Nuklearmedicin: Från trevande början till länk i vårdkedjan

Nuklearmedicin innebär avbildning eller kvantitering av fysiologiska, metabola eller biokemiska processer med radioaktiva spårämnen (radio-farmaka). Även behandling med radioaktiva spårämnen (radionuklidterapi) ingår, men avhandlas inte här. Den naturliga radioaktiviteten beskrevs 1896 av den franska fysikern Henri Becquerel, medan den ungersk-svenske kemisten George de Hevesy (Nobelpriset 1943) formulerade nuklearmedicinens principer 1913 och räknas som dess fader. Röntgendiagnostiken utvecklades snabbt efter att Wilhelm Conrad Röntgen beskrivit »X-strålarna« några månader före Becquerels rapport, men genombrottet för den kliniska nuklearmedicinen kom först under 1940-talet. 

Orsaken till nuklearmedicinens långsamma utveckling var att naturliga radionuklider (radioisotoper) är svårtillgängliga och föga användbara samt att möjligheterna att framställa artificiella sådana länge var begränsade. Användbara metoder för avbildning av aktivitetsfördelningen i kroppen saknades också länge. 

För diagnostik används gammastrålande (fotoner) eller positronstrålande (positiva elektroner) radionuklider. Dessa måste ha lämpliga fysikaliska egenskaper för att detekteras samt en halveringstid som tillåter transport till patienten och det avsedda vävnadsupptaget, medan en alltför lång halveringstid medför onödig stråldos. Det var länge svårt att skapa användbara radiofarmaka som, utöver att vara radioaktiva, har lämplig beskaffenhet för att upptaget ska avspegla den egenskap man vill studera. Diagnostiska radiofarmaka tillförs i så liten (kemisk) mängd att de mycket sällan utövar någon påverkan på kroppen, och doseras efter mängd radioaktivitet. För registrering var man länge beroende av Geiger–Müllerräknaren, som dock har låg känslighet och är föga lämpad för avbildning. Nuklearmedicinen var länge främst experimentell, med begränsad klinisk användning, och avbildning kunde knappast utföras. In vitro företogs bestämning av bland annat järnomsättning, blodvolym, hjärtats pumpförmåga, erytrocytöverlevnad samt halten av natrium och kalium. In vivo gjordes mätningar med enkeldetektorer av perifer perfusion, liksom undersökning av hela organ eller vävnader såsom njure, lever och hjärta. Tillgängliga radioisotoper var bland annat fosfor (³²P), natrium (²⁴Na) och vismut (²¹⁴Bi). 

Den första nuklearmedicinska artikeln publicerades 1927 av Blumgart och Weiss vid Harvard och avsåg cirkulationstiden mellan armarna hos hjärtsjuka. Chiewitz och de Hevesy visade 1935 med nuklearmedicinsk metodik den normala vävnadsomsättningen i skelettet.

Efter att cyklotronen skapats på 1930-talet och kärnreaktorer blev tillgängliga var det möjligt att framställa artificiella radio-nuklider. Det ledde till att nuklearmedicin etablerades kliniskt under det senare 1940-talet. Mycket av utvecklingen skedde i USA, där Atomic Energy Commission bildades 1946 i spåren av Manhattanprojektet för att främja den fredliga användningen av kärntekniken. Genombrottet kom med radioaktiv jodid (¹³¹I). Dess gammastrålning utnyttjades för tyreoideadiagnostik, och betastrålningen (elektroner) som också avgavs utnyttjades för behandling av tyreoideasjukdomar. Andra kombinationer av nuklearmedicinsk diagnostik och behandling har senare utvecklats och betecknas »teranostik«. Den första specialiserade nuklearmedicinska avdelningen skapades av Hertz 1949 vid Massachusetts Women’s Hospital. Inriktningen mot tyreoidea ledde till att verksamheten ofta utövades av internmedicinare och bedrevs utanför radiologin, trots att verksamheterna är komplementära. 

Andra radionuklider som blev tillgängliga var bland annat tallium (²⁰¹Tl) för myokardskintigrafi, xenon (¹³³Xe) för hjärn- och lungundersökningar, kalcium (⁴⁵Ca) och strontium (⁸⁵Sr) för skelettskintigrafi, indium (¹¹¹In) för märkning av blodkroppar och peptider samt gallium (⁶⁷Ga) för tumördiagnostik. Avbildande undersökningar blev möjliga omkring 1950 med skintigrafen, som var basinstrumentet i ungefär 20 år. Med en detektor som svepte över patienten kopplad till en skrivare för bildåtergivning framställdes aktivitetsfördelningen (Figur 1). Avsökningstiden var dock lång och bildkvaliteten begränsad, och skintigrafen utnyttjades främst för sköldkörteldiagnostik.

Ett fortsatt utvecklingssteg utgjordes av gammakameran i slutet av 1960-talet tillsammans med systemet för radionuklidmärkning med teknetium (^99mTc) omkring 1970. Gammakameran erbjöd snabb avbildning med betydligt högre kvalitet än skintigrafen. Tekniken representerar så kallad enkelfotondiagnostik, det vill säga enskilda fotoner registreras och bygger upp en (plan) bild. Gammastrålningen kan inte brytas likt ljuset i en lins och därigenom åstadkomma en bild. Den bildskapande enheten i gammakameran utgörs i stället av en så kallad kollimator, bestående av fina blylameller som endast tillåter parallella, informationsbärande strålar att passera för att därefter detekteras. Från att gammakamerans bilder initialt var analoga och endast erbjöd plan avbildning kunde bilderna senare digitaliseras. Det medgav dynamisk analys av snabba biologiska förlopp och, genom att rotera kameran runt patienten, tomografisk avbildning (SPECT) som röntgendatortomografi (DT). Dagens gammakameror är i regel kombinerade med en DT för samtidig anatomisk avbildning, så kallad hybridavbildning (SPECT/DT). 

Med regelbunden lokal tillgång till teknetiumgeneratorn blev det möjligt att när som helst eluera fram radionukliden och därefter med ett enkelt märkningssteg skapa radiofarmaka med olika diagnostisk specificitet. Tekniken ersatte till stor del tidigare radiofarmaka. Härigenom blev skelettskintigrafi en vanlig undersökning och hjärnskintigrafi en värdefull avlastning för neuroradiologiska undersökningar före DT. Lungskintigrafi användes för lungembolidiagnostik men är nu ersatt av DT. Renografi och myokardskintigrafi är fortfarande vanliga undersökningar. Erytrocyter och albumin kan också teknetiummärkas. Systemet har efter hand vidareutvecklats med nya målstrukturer. Under dessa år nådde nuklearmedicinen utanför universitetsklinikerna, och gammakameran, tillsammans med teknetiummärkta spårämnen, utgör alltjämt hörnstenar inom nuklearmedicinen.

I Sverige påbörjades nuklearmedicinsk diagnostik omkring 1950 vid universitetsklinikerna. Verksamheten bedrevs initialt ofta av radioterapeuter tillsammans med radiofysiker. Pionjär var internmedicinaren Bengt Skanse i Uppsala, därefter Malmö, där Bertil Nosslin senare blev en portalfigur. Vid Radiumhemmet påbörjades nuklearmedicinsk verksamhet 1950 av Lars-Gunnar Larsson, som 1959 fortsatte i Umeå. I Lund startade radioterapeuten Ebbe Cederqvist nuklearmedicinsk diagnostik, och vid Sahlgrenska sjukhuset var Magnus Strandqvist föregångare. Landets första gammakamera installerades 1967 i Lund, och tekniken kom  snart att bli tillgänglig vid alla nuklearmedicinska avdelningar.

Positronemissionstomografi (PET), det vill säga användning av positronstrålande radionuklider, representerar nästa steg i utvecklingen. PET utgör så kallad dubbelfotondiagnostik och kräver särskild registreringsutrustning, andra radionuklider och nya radiofarmaka. PET-bilden är till sin natur digital och tomografisk samt ger högre upplösning än gammakameran. För nödvändiga korrektioner av strålningens spridning och dämpning i patienten behövs även en extern strålkälla som roterar runt patienten. Strålkällan är vanligen en DT, och hybridavbildning (PET/DT) är i dag standard (Figur 2). Även kombination med MRT förekommer. PET erbjuder, i motsats till enkelfotonavbildning, möjlighet till absolutkvantitering av radioaktiviteten i en vävnadsvolym. Aktiviteten uttrycks i SUV (standardiserade upptagsvärden) och används för värdering av ett fynd liksom för behandlingsutvärdering. 

Initialt utnyttjades PET för forskningsändamål med bland annat de »biologiska« radionukliderna syre (¹⁵O), kväve (¹³N) och kol (¹¹C). Utvecklingen har därefter varit snabb, och när tekniken började användas mera brett kliniskt omkring millenieskiftet tillkom inte minst fluor (¹⁸F) och gallium (⁶⁸Ga). Särskilt används ¹⁸F-fluorodeoxiglukos (FDG, en glukosanalog som markör för metabolism) som ackumuleras av många tumörer liksom av inflammatoriska och infektiösa processer. Neuroendokrina tumörer avbildas med ⁶⁸Ga-märkta somatostatinanaloger, och metastaser från prostatacancer visualiseras med PSMA-ligander märkta med ¹⁸F eller ⁶⁸Ga. För artdiagnostik av demens används olika PET-farmaka. Spårämnen märkta med ¹⁸F för diagnostik av Parkinsons sjukdom och för detektion av paratyreoideaadenom är också tillgängliga. Den snabba utvecklingen har varit till förfång för enkelfotondiagnostikens utveckling. PET är i dag tillgänglig vid universitetssjukhusen, vid  sjukhusen i Växjö, Jönköping, och Kristianstad samt vid Perituskliniken i Lund. 

Nuklearmedicin har i Sverige sorterat under både radiologi och klinisk fysiologi, men även tillhört onkologi och klinisk kemi. Först 1997 erkändes nuklearmedicin som en specialitet, men omfattar enbart diagnostik, då behandling ligger under onkologi. Medan radiologiska undersökningar är baserade på fysikaliska egenskaper och främst ger anatomisk information är nuklearmedicinska undersökningar biologiskt baserade och erbjuder funktionell information beroende på spårämnets natur. Hybridundersökningar skär mellan specialiteterna beträffande utförande och tolkning, varför varierande organisation mellan olika avdelningar påverkar arbetssättet. Vid hybridundersökning är de båda registreringarna komplementära och bör bedömas samtidigt och ges ett sammanhållet utlåtande, vilket kan ge en »diagnostisk synergi«. DT-registreringen bör göras med full diagnostisk kvalitet – gärna med intravenöst kontrastmedel – och inte med reducerad kvalitet avsedd endast för korrektioner och anatomisk orientering, vilket ibland förekommer.

Nuklearmedicinens långsamma resa reflekterar inte enbart den tekniska utvecklingen. Dess teknisk-fysikaliska natur har gjort verksamheten svårtillgänglig, och bristen på organisatorisk hemhörighet, i motsats till länder där specialiteten etablerades tidigare, har också varit hämmande. Jämfört med radiologiska avbildningar är nuklearmedicinska avbildningar oskarpa och presenteras som små, varför deras värde lätt underskattats. Tillkomsten av hybridteknikerna, och därmed kopplingen till radiologin, har emellertid lett till en ökad insikt om att nuklearmedicinska undersökningar erbjuder unik information.