atw - International Journal for Nuclear Power | 04.2022

atw Vol. 67 (2022) | Ausgabe 4 ı Juli
Forschungsreaktor FRM II soll künftig die Hälfte
des europäischen Bedarfs an Technetium-99m in
Garching produziert werden.
Positronen-Emissions-Tomografie (PET)
PET ist ein bildgebendes Verfahren auf nuklearmedizinischer
Basis mit dem detaillierte Bilder oder
Karten von Funktionsprozessen des Körpers erstellt
werden können. Das radioaktive Tracer-Isotop, das
Positronen (Beta-plus-Zerfall) emittiert und mit
chemischen Verfahren in ein verstoffwechseltes
Molekül eingebaut wurde, wird dem Patienten
meist intravenös injiziert. Nach einer kurzen
Wartezeit legt sich der Patient in einen bildgebenden
Scanner. Während des Abtastvorgangs
zerfällt das radioaktive Isotop und die emittierten
Positronen zerstrahlen nach Verbindung mit einem
Elektron zu zwei Gammaphotonen. Diese
wiederum werden vom Scanner registriert sobald
sie das Szintillations-Material erreichen. PET-
Scans werden in der Regel mit CT- oder MRT-
Aufnahmen kombiniert, da die Kombination anatomischer
und funktionaler Informationen zum
Stoffwechselprozess genauere Diagnosen ermöglicht
3 .
Als Tracer werden die kurzlebigen Isotope Kohlenstoff-11
(t½ 20,3 Minuten), Stickstoff-13 (t½ 10,1
Minuten), Sauerstoff-15 (t½ 2,03 Minuten),
Fluor-18 (t½ 110 Minuten), Gallium-68 (t½ 68
Minuten) und Rubidium-82 (t½ 75 Sekunden)
verwendet. Gallium und Rubidium werden in so
genannten Radionuklidgeneratoren als Zerfallsprodukte
anderer, langlebigerer Nuklide
produziert. Das Gallium-68 aus Germanium-68,
wobei das gebildete Gallium regelmäßig mit Salzsäure
ausgeschwemmt wird, das Rubidium-82 wird
in ähnlicher Weise aus Strontium-82 gewonnen.
Die Mutternuklide werden jeweils in Beschleunigern
erzeugt, Gallium-68 zum Teil ebenfalls 4 . Am
häufigsten wird bei PET-Scans allerdings Fluor-18
eingesetzt, weil es mit seiner relativ langen Halbwertszeit
von einem Zyklotron zum Standort des
PET-Scanners transportiert werden kann 5 . Die
übrigen Nuklide, die nicht dezentral in Generatoren
erzeugt werden können, erfordern dagegen
ein eigenes Zyklotron und radiochemische Labore
in unmittelbarer Nähe zum PET-Gerät. Diese sehr
teure Lösung ist entsprechend selten.
Therapeutische Bestrahlung
Neben der Diagnose oder der Injektion von therapeutischen
Radiopharmaka gibt es verschiedene
therapeutische Bestrahlungsmethoden. Ein neuer
Weg wurde 2015 mit der Eröffnung des Ionenstrahl-Therapiezentrum
(MIT) am Uni-Klinikum
in Marburg, einer neuen Partikeltherapie-Anlage,
beschritten. Die Anlage ist ein Spin-off der Schwerionenforschung,
die in Deutschland vor allem in
den Einrichtungen der Gesellschaft für Schwerionenforschung
in Darmstadt betrieben wird. In der
Marburger Anlage können auch solche Tumore
therapiert werden, die bisher als unbehandelbar
galten. In der Anlage wird ein Strahl aus Protonen
und Ionen von einem Synchrotronbeschleuniger
auf 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.
Die Teilchen treffen dann mit dieser Geschwindigkeit
von etwa 225.000 Kilometer pro Sekunde
auf das kranke Gewebe. Dabei lässt sich der Ionenstrahl
millimetergenau und exakt auf den Tumor
ausrichten. Diese Genauigkeit wird von einem
Roboter gesichert, der die Lagerung des Patienten
steuert. Die Dosis wird ebenfalls exakt berechnet.
Die Strahlung fällt dabei an den Rändern des
Tumors extrem ab, so dass das umliegende Gewebe
so gut wie möglich geschont werden kann 6 .
FEATURE | OTHER APPLICATIONS 9
| Abb. 4
Positronen-Emissons-Tomograph (PET)
Traditionellere Methoden der Strahlentherapie
bzw. deren moderne Weiterentwicklungen
verwenden meist Linearbeschleuniger oder
seltener offene Radionuklide, die im Rahmen der
Nuklearmedizin verwendet werden. Die Patienten
liegen fixiert auf einer Liege unter der Bestrahlungseinrichtung.
Durch Bewegung sowohl der
Liege als auch der Bestrahlungseinrichtung kann
die Richtung der Strahlung angepasst werden und
das ggf. mitbestrahlte gesunde Gewebe variiert
3 https://www.ezag.com/home/products/isotope_products/isotopes_cnl_scientific_resources/pet/about_pet/
4 http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1436_web.pdf
5 https://de.wikipedia.org/wiki/Positronen-Emissions-Tomographie
6 https://www.mit-marburg.de/
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Jenseits der Stromerzeugung – vielfältiger Nutzen der Kerntechnik ı Nicolas Wendler