Szintigraphie: Tumoren markieren

Die Szintigraphie ist ein bildgebendes Verfahren, das mit radioaktiv markierten Substanzen arbeitet. Die Substanzen werden in die Blutbahn injiziert und reichern sich - je nach Stoffwechselaktivität - in Geweben an oder werden nicht gespeichert. Mit bestimmten Geräten kann diese Anreicherung, die besonders in Tumoren ausgeprägt ist, sichtbar gemacht werden.

Was ist eine Szintigraphie?

Bei der sogenannten bildgebenden Krebsdiagnostik erzeugt man Bilder vom Körperinnern. In Röntgenaufnahmen, Computertomogrammen und Kernspintomographien lassen sich Tumoren durch ihre vom gesunden Gewebe abweichende Form und Dichte erkennen. Sie erscheinen heller oder dunkler als das umliegende Normalgewebe, und auch die anatomischen Verhältnisse in ihrer Umgebung können verändert sein.

Bei der Szintigraphie hingegen, die man zur sogenannten Nuklearmedizin rechnet, werden Tumoren durch ihre unterschiedliche funktionellen Eigenschaften vom gesunden Gewebe differenziert. In einer Art Test erhalten die Zellen im Körper eine radioaktiv markierte Substanz zur "Verdauung", einen so genannten Tracer. Diese markierten Träger (beispielsweise ein Zuckermolekül) bekommt der Patient vor der Untersuchung gespritzt. Tumorzellen und normales Gewebe reagieren meist verschieden auf diesen Test und "verdauen" den Träger zum Beispiel unterschiedlich schnell. Auf Grund dieser veränderten gewebs- oder zellulären Funktion, so der Stoffwechselaktivität, reichern sich die radioaktiv markierten Substanzen im Tumor stärker als im gesunden Gewebe an, was man mit speziellen Aufnahmegeräten sichtbar machen kann.

Die Positronenemissionstomographie PET und die SPECT-Untersuchung (für engl. Single Photon Emission Computed Tomography) werden ebenfalls zu den szintigraphischen Verfahren und damit zur Nuklearmedizin gerechnet. Die PET beruht jedoch auf einem aufwendigeren apparativen System als die Gammakameraszintigraphie.

Wegen der unterschiedlichen Grundlagen für das normale "Röntgen" und die Szintigraphie gibt es heute sogar zwei verschiedene Fachrichtungen in der Medizin, die Radiologie und die Nuklearmedizin. Eine nuklearmedizinische Untersuchung ist, wie praktisch alle anderen Verfahren auch, nie allein ausschlaggebend für eine Krebsdiagnostik. Sie liefert ergänzende Informationen zu verschiedenen klinischen, laborchemischen und radiologischen Befunden. Mit der Szintigraphie lassen sich beispielsweise manche gutartige Tumoren vom Krebs unterscheiden; auch zur Prüfung, ob eine Geschwulst gestreut hat, wird sie eingesetzt.

Wie läuft die Szintigraphie ab?

Wie funktioniert die Aufnahme mit einer Gammakamera?

Während die radioaktive Markierung des Tracers im Körper des Patienten zerfällt, sendet sie Gammastrahlen aus, eine den Röntgenstrahlen verwandte Strahlungsart. Diese werden von der Gammakamera erfasst, die aus der regionalen und zeitlichen Verteilung der registrierten Strahlung Funktionsbilder von den Geweben errechnet. Der Messkopf (Detektor) hat eine Fläche von etwa 40 x 60 cm Größe und befindet sich normalerweise über der Patientenliege. Dem Detektor ist eine wabenartige Blende (Kollimator) vorgeschaltet, der nur die Strahlen aus einer definierten Richtung zum Kristall durchlässt. Der Detektor besteht im wesentlichen aus einem großflächigen Kristall, in dem die Gammastrahlen schwache Lichtblitze erzeugen. Diese sogenannten Szintillationen, die zur Freigabe von einzelnen Elektronen führen, werden durch einen Verstärker, einen sogenannten Photomultiplier (Elektronenvervielfältiger) zu einem Elektronenfluss verstärkt, der in ein komplexes Widerstandsnetz geführt wird und somit die Lokalisationen der Szintillationen im Gesichtsfeld der Kamera orten lässt. Gelegentlich wird die Gammakamera deshalb auch als Szintillationskamera bezeichnet. Aus der Verteilung der elektrischen Ströme des Widerstandnetzes errechnet der angeschlossene Computer ein Bild, das Szintigramm.

Um Szintigramme des ganzen Körpers zu erzeugen, wird der Patient auf der Liege unter dem Detektor entlangbewegt. Eine Aufnahme dauert wenige Minuten bis maximal eine halbe Stunde, hinzu kommt vorher die Wartezeit, bis sich der Tracer verteilt hat.

Welche radioaktiven Substanzen werden in der Szintigraphie eingesetzt?

Ein Tracer besteht im allgemeinen aus einem Trägermolekül mit einer bekannten Organkinetik, das heißt, man kennt seine Verteilung, Anreicherung und Ausschwemmung aus den verschiedenen Geweben des Körpers. Diese Substanz wird dann radioaktiv markiert, so dass man den Tracer im Körper mit Hilfe einer Gammakamera verfolgen und zunächst am Bildschirm eines Computers und dann auf der Aufnahme im Gewebe auffinden kann.

Die eigentlichen Bestandteile sind damit ein radioaktives Element, wie beispielsweise das 131-Jod beziehungsweise das 123-Jod, und eine biologische Substanz wie etwa Hormone oder Antikörper, die mit den radioaktiven Elementen "beladen" werden. Bei Untersuchungen zum Nachweis von Tumorgewebe wird man, bis auf wenige Ausnahmen, immer eine Anreicherung des Tracers suchen, die deutlich kräftiger ausgeprägt ist als die im gesundem Gewebe. Unterschiede kommen außer durch den Stoffwechsel der Tumorzellen durch die veränderte Durchblutung von Tumoren, die raschere Zellteilung und die Ausstattung der Zelloberflächen mit charakteristischen Proteinen zustande. Je nach Fragestellung werden zur Szintigraphie verschiedene Tracer eingesetzt. Man unterscheidet dabei 

• metabolische, d.h. stoffwechselspezifische, und
• bindungsspezifische Substanzen. Letztere nutzen die Oberflächenunterschiede zwischen gesunden und kranken Zellen.

Metabolische Tracer (etwa Thallium-201-Chlorid, Technetium-99m-Isonitrile, Technetium-99m-V-DMSA) werden von stoffwechselaktiven Zellen besonders rasch aufgenommen und reichern sich daher in Tumoren an, allerdings auch in entzündetem Gewebe. Iod-123 und Iod-131 werden ausschließlich von Schilddrüsenzellen aufgenommen und in das Schilddrüsenhormon eingebaut.

Bindungsspezifische Tracer hingegen docken an spezielle Oberflächenmerkmale von Tumorzellen an. Man unterscheidet hier radioaktiv markierte monoklonale Antikörper und Rezeptorliganden. Geeignete "Andockstellen" für monoklonale Antikörper sind bestimmte Proteine an der Zellmembran. Sie kommen zwar nicht ausschließlich, jedoch stark gehäuft auf Tumorzellen vor. Ein Beispiel ist die Immunszintigraphie mit Antikörpern gegen Tumormarker wie das Carcinoembryonale Antigen (CEA), das man vor allem auf der Oberfläche von Tumoren des Magen-Darmtraktes nachweisen kann.

Bei der Rezeptorszintigraphie nutzt man die hochselektive Bindung von Hormonen an Strukturen auf ihren Zielzellen, den sogenannten Rezeptoren. Gewählt werden Tracer, die möglichst große Ähnlichkeit mit diesen Botenstoffen haben. Ein Beispiel ist die Rezeptorszintigraphie mit Indium-111-Octreotid, einem Tracer, der mit dem Hormon Somatostatin verwandt ist. Rezeptoren für Somatostatin finden sich gehäuft auf den Zellen von medullären Schilddrüsenkarzinomen, kleinzelligen Bronchialkarzinomen, Mammakarzinomen, Meningeomen und Lymphomen sowie seltene Tumoren des Magen-Darmtraktes wie Karzinoide.

Gefährden die verwendeten Substanzen den Patienten oder seine Umgebung?

Da die bei einer Szintigraphie eingesetzten Mengen an strahlenden Substanzen äußerst gering sind, kommt es nicht zu wesentlichen Belastungen, aus denen ein meßbar erhöhtes Risiko entstehen kann. Diese liegen in der Regel im Bereich der Strahlendosen, denen Menschen jedes Jahr durch natürliche Radioaktivität ausgesetzt sind. Zudem werden ausschließlich so genannte Gammastrahler verwendet, die im Vergleich zu anderen Strahlungsarten (Alpha- und Betastrahlung) für die Körperzellen wenig schädlich sind. Je nach Substanz ist nach Minuten bis wenigen Tagen auch die Tracersubstanz entweder zerfallen oder ausgeschieden. Beim diagnostischen Einsatz von Radioisotopen sind keine Sicherheitsauflagen für den Patienten erforderlich. Trotzdem ist die Szintigraphie eine Untersuchung, die nur bei gezielten Fragestellungen und nicht als Routineuntersuchung bei Krebsverdacht eingesetzt wird.

In welchen Situationen ist eine Szintigraphie angezeigt?

Grundsätzlich werden szintigraphische Methoden in zwei unterschiedlichen Situationen eingesetzt:

• bei der Erstdiagnose einer Krebserkrankung

Ob ein gut- oder bösartiger Tumor vorliegt, kann eventuell mit einer Szintigraphie erkannt werden. Die Hauptindikation zur Szintigraphie besteht in der Beurteilung, wie weit fortgeschritten das Tumorgeschehen ist: Dies bestimmt mit die möglichen Therapien, die zum Einsatz kommen können, abhängig z.B. davon, ob Metastasen vorliegen, wo, wie viele, usw..

• im Verlauf der Erkrankung

Dabei kann es darum gehen, den Erfolg einer Behandlung zu beurteilen, zum Beispiel um nach einer Strahlen- oder Chemotherapie vernarbtes Restgewebe von einer noch aktiven Tumormasse zu unterscheiden, was mit bildgebenden Techniken wie Röntgen, Computer- oder Kernspintomographie häufig unmöglich ist. Auch in der Nachsorge, so bei ansteigenden Tumormarkern, kann die Szintigraphie zur Lokalisation des neu aufgetretenen Tumorgewebes eingesetzt werden.

Gibt es Tumoren, bei denen eine Szintigraphie zur Standarddiagnostik gehört?

Szintigraphische Methoden können in der Tumordiagnostik zur Untersuchung vieler Organsysteme eingesetzt werden, darunter Skelett, blutbildendes System, Lymphgefäße, Schilddrüse, Zentralnervensystem, Nieren, Leber, Bauchspeicheldrüse und Darm.

Skelettszintigraphie

Die Skelettszintigraphie gehört zu den am häufigsten durchgeführten nuklearmedizinischen Untersuchungen in der Krebsmedizin. Sie dient vor allem der Suche und Beurteilung von Knochentumoren und Skelettmetastasen. Häufig werden dem Patienten als Tracer Technetium-99m-markierte Phosphonate in eine Vene gespritzt, die sich vor allem in stoffwechselaktiven Zonen an der mineralischen Substanz des Knochens anlagern. Mit sogenannten Doppelkopf-Gammakameras lassen sich dann innerhalb 10 bis 20 Minuten Übersichtsaufnahmen des ganzen Skeletts gleichzeitig von vorne und hinten erstellen.

Diese Form der Szintigraphie ist eine ausgesprochen empfindliche Nachweismethode zur Erkennung krankhafter Prozesse am Knochen. Knochenmetastasen können also auch entdeckt werden, wenn sie noch sehr klein sind, beziehungsweise wenn die Entkalzifizierung (Entkalkung) des Knochens im Bereich der Metastase zu gering ist, um eine röntgenologische Diagnostik zu ermöglichen. Hier ermöglicht die funktionelle Diagnostik eine wesentlich frühere Tumorerkennung.

Ein Nachteil der Nuklearmedizin ist allerdings die geringe Trennschärfe gegenüber gutartigen Erkrankungen am Knochen, wenn die Stoffwechselunterschiede sich nicht ausreichend unterscheiden. So gelingt es mit szintigraphischen Methoden alleine kaum, einen Knochentumor sicher von einer entzündlichen Veränderung zu differenzieren. Bei Ersttumoren (im Unterschied zu Knochenmetastasen) des Skeletts kann vor allem eine Mehrphasen-Szintigraphie helfen, zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren zu entscheiden. Dies ist zum Beispiel bei Verdacht auf ein so genanntes Sarkom wichtig, da bei diesen Tumoren eine Gewebsentnahme zur Verschleppung von Tumorzellen führen kann und die Operation deswegen anders geplant werden muss als bei anderen Knochentumoren. Gutartige Tumoren reichern mit wenigen Ausnahmen wesentlich weniger Tracer an als bösartige.

Die szintigraphische Suche nach Skelettmetastasen beim Brustkrebs und Prostatakarzinom erlaubt es, einen Knochenbefall zuverlässig auszuschließen beziehungsweise diese schon Monate vor dem röntgenologischen Nachweis zu erkennen. Weitere Tumoren, bei denen häufig Knochenmetastasen auftreten, sind das Bronchialkarzinom, das Nierenkarzinom, Darmkrebs und bestimmte (follikuläre) Formen des Schilddrüsenkarzinoms. Die Skelettszintigraphie gehört bei all diesen Tumoren zur Routinediagnostik vor Beginn der Therapie und zur Nachsorge, wenn von einer frühzeitigen Erkennung möglicher Metastasen therapeutische Konsequenzen zu erwarten sind. Speziell, wenn bei einem Krebspatienten Knochenschmerzen neu auftreten und/oder unklare Laborwerte den Verdacht auf einen Knochenbefall erwecken, sollte zur Abklärung eine Skelettszintigraphie durchgeführt werden. Ihren festen Platz hat die Szintigraphie ebenso bei malignen Melanomen und Lymphomen, da hier ein Knochen- oder Knochenmarksbefall eine erhebliche Veränderung der Erkrankung darstellt. Hier wird deshalb zusätzlich oft eine Knochenmarkszintigraphie mit anderen Tracern durchgeführt.

Lymphszintigraphie

Mit dieser Technik wird der Lymphabfluss in der Umgebung von Tumoren vor allem bei Melanomen und Mammakarzinomen sichtbar gemacht. Diese Krebsarten neigen zu regionalen Absiedelungen, weil über die Lymphbahnen in die nähere Umgebung des Ersttumors Tumorzellen wandern und sich ansiedeln können. Zur Untersuchung werden aus Bluteiweißen hergestellte Partikel mit Technetium-99m-markiert, in die Umgebung des Tumors gespritzt und ihr Weg durch das Lymphsystem szintigraphisch verfolgt.

So können Regionen in der Nähe des Ersttumors, in denen leicht Metastasen entstehen könnten, schon vor der Operation erkannt und die entsprechenden Lymphknoten beim Eingriff mit entfernt werden. Die Entnahme dieser sogenannten "Wächterlymphknoten" (engl. sentinel lymph nodes) kann gerade beim Melanom die Heilungschance von Patienten verbessern, die bereits kleinste Lymphknotenmetastasen haben. Zur direkten Erkennung kleiner Lymphknotenmetastasen, also ohne einen erkannten Ersttumor, eignet sich die Methode allerdings nicht. Bei Mammakarzinomen wird häufig auch die gesunde Seite mituntersucht, da die Lymphgefäße der rechten und linken Brustwand oft in Verbindung stehen. Bei Tumoren des kleinen Beckens wie dem Gebärmutterhalskarzinom und dem Prostatakrebs können ebenfalls lokale Lymphknotenmetastasen auftreten. Die entsprechenden Lymphbahnen und risikobehafteten Lymphknoten lassen sich auch hier nur mit szintigraphischen Techniken darstellen.

Szintigraphie der Organe

Szintigraphische Verfahren dienen bei Lebererkrankungen weniger dem Auffinden eines Tumors als vielmehr der Unterscheidung gutartiger von bösartigen Prozessen. Allerdings kann hier in vielen Fällen eine gezielte Gewebsentnahme rascher Aufschluß geben. Wertvoller ist die Kontrolle des Therapieerfolgs bei Chemotherapie von Lebermetastasen mittels PET. Bei Verdacht auf ein Pankreaskarzinom wird die Unterscheidung eines Tumors von einer Entzündung der Bauchspeicheldrüse durch eine PET erleichtert. Bei Nierentumoren kann eine Funktionsszintigraphie dazu dienen, vor der Operation die Leistungsfähigkeit der tumorfreien Niere oder – bei organerhaltendem Eingriff – der zurückbleibenden Restniere einzuschätzen.

Schilddrüsendiagnostik

Die Szintigraphie der Schilddrüse nutzt die Tatsache, dass die Drüse als praktisch einziges Gewebe im Körper Jod in das Schiddrüsenhormon einbaut. Mit radioaktiv markiertem Jod (Iod-131, Iod-123) lassen sich Schilddrüsengewebe daher sehr gezielt darstellen. Schilddrüsenkarzinome fallen dabei als sogenannte "kalte Knoten" auf, da sie weniger Jod speichern als das umgebende gesunde Drüsengewebe. Nach Entfernung eines Schilddrüsentumors kann eine Ganzkörperszintigraphie auch dazu dienen, Tumorreste oder, in der Nachsorge, Rückfälle aufzuspüren.

Wofür steht die Abkürzung SPECT?

Meistens werden bei einer Szintigraphie planare Bilder erzeugt, das heißt, ein eigentlich dreidimensionaler Körper wird in einer Ebene abgebildet. Dadurch überlagern sich die Bilder hintereinandergelegener Regionen, ähnlich wie bei einer Röntgenaufnahme. Kleinere Strukturen sind dadurch schlechter zu erkennen und können nicht so leicht einem bestimmten Organ zugeordnet werden.

Einen Ausweg bietet die Single-Photonen-Emissions-Computertomographie (SPECT). Sie erzeugt durch eine besondere Meßmethode mit beweglichen Gammakameras viele Bilder, die ähnlich wie beim Computertomogramm (CT) den Körper in vielen dünn geschichteten Querschnitten zeigen. Dadurch sind tief gelegene Herde besser erkennbar, und die Traceranreicherung kann leichter einem Organ zugeordnet werden. Wichtig für die Befundbeurteilung ist auch die Möglichkeit, diese funktionellen Aufnahmen im Computer über die Bilder aus CT und kernspintomographischen Untersuchungen zu legen und zu vergleichen, da diese die Organstrukturen genau erkennen lassen. Ein Nachteil der SPECT ist die relativ lange Aufnahmezeit. Während die eigentliche Aufnahme bei einer planaren Ganzkörperszintigraphie meist weniger als 10 Minuten dauert, kann eine SPECT schon für einen Körperabschnitt von 30 bis 60 cm Länge bis zu einer Dreiviertelstunde in Anspruch nehmen.

Nicht zuletzt wegen der langen Liegezeit für den Patienten kann die SPECT daher nur für besondere Fragestellungen eingesetzt werden, zum Beispiel für die Gehirnszintigraphie. Meist wird zur Übersicht zuerst eine planare Aufnahme angefertigt und danach gezielt mit einer SPECT weitergefahndet.