entzündetes Gewebe hat einen erhöhten Zuckerumsatz. Eine auffällig hohe Radiopharmakon-Anreicherung in der PET-Aufnahme deutet daher zunächst nur auf eine erhöhte Stoffwechselaktivität hin.

Onkologen kennen noch ein weiteres Problem: Manchmal haben Tumoren keinen auffallend schnellen, sondern sogar einen verringerten Energieumsatz, zum Beispiel dann, wenn der Körper versucht, sie durch Bindegewebe oder Kalk zu verkapseln oder wenn ein großer Tumor zerfällt: Dort, wo weniger oder kein Stoffwechsel mehr stattfindet, ist die Glukoseaufnahme entsprechend verringert. Dann lässt sich ein Tumor unter Umständen nicht von Bindegewebe oder Narbengewebe unterscheiden, das zum Beispiel nach einer Operation entstanden ist.

Um zwischen Tumor, aktiver Entzündung oder "Narbe" zu unterscheiden, müssen Fachleute die Gesamtsituation des Patienten berücksichtigen. Eventuell sind dazu weitere Untersuchungen notwendig, wie etwa eine Gewebeentnahme (Biopsie) oder andere bildgebende Verfahren.

Das Fazit: Mit der PET allein lässt sich die Diagnose Krebs so gut wie nie sichern. Die PET eignet sich auch nicht als Routineuntersuchung zur Krebsfrüherkennung.

PET/MRT: Neue Möglichkeiten

Seit einigen Jahren stehen auch kombinierte PET/MR-Geräte zur Verfügung: Sie kombinieren die Positronen-Emissions-Tomographie mit der strahlungsfreien Magnetresonanztomographie. Die Verbindung der beiden Verfahren galt lange Zeit als technisch sehr schwierig und wurde daher zunächst nur im Rahmen von Studien angewendet. Inzwischen gibt es mehrere Kliniken mit MR/PET-Geräten. Insbesondere der Weichteilkontrast ist bei der Magnetresonanztomographie besser als bei der Computertomographie.

Bei der PET wird heute meist mit Fluor-18 markierter Traubenzucker (FDG) verwendet. In Deutschland ist FDG bislang das einzige PET-Radiopharmakon, das für die Routineuntersuchungen in der Krebsdiagnostik zugelassen ist.

Eine PET mit einem anderen Radiopharmakon als FDG bezeichnet man als Non-FDG-PET. Solche anderen Radiopharmaka sind noch nicht zur allgemeinen Verwendung in der Krebsdiagnostik zugelassen. In der Forschung und in klinischen Studien können sie jedoch zum Einsatz kommen: Ihr Nutzen wird im Rahmen vorklinischer und klinischer Studien noch erprobt, zum Beispiel bei Prostatakrebs, Hirntumoren, Knochentumoren oder Tumoren der Hormondrüsen. Das Ziel: Non-FDG-Tracer sollen die Diagnostik bei Tumorarten mit weniger auffälligem Energiestoffwechsel verbessern. Man setzt auf andere veränderte Merkmale der Tumorzellen: Bei der Non-FDG-PET benutzt man beispielsweise markierte Aminosäuren, die in Krebszellen eine besondere Rolle spielen, oder Stoffe, die an tumorspezifische Rezeptoren der Zelloberfläche binden.

Ein Beispiel: In der Forschung zur PET beim Prostatakarzinom verwendet man mit radioaktivem Fluor markiertes Cholin als Radiopharmakon. Aufgrund ihres vergleichsweise langsamen Stoffwechsels nehmen Prostatakrebszellen relativ wenig Traubenzucker auf. Eine Unterscheidung von gesundem Prostatagewebe wäre mit radioaktiv markierter Glukose (FDG) schwierig. Stattdessen verwendet man den körpereigenen Stoff Cholin, der Bestandteil von Zellmembranen ist und im Fettstoffwechsel der Zellen eine Rolle spielt. Von Prostatakrebszellen wird Cholin vermehrt aufgenommen. Noch lässt sich der Nutzen nicht eindeutig beurteilen: Auch wenn einige Zentren ein Cholin-PET bei Prostatakrebs anbieten, gehört es bisher nicht zu den Standarduntersuchungen. Weitere Radiopharmaka, von denen man sich eine noch genauere Diagnostik des Prostatakarzinoms verspricht, werden ebenfalls in Studien erforscht.