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Lexikon der Biologie: Positronenemissionstomographie

Positronenemissionstomographie w, Abk. PET, ein szintigraphisches Diagnoseverfahren (bildgebende Verfahren, Nuklearmedizin, Szintigraphie), das die Vorteile tomographischer Schichtaufnahmen (Tomographie) mit der selektiven Darstellung physiologischer Stoffwechselfunktionen in sich vereint. Bei der PET werden Radionuklide (Radiopharmazie) eingesetzt, die bei ihrem Zerfall Positronen freisetzen. Positronen sind Antimaterieteilchen (Antiteilchen des Elektrons), deren Existenz aufgrund theoretischer Überlegungen von P.A.M. Dirac gefordert und die 1932 von C.D. Anderson tatsächlich beobachtet werden konnten. Trifft ein Positron auf seinen komplementären Partner, ein Elektron, so vernichten sich beide gemäß der Einsteinschen Beziehung E = m·c2 (E = Energie, m = Masse, c = Lichtgeschwindigkeit) gegenseitig (Annihilation, Zerstrahlung) unter Aussendung von Gammastrahlen. Beim häufigsten Annihilationsprozeß werden Gammaquanten erzeugt, die in entgegengesetzten Richtungen emittiert werden und die Umgebung mit großer Wahrscheinlichkeit ohne weitere Wechselwirkung durchdringen. Der koinzidente, zeitgleiche Nachweis der Gammaquanten ermöglicht die Bestimmung des Wechselwirkungsorts mit einer Auflösung von 3–5 mm. Der Einsatz von Radioindikatoren (Radio-Tracer) in Kombination mit computertomographischen Verfahren (Computertomographie) gestattet die Quantifizierung regionaler physiologischer Funktionen. Die kurze Halbwertszeit von Positronenstrahlern erfordert eine Produktion der meisten Radioisotope vor Ort mit einem Zyklotron (Teilchenbeschleuniger). Dadurch sind auch die vergleichsweise hohen Kosten der PET zu erklären. Die wichtigsten diagnostischen Einsatzgebiete von PET beruhen auf der Untersuchung von lokalem Blutdruck und Sauerstoffverbrauch, Substratstoffwechsel, Enzymkonzentrationen, der Biochemie neuronaler und hormoneller Transmitter, Rezeptordichten und -besetzung sowie von Immunreaktionen. Zunehmend findet die PET auch Anwendung in der Diagnostik von Herz- und Krebserkrankungen (Krebs) sowie neurodegenerativen Erkrankungen. Ein weiterer interessanter Ansatz besteht auch auf dem Gebiet der Pharmakologie, indem Arzneimittel oder Forschungssubstanzen markiert (Markierung) werden und hinsichtlich ihrer Verteilung am Wirkort mit PET quantifiziert und bezüglich ihrer Wirksamkeit geprüft werden können (Pharmakokinetik). Da der Positronenzerfall bevorzugt bei leichten Atomkernen (Atom) zu beobachten ist, können für fast sämtliche Hauptbestandteile organischer Substanzen (Bioelemente) entsprechende positronenstrahlende Isotope bereitgestellt werden. Emissionscomputertomographie, Kernspintomographie, single photon emission computed tomography.

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