Funktionsszintigraphie: Eine einheitliche Methode zur Quantifizierung von Stoffwechsel und Funktion in Organen

Zusammenfassung

Die Funktionsszintigraphie ist eine quantitative Methode, mit welcher Stoffwechselgrößen eines Organs durch die Messung des zeitlichen Aktivitätsverlaufs eines Tracers im Gewebe bestimmt werden können. Ihre quantitative Aussage wird jedoch durch inhärente Fehlerquellen wie Absorption der Strahlung im Organ und Überlagerung von Vorder- und Hintergrundaktivität eingeschränkt. Bisherige Verfahren zur Berechnung von Funktionsparametern orientierten sich mehr an den gegebenen technischen Möglichkeiten als an gemeinsamen theoretischen Grundlagen. Sie fallen durch Vielfalt in ihren methodischen Ansätzen mit oft empirischem Charakter auf. Quantitative Ergebnisse verschiedener Institute und Kliniken sind deshalb selten vergleichbar. In der vorliegenden Arbeit wird ein methodischer Ansatz zur Vereinheitli-chung nuklearmedizinischer Auswertemethoden beschrieben. Grundlage ist die Einbeziehung der Pharmakokinetik eines Tracers im Blut. Dies führt zur Compartmentanalyse (deterministischen) oder zur stochastischen (nicht deterministischen) Beschreibung der kinetischen Vorgänge im Organ. Die stochastische Beschreibung setzt die Berechnung der Linear-Response-Funktion aus einem Fal-tungsintegral voraus. Mit Hilfe funktionalanalytischer Methoden wurde ein mathematisches Verfahren entwickelt, das es erlaubt, die Linear-Response-Funktion erstmals in jedem Bildpunkt und zu jedem Zeitpunkt zu berechnen. An einfach lesbaren Funktionsbildern wird gezeigt, wie relevante Parameter aus dem Funktionsverlauf der Linear-Response-Funktion berechnet werden können. Da diese Funktion modellunabhängig ist, ergibt sich die Möglichkeit, bestehende oder neue Modellvorstellungen der Tracer-kinetik im betreffenden Organ auch regional zuüberprüfen.

Summary

Functional scintigraphy is a quantitative method with which metabolic parameters of an organ can be determined by measuring the time activity course of a radioactive tracer in tissue. Their quantitative value is, however, limited by inherent sources of error, e.g. the absorption of radiation in the organ or overlapping of fore- and background activities. Hitherto, existing procedures for calculation of metabolic parameters are based more on given technical possibilities than on common theoretical foundations. They are notable for their variety in methodical approach, frequently being of empirical character. Quantitative results from different institutes and hospitals can therefore rarely be compared. The present work describes a methodical approach to obtain comparable methods in nuclear medicine, by including the pharmacokinetics of a tracer in blood. This leads to the compartment analysis (deterministic) or to a stochastic (non-deterministic) description of the kinetics in an organ. The stochastic description requires the calculation of the linear response function from a convolution integral. By means of functional analytical methods a mathematical procedure has been developed which for the first time permits the calculation of the linear response function in each pixel and at any time of the study. Easily readable functional images show how relevant parameters can be calculated from the linear response function. Due to its independence on any model, the linear response function enables furthermore a regional investigation of existing or new compartment models of tracer kinetics in the organ concerned.

Herrn Prof. Dr. med. C. Schneider zum 60. Ge-burtstag.

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