Quelltext der Seite Positronen-Emissions-Tomographie

Die '''Positronen-Emissions-Tomographie''' (kurz '''PET'''; von {{grcS|τομή}} ''tome'' ‚Schnitt‘ und {{lang|grc|γράφειν}} ''graphein'' ‚schreiben‘) ist ein [[Bildgebendes Verfahren (Medizin)|bildgebendes Verfahren]] der [[Nuklearmedizin]].

Es handelt sich dabei um eine Variante der [[Emissionscomputertomographie]]. PET erzeugt [[Tomografie|Schnittbilder]] von lebenden [[Organismus|Organismen]], indem es die Verteilung einer schwach [[Radioaktivität|radioaktiv]] markierten Substanz ([[Radiopharmakon]]) im Organismus sichtbar macht und so [[Biochemie|biochemische]] und [[Physiologie|physiologische]] Funktionen abbildet (''[[funktionelle Bildgebung]]''). Sie beruht auf der gleichzeitigen Detektion (Aufspüren) zweier [[Gammastrahlung]]s[[photon]]en, die nach dem Zerfall eines [[Positron]]en emittierenden (aussendenden) [[Radionuklid]]s entstehen ([[Betastrahler|β<sup>+</sup>-Zerfall]]). Die PET wird heute nahezu ausschließlich zusammen mit einer [[Computertomografie|CT]] oder [[Magnetresonanztomografie|MRT]] als Hybridverfahren durchgeführt.

[[Datei:ECAT-Exact-HR--PET-Scanner.jpg|mini|PET-Scanner für den klinischen Einsatz: ''Siemens ECAT Exact HR+'', Mitte der 1990er Jahre gebaut]]
[[Datei:16slicePETCT.jpg|mini|PET/CT-System mit 16-Zeilen-CT: ''GE Discovery 600''; Das Gerät war ab 2009 in Deutschland erhältlich. Das an der Decke montierte Gerät ist eine Hochdruckspritze für das CT-Kontrastmittel.]]
[[Datei:PET-CT Siemens Biograph01.jpg|mini|Kombiniertes Gerät für PET und CT: ''Siemens Biograph''; Foto von 2012]]

== Prinzip ==
=== PET ===
{{Hauptartikel|Technik der Positronen-Emissions-Tomographie}}

[[Datei:PET-schema.png|mini|Prinzip der PET]]
[[Datei:Collimator2.svg|mini|Ein Kollimator, wie er für die SPECT nötig ist, blendet ca. 99,99 % der emittierten Strahlung aus.]]

Basierend auf dem Prinzip der [[Szintigrafie]] wird dem Patienten zu Beginn einer PET-Untersuchung ein [[Radiopharmakon]] verabreicht, meist durch [[Injektion (Medizin)|Injektion]] in eine [[Vena brachialis|Armvene]]. Radiopharmaka sind als Spürsubstanzen verwendete Medikamente, die unterhalb einer physiologisch wirksamen Dosierung eingesetzt werden, und als wesentlichen Bestandteil [[Radionuklid]]e enthalten, die [[Positron]]en emittieren ([[Betazerfall|β<sup>+</sup>-Strahlung]]). Die im Körper emittierten Positronen haben nur eine im Bereich von Nanosekunden liegende Lebensdauer und geraten fast unverzögert in eine Wechselwirkung mit einem Elektron. Dabei entsteht eine sekundäre [[Vernichtungsstrahlung]] ([[Annihilation]]), bei welcher zwei hochenergetische [[Photon]]en (Energie je 511 keV) in genau entgegengesetzte Richtungen, also mit einem Winkel von 180 Grad zueinander, ausgesandt werden. Das PET-Gerät enthält viele, meist ringförmig um den Patienten angeordnete [[Strahlungsdetektor|Detektoren]] für die Photonen. Durch eine schnelle Elektronik werden nur solche Zerfallsereignisse gezählt, die auf exakten [[Koinzidenz]]en zwischen je zwei gegenüberliegenden Detektoren beruhen. Aus der zeitlichen und räumlichen Verteilung dieser registrierten Zerfallsereignisse wird auf die räumliche Verteilung des Radiopharmakons im Körperinneren geschlossen und eine Serie von Schnittbildern errechnet.

Im Gegensatz zu den auf Transmission basierenden [[Tomografie]]verfahren beruht die Bildentstehung bei PET und SPECT auf Emission und bildet somit die Verteilung des zuvor injizierten Radiopharmakons im Körper ab. Daraus ergibt sich eine primär funktionelle Abbildung und erst in zweiter Linie, in Abhängigkeit von der dargestellten Funktion, eine morphologische Abbildung. Deshalb liegt die Bedeutung der Anwendung von PET u.&nbsp;a. in der Beantwortung von [[#Indikationen|Fragestellungen]] nach Stoffwechselvorgängen (z.&nbsp;B. [[Glukosestoffwechsel]]), Rezeptorstatus (z.&nbsp;B. [[Dopamin-Rezeptoren]]), oder Oberflächen-Antigen-Eigenschaften (z.&nbsp;B. [[PSMA]]-Status). Wichtige, klinische Anwendungen liegen in der [[Onkologie]], [[Neurologie]] sowie [[Kardiologie]].

Kombinierte PET/CT-Geräte für die Diagnostik am Menschen in Forschung und Klinik werden von den Firmen [[Canon Medical Systems]], [[General Electric]], [[Hitachi (Unternehmen)|Hitachi]], [[Mediso]], [[Siemens Sector Healthcare|Siemens Healthineers]] und bis zum Jahr 2021 auch von [[Philips]] angeboten; ausschließlich für PET geeignete Geräte wurden nur bis zum Jahr 2003 gebaut.

=== Vergleich mit SPECT ===
Bei der [[Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie]] (SPECT) wird für die Bestimmung der Strahlrichtung der zu messenden Photonen ein [[Kollimator]] benötigt. Da dieser einen Großteil der entstehenden Photonen ausblendet, kann nur etwa 1 Zehntausendstel der emittierten Photonen nachgewiesen werden. Bei der PET kann dagegen durch das Messprinzip des Koinzidenznachweises auf eine physikalische Kollimation verzichtet werden, was zu einer um ca. einen Faktor 100 verbesserten Ausbeute, höheren Zählraten und somit zu verbesserter Bildstatistik mit höherer Bildqualität und gesteigerter räumlicher Auflösung führt.<ref>Bernd J. Krause, Andreas K. Buck, Markus Schwaiger: ''Nuklearmedizinische Onkologie.'' ecomed Medizin, 2007, ISBN 978-3-609-76308-8, S. 20.</ref> Da die Absorption der Photonen nur von der Dicke des durchstrahlten Gewebes, nicht jedoch vom Entstehungsort der Photonen abhängt,<ref>Siehe [[Technik der Positronen-Emissions-Tomographie#Korrektur der Messdaten|Technik der Positronen-Emissions-Tomographie, Abschnitt Korrektur der Messdaten, Unterabschnitt Absorptionskorrektur]]</ref> ermöglicht dies zudem eine genaue Quantifizierung der Tracerverteilung im Untersuchungsvolumen, was mit der SPECT nicht möglich ist.<ref name="Geworski">L. Geworski: [http://edoc.hu-berlin.de/habilitationen/geworski-lilli-2004-03-17/HTML/front.html#front ''Voraussetzungen für die Quantifizierung in der Emissions-Tomographie.''] Habilitationsschrift, Humboldt-Universität zu Berlin, 2003.</ref>

== Radionuklide ==
Das meist verwendete [[Nuklid]] für Radiopharmaka in der PET ist das radioaktive [[Isotop]] [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#9 Fluor|<sup>18</sup>F]] des [[Fluor]]s. Es wird mit Hilfe eines [[Zyklotron]]s hergestellt und kann aufgrund seiner [[Halbwertszeit]] von etwa 110 Minuten auch dann eingesetzt werden, wenn am Untersuchungsort kein Zyklotron besteht und das Radiopharmakon erst von der Produktionsstätte zum Untersuchungsort transportiert werden muss. Es wird aus diesem Grund bei über 90 % aller PET-Untersuchungen eingesetzt. Anders als [[Technetium]]-99m, welches über [[Technetium-99m-Generator]]en weltweit transportiert werden kann, besteht jedoch eine Grenze der maximal möglichen Distanz zwischen Erzeugung und Verwendung des <sup>18</sup>F, welche sich an der Halbwertszeit orientiert.

{| class="wikitable float-right"
|-
! Nuklid
! Halbwertszeit
|-
| <sup>11</sup>C
| {{0}}20,3 min
|-
| <sup>13</sup>N
| {{0|00}}9,96 min
|-
| <sup>15</sup>O
| {{0|00}}2,04 min
|-
| <sup>18</sup>F
| 109,7 min
|-
| <sup>68</sup>Ga
| {{0}}67,8 min
|-
| <sup>82</sup>Rb
| {{0|00}}1,257 min
|}

Neben <sup>18</sup>F werden hauptsächlich [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#6 Kohlenstoff|<sup>11</sup>C]], [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#7 Stickstoff|<sup>13</sup>N]], [[Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10#8 Sauerstoff|<sup>15</sup>O]], [[Liste der Isotope/Ordnungszahl 31 bis Ordnungszahl 40#37 Rubidium|<sup>82</sup>Rb]] oder [[Liste der Isotope/Ordnungszahl 31 bis Ordnungszahl 40#31 Gallium|<sup>68</sup>Ga]] eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=H. Herzog |Titel=Methods and applications of positron-based medical imaging |Sammelwerk=Radiation Physics and Chemistry |Band=76 |Nummer=2 |Datum=2007 |Seiten=337–342 |DOI=10.1016/j.radphyschem.2006.03.063}}</ref> Dies sind radioaktive [[Isotop]]e der Elemente [[Kohlenstoff]], [[Stickstoff]], [[Sauerstoff]], [[Rubidium]] und [[Gallium]].

<sup>68</sup>Ga und <sup>82</sup>Rb werden traditionell als Generator-Radioisotope eingesetzt. Das Radioisotop entsteht hier durch Zerfall eines instabilen Mutterisotops in einem sogenannten [[Radionuklidgenerator]], in dem es sich anreichert (→ [[Gallium-68-Generator]]). Erst neuere Entwicklungen erlauben es, auch <sup>68</sup>Ga in speziell darauf ausgerichteten Zyklotron-Einrichtungen herzustellen<ref>{{Literatur |Autor=Bryce J. B. Nelson, John Wilson, Susan Richter, M. John M. Duke, Melinda Wuest |Titel=Taking cyclotron 68Ga production to the next level: Expeditious solid target production of 68Ga for preparation of radiotracers |Sammelwerk=Nuclear Medicine and Biology |Band=80-81 |Datum=2020-01-01 |Seiten=24–31 |DOI=10.1016/j.nucmedbio.2020.01.005}}</ref>. Alle anderen genannten PET-Nuklide werden ausschließlich mit Hilfe eines [[Zyklotron]]s hergestellt.

Das verwendete Radionuklid hat Einfluss auf die [[Technik der Positronen-Emissions-Tomographie#Leistungsparameter eines PET-Systems|kritischen Leistungsparameter]] des PET-Gerätes: Während kurzlebige Nuklide verlangen, dass der PET-Scanner die damit einhergehenden hohen Zählraten bei Aktivitäten von mehreren Giga[[Becquerel (Einheit)|becquerel]] (GBq) verarbeiten kann, ist bei <sup>18</sup>F, meist in Form von [[Fluordesoxyglucose]] appliziert, die [[#Sensitivität und Spezifität der PET in der Diagnostik|Sensitivität]] des Systems gefordert, da die injizierte Aktivität hier meist nur zwischen 100 und 350 Megabecquerel (MBq) liegt.

Die Bedeutung der Halbwertszeit soll anhand einer Rechnung erläutert werden: Nach 60 Minuten ist von einer Anfangsaktivität von 1000&nbsp;MBq <sup>11</sup>C nur etwa ein Achtel übrig. 60 Minuten sind bei einem Radiopharmakon auf <sup>11</sup>C-Basis ungefähr drei Halbwertszeiten (exakt: 60/20,3 =&nbsp;2,956). In diesem Beispiel entspricht die Restaktivität nach einer Stunde 1000&nbsp;MBq&#8239;/&#8239;2<sup>2,956</sup> =&nbsp;128&nbsp;MBq. Die Verwendung von <sup>11</sup>C erfordert daher, dass sich ein Zyklotron in relativer Nähe des PET-Systems befindet. Werden <sup>13</sup>N oder <sup>15</sup>O eingesetzt, muss sich das Zyklotron in unmittelbarer Nähe des PET-Scanners befinden. Ein radiopharmazeutischer Produktionsbetrieb mit Zyklotron erfordert eine Investition im zweistelligen Millionenbereich, was die Nutzung der genannten Nuklide für die PET auf entsprechend eingerichtete Zentren beschränkt.

== Radiopharmaka ==
[[Radiopharmakon|Radiopharmaka]] sind Medikamente, die mit einem [[Radionuklid]] markiert sind und die der [[Organismus]] nicht von ihren nichtradioaktiven [[Pendant]]s unterscheiden kann. Sie nehmen daher am gewöhnlichen [[Stoffwechsel]] teil, werden aber in einer Konzentration verwendet, die den jeweilig zu messenden Stoffwechsel quantitativ nicht beeinflusst ([[Tracer (Nuklearmedizin)|Tracer]]-Prinzip). Aufgrund seines radioaktiven Zerfalls kann die Menge und die Verteilung des Radionuklids im Körper gemessen und dargestellt werden.

=== Anreicherungsmechanismus ===
[[Datei:PET physiologic muscle activity.jpg|mini|Physiologischer Muskel-Uptake in der FDG-PET-Darstellung]]

Der Nobelpreisträger für Physiologie oder Medizin [[Otto Warburg (Biochemiker)|Otto Warburg]] erkannte schon im Jahre 1930, dass Tumorzellen aufgrund eines erhöhten Stoffwechsels meist mehr Glucose verbrauchen als normale Körperzellen ([[Warburg-Effekt]]). <sup>18</sup>F-[[Fluordesoxyglucose]] (FDG) wird über den [[Glucosetransporter]] von Zellen genauso aufgenommen wie [[Glucose]], obwohl an einer Stelle des Moleküls eine [[Hydroxygruppe]] durch das Radionuklid <sup>18</sup>F ersetzt ist. Da das im nächsten Stoffwechselschritt intrazellulär aus der [[Phosphorylierung]] von FDG entstehende FDG-6-Phosphat nicht weiter verstoffwechselt wird, findet eine Anreicherung statt ''(„{{lang|en|metabolic trapping}}“),'' die proportional zum aktuellen Stoffwechselzustand der Zellen ist. Dies ist besonders für die frühe Diagnose von Krebserkrankungen von Vorteil, wenn noch keine tumorbedingte Größenzunahme erfolgt ist, die für die Erkennung in anderen Schnittbildverfahren notwendig ist. Die Verteilung von FDG im Körper erlaubt neben dem Auffinden von Tumoren und Metastasen aber auch generell Rückschlüsse auf den Glucosestoffwechsel von Geweben. Das Anreicherungsprinzip anderer Radiopharmaka gehorcht ähnlichen Mechanismen: Wo immer das Radiopharmakon angereichert wird, wird dies durch einen erhöhten radioaktiven Zerfall an dieser Stelle im PET-Bild sichtbar. Cholin wird für die Biosynthese von [[Zellmembran]]en benötigt. In den Zellen wird Cholin [[Phosphorylierung|phosphoryliert]] und als Phosphorylcholin in [[Phospholipide]] eingebaut. Tumorzellen haben durch ihre schnellere Vermehrung einen erhöhten Bedarf an Cholin. Als Cholin-Tracer werden [<sup>18</sup>F]Cholin und [<sup>11</sup>C]Cholin benutzt. [[Thymidin]]-Tracer eignen sich zur Markierung von [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]], die von Tumorzellen verstärkt verdoppelt wird. Man benutzt hierfür <sup>14</sup>C-, <sup>3</sup>H-, <sup>11</sup>C- und <sup>18</sup>F-markiertes Thymidin, die wie natürliches Thymidin in die DNA eingebaut werden.

=== Typische Anwendungsgebiete ausgewählter Radiopharmaka ===
[[Datei:PET2HEMI.jpg|mini|Nutzung der PET zur Eingrenzung von Hirnarealen]]
[[Datei:PET-image.jpg|mini|Transaxiales Schnittbild eines menschlichen Gehirns (FDG-PET)]]

{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Nuklid || Radiopharmakon || Anwendungsgebiet
|-
|rowspan="4"| <sup>11</sup>C || [<sup>11</sup>C]-[[Cholin]] || [[Prostatakarzinom|Prostatakrebsdiagnostik]]<ref>[http://www.uni-ulm.de/klinik/radklinik/rad3/fachinformation/PETOnkologie/prostata/p_prostata.htm Website der Klinik für Nuklearmedizin der Universität Ulm]</ref> (wurde weitestgehend durch [<sup>18</sup>F]-Cholin ersetzt)
|-
| [<sup>11</sup>C]-Pittsburgh compound || [[Pittsburgh compound B]] zur [[Alzheimer-Krankheit|Alzheimer]] Frühdiagnostik (noch in Entwicklung)<ref>[http://www.medscape.com/viewarticle/530639 Artikel in medscape.com]</ref>
|-
| [<sup>11</sup>C]-''S''-Methyl-<small>L</small>-[[Methionin]] || Sichtbarmachung der [[Proteinbiosynthese]] (Diagnostik niedriggradig maligner [[Gliom]]e)
|-
| [<sup>11</sup>C][[Essigsäure|Acetat]] || Visualisierung des Sauerstoffverbrauchs des [[Herzmuskel]]s
|-
|rowspan="2"| <sup>13</sup>N || [<sup>13</sup>N][[Glutaminsäure|<small>L</small>-Glutaminsäure]] || Darstellung des [[Aminosäure]]nstoffwechsels
|-
| [<sup>13</sup>N][[Ammoniak]] || Darstellung der [[Herzmuskel]]durchblutung
|-
|rowspan="2"| <sup>15</sup>O || [<sup>15</sup>O]Wasser || Darstellung der Durchblutung ([[Perfusion]])
|-
| [<sup>15</sup>O]<sub>2</sub> || Darstellung der Sauerstoffaufnahme und Verteilung
|-
|rowspan="8"|<sup>18</sup>F || [<sup>18</sup>F]-Cholin || [[Prostatakarzinom|Prostatakrebsdiagnostik]]
|-
| [<sup>18</sup>F]-PSMA-1007<ref>{{Internetquelle |autor=Jens Cardinale, René Martin, Yvonne Remde et al. |url=https://www.mdpi.com/1424-8247/10/4/77 |titel=Procedures for the GMP-Compliant Production and Quality Control of &#91;18F&#93;PSMA-1007: A Next Generation Radiofluorinated Tracer for the Detection of Prostate Cancer |werk=MDPI.com |hrsg=Pharmaceuticals 2017, 10(4), 77 |datum=2017-09-27 |abruf=2018-11-22}}</ref>
|Prostatakrebsdiagnostik; hat eine größere Sensitivität als [<sup>18</sup>F]-Cholin<ref>{{Literatur |Autor=Schwenck, J. Rempp, H. Reischl, G. et al. |Titel=Comparison of 68Ga-labelled PSMA-11 and 11C-choline in the detection of prostate cancer metastases by PET/CT |Sammelwerk=European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging |Band=Volume 44 |Nummer=1 |Datum=2017-01 |Seiten=92-101}}</ref>
|-
| [<sup>18</sup>F]-[[Fluoruracil]] || Darstellung von [[Tumor]]en und für die Therapiekontrolle
|-
| [<sup>18</sup>F]-[[Fluorethyltyrosin]] || Darstellung von Hirn-[[Tumor]]en (in Kombination mit [<sup>11</sup>C]-''S''-Methyl-<small>L</small>-Methionin)
|-
| [<sup>18</sup>F]-[[Natriumfluorid]] || Darstellung des Knochenstoffwechsels
|-
| [<sup>18</sup>F]-[[Fluordesoxyglucose|2-Fluor-2-desoxy-<small>D</small>-glucose]] || Darstellung von [[Glucose]]transport und Glucoseumsatz
|-
| [<sup>18</sup>F]-6-Fluoro-[[Levodopa|DOPA]] || Darstellung des präsynaptischen [[Dopamin]]-Pools zur Diagnostik [[neuroendokriner Tumor]]en (beispielsweise [[medulläres Schilddrüsenkarzinom]])
|-
| [<sup>18</sup>F]-Florbetaben, -Florbetapir, -Flutemetamol || Tracer für [[Amyloid-beta]] zur Früherkennung der [[Alzheimer-Krankheit]] (für das Radiopharmazeutikum Amyvid besteht seit Anfang des Jahres 2013 eine Zulassung in Europa<ref>[http://www.dotmed.com/news/story/20284/ ''Amyvid now approved by European regulators.''] In: ''Dotmed.com'', 16. Januar 2013.</ref>)
|-
|<sup>68</sup>Ga || [[Edotreotide|DOTATOC]] || [[Somatostatin]]-Rezeptorbildgebung neuroendokriner Tumoren: [[Pankreastumor]], [[Meningeom]], kleinzelliges [[Bronchialkarzinom]] oder [[Karzinoid]]<ref name="DKFZ">[https://www.yumpu.com/de/document/view/37183188/abteilung-radiopharmazeutische-chemie-e030-dkfzde/3 ''Gallium-68 Peptiddiagnostika.''] DKFZ</ref>
|-
|<sup>82</sup>Rb
|[<sup>82</sup>Rb]-Chlorid ||Darstellung der Herzmuskeldurchblutung
|-
|rowspan="2"|<sup>124</sup>I
|[<sup>124</sup>I]-Evuzamitid (Protein)||Diagnose [[Amyloidose]]
|-
|Na[<sup>124</sup>I] ||Diagnose Schilddrüsenkarzinom, schilddrüsenaktives Gewebe
|}

== Die PET-Untersuchung ==
=== Indikationen ===
Wegen der hohen Kosten und zum [[Strahlenschutz]] sollen PET-Untersuchungen nur bei nachgewiesenem Nutzen durchgeführt werden. Für welche [[Indikation]]en eine PET sinnvoll ist, wird beispielsweise von der [[Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin|Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin]] detailliert bewertet.<ref>[http://www.nuklearmedizin.de/leistungen/leitlinien/leitlinien.php?navId=53 ''Leitlinien.''] Website der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin, abgerufen am 25. November 2013</ref> International akzeptierte Indikationen sind gegenwärtig:<ref>[http://www.uni-ulm.de/klinik/radklinik/rad3/petctpet/indikation.htm Fachinformationen.] Website des PET Zentrums des Universitätsklinikums Ulm</ref><ref>{{Webarchiv |url=http://www.pet.at/24a6bc958b11e6816/24a6bc958b12a0809/index.html |text=PET-CT Zentrum Linz |wayback=20110227234536}}</ref>

{| class="wikitable"
|- style="background:#DDFFDD;"
! Krankheit
! Kostenübernahme für
|-
| Solitärer [[Lungenrundherd]]
| Charakterisierung
|-
| nicht kleinzelliges [[Bronchialkarzinom]]
| Charakterisierung
|-
| [[Speiseröhrenkrebs|Oesophaguskarzinom]]
| Primärstaging, Diagnose, [[Stadienbestimmung (Onkologie)|Staging]], Re-Staging
|-
| [[Kolorektales Karzinom]]
| [[Diagnose]], Staging und Re-Staging
|-
| steigender [[Carcinoembryonales Antigen|CEA]]-Wert
| Tumorlokalisation
|-
| [[Lymphom]]
| Diagnose, Staging und Re-Staging
|-
| [[Melanom]]
| Diagnose, Staging und Re-Staging
|-
| [[Mammakarzinom]]
|style="max-width:400px"| Restaging, Therapieverlaufs- oder Diskussion einer Therapieregimeänderung beim metastasierten [[Mammakarzinom]]
|-
| [[Kopf-Hals-Karzinom]]
| Diagnose, Staging und Re-Staging
|-
|follikuläres [[Schilddrüsenkrebs|Schilddrüsenkarzinom]]
| Re-Staging des Rezidivs oder Resttumors
|-
| [[Basalganglien]]<nowiki />erkrankungen
|style="max-width:400px"| frühe Differenzialdiagnose des [[Parkinson-Krankheit|Morbus Parkinson]], frühe Diagnose von Multisystemdegenerationen, Früherkennung der [[Chorea Huntington|Huntingtonschen Erkrankung]]
|-
| [[Demenz]]
| Frühdiagnostik der primären Demenzen
|-
| [[Epilepsie]]
|style="max-width:400px"| Lokalisation des epileptogenen Fokus im Rahmen der präoperativen Epilepsie-Diagnostik bei Temporallappen-Epilepsien (mit F-18-FDG)
|}

Möglicherweise kann die PET-Untersuchung während der [[Chemotherapie]] einen Vorteil für Patienten mit einem Hodgkin-Lymphom darstellen. Bei dem Vergleich von PET-negativen (= gute Prognose) und PET-positiven (= schlechte Prognose) Patienten erhielten Aldin et al. die folgenden Ergebnisse: Die Evidenz ist sehr ungewiss bezüglich der Wirkung des Effekts von negativen und positiven interimsmäßig durchgeführten PET-Untersuchungen auf das progressionsfreie Überleben bei einer Beobachtungszeit von 3 Jahren. Negative interimsmäßige PET-Untersuchungen erzielen eventuell eine Erhöhung des progressionsfreien Überlebens im Vergleich zu positiven Untersuchungsergebnissen, wenn der [[Angepasster Effekt|angepasste Effekt]] gemessen wird. Negative interimsmäßige PET Resultate können zu einer ausgeprägten Erhöhung des Gesamtüberlebens im Vergleich zu positiven Resultaten führen, wenn der Beobachtungszeitraum 3 Jahre beträgt und auch, wenn der angepasste Effekt gemessen wird.<ref>{{Literatur |Autor=Angela Aldin, Lisa Umlauff, Lise J Estcourt, Gary Collins, Karel GM Moons |Titel=Interim PET-results for prognosis in adults with Hodgkin lymphoma: a systematic review and meta-analysis of prognostic factor studies |Sammelwerk=Cochrane Database of Systematic Reviews |Datum=2020-01-13 |Online=http://doi.wiley.com/10.1002/14651858.CD012643.pub3 |Abruf=2020-07-16 |DOI=10.1002/14651858.CD012643.pub3}}</ref>

=== Ablauf ===
Der Proband erhält das Radiopharmakon per Injektion oder Inhalation. Im Falle einer FDG-PET-Untersuchung werden je nach Patientengewicht und Gerät (2D- oder 3D-Scanner) 150 bis 700 MBq injiziert;<ref name="shreve">P. D. Shreve u. a.: [http://radiographics.rsnajnls.org/cgi/content/full/19/1/61 ''Pitfalls in Oncologic Diagnosis with FDG PET Imaging: Physiologic and Benign Variants.''] In: ''Radiographics'' 19/1999, S.&nbsp;61–77. PMID 9925392</ref> anschließend muss der Patient etwa 50 bis 75 Minuten<ref name="shreve" /> ruhen, damit der Tracer genügend Zeit hat, sich an relevanten Stellen im Körper anzureichern ([[Uptake]]-Phase). Bei der FDG-PET soll der Patient zum Zeitpunkt der Untersuchung nüchtern sein. Während der Untersuchung soll er ruhig liegen und nicht frieren, da sonst die Erhöhung des Zuckerstoffwechsels als Anreicherung in Muskulatur und [[Braunes Fettgewebe|braunem Fettgewebe]] sichtbar würde. Bei der Untersuchung wird der Patient auf einem beweglichen Tisch so positioniert, dass der zu untersuchende Körperabschnitt im Sichtbereich der Detektoren liegt.

Der axiale Sichtbereich der Detektoren – auch [[Sichtfeld|Field of View (FOV)]] genannt – liegt bei kommerziellen Systemen im Bereich von etwa 15 bis 20&nbsp;cm. Bei Aufnahmen, die einen größeren Teil des Körpers abdecken, ist es daher nötig, mehrere sogenannte Bettpositionen aufzunehmen. Je nach Gerätetyp ist die Überlappung der Bettpositionen unterschiedlich groß und liegt zwischen circa 1,5 und 5&nbsp;cm. Für eine Ganzkörperaufnahme ergeben sich daher etwa 8 bis 12 Bettpositionen. Meist werden jedoch nur Teilkörperaufnahmen durchgeführt. Pro Bettposition liegt die Aufnahmedauer je nach Gerät, verwendetem Tracer, injizierter Dosis und Körpergewicht des Patienten bei zwei bis vier Minuten. Nach Ablauf dieser Zeit fährt das Gerät automatisch zur nächsten Bettposition.

Beim PET/CT wird der Patient unmittelbar hintereinander durch beide Detektorringe (''Gantries'') von CT und PET gefahren. Da der CT-Datensatz für die Rekonstruktion der PET-Daten benötigt wird, wird in der Regel zunächst eine CT-Aufnahme durchgeführt und die PET-Aufnahme daran angeschlossen. So kann bereits nach Beendigung der Aufnahme der ersten Bettposition mit der Bildrekonstruktion begonnen werden. Würde zunächst der PET-Datensatz aufgenommen, müsste mit dem Beginn der Bildrekonstruktion der PET-Daten gewartet werden, bis der CT-Datensatz rekonstruiert ist und zu unerwünschten Verzögerungen im Arbeitsablauf führen, denn die Rekonstruktion eines Ganzkörper-PET-Datensatzes benötigt je nach Gerät und Rechenmethode ca. 10–45 Minuten Zeit. Eine laufende CT-Aufnahme ist für den Patienten daran erkennbar, dass der Tisch bewegt wird, während gleichzeitig ein Motorengeräusch hörbar ist, das in erster Linie von der Rotationsbewegung von Röhre und Detektorsystem stammt. Die Gantries sind bei einigen Systemen im selben Gehäuse untergebracht und nicht einzeln von außen sichtbar. Die errechneten Bilder werden im Computer automatisch [[Bildfusion|fusioniert]].

Bei PET/CT-Geräten ist die CT-Aufnahme für die Berechnung schwächungskorrigierter PET-Bilder zwingend erforderlich, jedoch reicht ein so genannter Low-Dose-CT-Scan hierfür aus. Bei einigen Geräten kann für die Errechnung der Schwächungsmap jedes CT-Protokoll, also auch eine diagnostische CT-Aufnahme genutzt werden; einige Geräte fordern zwingend die zusätzliche Durchführung eines dedizierten Low-Dose-Scans, selbst wenn vom Patienten bereits eine Hoch-Dosis-CT-Aufnahme existiert.

=== Befundung ===
[[Datei:PET-MIPS-anim.gif|mini|[[Maximum Intensity Projection]] (MIP) einer <sup>18</sup>F-FDG-Ganzkörperaufnahme. Die roten Bereiche zeigen eine hohe, die blauen eine sehr niedrige Aufnahme von FDG an.]]

Die [[Befund (Medizin)|Befundung]] des PET- oder PET/CT-Bildes erfolgt durch Betrachtung der rekonstruierten Schnittbilder (axial, koronar oder sagittal). Bei PET/CT-Geräten ist die Darstellung von PET und CT verknüpft, so dass automatisch die Position des korrelierenden PET-Bildes gezeigt wird, wenn der Bildkursor im CT-Bild verschoben wird.

Für eine Übersichtsdarstellung wird ein sogenanntes MIP-Bild ({{lang|en|Maximum Intensity Projection}}) herangezogen. In dieser Darstellung ist das gesamte Untersuchungsobjekt abgebildet und man erlangt einen schnellen Überblick über Regionen erhöhter Aufnahme. Zur nochmals besseren Visualisierung kann man das MIP um sich selbst rotieren lassen, um das Untersuchungsobjekt von allen Seiten zu zeigen.

Die Quantifizierung von Regionen mit gesteigertem Uptake erfolgt über den so genannten ''[[SUV (Nuklearmedizin)|Standardized Uptake Value]]'', abgekürzt SUV. Der SUV-Wert beschreibt die Nuklidanreicherung unter Berücksichtigung von Nuklidzerfall, verabreichter Dosis und Patientengewicht, um damit eine zeit- und gewichtsunabhängige Quantifizierung zu erhalten.

Bei der Beurteilung einer Anreicherung muss zwischen physiologischem und pathologischem Uptake unterschieden werden. Ein Uptake kann ganz unterschiedliche Ursachen haben: Ein Tumor kann ebenso zu einer FDG-Anreicherung führen wie das Heilen einer Wunde, ein Entzündungsvorgang, eine einfache Muskelanspannung oder ein frierender Patient.<ref name="shreve" />

Die sogenannte {{lang|en|''Total Lesion Glycolysis''}} (TLG) wird vom SUV abgeleitet, es ist der mittlere SUV-Wert mal Tumorvolumen und beschreibt im Gegensatz zum SUV nicht den maximalen oder mittleren Glukoseumsatz an einer bestimmten Stelle, sondern den Glukoseumsatz der gesamten Läsion.<ref>[http://www.guillemet.org/irene/coursem/Belnuc.pdf Usefulness and limits of the SUV for tumor characterisation and patient monitoring in FDG/PET] (PDF; 4,3&nbsp;MB)</ref>

=== Strahlenexposition ===
Da PET auf der Verabreichung einer radioaktiven Substanz beruht, muss die Indikation wie bei allen mit ionisierender Strahlung arbeitenden Bildgebungsverfahren (beispielsweise CT, [[Angiografie]]) zurückhaltend gestellt werden.

Die [[Strahlenexposition]] einer reinen PET-Untersuchung mit [<sup>18</sup>F]-FDG liegt bei etwa 7 [[Sievert (Einheit)|mSv]] für die PET, wenn 350&nbsp;MBq injiziert werden, und zwischen 3 und 10&nbsp;mSv für die CT. Die Strahlenbelastung durch den CT hängt wesentlich davon ab, ob dieser nur zur Lokalisation oder auch für die Diagnostik verwendet werden soll.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.ssk.de/de/werke/2005/volltext/ssk0513.pdf |text=Strahlenschutz bei der Anwendung der Positronen-Emissions-Tomographie/Computer-Tomographie (PET/CT); Stellungnahme der Strahlenschutzkommission |wayback=20120114053416}} (PDF 850 kB).</ref> Die Strahlenbelastung durch das PET allein liegt damit in der Größenordnung einer [[Computertomografie]] des Thorax. Dabei ist jedoch zu bemerken, dass die Referenzdosis älterer, etwa bis zum Jahr 2000–2005 üblicher 2D-Scanner für einen 70-kg-Patienten bei 370&nbsp;MBq liegt, die von 3D-Scannern der 2010er Jahre bei 200&nbsp;MBq und in den seit den 2020er Jahren zunehmend verbreiteten Geräten mit digitalen Detektoren, bei etwa 150 MBq liegt.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.spin-gmbh.de/Diagnostische%20Referenzwerte.pdf |wayback=20151125044518 |text=Bekanntmachung der diagnostischen Referenzwerte für radiologische und nuklearmedizinische Untersuchungen vom 10. Juli 2003. |archiv-bot=2022-12-29 03:09:08 InternetArchiveBot }} Bundesamt für Strahlenschutz (PDF; 84&nbsp;kB)</ref>

Wie bei allen Untersuchungsverfahren mit ionisierenden Strahlen muss auch bei der PET die Strahlenmenge in Relation zu der gewonnenen Information gesetzt werden. Es ist bei einer Strahlendosis von 1 Sievert (Sv), der 100 Menschen ausgesetzt sind, mit 5 Todesfällen durch Strahlenkrebs zu rechnen, für über 60-Jährige gilt ein Wert von 1,2 Todesfällen pro Sievert. Man müsste also 100.000 PET-Untersuchungen durchführen, um 35 Todesfälle an Strahlenkrebs (nach einer mittleren Latenzzeit von etwa 15 Jahren für [[Leukämie]] und etwa 40 Jahren für solide Tumoren) zu verursachen, das heißt etwa eine auf 3000 Untersuchungen.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Mehrzahl der PET-Untersuchungen bei [[Onkologie|onkologischen]] Fragestellungen erfolgt, also bei Patienten mit zum Teil erheblich eingeschränkter Lebenserwartung.

Als Beispiel: eine PET-Untersuchung erfolgt zum [[Stadienbestimmung (Onkologie)|Staging]] bei einem Patienten mit nicht-kleinzelligem [[Bronchialkarzinom]] ([[Fünf-Jahres-Überlebensrate]] von 15 %<ref name="Hien2012">{{Literatur |Autor=Peter Hien |Titel=Praktische Pneumologie |Online=http://books.google.com/books?id=NnvOk-jvdlIC&pg=PA421 |Datum=2012-01-01 |Verlag=[Springer-Verlag] |ISBN=978-3-642-10209-7 |Seiten=421 |Sprache=de}}</ref>). Hier ist das theoretische Risiko für den Patienten, 20 oder 30 Jahre später an einem strahleninduzierten Zweittumor zu erkranken, zu vernachlässigen. Dagegen führt die PET-Untersuchung in 11 bis 37 % der Fälle bei dieser Erkrankung zu einer wesentlichen Änderung und damit in der Regel zu einer Verbesserung des therapeutischen Vorgehens.<ref>[http://www.uni-ulm.de/klinik/radklinik/rad3/fachinformation/PETOnkologie/p_lunge.htm Website der Klinik für Nuklearmedizin der Universität Ulm].</ref>

Um die Strahlenbelastung für krebskranke Kinder zu reduzieren, empfehlen Kinderradiologen und Nuklearmediziner des Universitätsklinikums Leipzig die kombinierte Diagnostik von PET und MRT. Bei gleicher Aussagekraft sei dieses schonender, auch wenn es deutschlandweit nur in sieben Zentren verfügbar ist.<ref>Hirsch, FW et al.: ''PET/MR in children. Initial clinical experience in paediatric oncology using an integrated PET/MR scanner.'' [[doi:10.1007/s00247-012-2570-4]].</ref>

=== Kosten und Kostenübernahme ===
PET gehört zu den teuersten bildgebenden Verfahren in der modernen Medizin. Die Kosten einer PET-Untersuchung können bis zu 1500 Euro betragen.<ref name="muenchen">{{Webarchiv |url=http://www.diagnoseklinik-muenchen.de/pdf/PET.pdf |text=''Die Positronen-Emissions-Tomografie (PET)'' |wayback=20060303031752}} (PDF; 893&nbsp;kB) Diagnoseklinik München, S.&nbsp;7. (2006).</ref> Eine Ganzkörper-PET/CT kostet in Deutschland beispielsweise ca. 1.123 Euro (<small>Stand: April 2008</small>). Dies ist gegenüber einer Ganzkörper-MRT mit 575 Euro etwa der doppelte Preis.<ref>{{Literatur |Autor=C. Plathow, M. Walz, M. P. Lichy, P. Aschoff, C. Pfannenberg, H. Bock, S. M. Eschmann, C. D. Claussen, H. P. Schlemmer |Titel=Kostenüberlegungen zur Ganzkörper-MRT und PET-CT im Rahmen des onkologischen Stagings |Sammelwerk=Der Radiologe |Band=48 |Nummer=4 |Datum=2007-09-20 |Seiten=384–396 |DOI=10.1007/s00117-007-1547-z |PMID=17891370}}</ref> Die reinen Gerätekosten für ein PET-Gerät liegen je nach Ausstattung zwischen 1,5 und 3&nbsp;Millionen Euro.<ref name="muenchen" />

Ein großer Teil der für die Diagnostik notwendigen Radiopharmaka muss mittels eines [[Zyklotron]]s hergestellt werden, wodurch beim produzierenden Betrieb hohe Kosten verursacht werden. Da die Produktion von Radiopharmaka dem Arzneimittelgesetz unterliegt, kommen sämtliche Auflagen und Gesetze zur Anwendung, denen ein Arzneimittel herstellender Betrieb unterliegt, so dass die Gesamtinvestitionen für die Produktion von Radiopharmaka bei etwa zehn Millionen Euro liegen.

Die [[Gesetzliche Krankenversicherung]] in [[Deutschland]] übernimmt die Kosten für eine PET-Untersuchung im Gegensatz zur Praxis in anderen europäischen Staaten in der Regel nur, wenn der Patient stationär aufgenommen bzw. behandelt wird. Der medizinische Dienst der Krankenkassen lehnt jedoch immer häufiger eine Kostenübernahme ab, wenn der Patient nur zur Durchführung einer PET/CT stationär aufgenommen wurde, also wenn keine andere Diagnostik durchgeführt wurde oder wenn nicht direkt im Anschluss mit der Therapie begonnen wurde.

Seit 2007 werden in Deutschland die Kosten einer PET-Untersuchung für die Diagnostik des nichtkleinzelligen Lungenkarzinoms (NSCLC) von den gesetzlichen Krankenkassen übernommen, jedoch existierten zunächst keine [[Einheitlicher Bewertungsmaßstab|EBM]]-Nummern, so dass die routinemäßige Abrechnung sich schwierig gestaltete. Seit 1. Januar 2009 ist zum NSCLC auch das kleinzellige Lungenkarzinom (SCLC) hinzugekommen. Der [[Gemeinsamer Bundesausschuss|gemeinsame Bundesausschuss]] hat für den Fall eines unklaren Resttumors die <sup>18</sup>F-FDG PET/CT als Regelleistung im ambulanten Bereich der gesetzlichen Krankenkassen eingeführt.<ref>[http://www.g-ba.de/informationen/beschluesse/691/ Richtlinie Methoden vertragsärztliche Versorgung (PET beim kleinzelligen Lungenkarzinom).] Gemeinsamer Bundesausschuss</ref>

Seit Oktober 2010 werden unter bestimmten Bedingungen die Kosten für die PET-Diagnostik auch beim malignen Lymphom übernommen.<ref>[http://www.g-ba.de/downloads/39-261-1217/2010-10-21_KHMe-RL_PET-malig-Lymphome.pdf PET/Computertomographie (CT) bei malignen Lymphomen.] Beschluss des Gemeinsamen Bundesausschusses über eine Änderung der Richtlinie Methoden Krankenhausbehandlung (PDF; 240&nbsp;kB).</ref>

Seit dem 1. Januar 2016 vergütet die [[Gesetzliche Krankenversicherung]] (GKV) in [[Deutschland]] die Kosten für eine PET- oder PET/CT-Untersuchung als neue vertragsärztliche Leistung bei den oben genannten Indikationen. Der [[Einheitlicher Bewertungsmaßstab|EBM]] wurde um einen neuen Abschnitt 34.7 mit den Gebührenordnungspositionen (GOP) 34700 bis 34703 erweitert.<ref>Beschluss des Bewertungsausschusses nach § 87 Abs. 1 Satz 1 SGB V in seiner 369. Sitzung am 15. Dezember 2015 zur Änderung des Einheitlichen Bewertungsmaßstabes (EBM) mit Wirkung zum 1. Januar 2016.</ref> Am 2. November 2017 wurde die Qualitätssicherung in einer Vereinbarung zu PET und PET/CT angepasst.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.kbv.de/html/1150_31713.php |wayback=20180214142103 |text=Qualitätssicherung: Vereinbarung zu PET und PET/CT angepasst  }}, KBV. Abgerufen am 14. Februar 2018.</ref><ref>{{Webarchiv|url=http://www.kbv.de/html/themen_23680.php |wayback=20250624171301 |text=Abschnitt 34.7 „Diagnostische Positronenemissionstomographie (PET), Diagnostische Positronenemissionstomographie mit Computertomographie (PET/CT)“ in EBM aufgenommen.}}, KBV, 1. Januar 2016. Abgerufen am 14. Februar 2018.</ref>

== Sensitivität und Spezifität der PET in der Diagnostik ==
[[Datei:FDG-PET initial study solitary pulmonary nodule Non-Hodgkin lymphoma.jpg|mini|Non-Hodgkin-Lymphom in der reinen PET-Darstellung; Auflösung und Bildqualität reiner PET-Scanner (ohne CT) waren deutlich schlechter als die moderner PET/CT-Systeme.]]

[[Beurteilung eines binären Klassifikators|Sensitivitäts- und Spezifitätsangaben]] bezogen sich anfangs oft auch auf Studien, die noch mit reinen PET-Scannern durchgeführt wurden. Reine PET-Geräte hatten sowohl eine schlechtere Bildauflösung (5–8&nbsp;mm) als auch eine schlechtere Bildqualität (Bildrauschen) als die heute verfügbaren PET/CT-Geräte, die [[Halbwertsbreite|Auflösungen]] von bis unter 4&nbsp;mm erreichen.

Die Bildqualität wird daneben auch von der notwendigen Untersuchungszeit beeinflusst. Mit einem reinen PET-Scanner benötigte man bis zu 90 Minuten für eine Aufnahme, ein moderner PET/CT-Scanner benötigt für ein qualitativ besseres Bild nurmehr ca. 15 Minuten. Bewegt sich der Patient während der Aufnahme, wird das Bild unscharf. Falsch negative Befunde sind häufig darauf zurückzuführen, dass die Läsion kleiner ist, als das Gerät darzustellen vermag. Ein großes Problem zur Zeit der reinen PET-Geräte war auch, physiologische Tracer-Anreicherungen von pathologischen Anreicherungen zu unterscheiden, da die eindeutige [[Anatomie|anatomische]] Zuordnung einer Anreicherung nicht oder nur schwer möglich war. Die Einführung der PET/CT brachte hier große Fortschritte.<ref name="Barrington">Sally F. Barrington, Michael N. Maisey, Richard L. Wahl: ''Atlas of Clinical Positron Emission Tomography.'' Second Edition, Hodder Arnold 2006, S. 24, 25, ISBN 0-340-81693-7</ref> Die Spezifität der PET-Diagnostik erfordert organspezifische Tracer. Da diese in der Regel nicht zwischen entzündlichem und entartetem Gewebe unterscheiden können, muss vor einer Metastasensuche mittels PET ein histologisch gesicherter Befund des Primärtumors vorliegen.

=== Lungenkrebs ===
In der Mehrzahl der durchgeführten Studien erreichte die PET (nicht PET/CT) bei der Primärdiagnostik des [[Bronchialkarzinom]]s eine Gesamt-Sensitivität von etwa 92 % bei einer Spezifität von 90 % im Nachweis von Herden größer als 7&nbsp;mm. Falsch negative Diagnosen sind meist auf einen hohen Serum-Glukose-Spiegel zurückzuführen und treten bisweilen bei kleinen Herden auf, die aufgrund von Atembewegungen in der Lungenspitze keinen deutlichen SUV-Wert ergeben.<ref name="Barrington" />

=== Brustkrebs ===
[[Datei:Breast Cancer.jpg|mini|Brustkrebs in der FDG PET/CT-Darstellung; links oben: PET MIP, rechts oben: axiales PET-Bild, links unten: axiales CT-Bild, rechts unten: axiales Fusionsbild; die im MIP-Bild erkennbaren Anreicherungen im unteren Bildbereich liegen in den Nieren. Das injizierte Radionuklid wird über die Nieren ausgeschieden, die dort sichtbare Anreicherung ist also nicht pathologisch.]]

Die Leistung von PET/CT bei der [[Brustkrebs]]diagnostik hängt vom histologischen Typ und der Größe der zu detektierenden Läsion ab. Tumoren lobulärer Histologie, tubuläre Karzinome und kleine (<&nbsp;1&nbsp;cm) In-situ-Karzinome zeigen einen geringen FDG-Uptake und sind daher schwerer zu entdecken. Die verfügbare Auflösung des Aufnahmegerätes ist auch hier ein kritischer Parameter.

Bei Tumoren größer als 1&nbsp;cm, wie auch bei der Detektion befallener Lymphknoten wird eine Sensitivität von größer als 90 % berichtet. PET scheint jedoch die Zahl befallener Lymphknoten zu unterschätzen; die Sensitivität hängt ebenso von der Gesamttumorlast ab. Eine große Studie berichtet von nur 60 % Sensitivität bei 80 % Spezifität bei der Detektion axillärer Lymphknoten.

Bei der Verlaufsbeobachtung (Staging) im Rahmen einer laufenden Chemotherapie spielt die PET/CT eine große Rolle. Ebenso empfiehlt sie sich bei strahlendichten bzw. großen Brüsten, die mit anderen Verfahren nur unzureichend beurteilt werden können, zum Auffinden und Beurteilen von (Knochen-)Metastasen, sowie zur Diagnostik von [[Rezidiv]]en.<ref name="Barrington" />

=== Darmkrebs ===
[[Datei:RectalCancerStagingInPETCT+arrow.jpg|mini|PET/CT Staging-Untersuchung eines metastasierten Rektumkarzinoms, markiert ist ein Knoten in der Lunge.]]

Die Detektierbarkeit von Tumoren und Metastasen des [[Darmkrebs]] wird durch den Umstand beeinträchtigt, dass sich FDG durch physiologische Prozesse ohnehin im Darm anreichert, was das [[Signal-Rausch-Verhältnis]] verschlechtert. Hier hat die PET/CT eine signifikant bessere Diagnostik im Vergleich zur reinen PET gebracht, da sie die anatomische Zuordbarkeit von Anreicherungen stark verbessert hat.

Metastudien haben gezeigt, dass die PET/CT in Bezug auf Sensitivität und Spezifität der CT, der MRT und dem Ultraschall überlegen ist. Eine Studie berichtet von 94 % Sensitivität und 87 % Spezifität. Bei Patienten mit CEA-Anstieg, bei denen die Computertomographie keine Tumorlokalisation ermöglichte, zeigte die PET eine Sensitivität von über 80 %. Eine klare Stärke der PET liegt in der frühen Diagnostik des Ansprechens einer Chemotherapie, wo sie „{{lang|en|Responder}}“ (Tumor spricht auf die Chemotherapie an) und „Non-Responder“ sehr früh zu klassifizieren vermag.<ref name="Barrington" />

=== Kopf-Hals-Karzinom ===
In einigen Studien wurden bei bekannten Tumoren Sensitivitäten von 90 bis 100 % angegeben. Falsch negative Befunde ergaben sich bei sehr kleinen Läsionen sowie bei schleimbildenden Tumoren. Bei Speicheldrüsentumoren beträgt die Sensitivität weniger als 70 %. Die PET ist hier der MRT unterlegen. Beim Staging von [[Lymphknotenmetastase]]n bei bekanntem [[Kopf-Hals-Karzinom]] ist die PET der MRT deutlich überlegen (90 % Sensitivität vs. 75 %). Die PET ist beim Restaging von Kopf-Hals-Tumoren (zum Evaluieren des Therapie-Ansprechens) das geeignetste Diagnoseverfahren.

Falsch positive Befunde ergeben sich durch Lymphknoten in der Kopf-Hals-Region, die im Rahmen einer Therapie eine entzündliche Reaktion zeigen. Im Kopf-Hals-Bereich findet auch „physiologischer“ (normaler) FDG-Uptake statt (beispielsweise in den Speicheldrüsen). Daher besteht – wie auch beim Darmkrebs – die prinzipielle Gefahr, physiologische Anreicherungen (falsch-positiv) für tumorassoziiert und Anreicherungen in Tumorgewebe fälschlicherweise (falsch-negativ) für physiologische Anreicherungen zu halten.<ref name="Barrington" />

=== Hautkrebs (beispielsweise malignes Melanom) ===
[[Datei:Malignes Melanom.jpg|mini|Pathologischer FDG-Herd eines malignen Melanoms im ''Os sacrum paramedian'', rechts in der PET/CT-Darstellung. In der PET-MIP (links) sind noch weitere Metastasen erkennbar.]]

In der Literatur werden Sensitivitätsangaben der PET (nicht PET/CT) von 80 bis 100 % gemacht, wobei falsch negative Befunde bei sehr kleinen Läsionen (<&nbsp;3&nbsp;mm) beobachtet wurden. Die Sensitivität des Verfahrens wird somit von der Bildauflösung des PET-Scanners begrenzt. Die Spezifität wird mit etwa 80 % angegeben. Die PET(/CT) eignet sich sehr gut zur Detektion von Metastasen. [[Hautkrebs]] gehört zu den metabolisch aktivsten Tumorentitäten und zeigt aus diesem Grund oft sehr hohe FDG-Anreicherungen.<ref name="Barrington" />

=== Prostatakrebs ===
In einer Studie, in der 67 Patienten mit histologisch gesichertem [[Prostatakrebs]] teilgenommen hatten, wurden die Ergebnisse der PET/CT mit den histologischen Befunden korreliert. Es wurde eine Sensitivität der <sup>11</sup>C-Cholin PET/CT zum Auffinden von Lymphknotenmetastasen von 80 %, eine Spezifität von 96 %, und eine Genauigkeit von 93 % angegeben.<ref>Igle J. de Jong, MD1,2, Jan Pruim, PhD2, Philip H. Elsinga, PhD2, Willem Vaalburg, PhD2, Han J. Mensink, PhD1, Department of Urology: [http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/44/3/331 Preoperative Staging of Pelvic Lymph Nodes in Prostate Cancer by 11C-Choline PET.] 2 PET Center, Groningen University Hospital, Groningen, The Netherlands</ref>

Seit etwa dem Jahr 2013 ist für die Diagnose von Prostatakrebs eine neue Klasse von Tracern verfügbar. Diese bestehen aus spezifischen Inhibitoren für das [[Prostataspezifisches Membranantigen|prostataspezifische Membranantigen (PSMA, eine membrangebundene Peptidase)]], an die das [[Radionuklid]] [[Gallium-68-Generator|<sup>68</sup>Ga]] oder <sup>18</sup>F gekoppelt ist.<ref>Die PSMA-PET/CT {{Webarchiv|url=http://www.prostatakrebs-bps.de/medizinisches/diagnostik/549-die-psma-pet-ct |wayback=20150430132537 |text=Website des Bundesverbandes Prostatakrebs Selbsthilfe e.&nbsp;V. |archiv-bot=2022-12-29 03:09:08 InternetArchiveBot }}</ref> Obgleich für solche Tracer umgangssprachlich Namen wie "<sup>68</sup>Ga-PSMA" verwendet werden, ist diese Art der Bezeichnung irreführend, da es sich nicht um radiomarkiertes PSMA handelt, sondern eben nur um die radiomarkierten, niedermolekularen Inhibitoren für dieses Enzym. Die Inhibitoren binden an PSMA, welches auf der Oberfläche von Prostatakrebszellen oft in hoher Konzentration vorhanden ist, und erlauben dadurch die PET/CT-Bildgebung von Primarien und Metastasen dieses Krebstyps.

=== Knochenmetastasen ===
{{Hauptartikel|Positronen-Emissions-Tomographie bei Knochenmetastasen}}

Knochenmetastasen unterschiedlicher Tumorerkrankungen können mit PET/CT sehr gut nachgewiesen werden. Das Verfahren ist sensitiver als die [[SPECT]] und erheblich sensitiver als die planare [[Skelettszintigrafie]], jedoch auch aufwändiger und somit teurer. Je nach Tumorentität werden unterschiedliche Tracer verwendet, meist jedoch FDG und Natriumfluorid, beim Prostatakrebs auch <sup>11</sup>C- oder <sup>18</sup>F-Cholin. Metabolische Aktivität des Tumors ist mit Hilfe des Tracers FDG, die Reaktion des Knochens auf den Tumor mit der Natriumfluorid-PET/CT meist gut darstellbar (siehe Bildbeispiele).<ref name="Townsend">Paul Shreve, David W. Townsend: ''Clinical PET-CT in Radiology'' <small>Integrated Imaging in Oncology</small> Springer Science+Business Media, LLC 2011, ISBN 978-0-387-48900-1, Chapter 32: PET-CT of Bone Metastases, by James A.Scott and Edwin L. Palmer</ref>

<gallery>
 RenalCancer-700MBq-HDP-BoneScinti-3hpi.jpg|HDP-Skelettszintigramm eines Patienten mit [[Nierenkrebs]]: Die Knochenmetastasen im Halswirbelkörper 7 und in der Lendenwirbelsäule (LWK 1&2) sind aufgrund der geringen Auflösung der planaren Skelettszintigrafie nur zu erahnen.
 RenalCancer-700MBq-HDP-SPECT-3hpi.jpg|SPECT-Aufnahme des HDP Skelettszintigramms desselben Patienten; von den beiden Metastasen in der Lendenwirbelsäule ist nur eine einzige Läsion erkennbar; die Läsion in der Halswirbelsäule ist nicht dargestellt.
 RenalCancer-250MBq-F-18-FDG-PET-CT.jpg|FDG-PET desselben Patienten: Die osteolytische Knochenmetastase im Halswirbelkörper reichert FDG nicht an und ist nur im CT erkennbar. Die beiden weiteren Knochenmetastasen in der Lendenwirbelsäule werden dagegen auch in der FDG-PET/CT dargestellt.
 RenalCancer-90MBq-F-18-Fluorid-PET-CT.jpg|Natriumfluorid-PET/CT desselben Patienten: Die osteolytische Knochenmetastase in der Halswirbelsäule zeigt einen extremen [[Uptake]] und ist klar erkennbar. Die beiden weiteren Knochenmetastasen in der Lendenwirbelsäule stellen sich in der PET/CT-Aufnahme ebenfalls sehr gut dar.
 RenalCancer-250MBq-FDG-PET-CT Vergleich.jpg|Vergleich derselben Läsion des vorgenannten Patienten: Die FDG-PET/CT-Aufnahme zeigt die Stoffwechselaktivität des Tumors.
 RenalCancer-90MBq-F-18-Fluorid-PET-CT Vergleich.jpg|Vergleich ein und derselben Läsion des vorgenannten Patienten: Die Natriumfluorid-PET/CT-Aufnahme zeigt die Stoffwechselaktivität des Knochens als Reaktion auf den Tumor.
</gallery>

Eine falsch positive, diffuse FDG-Aufnahme kann im Knochenmark als Reaktion auf eine kurz zuvor erfolgte Chemotherapie beobachtet werden. Bei der PET-Bildgebung mit Natriumfluorid (NaF) ist zu beachten, dass auch nach einer erfolgreichen Therapie im Knochen eine Anreicherung zu beobachten sein kann, die in diesem Fall nicht die Aktivität des Tumors, sondern die Reparaturaktivität der Osteoblasten (knochenbildenden Zellen) darstellt.<ref name="Townsend" />

== Geschichte der PET und Ausblick auf künftige Entwicklungen ==
Die Erfindung der PET wird gemeinhin den amerikanischen Physikern [[Michel Ter-Pogossian]] und [[Michael E. Phelps]] zugesprochen, die ihre Ergebnisse 1975 publizierten.<ref>{{Literatur |Autor=Michel M. Ter-Pogossian, Michael E. Phelps, Edward J. Hoffman, Nizar A. Mullani |Titel=A Positron-Emission Transaxial Tomograph for Nuclear Imaging (PETT) |Sammelwerk=Radiology |Band=114 |Nummer=1 |Datum=1975 |Seiten=89–98 |DOI=10.1148/114.1.89}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Michael E. Phelps, Edward J. Hoffman, Nizar A. Mullani, Michel M. Ter-Pogossian |Titel=Application of Annihilation Coincidence Detection to Transaxial Reconstruction Tomography |Sammelwerk=J Nucl Med |Band=16 |Nummer=3 |Datum=1975-02-01 |Seiten=210–224 |Online=[http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/16/3/210 Abstract] |Abruf=2011-02-19}}</ref> Die Grundlagen wurden vom Neurowissenschaftler [[Louis Sokoloff]] gelegt, der mit [[Martin Reivich]] Anfang der 1970er zeigte, dass sich radioaktive Glucose-Analoga gut zur Aufzeichnung der Gehirnaktivität eigneten. Er verwendete das Isotop Kohlenstoff-14, [[Alfred P. Wolf]] schlug stattdessen das Isotop Fluor-18 vor im Tracer [[Fluordesoxyglucose|FDG]] (synthetisiert von Wolf und [[Joanna Sigfred Fowler]]). Die Substanz wurde zuerst 1976 von dem Neurowissenschaftler [[Abass Alavi]] (* 1938) für einen PET-Scan von menschlichen Gehirnen verwendet.<ref>Derek Lowe, Das Chemiebuch, Librero 2017, S. 450</ref>

Gordon Brownell und W. H. Sweet lokalisierten am Massachusetts General Hospital jedoch bereits Anfang der 1950er Jahre einen Hirntumor mit Hilfe von positronenbasierter Bildgebungstechnik<ref>Epileptologie-bonn.de ([http://epileptologie-bonn.de/cms/upload/homepage/lehnertz/NukMed4.pdf PDF])</ref><ref name="Brownell">{{Webarchiv |url=http://www.engin.umich.edu/class/ners580/ners-bioe_481/lectures/pdfs/Brownell1999_historyPET.pdf |text=Gordon L. Brownell: A history of positron imaging |wayback=20111218090943}} (PDF; 997&nbsp;kB).</ref> und eine computergestützte Bildrekonstruktion auf Basis einer schwächungskorrigierten, gefilterten Rückprojektion wurde von David Chesler schon im Jahr 1970 ebendort erstellt.<ref name="Brownell" />

1988 wurde die PET auch zur Lokalisierung lexikalischer Prozesse im Gehirn eingesetzt.<ref>[[George A. Miller]]: ''Wörter. Streifzüge durch die Psycholinguistik.'' Herausgegeben und aus dem Amerikanischen übersetzt von [[Joachim Grabowski]] und [[Christiane Fellbaum]]. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 1993; Lizenzausgabe: Zweitausendeins, Frankfurt am Main 1995; 2. Auflage ebenda 1996, ISBN 3-86150-115-5, S. 304.</ref>

=== Vom PET zum PET/CT ===
PET ist bei der richtigen Fragestellung ein hochsensitives Verfahren; Aktivitätsanreicherungen lassen sich jedoch [[Anatomie|anatomisch]] nicht immer gut lokalisieren, da in PET-Bildern in erster Linie Stoffwechselprozesse aufgezeigt werden; hinzu kommt die begrenzte Ortsauflösung von etwa 4–6&nbsp;mm.

Ein PET/CT-Gerät kombiniert die hohe Ortsauflösung (von bis zu 0,35&nbsp;mm) und detailreiche Anatomiedarstellung des CT-Geräts mit den hochsensitiven Stoffwechselinformationen aus der PET.

Seit dem Jahre 2001 sind daher Geräte auf dem Markt, die einen PET-Scanner mit einem [[Computertomographie|Computertomographen]] (CT) kombinieren. Das weltweit erste Gerät dieser Art wurde vom Unternehmen [[GE Healthcare|General Electric]] an der Universität Zürich im März des Jahres 2001 installiert,<ref>{{Webarchiv |url=http://www.grstiftung.ch/de/portfolio/projekte/alle/y_1998/GRS-071-98.html |text=''Im Jahr 1998 bewilligtes Projekt: Positronen-Emissions-Scanner.'' |wayback=20131202233701 |archiv-bot=2019-05-08 00:46:17 InternetArchiveBot}} Gebert-Rüf Stiftung, abgerufen am 25. November 2013.</ref> das deutschlandweit erste Gerät wurde von [[Siemens Medical Solutions|Siemens]] Ende des Jahres 2001 an der Universitätsklinik Essen in Betrieb genommen.<ref>[http://www.nuklearmedizin.de/leistungen/press_ehrenpromo_nutt.php?navId=15&PHPSESSID=04811bcdd7e7a44812ff690bb76d9cfc ''Ronald Nutt erhält Ehrendoktorwürde für seine Forschungen zur PET.''] Pressemeldung der DGN, 2008.</ref>

Bei PET/CT-Systemen werden die für die Schwächungskorrektur der PET-Daten nötigen Korrekturmaps aus den [[Hounsfield-Skala|Hounsfield-Werten]] der CT-Daten errechnet. Bei reinen PET-Scannern war hierfür eine eigene Strahlenquelle nötig, mit deren Hilfe diese Schwächungsmap erstellt wurde. Da die Aufnahme des CT-Scans erheblich schneller erfolgt als die früher nötige [[Transmission (Physik)|Transmissionsaufnahme]] mit Strahlenquelle, ergibt sich daraus eine deutliche Verkürzung der Aufnahmedauer von bis zu 40 %. Die Untersuchungszeit für Ganzkörperaufnahmen liegt bei PET/CT-Systemen im Bereich von 15 bis 30 Minuten.

PET/CT-Geräte für den klinischen Einsatz haben reine PET-Scanner auf dem Neugerätemarkt bereits ab dem Jahr 2004 vollständig verdrängt.

Als noch einige ältere reine PET-Scanner im Einsatz waren (s.&nbsp;u.), wurde eine Überlagerung (sogenannte ''Soft-Fusion'' bzw. ''Koregistrierung'') von CT-Bildern und PET-Daten auch mittels Software berechnet. Dies geschieht mit Hilfe gemeinsamer Referenzpunkte wie etwa Knochenstrukturen oder anhand externer Positionsdaten. Nachteil der nachträglichen Fusion der Bilddaten ist, dass das für die [[Bildfusion]] verwendete CT-Bild nicht zur Rekonstruktion der PET-Daten (eines reinen PET-Scanners) herangezogen wurde, die Bildqualität des resultierenden PET/CT-Bildes daher schlechter als die eines dedizierten PET/CT ist.

Auch eine Bildfusion von PET-Aufnahmen mit [[Magnetresonanztomographie|MRT]]-Bildern ist möglich, was u.&nbsp;a. in der [[Strahlentherapie#CT-gestützte Planung|Strahlentherapie]] genutzt wird.

=== Time of Flight ===
[[Datei:PET-CT-Philips-2.jpg|mini|Time of Flight PET-CT: Philips Gemini TF; bei diesem Modell ist der CT-Teil vom PET-Teil abgesetzt, dies ergibt eine Öffnung im Tunnel, was für den Patienten angenehmer sein soll]]

Bereits seit den frühen 1980er Jahren wird an dieser Methode zur Steigerung des [[Signal-Rausch-Verhältnis|Signal-Rausch-Abstands]] geforscht.<ref>Michael Haas: [http://www.itnonline.com/article/pet-evens-score-petct ''PET Evens the Score in PET/CT.''] In: ''Imaging Technology News'', Juli/August 2007.</ref> [[Philips Medizin Systeme|Philips]] war im Jahr 2006 der erste Hersteller, der beim ''Gemini-TF'' dieses Messprinzip bei einem klinischen PET/CT-System für die Diagnostik am Menschen nutzte.<ref>[http://www.healthcare.philips.com/main/products/nuclearmedicine/products/geminitf/index.wpd Gemini TF auf der Website von Philips Medizin Systeme]</ref><ref name="Phi">[http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/48/3/471 Performance of Philips Gemini TF PET/CT Scanner with Special Consideration for Its Time-of-Flight Imaging Capabilities].</ref> Am EANM 2008 wurde von Siemens mit dem ''Biograph mCT'' ein PET/CT-System vorgestellt, für das ab Ende 2009 die TOF-Messung verfügbar war.<ref>{{Toter Link |datum=2024-04 |url=http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay~q_catalogId~e_-3~a_catTree~e_1007660,1011525,1011533,1023018~a_langId~e_-3~a_productId~e_186792~a_storeId~e_10001.htm |text=Website von Siemens Medical |archivebot=2024-04-18 08:52:12 InternetArchiveBot}}.</ref> Im Rahmen des SNM 2009 stellte General Electric mit dem ''Discovery 690'' ebenfalls ein mit der Time-of-Flight-Technik arbeitendes Gerät vor.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.itnonline.com/article/discovery-petct-690-exploration |text=''Discovery PET/CT 690 for Exploration.'' |wayback=20131202232318}} ITN, 16. Juni 2009.</ref>

=== Hybridgerät aus PET und MRT ===
[[Datei:Petmr.jpg|mini|PET/MR: Siemens Biograph mMR]]

Als relativ junge Entwicklung ist die Kombination von PET und [[Magnetresonanztomographie|MRT]] in einem gemeinsamen Gerät als neue diagnostische Methode für den klinischen Einsatz etabliert worden. Eines der ersten Hybridgeräte aus PET und MRT mit einer magnetischen Flussdichte von 3&nbsp;[[Tesla (Einheit)|Tesla]] wurde bereits 2007 im [[Forschungszentrum Jülich]] installiert; 2009 wurde dort ein Hybridgerät mit einer [[Magnetische Flussdichte|Flussdichte]] von 9,4&nbsp;Tesla in Betrieb genommen.<ref>[http://www.dw.de/9komma4-ein-tomograf-der-extraklasse/a-4214283 ''"9komma4" – ein Tomograf der Extraklasse.''] In: ''Deutsche Welle online'', 29. April 2009, abgerufen am 25. November 2013.</ref> An der [[Universitätsklinikum Tübingen|Universität Tübingen]] ist seit Mitte 2007 ebenfalls ein solches PET/MRT-Hybridgerät im Einsatz, das für die Hirndiagnostik verwendet wird.<ref>[http://idw-online.de/pages/de/news210244 Informationsdienst der Wissenschaft Online]</ref> Der nächste Schritt, nämlich der Einsatz der kombinierten PET/MRT auch für Ganzkörperuntersuchungen wurde von Philips und Siemens beschritten, die entsprechende Geräte erstmals auf dem [[Radiological Society of North America|RSNA 2010]] zeigten und in München, Tübingen bzw. Dresden installierten.<ref>Pressemeldung [http://www.auntminnie.com/index.asp?sec=ser&sub=def&pag=dis&ItemID=93098 Auntminnie-Meldung].</ref> Sie ermöglichten kombinierte PET/MRT-Untersuchungen durch eine vollständige Integration von PET und MRT (Siemens) oder durch die Nutzung einer gemeinsamen Patientenliege, welche zwischen den zwei in einem Abstand von knapp 3 Metern installierten Tomographen montiert war (Philips). Diese Patientenliege positionierte den Patienten sukzessiv in beiden Tomographen. Das Gesamtsystem ermöglichte sodann durch Nutzung entsprechender Software kombinierte PET/MRT-Untersuchungen ohne die Notwendigkeit zur Repositionierung des Patienten. Der bei diesem Verfahren inhärente geringe Zeitversatz (etwa 10 Minuten) zwischen den PET- und MRT-Untersuchungen (sequentielle Bildgebung) wurde hierbei für viele Fragestellungen, vor allem im onkologischen Bereich, als irrelevant betrachtet. Insbesondere für spezielle neurologische und kardiologische Fragen ist es allerdings von Vorteil, beide Untersuchungen möglichst synchron durchzuführen, wie es mit einem vollintegrierten PET/MR-Gerät möglich ist<ref>{{Webarchiv|url=http://www.nuk.med.tu-muenchen.de/images/pm_biograph_mmr_d_final.pdf |wayback=20160106105720 |text=Presseinformation Klinikum rechts der Isar und Siemens AG |archiv-bot=2024-04-18 08:52:12 InternetArchiveBot }} (PDF; 656&nbsp;kB).</ref>. Zwischenzeitlich wurde das teilintegrierte Geräte-Konzept verlassen; die aktuell von [[Siemens Healthineers]] und [[GE Healthcare]] verfügbaren PET/MR-Geräte der zweiten Generation sind ausschließlich vollintegriert.

Bei simultan messenden PET/MR-Systemen können die normalerweise in PET-Scannern eingesetzten Photomultiplier aufgrund des für die MR-Bildgebung nötigen Magnetfelds nicht verwendet werden; für die Detektion der PET-Signale werden daher [[Avalanche-Photodiode]]n<ref>Dan Harvey: {{Webarchiv |url=http://www.radiologytoday.net/archive/rt02122007p16.shtml |text=''Simultaneous Acquisition – A PET Detector Inside an MRI Bore Makes It Feasible.'' |wayback=20080422045618}} Radiology Today 8 (3):16, 12. Februar 2007.</ref> oder Silizium-Photomultiplier ([[SiPM]]) eingesetzt. Silizium-Photomultiplier sind aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften auch für die Anwendung der Time-of-Flight-Technik geeignet.

Die CT-Bilddaten einer PET/CT sind unter anderem die Grundlage für die Streustrahlungs- und Absorptionskorrektur. [[Hounsfield-Skala|Hounsfield-Einheiten]] sind letztlich Schwächungseinheiten, die über [[Lookup-Tabelle]]n den [[Absorptionskoeffizient]]en der 511-keV-Photonen zugeordnet werden können.

Herausforderungen bei der Konstruktion eines PET/MR-Gerätes bestehen daher u.&nbsp;a. auch darin, diese Information aus einem MR-Bild abzuleiten und die PET-Strahlung ohne Leistungseinbußen des Gesamtsystems abzuschirmen.<ref>{{Literatur |Autor=Thorsten M. Buzug, Dietrich Holz, Jens Bongartz, Matthias Kohl-Bareis, Ulrich Hartmann, Simone Weber |Titel=MRI Based Attenuation Correction for Brain PET Images |Sammelwerk=Advances in Medical Engineering |Band=114 |Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum=2007 |ISBN=978-3-540-68763-4 |Seiten=93–97 |DOI=10.1007/978-3-540-68764-1_15}}</ref>

Die Kombination der Modalität CT mit der Modalität PET führte dazu, dass sich die Gesamt-Aufnahmezeit drastisch verkürzte, die Bildqualität der PET-Aufnahme erheblich verbesserte und die Überlagerung der beiden Bilder im klinischen PET-Hauptanwendungsgebiet – der Onkologie – einen signifikanten diagnostischen Mehrwert bedeutete.

Die Akquisition von MRT-Bilddaten erfordert eine erheblich längere Akquisitionsdauer als Computertomographien, sodass zunächst vermutet wurde, dass die Kombination PET/MR durch die damit verbundene Verlängerung der Untersuchung im Vergleich zur PET/CT einen Rückschritt darstellen und die Anwendung in der Praxis beeinträchtigen würde. Bei simultaner Aufnahmetechnik erhöht aber die für die MRT benötigte Zeit auch die für die PET nutzbare Aufnahmezeit, was zu einer deutlichen Qualitätsverbesserung der PET genutzt werden kann und auch Aussagen zur zeitabhängigen Verteilung im abgebildeten Volumen erlaubt. Zusätzlich wurden Verfahren entwickelt, bei denen die in der MRT aufgezeichnete Ortskodierung zur Bewegungskorrektur der PET-Aufnahmen genutzt werden. Fortschritte in der Sequenzentwicklung der MRT für Ganzkörperaufnahmen haben dazu geführt, dass der relative Nachteil hinsichtlich der Gesamt-Aufnahmezeit verkleinert werden konnte. Insbesondere bei Fragestellungen, für welche eine MRT ohnehin indiziert und geplant wird, bietet die Kombinationsuntersuchung einen Zeit- und auch Kostenvorteil im Vergleich zu getrennten Untersuchungen. Da die integrierte PET/MR im Gegensatz zur PET/CT eine zeitgleiche Untersuchung beider Modalitäten ermöglicht, besteht hier insbesondere bei der Abbildung von bewegten Organen (Herz, Lunge, Leber, Darm) ein klinisch relevanter Vorteil.

=== Forschungsthemen ===
[[Datei:PET small animal Siemens Inveon 01.jpg|mini|Ein Kleintier-PET]]
[[Datei:Nacktratte PET 02.jpg|mini|Eine [[Farbratte|Nacktratte]] im Kleintier-PET]]

Trotz der langen Historie der PET wird weltweit an der Verbesserung des Verfahrens gearbeitet.

Aktuelle Forschungen:

* Durch die verhältnismäßig langen Aufnahmezeiten, die selbst bei modernen Geräten bei 15 bis 30 Minuten liegen, lässt sich die Bewegung der Patienten im Scanner nicht verhindern. Im Bereich des [[Thorax]] findet aufgrund von [[Atmung]] und [[Puls|Herzschlag]] praktisch immer Bewegung statt. Wegen der stetig steigenden Ortsauflösung neuer Positronen-Emissions-Tomographen wird dieses Problem immer auffälliger, denn die Bilder sehen stellenweise [[Verwackeln|verwackelt]] aus. Es gibt daher weltweit immer mehr Forschungsgruppen, die sich diesem Thema widmen und versuchen, mit Hilfe von Bewegungserfassungssystemen (sog. Motion-Tracking) die Bewegung des Patienten während der Untersuchung aufzuzeichnen, um anschließend die Rohdaten der Aufnahme so zu modifizieren, dass nahezu bewegungsfreie Schnittbilder erzeugt werden können.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=1578 |text=Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf: Korrektur von Kopfbewegungen in der PET |wayback=20130224192107}}</ref><ref>{{Webarchiv |url=http://jnumedmtg.snmjournals.org/cgi/content/meeting_abstract/48/MeetingAbstracts_2/197P-b |text=Motion-free PET: Compensating for patient respiration in whole-body PET/CT imaging |wayback=20090218052439 |archiv-bot=2019-05-08 00:46:17 InternetArchiveBot}}.</ref><ref>Feng Qiao, Tinsu Pan, John Clark, Osama Mawlawi: ''Anatomy based PET image reconstruction for a motion influenced volume.'' Rice University, Houston, Texas; MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas.</ref> Es gibt auch einige Verfahren, die gänzlich ohne Bewegungserfassungssysteme auskommen.<ref>{{Literatur |Autor=Ralph A. Bundschuh, Axel Martinez-Moeller, Markus Essler, Maria-Jose Martinez, Stephan G. Nekolla, Sibylle I. Ziegler, Markus Schwaiger |Titel=Postacquisition Detection of Tumor Motion in the Lung and Upper Abdomen Using List-Mode PET Data: A Feasibility Study |Sammelwerk=J Nucl Med |Band=48 |Nummer=5 |Datum=2007-04-01 |Seiten=758–763 |DOI=10.2967/jnumed.106.035279}}</ref><ref>R. Brinks, M. Busch: ''Local Compensation for Respiratory Motion in List-mode PET.'' In: Th. Buzug et al.: ''Advances in Medical Engineering.'' Springer Proceedings in Physics. 2007.</ref>
* Bei der kombinierten simultanen PET/MRT-Bildgebung für Kleintiere finden derzeit Forschungen zu neuen Detektortechnologien und Integrationskonzepten statt.<ref>{{Literatur |Autor=Volkmar Schulz, Bjoern Weissler, Pierre Gebhardt, Torsten Solf, Christoph W. Lerche, Peter Fischer, Michael Ritzert, V. Mlotok, Claudio Piemonte, B. Goldschmidt, S. Vandenberghe, A. Salomon, T. Schaeffter, P. K. Marsden |Titel=SiPM based preclinical PET/MR insert for a human 3T MR: first imaging experiments |Sammelwerk=Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), IEEE |Datum=2011-10 |Seiten=4467–4469 |DOI=10.1109/NSSMIC.2011.6152496}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Jakob Wehner, Bjoern Weissler, Peter Dueppenbecker, Pierre Gebhardt, David Schug, Walter Ruetten, Fabian Kiessling, Volkmar Schulz |Titel=PET/MRI insert using digital SiPMs: Investigation of MR-compatibility |Sammelwerk=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment |Band=734, Teil B |Datum=2014-01-11 |Seiten=116–121 |DOI=10.1016/j.nima.2013.08.077}}</ref> Ziele sind hierbei die Steigerung der Orts- und Zeitauflösung, der Sensitivität sowie die Vermeidung der auftretenden Interferenz im Falle simultaner PET-MRT-Bildgebung. Hierzu sind die Forschungen der EU-FP7-geförderten Projekte HYPERImage, SUBLIMA und das vom EU-NRW-Ziel-2-Programm geförderte Projekt ForSaTum zu nennen, die prototypische Scanner mit analogen und digitalen Silizium-Photomultipliern (SiPMs) realisiert haben.
* Experimentelle Entwicklungen zur Steigerung der Ortsauflösung von PET sind – bisher nur anwendbar für kleine Tiergehirne (Ratten) – bis zur praktischen Anwendung fortgeschritten; hier ist zum Beispiel die internationale Zusammenarbeit von Forschungsinstituten im Rahmen der Crystal Clear Collaboration zu nennen. Diese vom CERN beherbergte Kollaboration zur Entwicklung von Detektoren für die Hochenergiephysik hat im Rahmen von Technologietransferprojekten eine neue Generation von Scannern, darunter ClearPET und ClearPEM, entwickelt. Ortsauflösungen von etwa <&nbsp;1,6&nbsp;mm sind erreichbar.<ref>[http://www.cerncourier.com/main/article/45/6/19 ''ClearPET offers improved insight into animal brains.''] In: ''CERN Courier.'' Band 45, Nr. 6, Juli/August 2005, S. 27, 28.</ref><ref>{{Webarchiv|url=http://crystalclear.web.cern.ch/crystalclear/ |wayback=20051201200939 |text=''The Crystal Clear Collaboration.'' |archiv-bot=2022-12-29 03:09:08 InternetArchiveBot }} – von „High Energy Physics“ zu „Medical Imaging“</ref><ref>[http://www.opengatecollaboration.org/ GATE – Geant4 Application for Emission Tomography].</ref>
* Im Rahmen der [[Partikeltherapie]] ist es wünschenswert, die genaue Energieabgabe an den Patienten zu überwachen. Dies soll vor allem Fehlbestrahlungen vermeiden. Während der Bestrahlung kommt es zur Kernfragmentation im Gewebe und als Folge zur Erzeugung prompter Teilchen, darunter auch Positronenemittern. Diese können mit einem geeigneten, während der Bestrahlung eingesetzten PET-Gerät gemessen werden. Das so gewonnene Bild liefert Information über die Position der Positronenemitter und somit auch der Kernfragmentation, welche Rückschlüsse auf den Ort der Energieabgabe erlaubt.

=== Potential der Technologie ===
Einer der limitierenden Faktoren heutiger PET ist die geringe Sensitivität aktueller Systeme. Im Kapitel [[Positronen-Emissions-Tomografie#Sensitivität|Sensitivität]] wurde beschrieben, dass die besten PET-Geräte im Jahr 2010 Sensitivitätswerte von knapp zehn [[Zählschritte pro Sekunde]] und Kilobecquerel erreichten. Dies bedeutet, dass von 1000 Annihilationen in Detektornähe lediglich zehn erfasst werden, was einer Ausbeute von einem Prozent entspricht. Das Verhältnis der gemessenen Aktivität zur gesamten Patientenaktivität liegt gar im Bereich von weit unter 1&nbsp;‰, denn es werden ja immer nur die Ereignisse gemessen, die sich im Gesichtsfeld des Detektors befinden. Es ist anzunehmen, dass künftig eine schnellere Echtzeitsignalverarbeitung und ein erweitertes Gesichtsfeld zum Einsatz kommen werden. Dies wird die Sensitivität und den Signal-Rausch-Abstand der Geräte weiter steigern, was den Einsatz von schwach anreichernden und kurzlebigen Tracern erlaubt sowie die Untersuchungszeit erheblich senkt.

Eine solche Erweiterung des Gesichtsfelds kann durch die Verwendung von zweckbestimmten Systemen geschehen, welche nahe am zu untersuchenden Organ angebracht sind. Dies ist zum Beispiel bei der Positronenemissionsmammographie (PEM) der Fall. Der einzige aktuell kommerziell erhältliche Positronenemissionsmammograph, Naviscan Flex, erreicht so eine normalisierte Sensitivität von 0,15 %.<ref name="DOI10.1109/TNS.2009.2036847">Weidong Luo, Edward Anashkin, Christopher G. Matthews: ''Performance Evaluation of a PEM Scanner Using the NEMA NU 4 – 2008 Small Animal PET Standards.'' In: ''IEEE Transactions on Nuclear Science.'' 57, 2010, S.&nbsp;94–103, [[doi:10.1109/TNS.2009.2036847]].</ref> Von konkurrierenden Designs sowie in der Entwicklung befindlichen Hirn- oder Prostatascannern werden ähnliche oder bessere Leistungen erwartet. Eine andere Möglichkeit wäre die Erweiterung des axialen Gesichtsfelds eines Ganzkörperscanners. Das Hauptproblem besteht dabei in der großen Anzahl zu verwendender Detektoren und in der Folge auszulesender Kanäle, welche mit aktueller Technik nicht kosteneffizient bewältigbar ist. Weiter müsste das Problem der vermehrt zu erwartenden Streukoinzidenzen gelöst werden. Im Februar 2007 wurde zum Beispiel Dario Crosetto ein Patent für eine solche Technik zugesprochen, bei der das axiale Gesichtsfeld auf rund 120&nbsp;cm (statt der heute üblichen 15 bis 20&nbsp;cm) erweitern würde. Er beschreibt darin ebenfalls eine neue Detektorelektronik, welche im Falle technischer Machbarkeit die oben beschriebenen Probleme bewältigen könnte.<ref name="CBS">{{Patent|Land=US|V-Nr=7180074|Titel= Method and apparatus for whole-body, three-dimensional, dynamic PET/CT examination|V-Datum=2007-02-20|Erfinder=Dario B. Crosetto}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=D. B Crosetto |Titel=The 3D complete body screening (3D-CBS) features and implementation |Sammelwerk=Nuclear Science Symposium Conference Record, 2003 IEEE |Band=4 |Datum=2004 |ISBN=0-7803-8257-9 |Seiten=2415–2419 |DOI=10.1109/NSSMIC.2003.1352382}}</ref>

Im Jahre 2018 wurde von der Universität Kalifornien, Davis ([[University of California, Davis|UC Davis]]) ein Ganzkörperscanner der Firma [[United Imaging]] vorgestellt. Neben einer im Vergleich zu konventionellen Systemen 20- bis 40-fach höheren Sensitivität (je nach Vergleichsmaßstab) bietet er auch eine räumliche Auflösung im Bereich von und unter 3&nbsp;mm, sowie die Möglichkeit, dynamische PET Aufnahmen anzufertigen, die die Verteilung und die Anreicherung des Tracers über den gesamten Körper zeigen. Außerdem kann man mit dem Gerät auch noch zehn Stunden nach Injektion des Tracers Bilder mit diagnostisch verwertbarer Aussagekraft gewinnen. Mit Hilfe von 500.000 Detektorelementen deckt er ein Gesichtsfeld von 1,94&nbsp;m Länge ab.<ref>Explorer der [https://explorer.ucdavis.edu/ UCLA Davis]</ref>

== Forschungseinrichtungen ==
Im deutschsprachigen Raum befasst man sich u.&nbsp;a. in folgenden nicht-universitären Forschungseinrichtungen mit der Weiterentwicklung und den Grenzen der PET:
<!-- alphabetisch sortiert -->
* [[Deutsches Krebsforschungszentrum|Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg]]
* [[Forschungszentrum Jülich]], Physik der Medizinischen Bildgebung (INM-4)
* [[Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf]]
* [[Max-Planck-Institut für neurologische Forschung]]

== Ähnliche Verfahren ==
* [[Szintigrafie]]
* [[Single Photon Emission Computed Tomography]] (SPECT)

== Literatur ==
* O. Schober, W. Heindel: ''PET-CT.'' Georg Thieme Verlag, 2007, ISBN 3-13-143221-7.
* J. Ruhlmann u. a.: ''PET in der Onkologie: Grundlagen und klinische Anwendung.'' Springer, 1998, ISBN 3-540-64632-9.
* K. Wienhard u. a.: ''PET: Grundlagen und Anwendungen der Positronen-emissions-tomographie.'' Springer, 1989, ISBN 0-387-19451-7.
* E. E. Kim u. a. (Hrsg.): ''Clinical Pet: Principles and Applications.'' Springer 2004, ISBN 0-387-40854-1.
* {{Literatur
   |Autor=Marcus Bauser, Lutz Lehmann
   |Titel=Positronen-Emissions-Tomographie
   |Sammelwerk=Chemie in unserer Zeit
   |Band=46
   |Nummer=2
   |Datum=2012
   |Seiten=80–99
   |DOI=10.1002/ciuz.201200564}}
* {{Literatur
   |Autor=M. Vogel
   |Titel=Blick in den Körper
   |Sammelwerk=Physik Journal
   |Band=15
   |Nummer=1
   |Datum=2016
   |Seiten=42–43}} (Guter, kompakter Übersichtsartikel)

== Weblinks ==
{{Commonscat|Positron emission tomography|Positronen-Emissions-Tomographie}}
* [https://www.krebsinformationsdienst.de/untersuchung/pet.php ''PET – Positronenemissionstomographie: Ein Blick in den Stoffwechsel.''] [[Deutsches Krebsforschungszentrum#Krebsinformationsdienst|Krebsinformationsdienst]] des [[Deutsches Krebsforschungszentrum|Deutschen Krebsforschungszentrums]] (DKFZ), Heidelberg. 17. Mai 2010. Abgerufen am 4. September 2014.
* [http://www.nuklearmedizin.de/docs/pet_bro_06.pdf PET – modernes Diagnose-Verfahren im Kampf gegen Krebs.] Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin e.&nbsp;V. und Berufsverband Deutscher Nuklearmediziner e.&nbsp;V. (PDF; 369&nbsp;kB)
* [http://www.morbus-hodgkin.de/infoserv/pet2.htm Möglichkeiten und Grenzen der PET-Tumor-Diagnostik]
* [http://www.nuklearmedizin.de/patienten/standorte/standort_search.php?navId=68 PET-Standort in der Nähe finden.] Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin
* [http://www.nucmedinfo.com/Pages/pet.html Nuclear Medicine Information] – PET Themensammlung (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4129799-4}}

[[Kategorie:Diagnostisches Verfahren in der Nuklearmedizin]]
[[Kategorie:Tomografie]]