SPECT und PET in der Psychiatrie - Abteilung Nuklearmedizin Zentrum Radiologie

SPECT und PET in der Psychiatrie

       Abteilung Nuklearmedizin
         Zentrum Radiologie

SPECT und PET in der Psychiatrie

• Grundlagen
  – Atomaufbau
  – SPECT
  – PET
  – Tracer
• Indikationen zur SPECT
• Indikationen zur PET

Atomaufbau

             • A     Massenszahl
                 X
             • Z     Kernladungszahl

             • Proton
             • Neuton
             • Elektron

γ-Strahlung

   Übergang eines angeregten Kernzustands in den
                   Grundzustand

Planare Szintigraphie
Gamma-Kamera

• Prinzip:
   – Planare Bilder
• Akquisition:
   – statisch
   – dynamisch
• Tracer:
   – γ-Strahler
• Auflösungsvermögen:
   – 1-2 cm

Gamma-Kamera: Ausgangssignal

SPECT

 • Prinzip:
    – 3-dimensionale
      Schnittbilder
 • Akquisition:
    – statisch
 • Tracer:
    – γ-Strahler
 • Auflösungsvermögen:
    – 8 mm

SPECT: Ausgangssignal

β +-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
   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:
    – 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
   Körpergewichtes
 • Fast alle ZNS-Erkrankungen
   zeichnen sich durch eine
   gestörte Perfusion aus

Hirnperfusions-SPECT
Prinzip eines Perfusionstracers

  • Prinzip: flußproportionale
    Aufnahme und dauerhafte
    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   15%/ 15min        9%/h
                            p.i.          →1%/h

   BG-Clearance           rasch           langsam        rasch

    Trapping            protoniert       hydrophile   Esterspaltung
                                        Umwandlung
   Vitalitätsmarker         ++              +              ++

SPECT- Perfusionstracer: ECD

Hirnperfusions-PET

H 20
HWZ: 2 min

NH3
HWZ: 10 min

SPECT vs. PET

 • SPECT                     • PET
   – keine Quantifizierung     – Quantifizierung
   – keine dynamischen         – dynamischen
     Sequenzen                   Sequenzen
   – geringere örtliche        – hohe örtliche
     Auflösung                   Auflösung
   – billig und Verfügbar      – teuer und nicht
                                 überall verfügbar

Die Hirnperfusionszintigraphie
      und die PET in der
      Demenzdiagnostik

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
    Assoziationskortex va. temporo-parietal
  • frühzeitiger Befall des cholinergen Systems
    (N. basalis MEYNERT)
  • dopaminerges System ungestört

DAT- Klinik

  • Früh:                    • Spät:

    – gestörtes Kurzzeit-      – Störung der
      Gedächtnis                 Wahrnehmung
    – verminderter Antrieb     – Aggressivität
    – vermindertes             – Enthemmung
      Interesse
    – in 30%: depressives
      Syndrom

Kognitives Defizit:
Frühdiagnose einer DAT mit 99mTc-ECD

FTD- Klinik

 • Früh:                • Spät:

   – Persönlichkeits-     – Erst spät kommt es
     veränderungen          zu Orientierungs-
   – Euphorie               störungen
   – emotionelle
     Verflachung
   – Enthemmung

Kognitives Defizit:
Frühdiagnose einer FTD mit 99mTc-ECD

Lewy-Body Demenz - Klinik

  • Früh:                   • Spät:

    – kaum gestörtes          – Aggressivität
      Kurzzeit-Gedächtnis
                              – Enthemmung
    – visuelle
      Halluzinationen
    – Extrapyramidale
      Symptome

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

                    H O                            H O
     HO                             HO
       HO                      OH     HO                         OH
                H                              H    18
                      OH                                 F
            H              H               H                 H

        D-Glukose                      [18F]FDG

F-18-FDG-PET

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

Untersuchungen an
 Neurotransmittern
Neurorezeptoren und
   Transportern

Untersuchungen an Neurotransmittern
Neurorezeptoren und Transportern

                                     F-18-DOPA-PET
• Radioaktiv markierte
  – Neurotransmitter
    (Sekretion und Re-Uptake)
  – 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 System
Dopaminerg

Nigrostriatales System
SPECT-Tracer

     IPS: Nigrostriatales Defizit; D2-Rezeptoren erhöht
     MSA: Nigrostriatales Defizit; D2-Rezeptoren erniedrigt

I-123 IBZM

• Radioiodiertes Benzamid
  (Neuroleptikum)
• Hohe Affinität zu
                            MRI
  postsynaptischen D2-
  Rezeptoren
• Semiquantitative
  Auswertung möglich              IBZM-SPECT
  (Quotient BG / Cortex)

                                               Fusion

I-123 IBZM

    Fragestellung: D-2-Rezeptorexpression erhalten?

       Kontrolle          M. Parkinson         MSA

Markierte Kokainanaloga:
Darstellung der Monamintransporter

  • Radioiodierte oder
    99mTc-markierte
    Kokainanaloga
  • Hohe Affinität zu
    präsynaptischen                  FP-CIT

    Monamintransportern
  • Semiquantitative
    Auswertung möglich
    (Quotient BG / Cortex)

                                     Kokain

Markierte Kokainanaloga:
Darstellung der Monamintransporter

Markierte Kokainanaloga:
Differentialdiagnose von Demenzen

               Perfusion            Dopamin-Transporter

                                            DAT

     DAT vs. Lewi- Body Demenz?       Lewi- Body Demenz

PET/MR

Fazit

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