Abteilung Nuklearmedizin

SPECT und PET in der Psychiatrie

Abteilung NuklearmedizinZentrum Radiologie

SPECT und PET in der Psychiatrie

• Grundlagen– Atomaufbau– SPECT– SPECT– PET– Tracer

• Indikationen zur SPECT• Indikationen zur PET

Atomaufbau

• A• Z X

Kernladungszahl

Massenszahl

• Z

• Proton• Neuton • Elektron

γγγγ-Strahlung

Übergang eines angeregten Kernzustands in den Grundzustand

Planare SzintigraphieGamma-Kamera

• Prinzip:– Planare Bilder

• Akquisition:– statisch– statisch– dynamisch

• Tracer:– γ-Strahler

• Auflösungsvermögen:– 1-2 cm

Gamma-Kamera: Ausgangssignal

SPECT

• Prinzip:– 3-dimensionale

Schnittbilder• Akquisition:• Akquisition:

– statisch• Tracer:

– γ-Strahler• Auflösungsvermögen:

– 8 mm

SPECT: Ausgangssignal

ββββ +-Umwandlung (P: N+p)

Tochternuklid: Kernladungszahl:-1, Massenzahl: unverändert

Alternative: EC (Electronic capture)

Positronenstrahler in der Medizin

Nuklid HWZ E max. (MeV)

C-11 20 min 0,96

N-13 10 min 1,19

O-15 2 min 1,72 O-15 2 min 1,72

F-18 110 min 0,64

Ga-68 70 min

1,89

Rb-82 1,3 min 3,35

PET-Scanner

• Prinzip:– 3-dimensionale

Schnittbilder• Akquisition:• Akquisition:

– statisch / dynamisch• Tracer:

– β+-Strahler• Auflösungsvermögen:

– 5 mm

PET: Ausgangssignal

PET /CT

PET /CT

SPECT und PET der Hirnperfusion

• Hirnperfusion: 15% des HZV • Hirngewicht 2% des • Hirngewicht 2% des

Körpergewichtes • Fast alle ZNS-Erkrankungen

zeichnen sich durch eine gestörte Perfusion aus

Hirnperfusions-SPECTPrinzip eines Perfusionstracers

• Prinzip: flußproportionale Aufnahme und dauerhafte Anreicherung in den Anreicherung in den Neuronen– Lipophil– Hohe Extraktion im First-pass– Neuronales Trapping durch

hydrophile Umwandlung– geringer Wash-out

SPECT- Perfusionstracer

123I-IMP 99mTc-HMPAO 99mTc-ECD

Extraktion 90% 70% 60%

wash-out Plateau bis 1 h p.i.

15%/ 15min→1%/h

9%/hp.i. →1%/h

BG-Clearance rasch langsam rasch

Trapping protoniert hydrophile Umwandlung

Esterspaltung

Vitalitätsmarker ++ + ++

SPECT- Perfusionstracer: ECD

Hirnperfusions-PET

H20HWZ: 2 min

NH3HWZ: 10 min

SPECT vs. PET

• SPECT– keine Quantifizierung– keine dynamischen

Sequenzen

• PET– Quantifizierung– dynamischen

SequenzenSequenzen– geringere örtliche

Auflösung– billig und Verfügbar

Sequenzen– hohe örtliche

Auflösung– teuer und nicht

überall verfügbar

Die Hirnperfusionszintigraphieund die PET in der DemenzdiagnostikDemenzdiagnostik

Demenz

• Definition: Verlust zuvor erworbener intellektueller Fähigkeiten

– Gedächtnis– Konzentration– Aufmerksamkeit – Abstraktionsfähigkeit– Persönlichkeitsstruktur

Demenzabklärung

Klinischer Verdacht

neuropsychologische Testung

Hypothesen zum Demenztyp

Bildgebende Verfahren(MRT /CT/ SPECT / PET)

Häufige Demenzformen

• Alzheimer-Demenz (DAT)• Fronto-temporale Demenz• Vaskuläre Demenz• Demenz vom Lewy-Body Typ• Pseudodemenz bei Depression

DAT-Neurobiologie

• Beginn im enterorhinalen Kortex, Hyppocampus, Amygdala

• Übergriff auf heteromodalen • Übergriff auf heteromodalen Assoziationskortex va. temporo-parietal

• frühzeitiger Befall des cholinergen Systems (N. basalis MEYNERT)

• dopaminerges System ungestört

DAT- Klinik

• Früh:

– gestörtes Kurzzeit-

• Spät:

– Störung der Gedächtnis

– verminderter Antrieb– vermindertes

Interesse– in 30%: depressives

Syndrom

Wahrnehmung– Aggressivität– Enthemmung

Kognitives Defizit:Frühdiagnose einer DAT mit 99mTc-ECD

FTD- Klinik

• Früh:

– Persönlichkeits-veränderungen

• Spät:

– Erst spät kommt es zu Orientierungs-veränderungen

– Euphorie– emotionelle

Verflachung– Enthemmung

zu Orientierungs-störungen

Kognitives Defizit:Frühdiagnose einer FTD mit 99mTc-ECD

Lewy-Body Demenz - Klinik

• Früh:

– kaum gestörtes

• Spät:

– AggressivitätKurzzeit-Gedächtnis

– visuelle Halluzinationen

– Extrapyramidale Symptome

– Aggressivität– Enthemmung

Kognitives Defizit: DD: Lewi-Body Demenz / DAT

Kognitives Defizit Vaskuläre Demenz; 99mTc-ECD

Glukosemetabolismus: Die Rolle der F-18-FDG PET

• Glukose ist das Hauptsubstrat des neuronalen Energiestoffwechsels

• Perfusion und Glukosemetabolismus sind eng gekoppeltgekoppelt

• Bei Änderungen im Glukosemetabolismus ändert sich kurzfristig die Perfusion und vice versa

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

D-Glukose

O

H

HO

H

HO

H

H

18FHOH

OH

[18F]FDG

F-18-FDG-PET

Kognitives Defizit: Frühdiagnose einer DAT mit F-18-FDG

Untersuchungen an Neurotransmittern

Neurorezeptoren und Neurorezeptoren und Transportern

Untersuchungen an NeurotransmitternNeurorezeptoren und Transportern

• Radioaktiv markierte– Neurotransmitter

(Sekretion und Re-Uptake)– Rezeptoraffine Tracer

F-18-DOPA-PET

– Rezeptoraffine Tracer

• „der ideale Tracer“– Lipophil– Uptake unabhängig vom

cerebralen Blutfluss– Möglichst selektive Bindung an

Rezeptor- und Transporter-Subtypen

Untersuchungen an Neurorezeptoren

C-11-Carfentanyl: Opioid-Rezeptoren

F-18-Flumazenil: Benzodiazepin-Rezeptoren

C-11-Raclopride: D2-Rezeptoren

Nigrostriatales SystemDopaminerg

Nigrostriatales SystemSPECT-Tracer

IPS: Nigrostriatales Defizit; D2-Rezeptoren erhöhtMSA: Nigrostriatales Defizit; D2-Rezeptoren erniedrigt

I-123 IBZM

• Radioiodiertes Benzamid (Neuroleptikum)

• Hohe Affinität zu postsynaptischen D2- MRIpostsynaptischen D2-Rezeptoren

• Semiquantitative Auswertung möglich(Quotient BG / Cortex)

MRI

IBZM-SPECT

Fusion

Fragestellung: D-2-Rezeptorexpression erhalten?

I-123 IBZM

Kontrolle M. Parkinson MSA

Markierte Kokainanaloga:Darstellung der Monamintransporter

• Radioiodierte oder 99mTc-markierte KokainanalogaKokainanaloga

• Hohe Affinität zu präsynaptischen Monamintransportern

• Semiquantitative Auswertung möglich(Quotient BG / Cortex)

FP-CIT

Kokain

Markierte Kokainanaloga:Darstellung der Monamintransporter

Markierte Kokainanaloga:Differentialdiagnose von Demenzen

Dopamin-TransporterPerfusion

DAT vs. Lewi- Body Demenz?

DAT

Lewi- Body Demenz

PET/MR

Fazit

• SPECT und PET sind funktionelle Untersuchungen, die semiquantitative (SPECT) bzw. quantitative (PET) Aussagen zur Aussagen zur – Hirnperfusion– Expression von Neurorezeptoren– Sekretion von Neurotransmittern – Expression von Transportern ermöglichen