Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e.V

31.07.2010

Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin



		Verlängerung der Durchführungsempfehlung für 18-Fluor-PET bis 31. Dezember 2010 mehr...


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Leitlinie zur Tumordarstellung mit (F-18)-Fluordeoxyglukose (FDG)
W. H. Knapp, Klinik für Nuklearmedizin, Medizinische Hochschule Hannover

Leitlinie in Anlehnung an Schelbert HR, et al. J Nucl Med 1998; 39: 1302-5.

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Zielsetzung

Die folgende Empfehlung dient der Unterstützung klinisch tätiger Nuklearmediziner und Onkologen sowie in der Facharztausbildung befindlicher Ärzte bei der Indikationsstellung, Durchführung, Befundung und Interpretation der Ergebnisse von Untersuchungen mit FDG im Rahmen onkologischer Fragestellungen.
Grundlagen und Definitionen

Der Nutzen von Untersuchungen mit FDG im Rahmen onkologischer Fragestellungen ist in den letzten Jahren recht gut dokumentiert. Insbesondere eignen sich PET-Untersuchungen mit FDG zur Differenzierung maligner und benigner RF, zur Definition des Ausbreitungsstadiums und des Malignitätsgrades von Tumoren sowie zur Differenzierung von Rezidiven gegenüber Therapieinduzierten Gewebsveränderungen und schließlich zur Erfassung der Therapiewirkung.

Je nach klinischer Fragestellung und zur Verfügung stehender Meßtechnik umfaßt die Bildgebung mit FDG folgende Elemente:
1. Teilkörpertomographie
  
  Dieser Aufnahmemodus wird üblicherweise verwendet, wenn Anomalien in einer bestimmten Körperregion erwartet werden, z.B. bei Verdacht auf Lungen-Ca. oder zur Frage einer hilären LK-Beteiligung.
2. Dynamische Tomographie
  
  Dieses Verfahren beinhaltet multiple sequenzielle, dreidimensionale Aufnahmen in einem begrenzten Gesichtsfeld und ist zur Quantifizierung metabolischer Raten unerläßlich.
3. Ganzkörpertomographie
  
  Aufnahmeverfahren für Tumor- oder Metastasensuche unbekannter Lokalisation.
4. Schwächungskorrektur
  
  Dieser Begriff beinhaltet unterschiedliche Verfahren, mit denen die Schwächung der emittierten Photonen korrigiert werden kann. Diese Korrektur erfolgt entweder auf der Grundlage einer Transmissionsmessung oder auf der Grundlage geometrischer Daten. Bei der Transmissionsmessung wird mit Hilfe einer externen Strahlenquelle ein zu den Emissionstomogrammen korrespondierender Datensatz akquiriert. Bislang werden diese Datensätze durch den Positronen-Tomographen akquiriert. Das geometrische Verfahren wird typischerweise bei der Untersuchung des Gehirns eingesetzt, bei der die Photonenschwächung durch die Bestimmung der im Gewebe zurückgelegten Wegstrecke abgeschätzt werden kann.
Indikationen
1. Differenzierung benigner und maligner Läsionen (2, 3, 6, 7)
2. Definition des Tumorausbreitungsstadiums (7, 10, 11)
3. Graduierung maligner Hirntumoren (2, 3)
4. Differenzierung von Tumorrezidiven und Therapie-induzierten Gewebsveränderungen (4, 9, 12)
5. Untersuchung der Therapiewirkung beim Mamma-Ca (14) Abgestufte Indikationen in Abhängigkeit vom Tumortyp sind auf der Grundlage einer interdisziplinären Konsensuskonferenz veröffentlicht (13).

Durchführung der Untersuchung

Patientenvorbereitung
1. Vor Untersuchungsbeginn: Die Patienten sollen mindestens vier Stunden vor der Untersuchung nüchtern bleiben, um die physiologische Glukoseutilisation und somit die FDG-Aufnahme z. B. durch das Myokard so gering wie möglich zu halten (1).
2. Im Rahmen der PET-Untersuchung:
  1. Für Untersuchungen des Gehirns soll der Patient in der Phase zwischen FDG-Applikation und der tomographischen Aufnahme in einem ruhigen und abgedunkelten Raum liegen.
  2. Vor der FDG-Applikation sollte der Serum-Glukosespiegel bestimmt werden, da die Anreicherung von FDG in Tumoren im Falle einer Hyperglykämie reduziert ist (8).
Wichtige Informationen vor der Durchführung der Untersuchung
1. Vorangegangene Operationen (mindestens die in den letzten sechs Monaten), vorangegangene Chemotherapie, Strahlentherapie und vorangegangene Diagnostik
2. Anamnese bezüglich Diabetes, Dauer des Nüchternzustandes
3. Ist der Patient in der Lage, 1-2 Stunden ruhig zu liegen, ist eine Sedierung erforderlich?
4. Kann der Patient die Arme über den Kopf nehmen?
Vorsichtsmaßnahmen

Nicht erforderlich

Radiopharmazeutikum und Strahlenexposition

Siehe Tabelle 1

Aktivität

Dosis krit. Organ
mGy/MBq

Eff. Dosis
mGy/MBq

Erwachsene

350-750 MBq

0,17 Blase

0,027

Kinder (5 Jahre)

5 - 10 MBq/kg

0,48 Blase

0,073

Tab. 1:

Dosimetrie für PET und FDG.

Aufnahmemodus
1. Akquisitionsparameter für FDG und dedizierte PET-Systeme
  1. Teilkörpertomographie: Dieser Aufnahmemodus wird verwendet, um die metabolische Aktivität bereits bekannter Läsionen (Röntgen, CT, MRT) möglichst deutlich darzustellen und abzugrenzen. Wird eine dynamische Akquisition in diesem Körperabschnitt vorgenommen, so kann die metabolische Aktivität von Tumoren quantifiziert werden. Da hierfür nur ein begrenztes Sichtfeld zur Verfügung steht, ist eine sorgfältige, genaue Positionierung des Pat. im Tomographen zur Erfassung verdächtiger Läsionen eine unabdingbare Voraussetzung.
    
    Transmissionsmessungen sind für die Quantifizierung, aber auch für eine adäquate Darstellung kleiner Herde notwendig. Die Akquisitionszeit und die Gesamtzahl der Impulse, die für die Schwächungskorrektur notwendig sind, können zwischen den unterschiedlichen PET-Systemen variieren. Typische Zeiten liegen bei 15-20 min, typische Impulszahlen bei 125 Mio. Ereignissen. Einige Systeme gestatten, die Transmissionsmessung nach der Aufzeichnung der Emission vorzunehmen.
    
    Die Aufzeichnung der Emission beginnt ca. 30-40 min nach der intravenösen Injektion des Radiopharmazeutikums, die kontralateral der Lokalisation einer bekannten verdächtigen Läsion vorgenommen werden sollte. Im Falle einer dynamischen Akquisition muß die sequentielle Bildserie zum Zeitpunkt der Injektion des Radiopharmazeutikums beginnen (s.u.). Die Akquisition der Emissionsimpulse dauert typischerweise 6-15 min. Dabei wird eine Impulszahl von 5-15 Mio. Ereignissen, je nach Körperabschnitt, angestrebt.
    
    Eine Alternative besteht darin, den Patient nach der Transmissionsmessung aufstehen zu lassen und für die Emissionsdarstellung zu repositionieren. Hierfür ist eine sorgfältige Erfassung der Position des Patienten im Tomographen erforderlich. Ein Zeitintervall von 30 min nach der FDG-Injektion ist erforderlich, um ein metabolisches »Trapping« der Aktivität zu erreichen. Diese Alternative ermöglicht, daß der Patient vor der Repositionierung im Tomographen und vor der Aufzeichnung der Emission die Blase entleert. Wie bereits oben festgestellt, ist bei einigen PET-Systemen die Transmissionsakquisition nach der Emissionsaufzeichnung vorgesehen.
    
    Eine semiquantitative Abschätzung des Tumorstoffwechsels (SUV = Standardized Uptake Value) basiert auf der relativen Radioaktivität in einer Läsion, bezogen auf die injizierte Aktivität und das Körpergewicht. Diese Abschätzung wird anhand einer (statischen) Emissionsaufnahme vorgenommen, die typischerweise 30 min p.i. angefertigt wird (nachdem die Aktivititäts-Konzentration in der Läsion ein Plateau erreicht hat). Sie erfordert zusätzlich die Kenntnis der gesamten FDG-Aktivität, die injiziert wurde (Messung der leeren Spritze erforderlich), des Körpergewichts bzw. der Körpergröße für die Bestimmung der Körperoberfläche. Der SUV kann noch mit einem Korrekturfaktor, der die Serum-Glukosekonzentration berücksichtigt, versehen werden.
    
    Eine dynamische Bildaufzeichnung ist erforderlich, wenn der Glukoseumsatz von Tumoren quantifiziert werden soll. Nach der Transmissionsmessung (s.o.) wird mit der Aufnahmesequenz zum Zeitpunkt der FDG-Injektion begonnen. Die Aufzeichung dauert dann 60-90 min.
    
    Die quantitative oder semiquantitative Bestimmung des Tumormetabolismus kann Messungen der arteriellen Input-Funktion, der Konzentration von FDG und Glukose im Plasma, der gesamten effektiv applizierten FDG-Aktivität und die Bestimmung der Körperoberfläche notwendig machen. Weiterhin wird ein Kalibrierungsfaktor benötigt, der die Umrechnung zwischen Impulsen des PET-Systems (Ereignisse/sec pro Volumenelement) und der im Bohrlochzähler gemessenen Aktivitätskonzentration (Ereignisse/sec pro ml) erlaubt. Dieser Faktor kann mit Hilfe eines zylindrischen Phantoms ermittelt werden, das eine Lösung mit einem Positronen-Emitter in bekannter Aktivitätskonzentration enthält. Dazu muß die Aktivität eines Aliquots der im Phantom befindlichen Lösung in einem Bohrlochzähler gemessen werden.
  2. Ganzkörperabbildung: Bei diesem Abbildungsverfahren kann eine Korrektur angebracht werden, die die Photonenschwächung berücksichtigt. Diese Korrektur erfordert die Anfertigung von Transmissionsaufnahmen. Zur Vermeidung von Abbildungsartefakten ist die genau gleiche Positionierung des Patienten während der Aufzeichung der Transmission und der Emission Voraussetzung.
2. Akquisitionsparameter fur die Aufzeichnung von FDG mit speziellen Koinzidenz-Gammakameras:
  1. Tomographie begrenzter Körperabschnitte: Hierfür gelten die gleichen Leitlinien der Patientenvorbereitung wie für die Verwendung dedizierter PET-Systeme. Die Aufzeichnung erfolgt über ein Zeitintervall von 30 min in 3°-Schritten. Die Impulse werden in einer 64 x 64-Matrix akquiriert. Das Energiefenster wird bei 511 keV +/- 10% eingestellt.
  2. Planare Ganzkörperabbildung: Für diese Modalität werden Aufnahmen in anteriorer und posteriorer Sicht angefertigt. Die Abtastgeschwindigkeit sollte so gewählt werden, daß 450000- 1000000 Ereignisse für jede Sicht erzielt werden.
Interventionen

Zur Elimination störender Aktivität im Ausscheidungstrakt können Blasenkatheter, Hydratation und/oder Anwendung eines Diuretikums hilfreich sein, vor allem bei der Interpretation eines lokalen Aktivitätsherdes im Bereich des Beckens oder Abdomens.
Daten- und Bildverarbeitung
1. Verarbeitung der mit einem dedizierten PET-System akquirierten Impulse:
  1. Standard-Tomogramme (transaxial): Die Daten werden in Form von transaxialen Schichten mit 128 x 128 Bildelementen rekonstruiert. Dabei entspricht ein Bildelement 4-5 mm. Nach Rekonstruktion beträgt die Bildauflösung ca. 9-11 mm FWHM. Gelegentlich wird ein Shepp-Logan-Filter mit einer »Cut-off-Frequenz« von 0,1 Zyklus/Pixel verwendet, um einen adäquaten Kompromiß von Auflösung und Rauschen zu erzielen. Die Schichten können in koronale und/oder sagittale Ebenen reorientiert und schließlich alle drei Ebenen visuell einzeln durchgemustert werden.
    
    Die Quantifizierung des Tumormetabolismus (quantitativ oder semiquantiativ) basiert auf der Definition von »Region of interest«, die dem Tumor und dem Intravasalraum in den dynamisch aufgezeichneten Bildern zugeordnet werden. Die resultierenden Zeit-Aktivitäts-Kurven werden der Analyse mit einem Kompartiment-Modell unterzogen oder graphisch ausgewertet, um die Phosphorylierungsrate von FDG zu bestimmen.
    
    Die semiquantitative oder quantitative Auswertung erfordert eine sorgfältige Kalibrierung der Zählraten des PET-Systems auf die Zählraten des Bohrlochzählers (s. o.). Die Kalibrierung mit einem zylindrischen Phantom (s.o.) sollte am Tag der Messung oder in regelmäßigen Zeitabständen (1-2mal pro Woche) durchgeführt werden. Die applizierte Aktivität sollte ebenfalls sorgfältig registriert werden (Messung der Spritze vor und nach Applikation).
  2. Ganzkörperaufnahmen (schwächungskorrigiert und nicht-korrigiert): Für jede Bettposition der sequentiellen Aufzeichnung von Körperabschnitten werden die Impulsraten mit einem Korrekturfaktor für den Zerfall des Radionuklids versehen. Aus den sequentiell akquirierten Datensätzen werden verschiedene Projektionsbilder errechnet. Daraus wird ein Satz transaxialer Schichten rekonstruiert, woraus ein Satz koronaler, evtl. auch ein Satz sagittaler Ganzkörper-Schichten errechnet wird. Die Zahl der parallelen Ganzkörper-Schichten (aneinanderliegend) beträgt zwischen 15 und 45. Eine simultane Bildschirmdarstellung koronaler, sagittaler und transaxialer Schichten sowie rotierender Projektionsaufnahmen ist bei der genauen Lokalisierung von fokalen Aktivitätsanreicherungen äußerst hilfreich. In vielen Fällen ermöglicht die Zusammenschau der Aufnahmen, normale und abnormale Aktivitätsherde zu differenzieren.
2. Verarbeitung von Aufnahmen mit Koinzidenz-Gammakameras: Für die Verarbeitung der Primärdaten muß eine Zerfallskorrektur durchgeführt werden. Die weitere Verarbeitung der Bilder erfolgt durch Rekonstruktion mit Hilfe eines räumlichen Glättungsverfahrens und einem Butterworth-Filter (Cut-off-Frequenz 0,35-0,45 Zyklen/Bildelement, 4. Ordnung).
Befundung/Interpretation:
1. Wenn andere bildgebende Verfahren durchgeführt werden, kann eine Korrelation mit den Positronen-Tomogrammen hilfreich sein (z.B. Bildfusion).
2. Eine normale Aktivitätsanreicherung nach FDG-Injektion ist im Gehirn, im Myokard (manchmal auch nach längerer Zeit der Nüchternheit), in der Leber, der Milz, im Magen, im Intestinaltrakt, in den Nieren und in den ableitenden Harnwegen zu erwarten.
3. Eine verstärkte Aktivitätsaufnahme wird in Tumoren, in ausheilenden Operationswunden, in granulomatösem Gewebe und in Infektionsherden sowie nicht-infektiösen Entzündungen beobachtet.
4. Eine quantitative oder semiquantitative Auswertung kann für die Differenzierung maligner Läsionen gegenüber anderen aktivitätsanreichernden Prozessen (benigne Raumforderungen oder Anreicherungen im Rahmen physiologischer Prozesse) hilfreich sein.
Qualitätskontrolle:
1. Radiopharmazeutika: siehe einschlägige Richtlinien.
2. Geräte: siehe einschlägige Richtlinien.
Fehlerquellen (5)
1. Residualalitivität in Darm und/oder ableitenden Harnwegen kann Ursache falsch-positiver oder falsch-negativer Befundung im Abbdominalraum sein.
2. Entzündungsherde können verstärkte Aktivitätsaufnahme verursachen, insbesondere granulomatöse Prozesse.
3. Chemotherapie und Strahlentherapie können die Aufnahme von FDG herabsetzen.
4. Die Aufnahme von FDG durch den Thymus (besonders bei jüngeren Patienten) ist ein normaler Vorgang.
5. Die verstärkte Aufnahme von FDG durch das Lungenparenchym kann Ausdruck einer Strahlenpneumonitis sein. Auch in der Pleura kann es nach Strahlentherapie zu einer verstärkten FDG-Aufnahme kommen.
6. Unter physiologischen Bedingungen kann FDG verstärkt in den paraspinalen Muskeln, aber auch in anderen Skelettmuskeln aufgenommen werden.
7. Wenn Aufnahmen ohne Schwächungskorrektur angefertigt werden, ergibt sich das Bild einer scheinbar erhöhten Aktivität in der Körperperipherie bzw. im Bereich der Haut.
8. Heilungsvorgänge nach Operation können eine verstärkte FDG-Anreicherung bis zu einem Zeitabstand von sechs Monaten zur Folge haben.

Literatur

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