Radioaktive Nuklide in der Medizin. Vor- und Nachteile ihrs Einsatzes

Inhalt

1 Negative Assoziationen mit Radioaktivität

2 Einsatz von radioaktiven Nukliden in der Medizin
2.1 Einsatz zur Diagnose
2.1.1 Diagnose im Bereich der Nuklearmedizin (Szintigraphie)
2.1.1.1 Funktionsweise der Szintigraphie
2.1.1.2 Diagnosemöglichkeiten mithilfe der Szintigraphie
2.1.2 Diagnose mithilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
2.1.2.1 Funktionsweise der PET
2.1.2.2 Diagnosemöglichkeiten und Einsatz der PET
2.2 Einsatz zur Therapie
2.2.1 Teletherapie
2.2.1.1 Funktionsweise
2.2.1.2 Arten der Teletherapie und deren Einsatz in der Medizin
2.2.2 Brachytherapie
2.2.3 Radiosynoviorthese (RSO)
2.2.3.1 Funktionsweise der Radiosynoviorthese
2.2.3.2 Therapiemöglichkeiten mithilfe der Radiosynoviorthese
2.2.4 Nuklearmedizinische Therapie
2.2.4.1 Funktionsweise der Nuklearmedizinischen Therapie
2.2.4.2 Einsatz der Nuklearmedizinischen Therapie in der Medizin

3 Probleme bei der Nutzung radioaktiver Nuklide in der Medizin
3.1 Aufwand zur Behandlung
3.2 Belastung des Patienten
3.3 Unzureichendes Wissen über die Wirkung radioaktiver Nuklide

4 Fazit: Notwendigkeit von radioaktiven Nukliden in der Medizin

5 Literaturverzeichnis

1 Negative Assoziationen mit Radioaktivität

Im Zusammenhang mit Radioaktivität werden häufig die Gefahren, die schädliche Wirkung auf den Körper, die Probleme bei der Nutzung und Lagerung radioaktiver Nuklide und viele weitere Nachteile diskutiert. Jedoch ist es wichtig, auch die Vorteile der Radioaktivität, z.B. in den Bereichen der Technik und Wissenschaft nicht zu vergessen. Um den Nutzen zu zeigen, wird in dieser Seminararbeit auf den Einsatz radioaktiver Nuklide im Bereich der Medizin eingegangen. Hier erschließen sich durch die Verwendung neue Diagnose- und Therapiemöglichkeiten, von denen einige dargestellt werden.

Ziel der Arbeit ist es, eine vielseitige Erläuterung verschiedener Einsatzmöglichkeiten von radioaktiven Nukliden im Bereich der Medizin zu geben, um die Vielfalt und den Nutzen dieses Einsatzes zu veranschaulichen. Außerdem soll nach ausführlicher Abwägung der Vor- und Nachteile eine Schlussfolgerung gezogen werden, ob der Einsatz radioaktiver Nuklide sinnvoll ist.

Um die Vielfalt geordnet aufzeigen zu können, wird zunächst auf die verschiedenen Diagnosemöglichkeiten eingegangen, wobei jeweils die Funktionsweise und dann die diagnostizierbaren Erkrankungen mithilfe dieser Methode dargestellt werden. Anschließend werden verschiedene Therapiemöglichkeiten mithilfe radioaktiver Nuklide aufgezeigt. Hierbei wird ebenso zuerst auf die Funktionsweise und dann auf die verschiedenen therapierbaren Erkrankungen eingegangen. Als weiteres Thema werden einige Probleme bei der Nutzung radioaktiver Nuklide in der Medizin aufgeführt und veranschaulicht. Zuletzt wird aus den Erläuterungen ein Fazit gezogen.

2 Einsatz von radioaktiven Nukliden in der Medizin

2.1 Einsatz zur Diagnose

Unter Diagnose versteht man in der Medizin die Erkennung von Erkrankungen. Diese kann durch eine einfache Untersuchung beim Arzt erfolgen, jedoch gibt es auch schwer identifizierbare Erkrankungen bei denen spezielle Methoden zur Diagnose nötig sind. In Kapitel 2.1 wird nun auf einige dieser Methoden unter Verwendung radioaktiver Nuklide eingegangen.

2.1.1 Diagnose im Bereich der Nuklearmedizin (Szintigraphie)

Nuklearmedizinische Diagnosearten bringen - im Unterschied zu beispielsweise radiologischen Diagnosen wie Röntgen oder Computertomographie, die auf den Aufbau des Körpers also morphologisch fixiert sind - Funktionsstörungen im menschlichen Körper zum Vorschein, indem sie bestimmte Stoffwechselvorgänge durch radioaktive Nuklide beobachtbar machen. Auf radiologische Diagnoseverfahren wird in dieser Seminararbeit nicht genauer eingegangen, da sie keine auf einem Zerfallsprozess beruhende Strahlung verwenden und somit nicht zum Themengebiet gehören. (zusammengefasst nach Bayrisches Landesamt für Umwelt, 2014)

2.1.1.1 Funktionsweise der Szintigraphie

Die grundlegende Idee besteht darin, über die Konzentration spezieller Stoffe an bestimmten Stellen des Körpers zu verschiedenen Zeitpunkten Informationen über den Stoffwechsel zu gewinnen. Um diese Konzentration von außen messen zu können, verabreicht man dem Patient Pharmaka wie zum Beispiel bestimmte Eiweiße oder Salze, die sich je nach Art und Beschaffenheit in möglichst

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Szintigramm eines Patienten mit Tumor (http://nuklearmedizin.uniklinikum- dresden.de/diagnostik/skelett/)

genau einem oder hauptsächlich einem Organ anreichern. Diese Medikamente kann man radioaktiv markieren, indem man an die Pharmaka zerfallende Nuklide, am häufigsten Technetium-99m mit einer Halbwertszeit von 66h und einer mittleren Energie von 140 keV, koppelt. Hierbei werden Gammastrahler verwendet, da sie oft eine kurze Halbwertszeit besitzen und die Strahlen nicht wie beispielsweise Alphastrahlung durch verschiedene Körperschichten auf dem Weg nach außen abgeschirmt oder geschwächt werden. Die von den Radiopharmaka (Tracer genannt) emittierten Gammastrahlen können außerhalb des Körpers dann mit Szintillationszählern (auch Gammakameras genannt) gemessen werden. Hierbei treffen die Gammaquanten auf ein bestimmtes Material (den sogenannten Szintillator), wo sie kleine Lichtblitze auslösen. Diese Blitze lösen am Anfang des Multiplyers, einer Röhre mit der Funktion diese Lichtblitze zu detektieren, auf einer Fotoplatte Elektronenströme frei, welche dann nach einer Verstärkung durch sogenannte Dynoden (Elektroden, an denen eine positive Spannung anliegt) an einer Anode am Ende der Röhre elektronisch gemessen werden können. Lässt man die Gammakameras nun um den Patienten herum rotieren, ergibt sich ein Bild (Szintigramm genannt), das Rückschlüsse auf die unterschiedlichen Konzentrationen der Pharmaka an verschiedenen Orten im Körper zulässt. Die Bereiche mit hoher Anzahl sind auf diesem Bild dunkler markiert als die Bereiche, an denen sich weniger Radiopharmaka befinden. In Abbildung 1 ist ein Szintigramm dargestellt, wobei sich der Tumor mit einer höheren Konzentration an Tracern deutlich schwarz abzeichnet. Zur besseren Veranschaulichung wurde er zusätzlich mit einem roten Pfeil markiert. (nach Kiefer, 2012)

2.1.1.2 Diagnosemöglichkeiten mithilfe der Szintigraphie

Durch diese Methode lassen sich vor allem Fehlfunktionen von Organen und Stoffwechselveränderungen im Körper des Patienten diagnostizieren und quantitativ bestimmen. Die klassische Szintigraphie bildet auf dem Weg zur definitiven Diagnose also eine wichtige Ergänzung zu

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Häufigkeit nuklearmedizinischer

Untersuchungen

(http://www.bfs.de/de/ion/medizin/diagnostik /nuk_diagnostik_dt.jpg)

den verschiedenen morphologischen Methoden. Das am häufigsten untersuchte Organ ist mit Abstand die Schilddrüse (siehe Abbildung 2), die auf mögliche Fehlfunktionen untersucht wird. Jedoch können genauso verschiedene Teile des Skeletts, die Funktion der Herzmuskulatur oder die Nierenfunktion untersucht werden. In Abbildung 3 ist der Befund bei einer gesunden Schilddrüse dargestellt, die unter Einsatz von Technetium-99m untersucht wurde. Hierbei wurde etwa

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Szintigramm einer gesunden Schilddrüse

(http://www.lfu.bayern.de/strahlung/strahlung_m edizin_radionuklide/diagnostik/pic/131086_kl.jpg)

20min nach intravenöser Injektion des Radiopharmakons die Radionuklidverteilung in der Schilddrüse gemessen. Abbildung 4 hingegen zeigt eine krankhaft veränderte Schilddrüse. Dies lässt sich an der ungleichen Konzentration des Radiopharmakons in den

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Szintigramm einer krankhaft

veränderten Schilddrüse (http://www.bfs.de/de/ion/medizin/diagnostik/szi ntigraphie.jpg) zwei Hälften der Schilddrüse erkennen, wobei der linke Teil deutlich aktiver ist als der rechte. Zudem zeigt sich beim Vergleich der Färbungen der beiden Schilddrüsen, dass die kranke Schilddrüse auch im Allgemeinen weniger Technetium-99m anreichern konnte. Es liegt also eine Unterfunktion des rechten Schilddrüsenteils vor. (entnommen aus Feinendegen, 2006)

2.1.2 Diagnose mithilfe der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)

Die Positronen-Emissions-Tomographie ist ein vergleichsweise neues Verfahren im Bereich der bildgebenden Verfahren in der Medizin. In Kopplung mit der Computertomographie oder der Magnet-Resonanz-Tomographie wird dieses Verfahren jedoch schon häufig in der Praxis eingesetzt, vor allem in der Tumordiagnostik. Hierauf wird aber in Kapitel 2.1.2.2 noch genauer eingegangen.

2.1.2.1 Funktionsweise der PET

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Positronen-Emissions-Tomograph mit Bedienungsplatz

(http://www.lfu.bayern.de/strahlung/strahlung_me dizin_radionuklide/messgeraete/pic/131088_gr.jpg)

Bei dieser Art der Diagnose injiziert man dem Patienten Nuklide (bei der PET sind es Positronenstrahler), die direkt in den Stoffwechsel eingeschleust werden können. Kohlenstoff-11, Stickstoff-13, Sauerstoff-15 und Fluor-18 sind jedoch sehr kurzlebig, weswegen erst durch immer weiter fortschreitende Technik deren Einsatz in der Medizin möglich gemacht wurde. Wegen der kurzen Halbwertszeit war es beispielsweise oft nicht möglich, die Nuklide rechtzeitig von ihrem Erzeugungsort (also oft einem radiologischen Labor) zu einer Klinik zu bringen. Durch die Verbesserung der Technik zur Erzeugung dieser Nuklide können diese jetzt oft direkt im klinikeigenen Labor hergestellt werden.

(Abschnitt zusammengefasst nach Feinendegen, 2006)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Koinzidenzapparatur eines PET

Die von den Radionukliden ausgesandten Positronen treffen auf benachbarte Elektronen und es wird eine Vernichtungsstrahlung mit 2

(https://commons.wikimedia.org/wiki/File:P ositron_Emission_Tomograph_Coincidence- de.svg)

Gammaquanten, die genau im Winkel von 180° zueinander stehen, ausgesandt. Ringförmig um den Patienten angeordnete Detektoren können diese Gammaquanten dann erkennen und messen. In Abbildung 5 ist ein Positronen-Emissions-Tomograph mit Bedienungsplatz dargestellt. Hier ist die kranzförmige Anordnung um den Patienten sehr gut zu erkennen. Mithilfe einer Koinzidenzapparatur (die in Abbildung 6 dargestellt ist) lässt sich dann genau bestimmen, an welchen Stellen zwei Gammaquanten gleichzeitig auftreffen (in Abbildung 6 sind es die zwei orange gefärbten Detektoren). Durch spezielle Computerprogramme können die Radionuklide dann genau lokalisiert werden. (aus Kiefer, 2012)

2.1.2.2 Diagnosemöglichkeiten und Einsatz der PET

Durch die direkte Injektion der Radiopharmaka in den Stoffwechselkreislauf lassen sich mithilfe der PET krankhafte Stoffwechselveränderungen und bestimmte Stoffwechselvorgänge erkennen. Außerdem können mit ihr Tumore und Metastasen, die einen erhöhten Zuckerverbrauch aufweisen, gut lokalisiert werden, indem man den dorthin

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Abbildung 7: Beispiel einer wandernden Zucker mit Fluor-18 PET/CT-Untersuchung

(http://www.medizin.uni-

(Difluorodeoxyglucose) markiert. Eingesetzt wird die PET oft in Kombination mit der Computertomographie (CT), wobei sich durch die Überlagerung der funktionellen Aussagen tuebingen.de/uktmedia/EI NRICHTUNGEN/Kliniken/R adiologische+Klinik/Diagn ostische+und+Interventio nelle+Radiologie/Bild_Arc hiv/PET_70_CT_30-port- 10011-height-730-width- 730-p-7412.jpeg)

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