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Strahlende Teilchen zeigen den Tumor

Radiodiagnostika entstehen im Vakuum

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) unterscheidet auch kleinste Geschwüre vom gesunden Gewebe. Sie arbeitet mit schwachradioaktiven Isotopen, die unter Vakuum in einem Zyklotron erzeugt werden.

Eine präzise Bildgebung ist oft der erste Schritt zur Heilung. Das gilt nicht zuletzt in der Krebsmedizin. Während der Muttertumor meist gut zu erkennen ist, können Metastasen so klein sein wie ein Stecknadelkopf. Für eine erfolgreiche Therapie muss man aber auch die winzigsten Ableger finden. Das gelingt mit der Positronen-Emissions-Tomographie. Sie erzeugt ihre Bilder mit Hilfe einer kleinen Menge von strahlenden Partikeln, die dem Patienten mit Glukose vermischt verabreicht werden.

Gierige Zellen

Tumorzellen brauchen viel Energie und nehmen den Zuckerstoff gierig auf. Mit ihm reichern sich die radioaktiven Teilchen in den Metastasen an. Die räumlich konzentrierte Strahlung ist dann im PE-Tomogramm deutlich zu sehen.

Für diese Art der Diagnostik nimmt man vergleichsweise harmlose, nur schwachstrahlende Substanzen wie das Fluor-Isotop 18F. Seine Halbwertszeit beträgt gerade mal 110 Minuten, nach einem Tag hat es praktisch seine gesamte Radioaktivität eingebüßt. Es muss also kurz vor dem Einsatz in einem Teilchenbeschleuniger, dem Zyklotron, frisch hergestellt werden.

Zielgenauer Protonenbeschuss

Im Innern des Zyklotrons gibt es eine Vakuumkammer. Dort werden negativ geladene Wasserstoff-Ionen mittels starker elektrischer Felder auf einer spiralförmigen Bahn beschleunigt. An deren Ende angelangt fliegen sie durch eine dünne Graphitfolie, verlieren dort ihre Elektronen und werden zu positiv geladenen Protonen. Die Umkehrung der Ladung lenkt sie zugleich auf eine gerade Bahn.

Der so entstandene Protonenstrahl trifft auf das Ausgangsmaterial, löst darin eine Kernreaktion aus und erzeugt die benötigten Isotope. Das Vakuum ist nötig, damit weder die negativen Ionen noch die positiven Protonen auf ihrem Weg von störenden Partikeln abgelenkt werden. Die BUSCH Gruppe bietet passende Lösungen für die Vakuumerzeugung. Ohne Vakuum würden die Ionen und Protonen aus der vorgegebenen Bahn gelenkt werden und ihre Energie verlieren. Zudem darf das äußerst reaktionsfreudige Fluor nicht mit anderen Elementen wie etwa Luftsauerstoff in Berührung kommen.
Ist die PET-Strahlung gefährlich?

Das Ausmaß der Strahlung, welcher der Körper bei einer Positronen-Emissions-Tomographie ausgesetzt ist, ähnelt dem bei einer CT-Untersuchung des Brustkorbs. Sie beträgt etwa 7 Millisievert. Die Gefahr, die von dieser Dosis ausgeht, ist gering: Bei einer Strahlendosis von 1.000 Millisievert, der hundert Menschen ausgesetzt sind, ist mit fünf Todesfällen durch Strahlenkrebs zu rechnen. Man müsste also rund 150 PET-Scans durchlaufen, um in dieser Risikoklasse zu landen. Zudem ist zu bedenken, dass die meisten PET-Untersuchungen bei (potenziellen) Krebspatienten durchgeführt werden, also bei Menschen mit zum Teil erheblich verkürzter Lebenserwartung. Das Risiko des Verfahrens steht dem Zugewinn an diagnostischer Klarheit und der Chance einer besseren, zielgerichteten Behandlung gegenüber.