Handouts Basics NG_BA1 deel 1.pdf

# Wat is nucleaire geneeskunde? Nucleaire geneeskunde is een medisch specialisme dat gebruikmaakt van radionucliden om de morfologische en functionele aspecten van organen en systemen te evalueren voor zowel diagnostische als therapeutische doeleinden [4](#page=4). ### 1.1 Definitie van de discipline Volgens de definitie van het MB van 19 juli 1996 omvat nucleaire geneeskunde het geheel van klinische kennis en technieken die het gebruik van deeltjesstraling en elektromagnetische stralen, uitgezonden door een radionuclide, mogelijk maken. Dit heeft toepassingen op drie gebieden [4](#page=4): * **Profylaxis en pathologie:** Voor het stellen van diagnoses en het evalueren van morfologische en functionele aspecten van organen en systemen, door middel van ingekapselde of niet-ingekapselde bronnen [4](#page=4). * **Therapie:** Voor het uitvoeren van behandelingen met radionucliden, onder de vorm van niet-ingekapselde bronnen [4](#page=4). ### 1.2 Positionering ten opzichte van andere disciplines Nucleaire geneeskunde onderscheidt zich van andere beeldvormende disciplines, zoals radiologie, en van radiotherapie [5](#page=5). * **Radiologie** richt zich voornamelijk op anatomische beeldvorming, waarbij de camera de stralen uitzendt en het beeld gebaseerd is op de afzwakking van deze stralen door het lichaam. De energie van röntgenstralen is typisch lager dan 140 keV [5](#page=5) [6](#page=6). * **Nucleaire geneeskunde** richt zich daarentegen op functionele beeldvorming. Hierbij wordt een radioactief gemerkte stof toegediend aan de patiënt, waardoor de patiënt zelf straalt. Het beeld is gebaseerd op de stralen die uit het lichaam komen en geeft informatie over de werking van cellen en weefsels. De energie van de gebruikte fotonen is meestal hoger dan 140 keV, tot 511 keV voor PET-scans [5](#page=5) [6](#page=6). * **Radiotherapie** werkt met externe radioactieve bronnen, waarbij het toestel de patiënt bestraalt. Nucleaire geneeskunde daarentegen werkt met interne en open radioactieve bronnen, wat betekent dat de patiënt zichzelf "bestraalt" [5](#page=5). De discipline kent zowel diagnostische als therapeutische toepassingen [5](#page=5). ### 1.3 Basisprincipes van beeldvorming met ioniserende straling Beeldvorming in de nucleaire geneeskunde maakt gebruik van ioniserende straling, specifiek fotonen met voldoende hoge energie. Deze fotonen kunnen, bij interactie met de weefsels, elektronen (ionen) vrijmaken. Dit proces vormt de basis voor het detecteren van de uitgezonden straling en het creëren van beelden die functionele informatie verschaffen [6](#page=6) [7](#page=7). Er wordt onderscheid gemaakt tussen beeldvormingstechnieken die gebruikmaken van röntgenstralen (zoals CT en RX) en die welke gebruikmaken van radionucliden (zoals PET en SPECT) [6](#page=6). * **CT-scans** maken gebruik van röntgenbuizen om stralen te genereren die door het lichaam worden afgezwakt. Dit levert voornamelijk anatomische informatie op [6](#page=6). * **PET- en SPECT-scans** maken gebruik van radioactief gemerkte stoffen die in het lichaam worden geïnjecteerd. De beelden worden gevormd door de detectie van de straling die uit het lichaam afkomstig is. Dit levert functionele informatie op over de werking van cellen en weefsels [6](#page=6). ### 1.4 Stralingshygiëne en verantwoorde toepassing Een belangrijk principe binnen de nucleaire geneeskunde, net als in andere disciplines die met straling werken, is het ALARA-principe: "as low as reasonably achievable". Dit houdt in dat de stralingsbelasting voor zowel patiënten als personeel tot het laagst mogelijke niveau moet worden gereduceerd, zonder dat dit ten koste gaat van de diagnostische of therapeutische waarde van de procedure [9](#page=9). > **Tip:** Een goede indicatiestelling en de keuze van de juiste techniek zijn cruciaal voor het minimaliseren van de stralingsbelasting en het verkrijgen van optimale resultaten. Medische beelden zijn geen "vakantiekiekjes" en moeten met zorg en doelmatigheid worden aangevraagd en uitgevoerd [9](#page=9). De website van het FANC (Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle) kan geraadpleegd worden voor richtlijnen en informatie over stralingshygiëne [8](#page=8). --- # Basisprincipes van radiofarmaca en isotopen Dit onderwerp behandelt de samenstelling van radiofarmaca, het concept van isotopen en de principes van radioactief verval, wat essentieel is voor hun detecteerbaarheid in medische beeldvorming [10](#page=10) [11](#page=11) [12](#page=12) [13](#page=13) [14](#page=14). ### 2.1 Radiofarmaca: samenstelling en functie Een radiofarmacon is een verbinding die wordt gebruikt als radioactieve tracer in de nucleaire geneeskunde. Het bestaat uit twee hoofdonderdelen [11](#page=11): * **Het "koude" deel (tracer of speurstof):** Dit deel van het radiofarmacon bepaalt de plaats van opname in het lichaam, oftewel de doelstructuur waar het zich zal concentreren. Dit kan bijvoorbeeld een specifieke receptor zijn of een metabool proces dat gevolgd moet worden [11](#page=11). * **Het radioactieve label (radioisotoop/-nuclide):** Dit is de radioactieve component die zorgt voor de detecteerbaarheid van het radiofarmacon. Door de uitgezonden straling kan de locatie en concentratie van het radiofarmacon in het lichaam met beeldvormende technieken worden vastgesteld [11](#page=11). ### 2.2 Isotopen en hun eigenschappen #### 2.2.1 Definitie van isotopen Isotopen zijn atomen die tot hetzelfde chemische element behoren, wat betekent dat ze hetzelfde atoomgetal ($Z$, het aantal protonen) hebben. Ze verschillen echter in hun massagetal ($A$, de som van protonen en neutronen), wat duidt op een verschillend aantal neutronen in de atoomkern [12](#page=12). De notatie voor een isotoop is als volgt: $$ \begin{matrix} A \\ Z \end{matrix} X $$ waarbij $X$ het chemische symbool is, $A$ het massagetal en $Z$ het atoomgetal [12](#page=12). #### 2.2.2 Voorbeelden van isotopen Waterstof en zijn isotopen illustreren dit concept [13](#page=13): * **Waterstof ($^1_1$H):** De meest voorkomende vorm, bestaande uit één proton en één elektron [13](#page=13). * **Deuterium ($^2_1$H):** Ook wel "zwaar waterstof" genoemd, met één proton, één neutron en één elektron. Dit is een stabiele isotoop [13](#page=13). * **Tritium ($^3_1$H):** Bestaat uit één proton, twee neutronen en één elektron. Tritium is een onstabiele isotoop die radioactief vervalt met een halveringstijd van 12,36 jaar en bèta-min ($ \beta^{-} $) verval uitzendt met een energie van 18 keV [13](#page=13). > **Tip:** Onthoud dat isotopen altijd hetzelfde aantal protonen hebben (bepalend voor het element), maar een verschillend aantal neutronen (bepalend voor de massa) [13](#page=13). ### 2.3 Radioactief verval #### 2.3.1 Definitie van een radio-isotoop Een radio-isotoop is een isotoop waarvan de atoomkern onstabiel is. Deze instabiliteit leidt ertoe dat de kern vervalt, waarbij deze overgaat in een stabieler element door het uitzenden van "straling" [14](#page=14). #### 2.3.2 Typen radioactief verval en uitgezonden deeltjes/straling Radioactief verval kan gepaard gaan met het uitzenden van deeltjes of straling [14](#page=14): * **Alfa ($ \alpha $) stralen:** Bestaan uit twee protonen en twee neutronen (een heliumkern). * **Bèta-min ($ \beta^{-} $) stralen:** Dit zijn negatief geladen elektronen die door de kern worden uitgezonden. * **Bèta-plus ($ \beta^{+} $) stralen:** Dit zijn positief geladen elektronen, ook wel positronen genoemd, die door de kern worden uitgezonden. * **Gamma ($ \gamma $) stralen:** Dit is hoogenergetische elektromagnetische straling, zonder massa of lading, die wordt uitgezonden wanneer een atoomkern zich in een aangeslagen toestand bevindt. > **Tip:** De verschillende soorten straling hebben verschillende doordringend vermogen en interactie met materie, wat belangrijk is voor detectie en afscherming [14](#page=14). --- # SPECT beeldvorming en toepassingen SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) imaging is a nuclear medicine technique that visualizes the distribution of a radiotracer within the body to diagnose and monitor various medical conditions. ## 3. SPECT beeldvorming en toepassingen ### 3.1 Introductie tot SPECT-beeldvorming SPECT is een scintigrafische techniek die functionele en morfologische informatie levert door de ruimtelijke verdeling van radioactieve tracers in het lichaam te meten. Deze techniek maakt gebruik van een gammacamera om fotonen uit te zenden die door radioactieve isotopen in de geïnjecteerde tracer worden geproduceerd [15](#page=15) [20](#page=20). ### 3.2 Kerncomponenten van SPECT-beeldvorming #### 3.2.1 Gammacamera De gammacamera, ontwikkeld door Hal Anger in 1957, is het centrale detectieapparaat in SPECT-beeldvorming. De componenten omvatten [19](#page=19): * **Collimator:** Dit onderdeel is cruciaal voor het richten van de gammastraling op de detector. Het bestaat uit een raster van parallelle loodplaten die alleen fotonen doorlaten die loodrecht op het kristal invallen, waardoor de ruimtelijke informatie behouden blijft [20](#page=20) [21](#page=21) [23](#page=23). * **NaI-kristal (Natriumjodide):** Wanneer een gammafoton het NaI-kristal raakt, wordt het omgezet in lichtfotonen door middel van het foto-elektrisch effect [21](#page=21). * **Fotovermenigvuldigbuizen (PM tubes):** Deze buizen detecteren de lichtfotonen die door het NaI-kristal worden geproduceerd. Via een cascadeproces met verschillende dynodes worden de elektronen versterkt, wat resulteert in een meetbaar elektrisch signaal op de anode [21](#page=21) [22](#page=22). #### 3.2.2 Isotopen en radiofarmaca Voor SPECT-beeldvorming worden specifieke radioactieve isotopen gebruikt, vaak in combinatie met een drager molecuul om een radiofarmacon te vormen [27](#page=27). ##### 3.2.2.1 Technetium-99m (Tc-99m) Technetium-99m is het meest gebruikte isotoop in SPECT vanwege zijn gunstige eigenschappen: * Het ondergaat gammadeca [16](#page=16). * Het heeft een energie van ongeveer 140 keV [16](#page=16). * Het heeft een relatief korte halfwaardetijd van ongeveer 6 uur, wat zorgt voor een snelle afname van de stralingsdosis na de beeldvorming [16](#page=16). Tc-99m ontstaat uit het verval van Molybdeen-99 (Mo-99). Mo-99 wordt geproduceerd via de fissie van verrijkt uranium-235 in een kernreactor. Mo-99/Tc-99m generatoren, ook wel "technetium-koeien" genoemd, leveren dagelijks vers elueerd Tc-99m [16](#page=16) [17](#page=17) [18](#page=18). ##### 3.2.2.2 Radiofarmacon samenstelling Een radiofarmacon bestaat uit twee delen: * **"Koud" deel:** Dit molecuul bepaalt de plaats van opname in het lichaam, zoals specifiek weefsel of orgaan [27](#page=27). * **Radioactieve label:** Dit is het radioisotoop (bv. Tc-99m) dat de detecteerbaarheid mogelijk maakt [27](#page=27). #### 3.2.3 Beeldacquisitie en reconstructie Bij SPECT worden projecties van de radioactiviteitsverdeling in het lichaam vanuit verschillende hoeken verzameld. Deze projecties worden vervolgens gebruikt om een driedimensionaal beeld te reconstrueren, waardoor een gedetailleerde functionele weergave van het orgaan of weefsel ontstaat. Geïntegreerde SPECT/CT-systemen combineren de functionele SPECT-gegevens met de anatomische CT-beelden voor een betere lokalisatie en interpretatie [25](#page=25) [26](#page=26). ### 3.3 Diagnostische toepassingen van SPECT #### 3.3.1 Botscintigrafie Botscintigrafie, ook bekend als "botscan", maakt gebruik van Tc-99m-difosfonaat (MDP). De tracer wordt opgenomen in botweefsel door binding aan hydroxyapatiet. De distributie wordt beïnvloed door de lokale bloeddoorstroming en osteoblastische activiteit [28](#page=28) [30](#page=30). * **Indicaties:** Botscans zijn gevoelig voor diverse afwijkingen, waaronder fracturen, metastasen, osteomyelitis, en artrose [30](#page=30) [31](#page=31) [32](#page=32) [33](#page=33) [34](#page=34) [35](#page=35). * **Beperkingen:** De specificiteit kan laag zijn, waardoor patroonherkenning, klinische gegevens en correlatie met SPECT/CT essentieel zijn voor de diagnose. Osteolytische metastasen en beenmergmetastasen kunnen minder gevoelig gedetecteerd worden [30](#page=30) [36](#page=36). * **Procedure:** Meestal worden planaire beelden van het hele lichaam gemaakt, aangevuld met SPECT/CT van specifieke gebieden [30](#page=30). > **Tip:** Een botscan is zeer gevoelig voor veranderingen in botmetabolisme, maar vaak niet specifiek. Daarom is integratie met klinische informatie en andere beeldvormende technieken cruciaal voor een correcte diagnose. #### 3.3.2 Sentinel node imaging Sentinel node imaging (schildwachtklier-beeldvorming) detecteert de eerste lymfeklier die lymfe uit een tumorafhankelijk gebied ontvangt. Als deze "sentinel node" tumorvrij is, is de kans op verdere lymfogene uitzaaiing klein [37](#page=37) [38](#page=38). * **Procedure:** Een injectie van Tc-99m-nanocolloïd wordt subdermaal gegeven nabij de tumor. De sentinel node wordt gelokaliseerd met een gammaprobe en de positie kan op de huid worden gemarkeerd. Beelden worden gemaakt met een gammacamera, eventueel aangevuld met SPECT/CT [28](#page=28) [39](#page=39). * **Doel:** Het lokaliseren van de sentinel node om deze nauwkeurig pathologisch te onderzoeken op micrometastasen [40](#page=40). * **Contra-indicaties:** Reeds palpabele lymfeklieren, of veranderingen in lymfebanen door eerdere chirurgie, radiotherapie of chemotherapie [40](#page=40). * **Toepassingen:** Wordt gebruikt bij borstkanker, melanomen, cervixcarcinomen en hoofd-halstumoren [40](#page=40). #### 3.3.3 Ventilatie-Perfusiescintigrafie (V/Q-scintigrafie) V/Q-scintigrafie wordt gebruikt om de ventilatie (luchtstroom) en perfusie (bloeddoorstroming) van de longen te evalueren, met name bij verdenking op longembolie [28](#page=28) [41](#page=41). * **Perfusiescintigrafie:** * **Tracer:** Geïnjecteerde Tc-99m-macroaggregaten van albumine (Tc-99m-MAA) met een diameter van 10-100 µm, die zich vastzetten in de precapillairen van de longen [41](#page=41). * **Beeldvorming:** Onmiddellijk na injectie worden beelden in verschillende projecties en eventueel SPECT/CT gemaakt. Defecten op de beelden wijzen op perfusiedefecten [41](#page=41). * **Ventilatiescintigrafie:** * **Tracer:** Inhalatie van Tc-99m-Technegas (een pseudo-gas), Tc-99m-aerosol, of radioactieve gassen zoals 133Xe of 81Kr [42](#page=42). * **Procedure:** Een samenwerkende patiënt inhaleert de tracer waarna beelden worden gemaakt. Defecten op de beelden wijzen op ventilatiedefecten [42](#page=42). * **Technegas-productie:** Tc-99m-pertechnetaat wordt gereduceerd tot Tc-99m-metaal, verdampt en condenseert met koolstof tot hexagonale deeltjes (30 en 60 nm) die in de alveoli gefixeerd blijven [43](#page=43). * **Interpretatie:** * **Normaal:** Ventilatie en perfusie zijn overal gelijk [44](#page=44) [45](#page=45). * **"Mismatch":** Ventilatie is normaal, maar perfusie is verminderd in een bepaald gebied. Dit duidt typisch op een acute longembolie [44](#page=44) [46](#page=46). * **"Match":** Zowel ventilatie als perfusie zijn verminderd in hetzelfde gebied, wat kan wijzen op andere longaandoeningen dan longembolie [44](#page=44). #### 3.3.4 Overige toepassingen SPECT wordt ook toegepast bij diverse andere onderzoeken, waaronder: * Schildklier scintigrafie met pertechnetaat [28](#page=28). * Myocard perfusie scintigrafie met MIBI voor het opsporen van ischemie [28](#page=28). * Ventriculografie met albumine om de ejectiefractie te bepalen [28](#page=28). * MIBG-scintigrafie voor het beoordelen van de innervatie van het hart [28](#page=28). * Nier- en darmonderzoeken [28](#page=28). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Nucleaire Geneeskunde | Een medisch specialisme dat gebruikmaakt van radioactieve stoffen (radiofarmaca) voor diagnostiek en therapie, gericht op het evalueren van de morfologische en functionele aspecten van organen en systemen. | | SPECT | Single-Photon Emission Computed Tomography; een beeldvormende techniek in de nucleaire geneeskunde die gebruikmaakt van gammastraling die door het lichaam wordt uitgezonden na toediening van een radioactieve tracer om driedimensionale beelden te reconstrueren. | | PET | Positron Emission Tomography; een geavanceerde nucleaire beeldvormingstechniek die positronen uitzendt, welke annihilatie-fotonen produceren die worden gedetecteerd om functionele informatie over weefsels en organen te verkrijgen. | | Radiofarmacon | Een combinatie van een radioactieve isotoop (label) en een molecuul (drager) dat specifiek wordt opgenomen in bepaalde weefsels of organen, waardoor deze gelokaliseerd en gevisualiseerd kunnen worden. | | Isotopen | Atomen van hetzelfde chemische element die een gelijk aantal protonen maar een verschillend aantal neutronen hebben, wat resulteert in verschillende massagetallen en potentieel verschillende radioactieve eigenschappen. | | Radioactief verval | Het proces waarbij een instabiele atoomkern energie uitzendt in de vorm van deeltjes (zoals alfa, bèta) of straling (zoals gamma), om zo stabieler te worden. | | Gamma-verval | Een type radioactief verval waarbij de atoomkern een gammafoton uitzendt om overtollige energie kwijt te raken, wat leidt tot een verandering in de energietoestand maar niet in het aantal protonen of neutronen. | | Halfwaarde tijd | De tijd die nodig is totdat de activiteit van een radioactieve stof is gehalveerd door radioactief verval; een belangrijke parameter voor de dosimetrie en beeldkwaliteit. | | Gammacamera | Een medisch instrument dat wordt gebruikt in de nucleaire geneeskunde om gammastraling die door de patiënt wordt uitgestoten te detecteren en zo beelden te vormen van de verdeling van radiofarmaca in het lichaam. | | Collimator | Een essentieel onderdeel van de gammacamera dat bestaat uit looden kanalen die de richting van de binnenkomende gammastralen beperken, waardoor alleen straling die loodrecht op de detector valt, wordt geregistreerd en ruis wordt geminimaliseerd. | | NaI-crystal | Natriumjodidekristal; een scintillatiemateriaal in de gammacamera dat gammastraling absorbeert en omzet in zichtbaar licht (fotonen), die vervolgens door fotomultiplicatorbuizen worden gedetecteerd. | | Fotomultiplicatorbuis (PM tube) | Een elektronisch component dat zeer zwakke lichtsignalen, zoals die geproduceerd worden door een scintillatiekristal, kan versterken tot een meetbaar elektrisch signaal. | | Radioactieve tracer | Een radioactief gemerkte stof die in kleine hoeveelheden wordt toegediend om fysiologische processen te volgen en te visualiseren door middel van beeldvormende technieken. | | Botscintigrafie | Een nucleaire beeldvormingstechniek die gebruikmaakt van een radioactieve tracer, meestal 99mTc-diphosphonaat, om de botstofwisseling te evalueren en afwijkingen zoals fracturen, infecties of metastasen te detecteren. | | Sentinel node imaging | Een techniek om de eerste lymfeklier (schildwachtklier) te identificeren die lymfe uit een tumor drainagegebied ontvangt, vaak gebruikt om de verspreiding van kankercellen te beoordelen. | | Ventilatie-Perfusiescintigrafie (V/Q scan) | Een longscintigrafie die de ventilatie (inademen van radioactief gas of aerosol) en perfusie (injectie van radioactieve deeltjes) van de longen evalueert om aandoeningen zoals longembolie te diagnosticeren. | | ALARA | "As Low As Reasonably Achievable"; een principe in de radiologie en nucleaire geneeskunde dat stelt dat de blootstelling aan ioniserende straling altijd zo laag mogelijk moet worden gehouden, terwijl diagnostische kwaliteit behouden blijft. |