Nuklearmedizin / Nuclear Medicine: Teil 1b Emissions-Computertomographie Mit Kurzlebigen Zyklotron-Produzierten Radiopharmaka / Part 1b Emission Compu

ISBN-13: 9783642831478 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 562 str.

J. Fitschen; F. Helus; K. Jordan

Opis

Die nuklearmedizinische Funktionsdiagnostik wird durch den Einsatz von zyklotron produzierten Radionukliden in der Zukunft wesentlich beeinfluBt und erweitert. Gerade zu dem Zeitpunkt, zu dem dieser Band erscheint, sind sowohl aus technischer, als auch aus medizinischer Sicht bedeutende Entwicklungen im Gange. Die Produktion der positronen-strahlenden Radionuklide, die Synthesen von Radiopharmaka, sowie ihre Quali Hitskontrolle sind dabei ein Faktor. Andererseits muB durch eine aufwendige Gerateentwick lung zur Messung und Darstellung des Radiopharmaka-Stoffwechsels die Moglichkeit ge schaffen werden, daB nuklearmedizinische Zentren ihre bisherigen groBen Erfahrungen in die Funktionsanalyse einbringen konnen. Das wesentliche fUr die Diagnostik ist, die Funktion einzelner Organabschnitte bildhaft darzustellen, dies dreidimensional und quantitativ. Die Entwicklungs- und Erprobungsphase fUr die Anwendung der Emissionstomographie ist noch nicht beendet. Dieser Band beinhaltet dies und gibt einen Einblick in die gesamte Problematik. H. HUNDESHAGEN Hannover Preface Functional diagnosis employing nuclear medicine will in the future be influenced and extended through the use of radionuclides produced in a cyclotron. Just as this book is being published, developments are taking place which are significant from both technical and clinical points of view. Examples are the production of radio nuclides emitting positrons, the synthesis of radiopharmaceuticals, and the supervision of the quality of the latter. On the other hand, it is necessary for equipment to be developed in order to measure and depict the metabolism of radiopharmaceuticals, in order to let the centers for nuclear medicine contribute their great experience to the analysis of function."

Spis treści

— Contents.- 1.1 Target Technique.- A. Introduction.- B. Target Definition.- C. Reactor Target Technique.- I. Irradiation Containers and Activation Loops.- II. Target Transfer Systems.- D. A Special Position of 99mTc.- I. The First Method of Producing 99Mo.- II. Method of Producing 99Mo.- E. Cyclotron Targets.- I. The Cyclotron Production Facility.- II. The Cyclotron.- III. Choosing a Cyclotron.- F. Cyclotron Targetry.- I. Targets and Target Periphery.- II. Design and Construction of the Targets.- III. Classification of Cyclotron Targets.- G. Examples of Routine Production Methods.- I. Automation of the Production Processes.- II. Multipurpose and Sequential Targets.- References.- 1.2 Spezielle Syntheseverfahren mit kurzlebigen Radionukliden und Qualitätskontrolle.- A. Einleitung.- B. Synthese von Vorläufern und einfachen Ausgangsprodukten.- I. Kohlenstoff-11.- II. Stickstoff-13.- III. Sauerstoff-15.- IV. Fluor-18.- V. Brom-75, 77, Jod-123 Zerfallsinduzierte Markierung.- C. Einige grundlegende Synthesen zur Markierung mit kurzlebigen organischen Radionukliden.- I. Das Problem der Trägerfreiheit.- II. Basissynthesen mit 11C-Vorläufern.- 1. Ausgehend vom 11CO2, 11CH3I.- 2. Ausgehend vom H11CN.- 3. Ausgehend von 11CO 11COCl2.- III. Einige Basissynthesen mit 18F-Vorläufern.- 1. Elektrophile Fluorierung.- 2. Nukleophile Fluorierung.- 3. Fluoralkylierung und Fluoracylierung.- 4. Einige Basissynthesen mit kurzlebigem n.c.a. Radiobromid und -iodid.- D. Spezielle Synthesen ausgewählter organischer Radiopharmaka.- I. Kohlenhydrate.- II. Aminosäuren.- III. Fettsäuren.- IV. Steroide.- V. Rezeptor-Liganden.- VI. Verschiedenes.- 1. Tracer für die Blutflußmessung.- 2. Stoffwechselzwischenprodukte.- 3. DNS-, RNS-Vorläufer.- 4. Tracer für die Bestimmung des pH-Wertes.- 5. Enzyminhibitoren.- E. Qualitätskontrolle.- I. Radionuklid-Reinheit.- II. Radiochemische und chemische Reinheit.- 1. Qualitätskontrolle gasförmiger Produkte.- 2. Qualitätskontrolle durch Flüssigkeitschromatographie.- III. Spezifische Aktivität.- IV. Pharmazeutische Qualitätskontrolle.- F. Schlußfolgerungen und Ausblick.- Literatur.- 1.3 Spezielle Probleme des Strahlenschutzes.- A. Allgemeiner Überblick.- B. Anlagenstrahlenschutz.- C. Personalstrahlenschutz.- I. Strahlenexposition des Zyklotronpersonals bei Betriebs- und Wartungsarbeiten.- II. Strahlenexposition des Radiochemie-Personals.- III. Strahlenexposition des medizinischen Personals.- D. Schutz der Umwelt und Genehmigungsfragen.- I. Genehmigungsfragen.- II. Umweltschutz.- 1. Luftaktivierung durch Neutronen im Target- und Beschleunigerraum.- 2. Abgeleitete Radioaktivität während des Zyklotronbetriebes und der Untersuchung der Patienten.- 3. Kontamination und Inkorporation.- E. Patientenstrahlenschutz.- I. Überlegungen zur Dosierung von kurzlebigen Radiopharmaka.- II. Bestimmung der Organdosen (Erwachsenenalter) nach dem MIRD-Konzept.- 1. Vorbemerkung.- 2. Dosisberechnung nach dem MIRD-Konzept.- Literatur.- 2. Meßtechnik in der Emissions-Computertomographie.- A. Einleitung.- B. Historische Entwicklung der Emissions-Tomographie.- I. Historische Entwicklung unterteilt nach Jahreszahlen.- II. Tabellarische Auflistung der historischen Entwicklung.- C. Grundlagen der Emissionstomographie.- I. Allgemeine Vorbemerkungen.- II. Gewinnung der tomographischen Information.- III. Rekonstruktion der Objektverteilung.- 1. Rekonstruktion mit Hilfe der linearen Superposition oder auch Rückprojektion genannt.- 2. Analytische Rekonstruktion.- 3. Algebraische Rekonstruktion.- D. Tomographie mit Gammastrahlern (SPECT).- I. Rotierende Gamma-Kamera.- II. Ringförmige Systeme.- III. Slanthole-Pinhole-Kollimatoren.- E. Tomographie mit Positronenstrahlern (PET).- I. Räumliche Auflösung.- II. Ausbeute.- III. Unerwünschte Koinzidenzsignale.- IV. Time-of-Flight Informationen.- V. Abtastung (Sampling).- VI. Realisierte Systeme.- F. Spezielle Verfahren der Emissionstomographie.- I. ?-?-Koinzidenz Tomographie.- II. Röntgen-Fluoreszenz-Tomographie.- G. Mathematische Grundlagen der Rekonstruktion und quantitativen Aktivitätsbestimmung in vivo.- I. Einleitung.- II. Problemstellung.- III. Radontransformation und Projection-Slice-Theorem.- IV. Verfahren zur Bildrekonstruktion.- 1. Analytische Verfahren.- a) Direkte 2 D-Fouriersynthese.- b) Rückprojektion und gefilterte Rückprojektion.- c) Rückprojektion gefilterter Projektionen.- ?) Fensterfunktion.- ?) Interpolation.- ?) Convolution-Methode für Fächergeometrie.- d) Rekonstruktion für TOF-Systeme.- 2. Algebraische Rekonstruktionsverfahren.- V. Randbedingungen bei realen Systemen.- 1. Einfluß einer begrenzten Anzahl von Meßwerten.- a) Abtastbedingungen und Auflösung.- b) Begrenztes Gesichtsfeld und eingeschränkter Raumwinkel, longitudinale Tomographie.- 2. Rauschverstärkung.- 3. Absorption.- a) Prerekonstruktive Verfahren.- b) Postrekonstruktive Verfahren.- c) Inhärente Verfahren.- d) Iterative Verfahren.- 4. Streustrahlung und zufällige Koinzidenzen.- 5. Quantifizierbarkeit und geometrische Einflüsse.- Literatur.- 3. Klinische Anwendung der Positronen-Emissionstomographie.- A. Einleitung.- I. Vorteile der Positronen-Emissionstomographie.- II. Indikationen.- III. Forschung.- IV. Substitution.- V. Klinik: Interdisziplinäre Zusammenarbeit.- B. Methodische Grundlagen und tracerkinetische Modellvorstellungen zur Bestimmung physiologischer Parameter.- I. Blutvolumen.- II. Extravasalräume.- 1. Dynamische Indikatorverdünnungsanalysen.- 2. Indikatorverdünnungsanalysen im Gleichgewichtszustand: „ Steady-State-Methodik“.- III. Blutfluß.- 1. Dynamische Meßvervahren zur Blutflußbestimmung mittels Bolusinjektion und Transitzeit-Messungen.- 2. Flußmessung im „ Steady-State“ mit kurzlebigen Tracern.- 3. Flußmessungen mit dynamischen Auswaschverfahren (“ Washout-Analytik “).- 4. Statische Messungen zur Blutflußbestimmung.- IV. Sauerstoffmetabolismus.- 1. Gleichgewichts-Methodik.- 2. Dynamische Meßmethodik.- V. Glukosestoffwechsel.- 1. 2?-Desoxyglukose.- 2. 18F-2-Fluor-2?-Desoxyglukose.- 3. [18F]-3-Fluor-3?-Desoxyglukose und 3-O-11C-Methyl-D-Glukose.- 4. 11C-Glukose.- VI. Fettsäurestoffwechsel.- VII. Aminosäurestoffwechsel.- VIII. Rezeptordichte.- IX. pH-Messungen im Gehirn.- X. Messungen von Blut-Hirn-Schrankenstörung.- C. Meßtechnische Limitationen.- I. Auflösungsvermögen.- II. Empfindlichkeit.- III. Signal- zu Rauschverhältnis und Zählratenverarbeitungs-Kapazität.- IV. Absorptionskorrektur.- V. Patientenpositionierung und Bewegungskoordination.- VI. Konstitution und Rekonstitution des Patienten.- D. Physiologische und klinische Anwendungen.- I. Hirn.- 1. Physiologie.- a) Blut-Hirn-Schranke.- b) Blutfluß.- c) Blutvolumen.- d) Sauerstoffmetabolismus (CMRO2) und Sauerstoff-Extraktionsrate (OER).- e) Glukosemetabolismus.- f) Proteinsynthese.- g) Neurorezeptoren und Pharmaka.- h) Gewebe-pH.- i) Funktionelle Aktivierungen.- k) Altersabhängigkeit.- 2. Zerebro-vaskuläre Erkrankungen.- a) Pathophysiologie.- b) Blutfluß, Blutvolumen und Sauerstoffmetabolismus.- c) Blutfluß, Sauerstoffmetabolismus und Glukosemetabolismus.- d) Blut-Hirn-Schranke, Gewebe-pH.- e) Desaktivierung entfernter Hirnstrukturen.- f) Verschiedene (zerebrovaskuläre) neurologische Erkrankungen.- 3. Heredo-degenerative Erkrankungen.- a) Morbus Parkinson.- b) Morbus Wilson.- c) Amyotrophe Lateralsklerose (ALS).- d) Chorea Huntington.- e) Demenz.- 4. Epilepsien und andere anfallsartige Erkrankungen.- a) Anfallsfreies Intervall.- b) Anfall.- c) Tumorepilepsie.- d) Pharmaka.- 5. Psychosen.- a) Schizophrenie.- b) Affektive Störungen, Zyklothymien.- 6. Tumoren.- a) Blut-Hirn-Schranke.- b) Blutfluß, Blutvolumen, Sauerstoffmetabolismus.- c) Glukosemetabolismus.- d) Aminosäuremetabolismus.- II. Herz.- 1. Physiologie.- a) Einleitung.- b) Fluß und Perfusion.- c) Fettsäuren-Stoffwechsel.- d) Glukose-Stoffwechsel.- e) Zwischenprodukte des Kohlenhydrat-Stoffwechsels.- f) Aminosäuren-Stoffwechsel.- g) Rezeptoren.- 2. Koronare Herzerkrankungen.- a) Koronarkreislauf.- b) Ischämie. Änderungen des Flusses.- c) Ischämie Änderungen des Metabolismus.- d) Fettsäuren.- e) Transitorische Ischämien.- f) Infarkte.- 3. Kardiomyopathie.- a) Primäre Kardiomyopathie.- b) Sekundäre Kardiomyopathie.- III. Lunge.- 1. Physiologie.- 2. Ventilation und Perfusion.- 3. Pathophysiologie: Lungenödem.- 4. Extravaskuläre Lungendichte (ELD), extravaskuläres Lungenwasser (ELW), thorakales Blutvolumen (BV).- a) Normalpersonen.- b) Lungenerkrankungen, Herzinsuffizienz: Regionales Blutvolumen..- c) Lungenerkrankungen, Herzinsuffizienz: Extravaskuläres Lungenwasser.- 5. Pharmakologie.- a) Nicht-biogene Amine.- b) Aminosäuren, Glukose.- c) Erythromycin.- d) Bleomycin.- IV. Tumoren und entzündliche Veränderungen.- 1. Pankreas.- 2. Leber.- 3. Mamma-Karzinom.- 4. Non-Hodgkin Lymphom.- 5. Knochentumoren.- 6. Metastasen verschiedener Tumoren.- Literatur.- Namenverzeichnis — Author Index.