Inhaltsverzeichnis

INHALTSVERZEICHNIS   2

KURZZEICHENVERZEICHNIS.   3

1.  EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG  4

2.  THEORETISCHE BETRACHTUNGEN  5

2.1.  SCHILDDRÜSE  5

2.1.1.  Anatomie  5

2.1.2.  Krankheitsbilder  5

2.2.  PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN.  6

2.2.1.  Strahlenphysikalische Grundlagen des Jod-131  6

2.2.2.  Halbwertszeit.  7

2.2.3.  Abstandsgesetz  8

2.3.  SZINTILLATIONSSONDE.  9

3.  DURCHFÜHRUNG UND AUSWERTUNG DES RADIOJODTESTES.  10

4.  ERGEBNISSE DER UPTAKEBESTIMMUNG VON NORMALMESSUNG UND MESSUNG MIT  

ABSTANDHALTER   14

4.1.  MESSAUFBAU  14

4.2.  VERGLEICH NORMALMESSUNG UND MESSUNG MIT ABSTANDHALTER.  14

5.  DISKUSSION DES ZWISCHENERGEBNISSES UND PRÄZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG  17

6.  ERGEBNISSE DER UPTAKEBESTIMMUNG VON NORMALMESSUNG UND MESSUNG MIT  

ABSTANDHALTER  UND KOLLIMATOR  18

6.1.  MESSAUFBAU  18

6.2.  VERGLEICH ZWISCHEN NORMALMESSUNG UND MESSUNG MIT ABSTANDHALTER UND KOLLIMATOR  18

7.  DISKUSSION DER ERGEBNISSE UND ZUSAMMENFASSUNG  22

8.  QUELLENVERZEICHNIS  24

9.  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  25

10.  ANHANG (MESSWERTTABELLEN)  26

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Kurzzeichenverzeichnis

I-127 Natürliche vorkommendes stabiles Jodisotop I-131 Radioaktives Jodisotop Betazerfall n Neutron p Proton

^- e Elektron ^{_ ν} Antineutrino A X Mutternuklid mit Massenzahl A und Ordnungszahl Z Z A Y Tochternuklid mit erhöhter Ordnungszahl + Z 1

Gammastrahlung ¹³¹ I Radioaktives Jod-131 ^{53 131} Xe Stabiles Folgeprodukt Xenon-131 des Jod 131 ⁵⁴ N 0 Ursprüngliche Anzahl der radioaktiven Atome Physikalische Zerfallskonstante T 1/2phys Physikalische Halbwertszeit [d] T 1/2bio Biologische Halbwertszeit [d] T 1/2eff Effektive Halbwertszeit [d] I Intensität der Strahlung R Abstand von der Quelle cpm Counts per minute (Zerfälle pro Minute) A 0 Applizierte Aktivität (Primäraktivität) S Anteil der gespeicherten Aktivität (Uptake) ^-t (1 - e ) Aktivitätsanstieg der Schilddrüse nach Applikation in den ersten Stunden bis zum Maximum ( + )t Abfall der Aktivität Biologische Abbaurate t 2 Zeitpunkt der 2.Uptake-Messung (nach Erreichen des Maxima) [d] t 3 Zeitpunkt der 3.Uptake-Messung (nach Erreichen des Maxima) [d] RIU 2 Radiojoduptake nach 24h [%]

RIU 3 Radiojoduptake nach 48h [%] RIU max Maximale Speicherung [%] t Zeit der Uptake-Messung (nach Applikation) [d] t max Zeitpunkt des maximalen Uptakes [d]

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1. Einleitung und Aufgabenstellung

Zu den häufigsten Krankheiten in Deutschland gehören die Erkrankungen der Schilddrüse. Mehr als ein Drittel der Bevölkerung ist davon betroffen. Fehlfunktionen der Schilddrüse haben vielfältige Störungen der Gesundheit zur Folge, die das Allgemeinbefinden und damit auch das Leistungsvermögen stark beeinträchtigen können. Nervöse Unruhe, Schlaflosigkeit, Hitzewallungen und Muskelschwäche gehören unter anderem zu den Symptomen einer Überfunktion (Hyperthyreose) der Schilddrüse. Eine dauerhafte, stabile Euthyreose (normale Schilddrüsenhormonfunktion) soll durch die Beseitigung der hyperthyreoten Stoffwechsellage in Folge einer Behandlung der erkrankten Schilddrüse erzielt werden. Dazu stehen mehrere Therapieverfahren zur Auswahl. Die Radiojodtherapie hat sich neben der operativen Therapie zu einer effektiven und relativ nebenwirkungsarmen Therapiemethode etablieren können. Es werden jährlich rund 120.000 Patienten an der Schilddrüse operiert und weitere 60.000 mit einer Radiojodtherapie behandelt [17].

Vor jeder Radiojodtherapie ist in Deutschland ein Radiojodtest zur individuellen Aktivitätsermittlung gesetzlich vorgeschrieben. Dabei werden die maximale Speicherung des applizierten Jod-131 und die effektive Halbwertszeit patientenspezifisch bestimmt. Dabei ist es wichtig, alle benötigten Parameter so genau wie möglich zu bestimmen, um das bestmögliche Therapieergebnis für den Patienten zu erzielen.

Die beim Radiojodtest bestimmten Parameter können jedoch stark fehlerbehaftet sein. Schon geringe Bewegungen des Patienten und unterschiedliche Positionierungen bei den Messungen (bei geringen Abstand zur Messsonde) führen zu fehlerhaften Messergebnissen. Aus diesen Gründen wurde von SCHOLZ [13] ein Abstandhalter für den Radiojodtest entwickelt, der diese Fehler minimiert.

Die Aufgabe dieses Praktikum ist es, den Abstandhalter zur Minimierung der Bewegungs- und Positionierungsfehler während der Radiojoduptake-Testmessung bei Patienten mit benignen Schilddrüsenerkrankungen zu verifizieren. Dabei soll an einer Patientengruppe ein Vergleich der Uptake-Werte aus der Normalmessung sowie der Messung mit dem Abstandhalter durchgeführt werden.

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2. Theoretische Betrachtungen

2.1. Schilddrüse

2.1.1. Anatomie

Die Schilddrüse (Glandula thyroidea) ist eine kleine endokrine Drüse, die schmetterlingsförmig rechts und links neben der Trachea und dicht unterhalb des Kehlkopfes liegt (Abb. 2.1). Sie besteht aus zwei Lappen, die durch einen kleinen Steg (Schilddrüsenisthmus) miteinander verbunden sind. Zusammengesetzt ist das Schilddrüsengewebe aus einer Vielzahl von mikroskopisch kleinen bläschenartigen Gebilden, den Follikeln, in denen die Hormone in inaktiver Form, als so genannte Kolloide, gespeichert werden. Am Rand dieser Follikel, in den Epithelzellen, werden die Schilddrüsenhormone hergestellt [14].

Krankheitsbilder 2.1.2.

Die Schilddrüse hat die Aufgabe, den Organismus mit den Jodhormonen Thyroxin (Tetrajodthronin T4) und Trijodthronin (T3) zu versorgen. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichende Zufuhr von Jod mit der Nahrung. Der Organismus unterscheidet nicht zwischen dem natürlichen Jod (I-127) und dem radioaktiven Jod (I-131). Es wird in atomarer Form in die Schilddrüsenhormone eingebaut. Somit eignet sich das Jod-131, wegen seiner natürlichen Affinität zur Schilddrüse, besonders gut zur Schilddrüsendiagnostik und -therapie [6,5].

Der Radiojodtest wird vor der Radiojodtherapie benigner Schilddrüsenerkrankungen durchgeführt. Im folgenden Abschnitt wird folglich auch nur auf dieses Krankheitsbild der Schilddrüse eingegangen. Zu den benignen Erkrankungen gehört die Jodmangelstruma, auch Struma oder Kropf genannt, das durch eine Vergrößerung der Schilddrüse durch Jodmangel gekennzeichnet ist. Man unterscheidet zwischen:

• Euthyreote Struma (Kropf mit normaler Schilddrüsenhormonfunktion)

• Knotenkropf

• Hyperthyreote Struma (Kropf mit Überfunktion der Schilddrüse)

Die Schilddrüse nimmt das angebotene Jod aus der Nahrung auf, speichert es und verbraucht es bei der Produktion der Schilddrüsenhormone Thyroxin und Trijodthyronin. Bei Jodmangel wächst die Schilddrüse, um ihre Leistung zu erhöhen und kann dann bis zu 98% des vom Körper aufgenommenen Jodes aus dem Blut verwerten. Dies ist zunächst eine biologisch sinnvolle Anpassung an eine

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jodarme Umgebung. Bei einem länger bestehenden Jodmangelstruma entwickelt sich jedoch, durch ungeregeltes Wachstum und Funktionsveränderung, autonomes Gewebe, das unabhängig von dem übergeordneten Regelsystem Schilddrüsenhormone an das Blut abgibt.

Eine Sonderform der Jodmangelstruma ist Morbus Basedow, eine Autoimmunkrankheit, bei der der Körper aus unbekannten Gründen, spezifische gegen die Schilddrüse gerichtete Stoffe (Antikörper) ausbildet, die die Schilddrüse zu einer vermehrten Hormonproduktion anregen [9].

2.2. physikalische Grundlagen

Strahlenphysikalische Grundlagen des Jod-131 2.2.1.

Im Folgenden werden, die zur Radiojodtherapieplanung wichtigen strahlenphysikalischen Besonderheiten des Jod-131, erläutert. Das bei der Behandlung von Schilddrüsenkrankheiten eingesetzte Jod-131-NaI ist ein ^- -Strahler mit nachfolgender harter -Strahlung des Tochternuklids Xe-131 (Abb. 2.2). Es besitzt die für den Radiojodtest wichtigen Komponenten, die therapeutisch Wirksame und die diagnostisch relevante Komponente.

Die ^- -Strahlung, die therapeutisch wirksame Komponente, wird bei Neutronenüberschuss durch die Umwandlung eines Neutrons in ein Proton sowie ein Antineutrino emittiert [15]. __

⁻ ν + + → Allgemein gilt für den ^- -Zerfall folgende Gleichung: e p n (3)

Die entstandenen Elektronen werden in Form der ^- -Strahlung aus dem Kern emittiert. Die Ordnungszahl Z des entstehenden Nuklids hat sich um eins erhöht. Die Massenzahl A bleibt dagegen unverändert. __

Beim ^- -Zerfall wandelt sich der Kern des radioaktiven Nuklids (Mutterkern) meist nicht gleich in den Grundzustand, sondern in einen energetisch angeregten Zustand des Tochterkerns um. D.h. der Kern besitzt gegenüber dem natürlichen energetischen Grundzustand überschüssige Energie. Diese wird in Form von elektromagnetischer Strahlung (-Strahlung), der diagnostisch relevanten Komponente, abgegeben, um dann in den stabilen Grundzustand zu gelangen [7].

Da die Reichweite der ^- -Strahlung im Gewebe zwischen 0,5 - 2 mm beträgt, ergibt sich ein steiler Dosisabfall zwischen Jod-131-speicherndem Schilddrüsengewebe und umliegenden Halsweichteilgewebe. Somit wird nur das betroffene Schilddrüsengewebe zerstört. Die -Strahlung (E = 364keV) verlässt zu über 90% die Schilddrüse und wird deshalb zu Voruntersuchungen und zur Überwachung der Radiojodtherapie genutzt [9].

Halbwertszeit 2.2.2.

Die Halbwertszeit gibt an, nach welcher Zeit die Anzahl der ursprünglich radioaktiven Atome auf die Hälfte reduziert ist. Die aus dem Zerfallsgesetz abgeleitete Definition verdeutlicht, dass die Halbwertszeit unabhängig von der Anfangsaktivität ist, d.h. es wird in gleichen Zeiten der gleiche prozentuale Anteil der Aktivität abgebaut.

In der Praxis wird zwischen physikalischer, biologischer und effektiver Halbwertszeit unterschieden. Die physikalische Halbwertszeit ist die Zeit, in der die Hälfte der radioaktiven Kerne zerfallen ist. Im Gegensatz dazu gibt die biologische Halbwertszeit die Zeit an, in der eine radioaktive Substanz aus einem Verteilungsraum (einem Organ) durch Abklingen und Ausscheiden um die Hälfte verringert ist. Die effektive Halbwertszeit verbindet beide Werte mathematisch und dient zur Abschätzung der Strahlenexposition für den Patienten. Sie ist immer kleiner als die physikalische und biologische Halbwertszeit [6].

Verdeutlicht wird dieser Zusammenhang am Beispiel des Jod-131. Nach acht Tagen ist die Hälfte der radioaktiven Kerne zerfallen. Die biologische Halbwertszeit von Schilddrüsenerkrankten beträgt bei Überfunktion circa 24 Tage. Daraus ergibt sich nach obiger Formel eine effektive Halbwertszeit von rund sechs Tagen [7].

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