Vernetztes Studium - Chemie, Chemie für Mediziner: Radioaktive Isotope in der Medizin

Isotop Halbwertszeit Strahlung Anwendung

³H (Tritium) 12,3 Jahre b Forschung: Tracer

¹⁴C 5568 Jahre b Forschung: Tracer; Altersbestimmung ("C14-Methode")

³²P 14,4 Tage b Strahlentherapie (bei Knochen), Forschung: Tracer

³⁵S 87 Tage b Tumordiagnostik, Forschung: Tracer

⁵⁷Co + ⁵⁸Co 270 / 71 Tage b, g Diagnostik: Schilling-Test

⁶⁰Co 6,2 Jahre b, g Strahlentherapie (extern)

^99mTc 6 Stunden g Diagnostik: Szintigraphie

¹³⁷Cs 30 Jahre b Strahlentherapie (extern)

¹²³I 13 Stunden g Diagnostik: Szintigraphie

¹³¹I 8,4 Tage b, g Radiojodtest, Radiojodtherapie

¹⁹²Ir 74 Tage b intrakavitäre Strahlentherapie

¹⁹⁸Au 2,7 Tage b interstitielle Strahlentherapie

²²²Rn 3,8 Tage a Kurzwecke (Radonquellen)

²²⁶Ra 1622 Jahre a Strahlentherapie (intern)

²³⁸U 8,4 Tage a (b, g) 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 ¹²C durch radioaktives ¹⁴C oder von ¹H durch ³H. 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 (^99mTc) zum Einsatz. Dieses kann in einem speziellen Generator aus ⁹⁹Mo gebildet und abgetrennt werden. ^99mTc geht nach kurzer Zeit unter Aussendung langwelliger Gammastrahlung in ⁹⁹Tc 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 ¹⁹⁸Au) 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 ⁶⁰Co) 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.

BMBF-Leitprojekt Vernetztes Studium - Chemie