Kriterien für Gamma-Sondensysteme

1. Übersicht

Unabhängig von den technischen Einzelheiten sind die "Crystal Probe" - Gamma-Sondensysteme in jeder Spezifikation geeignet für Sentinel-Operationen gemäß den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Senologie und der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin.

Obwohl sich die meisten kommerziell verfügbaren Gammasonden in der technischen Ausführung sehr ähneln (eine Detektorsonde verbunden mit einer Steuereinheit), gibt es wichtige Kriterien, die nur in der Kombination die optimale Performance ergeben.

Die folgenden Kriterien werden als besonders wichtig für die Performance erachtet: (WENGENMAIR et.al., KLINIKUM AUGSBURG):

In den folgenden Abschnitten werden diese und weitere Kriterien zusammen mit der Performance der Crystal Gamma Probe diskutiert:

• Nachweisempfindlichkeit: Ein hochempfindlicher Detektor erlaubt schnelleres und tieferes Arbeiten
• Richtungsempfindlichkeit: Das Hintergrundsignal muß deutlich kleiner als das Zielsignal sein
• Ortsauflösung: für genaue Lokalisierung
• Seitenabschirmung: Eliminiert Einstrahlung von der Seite und Rückseite der Sonde
• Energieauflösung: unterscheidet deutlich zwischen Streustrahlung und Nutzsignal
• Signalanzeige: Deutliche visuelle und akustische Signalisierung ohne Verzögerung

2. Empfindlichkeit

Die Empfindlichkeit E wird gemessen, indem man eine chirurgische Gammasonde direkt über einer Gammaquelle mit bekannter Aktivität A (MBq) plaziert und das gemessene Signal S (cps = counts per second) auf diese Aktivität bezogen wird: E=S/A.

Die für die SLN-Nachweise benötigte Empfindlichkeit hängt generell von der Nuklid-Aufnahme, der Messgeometrie sowie der Zeitdauer seit der Primärinjektion ab. Der maximale Nuklid-Uptake von SLN variiert typisch zwischen 0,01% und 1% der Primärinjektion mit einem Median bei etwa 0,1%. Nach einer typischen Zeitdauer von etwa 24 h zwischen der Injektion von 80 MBq ^99mTc-Nanokolloid und der Ektomie kann somit zwischen 0,05% und 0,005% der ursprünglich applizierten Dosis in den SLN intraoperativ gefunden werden. Dies wären zwischen 4 und 40 kBq, die zu einem deutlichen Signal etwa von >20 bis 200 cps (= 0,02 .. 0,2 kcps) führen sollten. Somit wäre eine Empfindlichkeit des Mess-Systems von mindestens 5 cps/kBq (= 5.000 cps/MBq) notwendig.

Performance der Crystal Probe - Gammasonden

Die Sonde CXS-OP-SP besitzt eine sehr hohe Empfindlichkeit von > 20.000 cps/MBq. Damit ist das Auffinden von SLN deutlich leichter und schneller bzw. auch in größerer Tiefe möglich. Weiterhin ist es dadurch auch denkbar, patientenschonend mit kleineren Primärinjektionsdosen zu arbeiten.

3. Richtungsempfindlichkeit / Winkelauflösung

Die Richtungsauflösung wird bei konstantem Abstand einer Punkt-Strahlungsquelle vom frontalen Strahlungseintrittsfenster der Sonde gemessen. Die Breite der radialen Verteilungskurve (sogen. FWHM = Full Width at Half Maximum) ist ein sehr brauchbarer Wert für die Einschätzung, wie gut ein markierter Lymphknoten in der Nachbarschaft anderer strahlender Quellen (z.B. Injektionsdepot, Hintergrund usw.) noch nachweisbar ist. Ein möglichst schmaler Empfindlichkeitskegel reduziert seitliche Störsignale, soll jedoch nicht das Nutzsignal verkleinern. Somit wäre bei hohem Hintergrund ein kleiner FWHM-Wert wünschenswert.

Performance der Crystal Probe - Gammasonden

Die gemessene Fernfeld-Intensitätsverteilung hat eine Breite von <40°, bestens angepasst für eine optimale Winkelempfindlichkeit:

Eine höhere Winkelauflösung kann ohne weiteres mit den anderen verfügbaren Kollimatoren erreicht werden, kann jedoch wegen der verringerten Zählraten zu mehr Zeitaufwand führen.

4. Räumliche Ortsauflösung

Die Ortsauflösung (laterale Auflösung) wird gemessen, indem man eine chirurgische Gammasonde seitwärts über einen punktförmigen Gammastrahler bewegt.

Die räumliche Auflösung hängt sehr vom Abstand zwischen Quelle und Detektor ab. Um benachbarte Lymphknoten exakt zu lokalisieren, sollte die FWHM der Ortsauflösungskurve kleiner als die typische Distanz zweier benachbarter Knoten oder als der typische Durchmesser eines Lymphknoten im Operationsgebiet sein. Dafür wäre in der Axilla und der inguinalen und illiacalen Region ein Wert von kleiner 25 mm ideal. Erhöhte Anforderungen treten bei Operationen von enger liegenden Lymphknoten auf, so an Kopf, Nacken und Schlüsselbein, wo eine FWHM von kleiner 15 mm gewünscht ist.

Performance der Crystal Probe - Gammasonden

Unsere Gammasonden erzielen <17mm FWHM bei 1cm Distanz mit dem Standard-(40°)-Kollimator (s.Abb.).

Crystal Probe - Gammasonden weisen also einen hervorragenden Wert für die FWHM mit dem Standard-Kollimator auf. Damit wird ein weit besserer Wert als eigentlich erforderlich (25 mm) erreicht. Somit ist ein fundamental wichtiger Parameter für die exakte Lokalisierung von Sentinel-Lymphknoten bereitgestellt.

5. Seitenabschirmung

Aus konstruktiven Gründen (die Sonden sollen möglichst schlank sein) ist die Seitenabschirmung bei vielen Sondenbauarten eine Schwäche, da sie nur durch entsprechende Materialdicke erreicht werden kann. Eine starke Hintergrundquelle kann ein falsch-positives Signal hervorrufen, wenn Strahlung durch die Sondenseite oder eine Öffnung in der Abschirmung zum Detektorkristall gelangt. Solch eine starke Quelle kann durchaus auch die primäre Injektionsstelle des Nuklids sein. Die aufgenommene Aktivität des Lymphknotens sollte auf jeden Fall ein höheres Signal als eine viel stärkere seitlich einstrahlende Aktivität liefern.

Wenn man eine Aufnahme von 0,1% durch den Lymphknoten annimmt, muß also die Seiten- oder Leck-Empfindlichkeit kleiner als 0,1% sein, entsprechend die Abschirmung besser als 99,9%.

Performance der Crystal Probe - Gammasonden

Die Seitenabschirmung aller Crystal Probe - Sonden hat eine hervorragende Wirksamkeit von >99.97%. Der Industriestandard ist bei >99.9% festgelegt.

6. Energieauflösung

Durch die Streuung von Gammaphotonen beim Durchgang durch dichtere Stoffe (Compton-Streuung) entstehen Photonen, die eine andere Richtung als aus dem eigentlichen Aktivitätszentrum haben und dadurch scheinbar das eigentliche Aktivitätsbild "verschmieren". Durch Energiediskriminierung werden diese gestreuten Photonen vom Meßsignal abgetrennt.

Performance der Crystal Probe - Gammasonden

Die Energieauflösung der Crystal Probe - Sonden ist eine der besten von allen bekannten Bauarten. Mit diesen Sonden ist ein besonders klares und sicheres Signal des injizierten Nuklides nachweisbar.

7. Signalanzeige

Die Art und Weise der Signalanzeige muss an die spezielle Situation im Operationsraum angepasst sein. Deutliche akustische Signalisierung muß es dem Benutzer gestatten, sich visuell auf das Operationsfeld zu konzentrieren, daher ist eine klare und schnelle Korrelation zwischen hörbarem Signal und Messwert unabdingbar. Erforderliche quantitative Ablesungen müssen mit optischen digitalen oder analogen Anzeigen auch aus einer gewissen Distanz möglich sein. Für den Ausgleich unvermeidlicher statistischer Signalschwankungen sind entsprechende Meßprozeduren erforderlich, die auch nach den momentanen Erfordernissen des Anwenders leicht und einfach einstellbar sein sollen.

Performance der Crystal Probe - Systeme

Eine große, hintergrundbeleuchtete Digitalanzeige ist auch aus einigen Metern Entfernung sehr gut ablesbar. Mehrere einstellbare akustische Signale erlauben eine Konfiguration nach Bedarf des Anwenders. Eingebaute Routinen zur Mittelwertbildung und Spitzenwertablesung des Messsignals sind durch einfachen Knopfdruck abrufbar, weitere Routinen erleichtern die Bedienbarkeit des Gerätes erheblich und vermindern die Möglichkeit von Bedienfehlern.