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Aktualisiert am 14. September 2004
Leitlinie zur Durchführung von 18-F Fluorodopa-PET bei Parkinsonsyndromen
Autor
Dr. Christoph Scherfler, Universitätsklinik für Neurologie, Innsbruck
Zielsetzung
Mit 18-F Fluorodopa (18-F Dopa)-PET wird das Zustandsbild der dopaminergen Funktion in verschiedenen cerebralen Schaltkreisen, insbesondere der Basalganglien, beschrieben.
18-F Dopa-PET ermöglicht die quantitative Beurteilung der Aktivität der Dopa- Decarboxylase und stellt somit einen Indikator für den Dopa-Transport in die dopaminergen Terminalen und die Dopa-Speicherkapazität dar.
Grundlagen
Die höchsten Konzentrationen an dopaminergen Neuronen werden in den Basalganglien und im frontalen Kortex angetroffen. Innerhalb der Schaltkreise der Basalganglien kann mit 18-F Dopa-PET die Funktion der dopaminergen Neurone der nigro-striatalen Bahn bestimmt werden. Die nigro-striatale Bahn ist ein Nervenbündel, bestehend aus dopamin-produzierenden Nervenzellkörpern im Kerngebiet der Substantia nigra und neuronalen Verbindungen mit dopaminhaltigen Nervenendigungen im Kerngebiet des Striatums.
Das mit 18-F markierte Dopa ist eine Blut-Hirn-Schranken gängige Vorstufe des Botenstoffs Dopamin und wird von der Dopa-Decarboxylase, einem Enzym der Dopaminsynthese, zu Dopamin metabolisiert. Dieser Syntheseschritt erfolgt vorrangig in den striatalen Nervenendigungen der nigro-striatalen Bahn. Folglich lässt das im Striatum gemessene 18-F Dopa-PET Signal auf den Dopaminmetabolismus dieser Neurone schließen.
Im Vergleich zur Dopamintransporter-SPECT, bei der aufgrund der Bindung des radioaktiv-markierten Liganden an den Dopamintransporter auf das Vorhandensein von dopaminergen Neuronen geschlossen wird, zeichnet sich die 18-F Dopa-PET aufgrund ihrer höheren Bildauflösung und der höheren Anzahl an gemessenen Ereignissen pro Bildpunkt aus. Deshalb ist es der PET-Technologie vorbehalten auch Signale aus extrastriatalen dopaminergen Nervenbahnen (i.e. im frontalen Cortex) zu quantifizieren.
Die Messung des 18-F Dopa-Signals erfolgt über die Bestimmung der 18-F Dopa-Einflusskonstante (ki), die nach Durchführung von multiplen sequentiellen Aufnahmen (dynamische Tomographie) mit Hilfe des Patlak Plots berechnet wird (Patlak and Blasberg, 1985).
Indikationen
1) Differentialdiagnose von Parkinson-Syndromen
Obwohl die exakte Anwendung von klinischen Kriterien bei vollständig ausgeprägter Parkinson-Erkrankung eine exakte Diagnosestellung ohne bildgebende Zusatzdiagnostik zulässt, können besonders im Initialstudium der Erkrankung Schwierigkeiten in der Abgrenzung zu atypischen Parkinson-Syndromen, dem essentiellen Tremor (ET), medikamenten-induzierten Parkinson-Syndromen, der Dopa-responsiven Dystonie (DRD) oder psychogenen Parkinson-Syndromen auftreten.
Das idiopathische Parkinson-Syndrom kann mit 18-F Dopa-PET unter hoher Sensitivität und Spezifität von Krankheitsbildern wie dem ET, der DRD, dem medikamenten-induzierten Parkinson-Syndrom und dem psychogenen Parkinson-Syndrom unterschieden werden. Bei atypischen Parkinson-Syndromen stellt die 18-F Dopa-PET wertvolle Information zur Diagnosesicherung zur Verfügung, eine akkurate Einordnung dieser Erkrankungen ist aber letztendlich nur in Zusammenschau mit der klinischen Präsentation von Symptomen und einer erweiterten Zusatzdiagnostik möglich.
2) Beurteilung der Progression und der Therapie von Erkrankungen mit dopaminerger Dysfunktion.
Aufgrund der niedrigen Test-Retest-Variabilität von 18-F Dopa-PET eignet sich diese Untersuchungsmethode hervorragend zur Dokumentation der Krankheitsprogression bei Patienten mit idiopathischen oder atypischen Parkinson-Syndromen (Morrish et al., 1996). Zudem wird 18-F Dopa-PET zur Evaluation von potentiell den Krankheitsverlauf retardierenden Pharmaka herangezogen (Whone et al., 2003; Gill et al., 2003).
3) Charakterisierung von Erkrankungen
Die hohe örtliche Auflösung und die Möglichkeit der exakten Quantifizierung striataler und extrastriataler Hirnregionen reihen diese Technologie an erster Stelle bei der Detektion dopaminerger Dysfunktion, ausgelöst durch exogene Noxen oder endogen bedingte, durch Genmutationen hervorgerufene Krankheitsbilder (Khan et al., 2002).
Durchführung der Untersuchung
Die Beachtung der allgemeinen Leitlinien für nuklearmedizinische Bildgebung wird vorausgesetzt (Knoop 1999).
1) Information zur Durchführung von 18-F Dopa-PET
- Patientengespräch mit Fragen nach der Grunderkrankung, Medikamenteneinnahme insbesondere Antiparkinson-Medikamente und Psychopharmaka, Vorerkrankungen (wie Schädelhirntraumata, Infektionen, raumfordernde cerebrale Erkrankungen), Chemotherapien, Strahlenexposition, Allergien und Unverträglichkeiten, Schwangerschaft und Klaustrophobie.
- Neurologische Untersuchung und gegebenenfalls morphologische Bildgebung zum Ausschluss von strukturellen cerebralen Veränderungen.
- Aufklärung über die Notwendigkeit und die Dauer der geplanten Untersuchung sowie Erörterung der intravenösen Applikation von radioaktivem 18-F.
- Aufklärung über die Notwendigkeit des Absetzens von Psychopharmaka und Antiparkinsonmittel für die Dauer von mindestens drei Plasmahalbwertszeiten.
- In seltenen Fällen ist eine stationäre Aufnahme aufgrund von Komplikationen im Zusammenhang mit dem Absetzen von Medikamenten indiziert.
- Eiweißreiche Nahrung sollte circa 12 Stunden vor der Applikation von 18-F Dopa vermieden werden.
- Bestimmung der Größe und des Gewichts des Patienten
2) Patientenvorbereitung und Durchführung der Untersuchung
- Verabreichung von Carbidopa (150mg p.o) eine Stunde vor der Applikation von 18-F Dopa zur Blockade eines Dopa-abbauenden Enzyms.
- Frauen im gebärfähigem Alter: Ausschluß einer Schwangerschaft-(Schwangerschaftstest)
- Motivation zur Blasenentleerung
- Positionierung des Patienten im Tomographen. Eine Sedierung des Patienten sollte nur in Ausnahmefällen erfolgen, da eine mögliche Interferenz des Sedativums mit der Quantifizierung des 18-F Dopa-Signals bestehen könnte.
- Legen eines sicheren venösen Zugangs
- Transmissionsmessung
- Messung der Hintergrundstrahlung im Field of View
- Vor der Injektion von 18-F Dopa, Überprüfung der Reinheit, spezifischen Aktivität (>95%) und biologischen Verträglichkeit des Radiopharmakons.
- Injektion von 18-F Dopa abhängig von der Sensitivität des Tomographen (ca. 100-185MBq)
- Beginn der Emissionsmessungen; zur quantitativen Auswertung sind ca. 25 konsekutive Bildakquisitionen mit einer Gesamtdauer von ca. 90min erforderlich.
(Eine Blutabnahme während den Emissionsmessungen ist nicht erforderlich.)
- Beobachtung des Patienten während der Aufnahmezeit, insbesondere Gewährleistung einer stabilen Kopfposition.
Auswertung der Bilddaten
Nach Korrektur der Streustrahlung und Schwächungskorrektur erfolgt die 3D Bildrekonstruktion der sequentiellen Bildakquisitionen (je nach Protokoll circa 25 Aufnahmen) unter Verwendung kameraspezifischer Filter. Die Bildauflösung nach Rekonstruktion schwankt abhängig von Bewegungsartefakten und Tomographen zwischen 5 und 10 Millimeter „full width at half maximum (FWHM)“.
In einem zweiten Schritt wird die 18-F Dopa Einflusskonstante mit Hilfe des Patlak-Plots computerunterstützt aus den während der Aufnahmezeit gewonnenne Einzelaquisitionen entweder für vordefinierte Regions of interests (ROI) oder für jedes Voxel per se berechnet. Zweiteres ist für eine Gruppenanalyse mit auf Voxelebene basierenden statistischen Verfahren erforderlich. Zur exakten Zuordnung von pathologischen ki – Werten ist die Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung der Einflusskonstanten eines gesunden Normkollektivs in jedem PET-Zentrum für jeden Tomographen erforderlich.
Befundung
Moderne Tomographen ermöglichen die getrennte Beurteilung von Nucleus caudatus und Putamen innerhalb des Striatums. Nur Werte, die außerhalb der zweifachen Standardabweichung der Einflusskonstanten des Normkollektivs liegen, sollten als pathologisch gewertet werden. Die Verwendung von hochauflösenden Tomographen in Kombination mit auf Voxelebene basierender statistischen Verfahren erlaubt neben Aussagen über Veränderungen von striatalen ki-Werten auch die Beurteilung der Dopa-Aufnahme im präfrontalen Kortex und Mittelhirn.
Strahlenexposition/Strahlenbelastung
Dosimetriedaten für 18-F Dopa und Vorbehandlung mit Carbidopa 100mg p.o.
nach Brown et al., 1998.
Aktivität (Erwachsene): 100-200 MBq i.v.
Dosiskritisches Organ: Blase, 0,15 mGy/MBq
Effektive Dosis: 0,0199 mSv/MBq
Referenzen
1) Brown WD, Oakes TR, DeJesus OT, Taylor MD, Roberts AD, Nickles RJ, Holden JE. Fluorine-18-fluoro-L-DOPA dosimetry with carbidopa pretreatment. J Nucl Med. 1998 Nov;39(11):1884-91.
2) Gill SS, Patel NK, Hotton GR, O'Sullivan K, McCarter R, Bunnage M, Brooks DJ, Svendsen CN, Heywood P. Direct brain infusion of glial cell line-derived neurotrophic factor in Parkinson disease. Nat Med. 2003 May;9(5):589-95.
3) Graham MM. Combined 18-F FDG-FDOPA tumor imaging for assessing response to therapy. J Nucl Med. 2001 Feb;42(2):257-8.
4) Khan NL, Valente EM, Bentivoglio AR, Wood NW, Albanese A, Brooks DJ, Piccini P. Clinical and subclinical dopaminergic dysfunction in PARK6-linked parkinsonism: an 18-F dopa PET study. Ann Neurol. 2002 Dec;52(6):849-53.
5) Knoop B. Guidelines for nuclear medicine image presentation. Nuklearmedizin. 1999;38(6A):273-8.
Patlak CS, Blasberg RG. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. Generalizations. J Cereb Blood Flow Metab. 1985 Dec;5(4):584-90.
6) Whone AL, Watts RL, Stoessl AJ, Davis M, Reske S, Nahmias C, Lang AE, Rascol O, Ribeiro MJ, Remy P, Poewe WH, Hauser RA, Brooks DJ; REAL-PET Study Group. Slower progression of Parkinson's disease with ropinirole versus levodopa: The REAL-PET study. Ann Neurol. 2003 Jul;54(1):93-101.
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Protokolle
