Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 2. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT) gehört zum Untersuchungsspektrum der Nuklearmedizin. Ihre Aufgabe ist es, den Stoffwechsel und damit die Funktion in unterschiedlichen Organsystemen zu beurteilen. Möglich wird dies über ein dem Patienten verabreichtes Radiopharmakon, dessen Verbreitung im Körper mithilfe von Gammakameras in Form von Schnittbildern sichtbar gemacht wird.
Was ist die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie?
Die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie ist vielfach unter dem Kürzel SPECT geläufig, was die Abkürzung für die englische Bezeichnung dieser Untersuchung (Single Photon Emission Computed Tomography) ist.
Sie darf nicht aufgrund des ähnlichen Namens mit dem CT (Computertomographie) verwechselt werden: Während das CT mit Röntgenstrahlung und einem klassischen Kontrastmittel arbeitet, basiert die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie auf der Gabe eines Tracers (am häufigsten wird hier Technetium-99m verwendet), dessen Weg durch den Körper anhand der von ihm ausgesandten Gammastrahlung mit Gammakameras verfolgt wird. Röntgenstrahlen kommen dabei nicht zum Einsatz; auch die Gammastrahlung ist jedoch ionisierende Strahlung, der Patient ist also nicht von außen, sondern durch das Radiopharmakon von innen strahlenbelastet.
Die Untersuchung verläuft vom Prinzip her also wie die häufig durchgeführten Szintigraphien, zum Beispiel der Schilddrüse oder der Lunge. Unterschieden werden zwei Varianten dieser nuklearmedizinischen Diagnostikmethode: Bei der statischen Methode wird nur einmalig gemessen, wo sich das Radionuklid zum Untersuchungszeitpunkt im Körper befindet, bei der dynamischen Untersuchung werden durch wiederholte Aufnahmen auch Veränderungen im zeitlichen Verlauf sichtbar gemacht.
Funktion, Wirkung & Ziele
Das leicht strahlende Radionuklid verbreitet sich im zu untersuchenden Organ und sendet dort für einen bestimmten Zeitraum die schwache Gammastrahlung aus. Diese wird von speziellen Kameras, den sogenannten Gammakameras, erfasst. Die Messköpfe der Kameras rotieren während der Untersuchung um den Körper des Patienten herum und erfassen die Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen. Vorher wird eine je nach Untersuchungsanlass unterschiedliche Wartezeit eingehalten, damit sich der Tracer optimal im Körper anreichern kann. Diese Anreicherung wird von den Gammakameras erfasst und mit computergestützten Berechnungen in Schnittbildern wiedergegeben.
Diese Schnittbilder lassen sich zu einer dreidimensionalen Darstellung zusammensetzen und bilden aus diesem Grund eine aussagefähige Basis für die Diagnostik des Nuklearmediziners. Bei Fragestellungen, bei denen es vor allem auf den Stoffwechsel im Organ, also den Verlauf der Verteilung des Radiopharmakons ankommt, wird die Aufnahme nach einem gewissen Zeitraum, der Minuten, aber auch Stunden dauern kann, wiederholt. Eine häufige Untersuchungsart im Bereich der Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie ist die SPECT des Herzens: Sie gibt dem Kardiologen wichtige Hinweise auf die Durchblutung des Herzmuskelgewebes und kann auch in Verbindung mit dem EKG eingesetzt werden (gated SPECT).
Hinweise auf verengte Herzkranzgefäße oder eine Herzinsuffizienz werden so oft frühzeitig erkannt, sodass eine entsprechende Prophylaxe, zum Beispiel zur Verhütung eines Herzinfarktes, eingeleitet werden kann. Eine weitere bedeutende Funktion nimmt die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie bei der Überprüfung der Hirnfunktion ein: Von Durchblutungsstörungen, die einen Schlaganfall auslösen können, bis zu degenerativen Prozessen wie Morbus Parkinson ist die diagnostische Palette umfangreich. Auch in der Untersuchung von Epilepsie-Patienten oder bei bestimmten Tumorerkrankungen wird die nuklearmedizinische Untersuchung eingesetzt.
Die Schnittbilder liefern auch aussagekräftige Informationen über den Stoffwechsel in den Knochen, sodass die Diagnostik auch in diesem Bereich Anwendung findet und beispielsweise bei Entzündungen oder lockeren Prothesen die Bildgrundlage für eine adäquate Therapie zur Verfügung stellt. Auch beim NET, dem neuroendokrinen Tumor, den man meist im Verdauungssystem findet, wird die SPECT zur Entdeckung eingesetzt. Eine besondere Kombination ist das sogenannte SPECT/CT, das mithilfe spezieller Geräte realisiert wird. Es verbindet die Fähigkeit der Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie, funktionelle Abläufe im Körper zu zeigen, mit dem Vorteil des CT beim Darstellen morphologischer Strukturen.
Die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie wird meist in Rückenlage durchgeführt. Meist bedarf sie keiner speziellen Vorbereitung. Lediglich bei der Untersuchung bestimmter Organsysteme kann es erforderlich sein, dass der Patient nüchtern ist.
Risiken, Nebenwirkungen & Gefahren
Zudem wird statt eines klassischen Kontrastmittels, das – insbesondere bei jodhaltigen Substanzen – bei einigen Patienten zu einer allergischen Reaktion führen könnte, der radioaktive Tracer (in vielen Fällen Technetium) eingesetzt, der in der Regel nicht zu Nebenwirkungen führt. Die Halbwertszeit der eingesetzten Radiopharmaka ist sehr gering, sodass für die Personen, die im Anschluss an die Untersuchung mit dem Patienten in Kontakt treten, in der Regel keine nennenswerte Gefahr besteht. Lediglich vom engen körperlichen Kontakt zu Schwangeren oder kleinen Kindern wird für den Untersuchungstag – ähnlich wie zum Beispiel bei der häufig durchgeführten Schilddrüsenszintigraphie auch – abgeraten.
Auch für stillende Mütter empfiehlt der Nuklearmediziner bestimmte Vorsichtsmaßnahmen, die nur eine kurze Zeit lang relevant sind. Patienten, die nach der Untersuchung viel trinken, können das Ausscheiden der aufgenommenen Radioaktivität aus ihrem Körper noch zusätzlich beschleunigen. Das SPECT-Gerät ist nicht mit der engen und für zahlreiche Patienten als belastend empfundenen Röhre des MRT zu vergleichen. Durch die offenen Anteile am Gerät ist die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie auch für Patienten mit Platzangst gut durchführbar.
Vorbereitung und Ablauf
Der Ablauf einer Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie zerfällt in drei Abschnitte, die zeitlich weit auseinanderliegen können: die Gabe des Radiopharmakons, eine Wartezeit und erst danach die eigentliche Aufnahme. Für den Patienten bedeutet das, dass er mehr Zeit einplanen muss, als die reine Messdauer vermuten lässt.
Vor dem Termin steht ein Gespräch, in dem die Fragestellung, die eingenommenen Medikamente und mögliche Vorerkrankungen geklärt werden. Wichtig ist der Hinweis auf frühere Untersuchungen mit jodhaltigem Kontrastmittel und auf Schilddrüsenmedikamente, weil beides die Aufnahme bestimmter Radiopharmaka in die Schilddrüse beeinflussen kann. Ebenso wird nach einer möglichen Schwangerschaft und nach dem Stillen gefragt. Ob der Patient nüchtern erscheinen oder auf bestimmte Getränke verzichten soll, hängt vom Untersuchungsanlass ab und wird von der Einrichtung vorgegeben; für viele Fragestellungen ist keinerlei besondere Vorbereitung nötig.
Das Radiopharmakon wird meist über eine kurz zuvor gelegte Kanüle in eine Armvene gegeben. Der Einstich entspricht dem einer gewöhnlichen Blutentnahme; die Substanz selbst ist weder zu spüren noch zu schmecken. Für einzelne Fragestellungen wird sie stattdessen geschluckt oder als Aerosol eingeatmet. Anschließend folgt die Wartezeit, in der sich der Stoff im Zielorgan anreichert. Je nach Fragestellung reicht sie von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. In dieser Zeit kann der Patient in der Regel im Wartebereich bleiben; gelegentlich wird er gebeten, viel zu trinken oder vor der Aufnahme die Blase zu entleeren, damit gefüllte Harnwege die Bildbeurteilung nicht stören.
Die Aufnahme selbst erfolgt meist in Rückenlage auf einer schmalen Liege. Die Messköpfe der Gammakamera fahren dicht über den Körper und drehen sich langsam um die zu untersuchende Region. Sie berühren den Patienten nicht, kommen ihm aber nahe, weil der Abstand die Bildschärfe beeinflusst. Während der Messung muss die Körperregion ruhig gehalten werden, da Bewegungen die Zuordnung der aus verschiedenen Winkeln aufgenommenen Signale stören. Die Untersuchung ist schmerzfrei und geräuscharm; das Gerät klopft und hämmert nicht wie ein Magnetresonanztomograph. Als unangenehm empfinden manche Patienten lediglich die harte Liege und das lange Stillliegen. Bei Fragestellungen, bei denen der zeitliche Verlauf der Verteilung wichtig ist, folgt nach einer weiteren Pause eine zweite Aufnahme.
Wer die Untersuchung durchführt
Die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie wird von Fachärzten für Nuklearmedizin verantwortet, die Aufnahmen selbst führen medizinisch-technische Radiologieassistenten durch. Der Umgang mit radioaktiven Stoffen am Menschen ist in Deutschland genehmigungspflichtig und an den Nachweis besonderer Fachkunde im Strahlenschutz gebunden. Praxen und Kliniken benötigen dafür eigene Räume, abgeschirmte Arbeitsplätze für die Zubereitung des Radiopharmakons und eine geregelte Entsorgung.
Das erklärt auch, warum die Untersuchung nicht überall angeboten wird: Anders als ein Röntgengerät lässt sich eine nuklearmedizinische Einrichtung nicht ohne Weiteres in eine allgemeine Praxis integrieren. Viele Radiopharmaka werden erst kurz vor der Anwendung vor Ort hergestellt, weil sie sich rasch zersetzen. Terminvergabe und Ablauf richten sich deshalb häufig nach der Verfügbarkeit des Präparats und nicht allein nach dem Wunsch des Patienten.
Wann die Untersuchung nicht oder nur eingeschränkt durchgeführt wird
Eine bestehende Schwangerschaft ist die wichtigste Einschränkung. Da ein radioaktiver Stoff in den Körper gelangt und über den Blutkreislauf auch das ungeborene Kind erreichen kann, wird die Untersuchung in der Schwangerschaft nur durchgeführt, wenn keine gleichwertige Alternative ohne ionisierende Strahlung zur Verfügung steht und der Nutzen den möglichen Schaden deutlich überwiegt. Bei stillenden Müttern legt der Nuklearmediziner abhängig vom eingesetzten Mittel fest, ob und wie lange das Stillen unterbrochen werden muss.
Bei Kindern wird besonders streng abgewogen, weil wachsendes Gewebe empfindlicher auf ionisierende Strahlung reagiert und die Lebenszeit, in der sich Spätfolgen entwickeln könnten, länger ist. Häufig kommen dann zuerst Verfahren ohne Strahlenbelastung wie Ultraschall oder Magnetresonanztomographie zum Zug.
Praktische Grenzen ergeben sich außerdem aus dem Ablauf selbst. Wer die Untersuchungsposition nicht über die nötige Zeit einhalten kann, etwa wegen starker Schmerzen, ausgeprägter Unruhe oder Atemnot, liefert Aufnahmen, die sich nicht sinnvoll zu Schnittbildern verrechnen lassen. Auch eine sehr eingeschränkte Nierenfunktion kann die Ausscheidung des Radiopharmakons verzögern und die Bildqualität beeinflussen. Echte Allergien gegen die verwendeten Tracer sind dagegen selten; sie sind chemisch nicht mit den jodhaltigen Röntgenkontrastmitteln vergleichbar.
Was der Befund bedeutet
Die Bilder der Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie zeigen keine Formen, sondern Verteilungen. Beurteilt wird, wo sich der Tracer stärker und wo er schwächer angereichert hat als erwartet. Bereiche mit vermehrter Anreicherung werden umgangssprachlich als warm oder heiß bezeichnet, Bereiche mit verminderter Anreicherung als kalt. Welche Bedeutung das jeweils hat, hängt vollständig vom untersuchten Organ und vom eingesetzten Mittel ab: Am Herzmuskel deutet ein Bezirk mit verminderter Anreicherung unter Belastung auf eine unzureichende Durchblutung hin, am Knochen kann eine vermehrte Anreicherung auf einen Umbauvorgang bei Entzündung, Bruch oder Lockerung einer Prothese hinweisen.
Daraus ergibt sich zugleich die wichtigste Einschränkung: Der Befund ist eine Funktionsaussage und keine Gewebediagnose. Er zeigt, dass ein Stoffwechselvorgang verändert ist, aber nicht zwingend, wodurch. Ein auffälliger Bezirk kann verschiedene Ursachen haben, ebenso wie ein unauffälliges Bild eine Erkrankung nicht in jedem Fall ausschließt. Aus diesem Grund wird das Ergebnis stets zusammen mit der Vorgeschichte, der körperlichen Untersuchung, Laborwerten und häufig auch mit einem formgebenden Verfahren beurteilt. Die Kombination mit der Computertomographie im selben Gerät geht genau auf dieses Problem zurück: Sie erlaubt es, eine auffällige Anreicherung einer anatomischen Struktur zuzuordnen, statt sie nur ungefähr zu verorten.
Ein weiterer Punkt betrifft die Bildschärfe. Die räumliche Auflösung nuklearmedizinischer Schnittbilder ist deutlich geringer als die einer Computertomographie oder einer Magnetresonanztomographie. Sehr kleine Veränderungen können deshalb der Darstellung entgehen. Das ist kein Mangel des einzelnen Geräts, sondern eine Eigenschaft des Verfahrens, das eine Funktion abbildet und dafür eine geringere Detailtreue in Kauf nimmt.
Strahlenschutz und rechtlicher Rahmen
Die Strahlenbelastung der Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie entsteht nicht durch eine Quelle außerhalb des Körpers, sondern durch das Radiopharmakon im Inneren. Die von ihm ausgesandte Gammastrahlung ist ionisierende Strahlung, und der Patient bleibt so lange belastet, bis der Stoff zerfallen und ausgeschieden ist. Genau deshalb werden Radionuklide mit kurzer Halbwertszeit bevorzugt, die schon nach wenigen Stunden weitgehend zerfallen sind.
Rechtlich fällt die Anwendung unter das Strahlenschutzrecht. Danach darf eine solche Untersuchung nur nach einer sogenannten rechtfertigenden Indikation erfolgen: Ein fachkundiger Arzt muss im Einzelfall feststellen, dass der gesundheitliche Nutzen das Risiko überwiegt und dass kein gleichwertiges Verfahren ohne ionisierende Strahlung zur Verfügung steht. Die eingesetzte Aktivität soll außerdem so niedrig gehalten werden, wie es für eine verwertbare Aussage nötig ist. Untersuchungen ohne medizinischen Anlass, etwa auf reinen Patientenwunsch im Rahmen einer Vorsorge, sind auf dieser Grundlage nicht zulässig.
Für den Patienten sind vor allem zwei praktische Folgen bedeutsam. Erstens sollten frühere Untersuchungen mit ionisierender Strahlung bekannt sein, damit sie bei der Abwägung berücksichtigt werden können; dafür ist der Nachweis über Röntgen- und nuklearmedizinische Untersuchungen gedacht. Zweitens ist es sinnvoll, vorhandene Vorbefunde und Bilder zum Termin mitzubringen, weil sich eine Wiederholung dadurch mitunter erübrigt.
Nach der Untersuchung
Nach der Aufnahme kann der Patient die Einrichtung in der Regel unmittelbar verlassen. Eine Überwachung ist nicht erforderlich, und es bestehen weder Einschränkungen für das Autofahren noch für die übliche Tagesgestaltung, sofern kein Beruhigungsmittel gegeben wurde. Reichlich zu trinken beschleunigt die Ausscheidung des Radiopharmakons über die Nieren. Aus demselben Grund wird an manchen Einrichtungen empfohlen, an diesem Tag die Toilette zu benutzen und die Spülung mehrfach zu betätigen.
Der Rat, engen und lang andauernden Körperkontakt zu Schwangeren und kleinen Kindern am Untersuchungstag zu meiden, dient dem Strahlenschutz Dritter, nicht dem Schutz des Patienten. Er bezieht sich auf Nähe über längere Zeit, nicht auf gewöhnlichen Umgang im Haushalt oder am Arbeitsplatz.
Wenig bekannt ist ein Nebeneffekt der Untersuchung: Empfindliche Strahlungsmessgeräte, wie sie an Flughäfen, Grenzübergängen oder Wertstoffhöfen eingesetzt werden, können noch einige Zeit nach der Anwendung ansprechen. Wer in den Tagen danach verreist, kann sich von der Einrichtung eine Bescheinigung über die Untersuchung ausstellen lassen und dadurch Rückfragen vermeiden.
Der Befund wird nicht am Gerät erstellt. Die Rohdaten müssen zunächst zu Schnittbildern verrechnet und ärztlich beurteilt werden; das Ergebnis geht anschließend an den überweisenden Arzt, der es mit dem Patienten bespricht und über das weitere Vorgehen entscheidet.
Abgrenzung zu verwandten Verfahren
Von der gewöhnlichen Szintigraphie unterscheidet sich die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie nicht durch das Grundprinzip, sondern durch die Auswertung: Die Szintigraphie erzeugt ein flächiges Bild, in dem sich vorn und hinten liegende Anreicherungen überlagern, während die rotierenden Kameraköpfe der SPECT Aufnahmen aus vielen Winkeln liefern, aus denen Schnittbilder berechnet werden. Dadurch lässt sich eine Anreicherung räumlich zuordnen, was gerade bei tief liegenden Strukturen den Ausschlag gibt.
Die Positronen-Emissions-Tomographie ist ebenfalls ein nuklearmedizinisches Schnittbildverfahren, nutzt jedoch andere Radionuklide, die Positronen aussenden. Sie erreicht in der Regel eine bessere Auflösung und erlaubt andere Fragestellungen, ist aber aufwendiger und weniger flächendeckend verfügbar, weil viele ihrer Tracer nur sehr kurz haltbar sind.
Computertomographie und Magnetresonanztomographie beantworten eine grundsätzlich andere Frage: Sie zeigen, wie etwas aussieht und wo es liegt, nicht, wie aktiv es ist. Ein Gewebe kann in diesen Verfahren unauffällig erscheinen und dennoch eine gestörte Funktion aufweisen — und umgekehrt. Aus dieser Ergänzung heraus haben sich die kombinierten Geräte entwickelt, die beide Informationen in einem Untersuchungsgang aufnehmen und übereinanderlegen.
Geschichte und Entwicklung
Voraussetzung für die Methode war die Entwicklung der Gammakamera in den 1950er Jahren, die es erstmals erlaubte, die Verteilung eines radioaktiven Stoffes im Körper flächig abzubilden, statt sie nur punktweise zu messen. Der Schritt zur Schnittbilddarstellung ergab sich aus derselben mathematischen Überlegung, die auch der Computertomographie zugrunde liegt: Aus Messungen aus vielen Richtungen lässt sich eine Verteilung im Inneren zurückrechnen. Umsetzbar wurde das erst, als ausreichende Rechenleistung zur Verfügung stand.
Eine zweite Voraussetzung war die Verfügbarkeit geeigneter Radionuklide. Technetium-99m ließ sich mithilfe von Generatoren dort gewinnen, wo es gebraucht wurde, und wurde dadurch zum meistverwendeten Nuklid der Routinediagnostik. Später kamen Kameras mit mehreren Messköpfen hinzu, die die Aufnahmezeit verkürzten, sowie Rechenverfahren, die Schwächung und Streuung der Strahlung im Körper berücksichtigen und dadurch die Bildqualität verbessern. Für die Untersuchung des Herzens wurden zudem Geräte mit besonderen Halbleiterdetektoren entwickelt. Die Verbindung mit der Computertomographie in einem Gerät gehört zu den jüngeren Entwicklungen und hat den Stellenwert des Verfahrens in der Diagnostik erneut verschoben.
Quellen
- Schicha, H., Schober, O. (Hrsg.): Nuklearmedizin.
ISBN: 9783794567232
- Reiser, M., Kuhn, F.-P., Debus, J. (Hrsg.): Duale Reihe Radiologie.
ISBN: 9783132444621
- Hofer, M.: CT-Kursbuch.
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- Berlit, P.: Klinische Neurologie.
ISBN: 9783662606742
- Marx, N., Erdmann, E. (Hrsg.): Klinische Kardiologie.
ISBN: 9783662629314