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Diese Seiten sind Ausdrucke aus den Internetseiten des Krebsinformationsdienstes www.krebsinformationsdienst.de. Angaben zum Erstellungsdatum und zu den Quellen der Information können Sie dem folgenden Text entnehmen. Einige der dort genannten weiterführenden Angaben sind allerdings nur über das Internet zugänglich. Bitte beachten Sie: Die folgenden Informationen sind nicht dazu geeignet, ein Gespräch mit behandelnden Ärzten, Psychologen oder weiteren Experten zu ersetzen.

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PET Aufnahme, Foto: Jens Langner/Wikimedia Commons © Krebsinformationsdienst, Deutsches Krebsforschungszentrum

PET: Physik, Technik und Durchführung

So funktioniert die Positronen-Emissions-Tomographie

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein sehr genaues Verfahren, mit dem viele Tumoren und Metastasen gut sichtbar gemacht werden können, selbst wenn sie nur wenige Millimeter groß sind. Die PET ist jedoch aufwendig und gehört noch nicht zu den Standarduntersuchungen; sie ersetzt andere bildgebende Verfahren üblicherweise nicht.

Der folgende Text informiert über Physik, Grundlagen und Durchführung der PET. Er richtet sich an Patienten, Angehörige und Interessierte, die sich über diese Methode informieren möchten.

Letzte Aktualisierung: 17.05.2010

Quellen und Links

Die bei der Erstellung genutzten Quellen sowie Tipps zum Weiterlesen sind als Links in diesem Text sowie am Ende des Textes "PET - Positronen-Emissions-Tomographie : Ein Blick in den Stoffwechsel" aufgeführt.

Indikation: Wann wird in der Krebsmedizin eine PET eingesetzt?

In der Krebsmedizin wird die PET zum Beispiel bei Lungenkrebs eingesetzt, insbesondere beim nicht kleinzelligen Lungenkarzinom. Mit ihr kann man sehen, wie weit der Krebs sich ausgebreitet hat (Staging). Bei fortgeschrittenem Lungenkrebs können Patienten durch diese Untersuchung unter Umständen unnötige Operationen erspart werden. Außerdem hilft die PET, in anders nicht klärbaren Situationen zwischen gutartigen und bösartigen Lungentumoren zu unterscheiden. Diese Anwendung der PET bei Lungenkrebs ist derzeit die einzige, die von Fachleuten als Standardverfahren eingestuft ist.

Auch bei anderen Tumorarten wie zum Beispiel Brustkrebs, Prostatakrebs, den malignen Lymphomen oder Dickdarmkrebs wird die PET manchmal eingesetzt. Sie kann dazu beitragen, die Ausbreitung des Tumors im Körper zu beurteilen, Metastasen zu finden oder das Ansprechen auf eine Therapie zu beurteilen, wenn andere Verfahren keine aussagekräftige Diagnose ermöglichen. Vor einer Strahlentherapie kann eine PET/CT gemacht werden, um den Tumor besser einzugrenzen. So lässt sich die Strahlendosis verringern und gesundes Gewebe schonen. Eine Routineuntersuchung ist die Positronen-Emissionstomographie bei diesen Tumorarten jedoch nicht.

Alternativen: Vor- und Nachteile der PET

PET bei Krebs

Mit der PET können Tumoren und Metastasen gefunden werden. Die PET ist aber keine Standard-Untersuchungsmethode. Sie ersetzt andere Verfahren nur im Ausnahmefall. Welche Untersuchung für einen Patienten infrage kommt, muss dieser mit seinen Ärzten besprechen.

Der PET kommt eine wachsende Bedeutung in der Onkologie zu, vor allem in Kombination mit der Computertomographie als kombinierte PET/CT. Mit ihr können Tumorherde und Metastasen gefunden werden. Die Ausbreitung eines Tumors lässt sich anhand der PET feststellen, vor allem in der Kombination mit der Computertomographie. So hilft sie, eine Behandlung genauer zu planen oder die Erfolge einer Therapie zu beurteilen.

Einer der Nachteile der PET ist, dass das Verfahren sehr aufwendig und teuer ist. Zur Herstellung der radioaktiven Substanzen, die bei der Untersuchung benutzt werden, braucht man einen Teilchenbeschleuniger und ein Labor, in dem mit radioaktiven Stoffen gearbeitet werden kann. Da die Substanzen nur eine geringe Haltbarkeit haben, müssen das PET-Gerät und das Labor nah beieinander liegen. Deshalb wird die PET nur in besonders ausgestatteten Kliniken und Praxen angeboten.

Noch ist die PET keine Standard-Untersuchungsmethode. Sie wird meist nur ergänzend eingesetzt. In vielen Fällen können Tumoren oder Metastasen ebenso gut mit anderen bildgebenden Verfahren, wie der Computertomographie, der Magnetresonanztomographie oder der Szintigraphie, gefunden werden. Um einzuschätzen, um welchen Tumor es sich handelt, und zu klären, ob er gut- oder bösartig ist,  ist meist eine Gewebeprobe (Biospie) nötig. Welche Untersuchung für einen Patienten infrage kommt, muss dieser jeweils im Einzelnen mit seinen Ärzten besprechen.  

Wie funktioniert die PET?

PET ist die Abkürzung für Positronen-Emissions-Tomographie. Die PET zählt zu den bildgebenden Untersuchungsverfahren. Anders als beim Röntgen, der Magnetresonanztomographie oder Computertomographie werden jedoch nicht die Organe selbst abgebildet. Stattdessen werden Gewebe über ihre Stoffwechselfunktionen sichtbar gemacht. Damit ähnelt die PET der Szintigraphie.

Positronen-Emissions-Tomographie: Was heißt das?

Tomographie (von gr.: tomós = "Schnitt" und gráphein = "schreiben") bedeutet Schnittbild: Der Körper wird Schicht für Schicht untersucht, gerade so, als würde man ihn in hauchdünnen Scheiben betrachten. Bei der Positronen-Emissions-Tomographie werden radioaktive Substanzen benutzt, die bei ihrem Zerfall Positronen emittieren, also freisetzen. Positronen sind positiv geladene Elementarteilchen. Sie sind die Gegenstücke der negativ geladenen Elektronen. Die PET ist ein Schnittbildverfahren, das die Energie der Positronen zur Bildgebung nutzt, die beim radioaktiven Zerfall des Tracers im Körper frei werden.

Was ist ein Tracer?

Radioaktive Substanzen, die ein Patient für Untersuchungszwecke erhält, nennt man Radiopharmaka ("strahlende Arzneimittel"). Die radioaktive Markierung selbst heißt Tracer (von engl.: trace = "Spur"), da mit ihrer Hilfe das Radiopharmakon im Körper aufgespürt werden kann.

Wieso verwendet man Zucker?

Das bei der PET am häufigsten verwendete Radiopharmakon ist Traubenzucker. Anhand dieses Beispiels soll im Folgenden die Funktionsweise der PET erklärt werden.

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. Dies macht man sich bei der PET zunutze.

Was passiert im Körper bei der FDG-PET?

Bilder durch Strahlung

Bei der PET bekommt der Patient ein radioaktives Arzneimittel. Dieses zerfällt im Körper. Die freiwerdende Strahlung wird gemessen. So können Bilder erzeugt werden. Für den Patienten ist die Strahlenbelastung gering.

Vor der Untersuchung bekommt der Patient eine leicht radioaktive Substanz in eine Vene gespritzt. Dabei handelt es sich in der Krebsmedizin meist um die sogenannte Fluor-18-Desoxyglucose (FDG), also mit radioaktivem Fluor markierten Traubenzucker.

Der radioaktiv markierte Zucker verteilt sich im Körper und wird von den Zellen aufgenommen. Der Tracer zerfällt jedoch sehr rasch. Dabei werden Positronen abgegeben, die sich im Gewebe mit ihren Gegenstücken, den Elektronen verbinden. Durch die Verbindung heben die Teilchen sich gegenseitig auf, und Strahlung wird frei. Mithilfe eines speziellen Detektors, der Gammakamera, kann diese freigewordene Energie erfasst werden.

Der Patient legt sich dazu nach einer Wartezeit, die von der Verteilungsgeschwindigkeit des Tracers im Körper abhängt, auf eine Liege unter die Untersuchungseinheit der Kamera. Ein angeschlossener Computer berechnet anhand der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Strahlung Funktionsbilder einzelner Gewebe und Organe.

Viele, wenn auch nicht alle Tumorzellen reichern besonders viel Zucker an, auch den radioaktiv markierten. Auf den Bildern sind Bereiche im Körper, die viel Strahlung abgeben, demnach tumorverdächtig. Sie erscheinen besonders dunkel oder, bei farbigen PET-Bildern, als leuchtende Punkte und Flecken. Neben Krebszellen verbrauchen auch Gehirn und Herz viel Glukose. Außerdem reichert entzündetes Gewebe vermehrt Tracer an. 

Andere Tracer, die beim Zerfall Positronen abgeben, funktionieren ähnlich: Sie werden so gewählt, dass sie sich aufgrund ihrer Eigenschaften in Tumorzellen anders anreichern als in gesundem Gewebe.  

Krebs oder Entzündung?

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.

Manche Tumoren haben sogar einen verringerten Energieumsatz, zum Beispiel dann, wenn der Körper sie versucht, durch Bindegewebe oder Kalk zu verkapseln, oder wenn ein großer Tumor zerfällt: Dort, wo weniger oder kein Stoffwechsel mehr stattfindet, wie in Narben oder absterbendem Gewebe, ist die Glukoseaufnahme entsprechend verringert.

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

Physik der PET: Welche Technik steckt dahinter?

Vor einer PET-Untersuchung erhält der Patient eine radioaktive Substanz gespritzt, meist radioaktiv markierten Traubenzucker. Bei der radioaktiven Markierung, dem Tracer, handelt es sich um das Fluor-18-Isotop, einen Positronenstrahler. Positronenstrahler sind Atomkerne, die beim Zerfall ein positiv geladenes Teilchen (ein sogenanntes Positron) aussenden. Das Positron verbindet sich sofort mit einem negativ geladenen Elektron in der Nähe. Dabei vernichten sich die beiden Teilchen gegenseitig, und ihre Energie wird in Form von zwei Photonen frei. Das Besondere an diesem Vorgang ist, dass die entstehenden Photonen (Gammaquanten) im 180°-Winkel auseinanderfliegen.

Während der Untersuchung liegt der Patient auf einer Liege, umgeben von einem Ring aus sehr vielen einzelnen Messeinheiten (Detektoren). Zwei von einem Punkt im Körper ausgehende Gammaquanten treffen 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. Auch kleine Tumoren und Metastasen können so relativ früh entdeckt werden.

Weiterentwicklungen und neue Verfahren

PET/CT: Zwei Verfahren kombiniert

PET/CT

Mit PET/CT-Geräten können eine Positronen-Emissions-Tomographie und eine Computertomographie direkt nacheinander gemacht werden. Patienten benötigen also nur einen Untersuchungstermin.

Neuere Geräte verbinden die Vorteile der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit denen der Computertomographie (CT). Man spricht von PET/CT-Geräten. Werden PET- und CT-Aufnahmen von unterschiedlichen Geräten erstellt und erst im Nachhinein am Computer übereinandergelegt, wird die Schreibweise "PET-CT" verwendet. Mit kombinierten PET/CT-Geräten können beide Untersuchungen direkt nacheinander gemacht werden, was Patienten einen zweiten Untersuchungstermin erspart: die PET, die den Stoffwechsel der Zellen untersucht und die CT, auf deren Bildern man die einzelnen Gewebe besser erkennen kann. Auf diese Weise können auffällige Befunde leichter einem bestimmten Organ oder einer bestimmten Region zugeordnet werden. Wenn man wissen möchte, ob ein Tumor nach einer Behandlung kleiner geworden ist, reicht oft eine CT oder eine PET alleine aus. Wenn man den Tumor jedoch genau eingrenzen will, ist die PET/CT von Vorteil, zum Beispiel zur Planung einer Strahlentherapie. Wie bei der Computertomographie können auch bei der PET/CT Kontrastmittel verwendet werden, um verschiedene Gewebe voneinander abzugrenzen.

Die PET/CT ist mit einer größeren Strahlenbelastung verbunden als die PET oder die CT alleine. Ob der Nutzen des kombinierten Verfahrens die Risiken aufwiegt, müssen Ärzte und Patienten daher im Einzelfall entscheiden.

In der klinischen Forschung wird auch eine Kombination aus Positronen-Emissions-Tomographie und der strahlungsfreien Magnetresonanztomographie erprobt. Diese sogenannte MR-PET (auch: PET/MR) wird jedoch bislang nur im Rahmen von Studien angewendet. Die Verbindung der beiden Untersuchungsmethoden ist technisch schwieriger als die Kombination von PET und CT.  

Non-FDG-PET: Welche Tracer kommen noch zum Einsatz?

Durch Non-FDG-Tracer ist ein noch genauerer Nachweis bestimmter Tumorarten und eine bessere Unterscheidung zwischen Entzündungen und Krebs möglich.

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 Routinebehandlung zugelassen ist. In der Forschung und in klinischen Studien kommen jedoch auch andere Tracer zum Einsatz. Inzwischen werden diese in einigen PET-Zentren für die Untersuchung verschiedener Tumorarten verwendet, zum Beispiel bei Prostatakrebs, Hirntumoren, Knochentumoren oder Tumoren der Hormondrüsen. Eine PET mit einem Radiopharmakon, das nicht FDG enthält, bezeichnet man als Non-FDG-PET.

Bei der Non-FDG-PET benutzt man beispielsweise markierte Aminosäuren oder Stoffe, die an Rezeptoren der Zelloberfläche binden. Diese anderen Tracer sind bei Tumorarten vorteilhaft, die nicht vermehrt Traubenzucker speichern, zum Beispiel, weil die Tumorzellen sich nicht so sehr von den gesunden Zellen unterscheiden. Auch im Gehirn, das ohnehin viel Zucker verbraucht, kommen sie zum Einsatz.

Beim Prostatakarzinom verwendet man beispielsweise mit radioaktivem Fluor markiertes Cholin als Radiopharmakon. Da Prostatatumoren langsam wachsen, verbrauchen sie weniger Zucker als viele andere Tumoren. Die Prostatakrebszellen bauen jedoch vermehrt den körpereigenen Stoff Cholin ein. Markiert man diesen radioaktiv, können die Krebszellen im PET/CT nachgewiesen werden. Auch wenn einige Zentren ein Cholin-PET bei Prostatakrebs anbieten, gehört es bisher nicht zu den Standarduntersuchungen, die in der aktuellen Leitlinie für Prostatakrebs empfohlen werden.