Nationale Woche der Sensibilisierung für nukleare Notfälle – Nuklear? Nuklearmedizin? Verstehen Sie es in Sekunden, nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben!

Wenn viele Patienten im Krankenhaus den Untersuchungsbogen ihres Arztes erhalten und den Begriff „Nuklearmedizin“ lesen, ist ihnen das oft fremd und sie verspüren sogar ein wenig Angst.

„Nuklear? Nuklearmedizin?“

„Wird es Strahlung geben?

„Der nuklearmedizinische Test muss für mich sehr schädlich sein, oder?“

Keine Panik! Hab keine Angst! Heute haben wir Dr. Hao Zhixin von der Abteilung für Nuklearmedizin des Peking Union Medical College Hospital eingeladen, um die Geheimnisse der Nuklearmedizin zu enthüllen.

Die „Seele“ der Nuklearmedizin – Radionuklide

Nuklearmedizin ist die Disziplin, die Radionuklide zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten sowie zur medizinischen Forschung einsetzt. Radionuklide sind die „Seele“ der Nuklearmedizin. Bei den sogenannten radioaktiven Nukliden handelt es sich um Stoffe, die durch spontanen Zerfall verschiedene Strahlen aussenden können. Es gibt drei gängige Strahlenarten: Alphastrahlen, Betastrahlen und Gammastrahlen.

α****-Strahlen haben die geringste Durchdringungskraft und können durch ein Stück A4-Papier blockiert werden, ihre ionisierende Wirkung (Ionisierung kann zu Schäden an Substanzen in den Körperzellen führen) ist jedoch von den drei Strahlenarten die größte. Außerhalb des Körpers ist der Schutz vor Alphastrahlen besonders einfach. Wenn Alphastrahlen jedoch in den Körper eindringen, verursachen sie erhebliche Strahlenschäden im umliegenden Gewebe.

Die Durchdringungskraft von β****-Strahlen ist stärker als die von α-Strahlen, ihre ionisierende Kraft ist jedoch schwächer als die von α-Strahlen. Gewöhnliche Metallplatten oder Plexiglasplatten einer bestimmten Dicke können β-Strahlen blockieren. Da Betastrahlen über eine gewisse Durchdringungs- und Ionisierungskraft verfügen, können sowohl interne als auch externe Betastrahlen Strahlenschäden im menschlichen Gewebe verursachen.

Gammastrahlen haben von den drei Strahlenarten die stärkste Durchdringungskraft und können durch Wechselwirkung mit Materie indirekt eine Ionisierung verursachen. Um Gammastrahlen wirksam zu blockieren, sind im Allgemeinen dicke Betonwände oder schwere Metallplatten erforderlich.

▲ Unterschiedliche Strahlen können durch unterschiedliche Substanzen abgeschirmt werden. Ein Stück Papier kann Alphastrahlen blockieren; gewöhnliche Metalle können Betastrahlen blockieren; Zum Blockieren von Gammastrahlen sind Blei, Stahlbeton usw. erforderlich.

Es gibt viele Arten von Radionukliden. Welche Radionuklide können also in der Nuklearmedizin zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden?

Einfach ausgedrückt eignen sich Radionuklide, die Gammastrahlen (wie 99mTc Technetium, 131I Jod) und Beta+ -Strahlen (wie 18F Fluor, 68Ga Gallium, 11C Kohlenstoff) aussenden, für die Bildgebung zur Krankheitsdiagnose**, während Radionuklide, die Alphastrahlen (wie 225Ac Actinium, 223Ra Radium) und Betastrahlen (wie 32P Phosphor, 89Sr Strontium, 90Y Yttrium, 131I Jod, 177Lu Lutetium) aussenden, zur Behandlung von Krankheiten** geeignet sind. Natürlich müssen bei der Auswahl radioaktiver Nuklide auch Faktoren wie Strahlungsenergie und Halbwertszeit berücksichtigt werden.

Die „einzigartige Fähigkeit“ der Nuklearmedizin: Radiopharmazeutika

Radioaktive Arzneimittel bestehen im Allgemeinen aus „eingebetteten“ radioaktiven Nukliden und markierten Substanzen . Bei den markierten Substanzen kann es sich um chemische Verbindungen, Blutbestandteile, Peptide, Hormone und monoklonale Antikörper usw. handeln. Durch die gezielte Markierung der markierten Substanz lässt sich der Verbleib des radioaktiven Arzneimittels im menschlichen Körper bestimmen, wodurch eine spezifische Diagnose und Behandlung der Krankheit ermöglicht wird.

Zum Beispiel:

Tumorzellen wachsen schnell und benötigen viel Glukose zur Energiegewinnung. FDG (Fluordesoxyglucose) ist ein Analogon der Glucose. Nachdem 18F und FDG in 18****F-FDG „eingelegt“ wurden, können Tumorzellen im gesamten Körper abgebildet und so die Krankheit diagnostiziert und in ihr Stadium eingeteilt werden.

Somatostatinrezeptoren (SSTR) werden auf der Oberfläche neuroendokriner Tumorzellen stark exprimiert. Octreotid kann spezifisch an SSTR binden. 99mTc-Octreotid, das durch Markierung von Octreotid mit 99mTc gewonnen wird, ermöglicht nach dem Eindringen in den menschlichen Körper eine nicht-invasive Diagnose neuroendokriner Tumoren.

Schilddrüsengewebe und Schilddrüsenkrebszellen können 131****I aufnehmen. Da 131 I gleichzeitig Gamma- und Betastrahlen aussenden kann, kann es nach dem Eintritt in den menschlichen Körper nicht nur zur Bildgebung der Schilddrüse (Schilddrüsenkrebs) verwendet werden, sondern auch zur Behandlung von Hyperthyreose und Schilddrüsenkrebs.

▲ Radioaktive Nuklide und markierte Substanzen werden „eingebettet“, um radioaktive Medikamente zu bilden, die nach dem Eintritt in den menschlichen Körper spezifisch an Zellen binden.

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Was wird bei einer nuklearmedizinischen Untersuchung überprüft?

Bei der nuklearmedizinischen Untersuchung handelt es sich um ein medizinisches Bildgebungsverfahren, bei dem radioaktive Arzneimittel in den menschlichen Körper eingeführt werden und verschiedene „Detektoren“ verwendet werden, um die von den Radionukliden emittierten Strahlen zur Bildgebung zu erfassen.

Konventionelle bildgebende Untersuchungen wie Ultraschall, CT, MRT etc. zeigen vor allem morphologische Veränderungen von Organen oder Geweben. Einfach ausgedrückt geht es darum, zu sehen, wo die Läsionen wachsen, wie sie aussehen, wie groß sie sind und so weiter.

Nuklearmedizinische Untersuchungen können nicht nur anatomische Informationen zu Läsionen liefern, sondern, was noch wichtiger ist, sie können Veränderungen im Blutfluss, in der Funktion, im Stoffwechsel und sogar auf molekularer Ebene von Organen und Läsionen widerspiegeln. Dadurch werden Läsionen in einem Stadium sichtbar, in dem nur funktionelle Veränderungen, aber noch keine morphologischen und strukturellen Anomalien vorliegen, und so eine frühzeitige Diagnose der Krankheit ermöglicht.

Einer der „Detektoren“ der Nuklearmedizin – PET/CT

Der bekannteste nuklearmedizinische „Detektor“ ist das PET/CT . PET/CT ist die fortschrittlichste molekulare Bildgebungsuntersuchung, die derzeit verfügbar ist. Das am häufigsten verwendete radioaktive Medikament in der PET/CT ist 18F-FDG, das „One-Stop-Services“ wie Frühdiagnose, Stadienbestimmung, Wirksamkeitsbewertung und Prognosebewertung von Tumoren bieten kann.

Mithilfe der 18F-FDG-PET/CT kann außerdem beurteilt werden, ob das Myokard an der Stelle des Herzinfarkts lebensfähig ist, und so eine sichere Grundlage für die Behandlung der koronaren Herzkrankheit geschaffen werden. Darüber hinaus erfordern Epilepsie, Demenz, Infektionskrankheiten, rheumatische und Immunerkrankungen usw. auch die Hilfe von 18F-FDG PET/CT. Neben 18F-FDG gibt es in der Nuklearmedizin auch einige spezifischere radioaktive Medikamente, die bei verschiedenen Erkrankungen eingesetzt werden, wie etwa 68Ga- oder 18F -PSMA (prostataspezifisches Membranantigen) bei Prostatakrebs, 18F-FES (Östrogenanalogon) bei Östrogenrezeptor-positivem Brustkrebs, 68Ga-DOTATATE (Somatostatinanalogon) bei neuroendokrinen Tumoren usw.

▲PET/CT-Untersuchung

Der zweite "Detektor" der Nuklearmedizin - SPECT

Ein weiterer „Detektor“ in der Nuklearmedizin ist SPECT . Im Vergleich zur PET/CT kann die SPECT als „Veteran der dritten Generation“ auf dem Gebiet der Nuklearmedizin angesehen werden. Obwohl SPECT relativ unbekannt ist, wird dabei eine große Bandbreite radioaktiver Medikamente eingesetzt und es gibt ein breites Spektrum an Untersuchungsgegenständen, an denen verschiedene Organe und Systeme des menschlichen Körpers beteiligt sind.

Mithilfe der Knochenbildgebung können beispielsweise Knochen im gesamten Körper abgebildet und Knochenmetastasen bösartiger Tumoren frühzeitig diagnostiziert oder Osteoarthritis und degenerative Läsionen erkannt werden. Durch dynamische Nierenbildgebung kann die Nierenfunktion nicht-invasiv beurteilt werden. Die Myokardperfusionsbildgebung kann die Blutversorgung des Myokards von den Koronararterien bestimmen und ist eine wichtige Untersuchungsmethode zur Früherkennung einer koronaren Herzkrankheit. Die Lungenperfusionsbildgebung kann die Blutversorgung der Lunge widerspiegeln und ist eine gängige Methode zur Frühdiagnose und Differenzierung einer Lungenembolie. Mithilfe der Schilddrüsenbildgebung können Morphologie, Größe, Lage und Funktion der Schilddrüse ermittelt und festgestellt werden, ob Schilddrüsenknoten gutartig oder bösartig sind.

▲Häufige radioaktive Medikamente und Untersuchungsgegenstände der SPECT in der Nuklearmedizin

Wie viel Strahlung geht bei einer nuklearmedizinischen Untersuchung verloren?

Bei nuklearmedizinischen Untersuchungen handelt es sich um Strahlung. Bedeutet das, dass eine nuklearmedizinische Untersuchung, solange sie durchgeführt wird, zu Schäden am Körper oder sogar zur Entstehung von Krebs führt?

Tatsächlich ist Strahlung nicht nur der Strahlung durch radiologische Untersuchungen in den Radiologie- und Nuklearmedizinabteilungen der Krankenhäuser ausgesetzt, sondern überall in unserem Leben . Die Lebensmittel, die wir täglich essen, die Häuser um uns herum, der Himmel, die Erde, die Berge, Flüsse und die Pflanzen enthalten alle eine gewisse Menge an Strahlung. Niedrig dosierte, kurzzeitige Strahlung reicht nicht aus, um die körperliche Gesundheit zu beeinträchtigen, aber hoch dosierte Strahlung, die den menschlichen Körper schädigen kann, kommt in unserem täglichen Leben selten vor.

Die bei nuklearmedizinischen Untersuchungen verwendeten radioaktiven Nuklide zerfallen sehr schnell (z. B. 99mTc, 18F, 68Ga usw.). Die Strahlendosis einer nuklearmedizinischen 18F-FDG-PET-Untersuchung entspricht in etwa der einer CT-Untersuchung des Brustkorbs. Die Strahlendosis, die bei den meisten nuklearmedizinischen Untersuchungen entsteht, ist sogar geringer als die einer CT-Untersuchung des Brustkorbs. Es besteht kein Grund, nuklearmedizinische Untersuchungen durch eine „ getönte Brille “ zu betrachten . Alle nuklearmedizinischen Untersuchungen, die bei Patienten zum Zweck der Diagnose und Behandlung von Krankheiten durchgeführt werden, sind sicher.

▲Strahlung ist überall im Leben

Der „Trumpf“ der Nuklearmedizin – Präzisionsbehandlung

Bei der nuklearmedizinischen Therapie werden dem menschlichen Körper radioaktive Arzneimittel zugeführt und die von den radioaktiven Nukliden abgegebenen Beta- oder Alphastrahlen werden genutzt, um erkrankte Zellen oder Tumorzellen sehr präzise zu zerstören und abzutöten.

Die nuklearmedizinische Behandlung bietet große Vorteile bei der Behandlung von Schilddrüsenerkrankungen, multiplen Knochenmetastasen usw. Jod ist einer der Rohstoffe für die Synthese von Schilddrüsenhormonen durch die Schilddrüse, sodass Schilddrüsenzellen 131I aufnehmen können. 131I kann nicht nur zur Behandlung von Hyperthyreose aufgrund von Morbus Basedow, toxischem multinodulärem Kropf und toxischem Schilddrüsenadenom eingesetzt werden, sondern auch zur Behandlung von differenziertem Schilddrüsenkrebs . Seine Hauptfunktion besteht darin, nach der Operation restliches Schilddrüsengewebe und versteckte Metastasen zu entfernen. Die durchschnittliche Reichweite der von 131I emittierten β-Strahlen im Körper beträgt nur 1 mm, und die Energie der β-Strahlen ist fast vollständig auf die Läsion beschränkt, sodass sie kaum Auswirkungen auf die umliegenden normalen Gewebe und Organe hat.

▲131I Behandlung einer durch Morbus Basedow verursachten Schilddrüsenüberfunktion

Neben dem Einsatz von 131I bei Schilddrüsenerkrankungen gibt es zahlreiche weitere nuklearmedizinische Behandlungsprojekte in der klinischen Praxis.

Der Stoffwechsel des Knochengewebes an der Stelle der Tumorknochenmetastasierung ist sehr aktiv und kann mehr radioaktive Medikamente (wie 89SrCl2, 223RaCl2 usw.) aufnehmen, die zur Behandlung von Knochenmetastasen eingesetzt werden, wodurch das Ziel erreicht wird, den Krankheitsverlauf zu kontrollieren und Knochenschmerzen zu lindern.

Phäochromozytom und Neuroblastom können 131I-MIBG hochselektiv aufnehmen, sodass 131I-MIBG zur Behandlung von Patienten eingesetzt werden kann, bei denen eine Operation nicht möglich ist oder bei denen es nach der Operation zu einem Rezidiv und Metastasen kommt.

Die Verwendung eines 32P-Applikators zur Behandlung von kapillären Hämangiomen und Keloiden ist ebenfalls eine der traditionellen nuklearmedizinischen Behandlungen. Durch die Einpflanzung radioaktiver Partikel in das Tumorgewebe unter chirurgischer oder bildgebender Kontrolle können sie den Tumor kontinuierlich abtöten und ihn dadurch verkleinern.

In den letzten Jahren wurden mit 177Lu-PSMA auch bei Patienten mit fortgeschrittenem Prostatakrebs sehr gute therapeutische Wirkungen erzielt, und mit 177Lu-DOTATATE wurden auch bei Patienten mit fortgeschrittenen neuroendokrinen Tumoren sehr gute therapeutische Wirkungen erzielt.

In der Nuklearmedizin werden radioaktive Medikamente eingesetzt, um den molekularen, metabolischen und funktionellen Status von Läsionen zu untersuchen. Es kann nicht nur durch Bildgebung Einblicke in Veränderungen der molekularen Informationen von Läsionen geben, sondern auch Strahlung verwenden, um Tumore präzise abzutöten.

Die Kernenergie spielt in den Bereichen Energie, Medizin, Wissenschaft und Technologie, Industrie und Landwirtschaft eine immer wichtigere Rolle. Wir sollten die Kernenergie aus wissenschaftlicher Perspektive betrachten, damit sie uns besser dienen kann.

▌Das populärwissenschaftliche Thema dieses Artikels stammt aus der Sonderausgabe „Nukleardiagnose und -behandlung und klinische Transformation“ des „Journal of Peking Union Medical College“ in Ausgabe 4, 2023

Herausgeber: Liu Yang und Zhao Na

Korrekturlesen: Li Na, Li Yule, Dong Zhe, Li Huiwen

Produzent: Wu Wenming

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