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Chemie für Mediziner: Atombau

Radioaktive Isotope in der Medizin

Tab.1
IsotopHalbwertszeitStrahlungAnwendung
H3 (Tritium)12,3 JahreβForschung: Tracer
C14 5568 JahreβForschung: Tracer; Altersbestimmung (C14-Methode)
P32 14,4 TageβStrahlentherapie (bei Knochen)Forschung: Tracer
S35 87 TageβTumordiagnostik, Forschung: Tracer
Co57 + Co58 270 / 71 Tageβ, γDiagnostik: Schilling-Test
Co60 6,2 Jahreβ, γStrahlentherapie (extern)
Tc99(m) 6 StundenγDiagnostik: Szintigraphie
Cs137 30 JahreβStrahlentherapie (extern)
I123 13 StundenγDiagnostik: Szintigraphie
I131 8,4 Tageβ, γRadiojodtest, Radiojodtherapie
Ir192 74 Tageβintrakavitäre Strahlentherapie
Au198 2,7 Tageβinterstitielle Strahlentherapie
Rn222 3,8 TageαKurzwecke (Radonquellen)
Ra226 1622 JahreαStrahlentherapie (intern)
U238 4,9109Jahreα (β, γ)Herstellung von Transuranen

Es gibt drei wichtige Einsatzbereiche für Radionuklide in der Medizin:

  • Tracer in der Forschung: Zur Aufklärung von Stoffwechselwegen und Wirkungsmechanismen ist es nötig, Wirkstoffe oder Metabolite zu markieren um deren Verbleib oder Abbau im Organismus nachweisen zu können. Diese Markierung kann durch Einbau radioaktiver Isotope geschehen (Tracer), z.B. durch teilweisen Austausch des normalen, nicht radioaktiven C12 durch radioaktives C14 oder von H1 durch H3. Die chemischen Eigenschaften des Moleküls ändern sich dadurch nicht, daher werden diese Substanzen wie die nicht radioaktiven vom Organismus verstoffwechselt.
  • Einsatz in der Diagnostik: Hierbei werden radioaktiv markierte Wirkstoffe dem Patienten verabreicht. Die Substanzen wandern in bestimmte Organe oder Gewebe, in denen diese umgesetzt oder gespeichert werden. Die radioaktive Strahlung kann von außen gemessen und daraus Rückschlüsse auf eventuelle Stoffwechselstörungen oder Tumore gezogen werden. Hierfür kommt heute meist metastabiles Technetium-99 ( Tc99(m)) zum Einsatz. Dieses kann in einem speziellen Generator aus Mo99 gebildet und abgetrennt werden. Tc99(m) geht nach kurzer Zeit unter Aussendung langwelliger Gammastrahlung in Tc99 über, das als weicher Betastrahler ungefährlich ist. → Szintigraphie Bei anderen Verfahren wird nach einer bestimmten Wartezeit die Aktivität von Serum oder Urin bestimmt, beispielsweise beim Radiojodtest oder dem Schilling-Test zur Untersuchung von Cobalamin-Stoffwechselstörungen.
  • Strahlentherapie: Eine Strahlentherapie wird fast ausschließlich zur Behandlung maligner Neoplasien (Krebs) eingesetzt, oft in Kombination mit chirurgischen oder chemotherapeutischen Maßnahmen. Es wird zwischen interner, metabolischer und externer Strahlentherapie unterschieden:
    • Interne Strahlentherapie: Bei Tumoren in der Zunge oder den Lippen, sowie bei nicht operablen Bronchialkarzinomen (z.B. Pancoast-Tumoren) kann eine interstitielle Strahlentherapie angewandt werden. Bei dieser werden radionuklidhaltige Nadeln (z.B. "Goldseeds" mit Au198) in das Tumorgewebe eingebracht (Spickmethode). Bei der intrakavitären Strahlentherapie erfolgt die Applikation verkapselter Radionuklide in Organhöhlen. Meist wird dabei das Nachlade-Verfahren (Afterloading-Verfahren) angewandt: Der leere Applikator wird eingeführt und anschließend ferngesteuert mit der radioaktiven Substanz beschickt. Anwendungsbereiche: Tumore und Karzinome in Mund, Nase, Ösophagus, Rektum, Zervix, Uterus und Vagina.
    • Metabolische Strahlentherapie: Bei bestimmten Tumoren ist auch die Injektion von Radionukliden möglich, die, gebunden an geeignete Trägermoleküle, sich im Tumorgewebe konzentrieren. → Radiojodtherapie
    • Externe Strahlentherapie: Zum Einsatz kommen meist Gammastrahlen (z.B. von Co60) oder ultraharte Röntgenstrahlen, seltener Elektronenstrahlen. Um das Ziel, eine maximale Schädigung des Tumor-Gewebes bei möglichst geringer Beeinträchtigung des umliegenden gesunden Gewebes, zu erreichen, muss die Strahlung durch eine entsprechende Bestrahlungs-Geometrie (ggf. mit mehreren, beweglichen Strahlungsquellen) und die Regulierung der Eindringtiefe auf den Tumor zentriert werden.
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