Im Rahmen moderner Tumortherapien können verschiedene nuklearmedizinische Verfahren genutzt werden. Diese beruhen auf der Anwendung radioaktiv markierter Pharmazeutika (sog. Radiopharmazeutika). Für die sichere medizinischen Anwendung dieser Substanzen sind unterschiedliche messtechnisch-apparative Voraussetzung umzusetzen. Beispielhaft ist die Bereitstellung der für den Strahlenschutz erforderlichen Messtechnik. Insbesondere im Rahmen der Weiterentwicklung nuklearmedizinischer Verfahren sind diese Geräte und Methoden anzupassen bzw. neu zu entwickeln.
Ein Beispiel sind Therapien mit Lutetium-177-(Lu-177)-markierten Radiopharmazeutika die für die Therapie bei Patienten mit einem metastasiertem Prostatakrebs oder mit neuroendokrinen Tumoren genutzt werden. Hierfür stehen verschiedene Radiopharmaka zur Verfügung. Aus messtechnischer Sicht war es eine Herausforderung, dass dabei auch Substanzen zur Anwendung kommen, bei denen das Therapienuklid (Lu-177) eine geringe Verunreinigung mit einem weiteren Isotop (hier dem metastabilen Lutetium-177 [Lu-177m]) aufweist. Für die medizinische Anwendung ist dieses eine zu vernachlässigende Größe. Allerdings ist die Verunreinigung unter Aspekten des Strahlenschutzes messtechnisch nachzuweisen. Die Identifizierung einer Lu-177m Kontamination und ihrer Quantifizierung ist dabei in verschiedenen Szenarien von Bedeutung. In der klinischen Routine werden beispielsweise radioaktive Feststoffe nuklidspezifisch getrennt und eingelagert, während Patientenausscheidungen in speziellen Abwassersystemen gesammelt werden bis die Radioaktivität unterhalb eines bestimmten Grenzwertes (Freigabewert) abgeklungen ist. Die im Strahlenschutz genutzte Messtechnik muss dabei in der Lage sein das Radioisotop sicher nachzuweisen.
Im Rahmen der Studie bewertete der Wissenschaftler Dennis Kupitz aus der Forschungsgruppe Dosismanagement des Forschungscampus STIMULATE entsprechend der internationalen Norm ISO 11929-1 fünf identische mobile Oberflächenkontaminationsmonitore, ein Abwassermessplatz und ein Freigabemessplatz für Feststoffe. Dazu wurden gerätespezifische Nachweisgrenzen für Lu-177m im Gleichgewicht mit Lu-177 bestimmt und anschließend validiert. Für alle untersuchten Messgeräte konnten die spezifischen Nachweisgrenzen bestimmt werden. Ein Vergleich der Nachweisgrenzen mit den nationalen Grenzwerten zur Freigabe von Lu-177m bestätigt, dass alle Geräte für den Einsatz im Strahlenschutz geeignet sind. Die Bestätigung der Eignung der Messgeräte war ein wichtiger und notwendiger Schritt beim sicheren Umgang mit radioaktiven Stoffen in der Patientenversorgung.
Die Bedeutung der Studie lag darin, dass für das Radioisotop Lu-177m bisher keine Erfahrung bezüglich eines messtechnischen Nachweises mit üblicher Strahlenschutzmesstechnik existierte. Die typischerweise vorhandenen Messgeräte verfügten bisher nicht über entsprechende Kalibrierungen und waren damit für die Anwendung im Rahmen der beschriebenen Therapien ungeeignet.
Die Studie konnte im renommierten Journal der AAPM (American Association of Physics in Medicine) platziert werden und ist hier zugänglich: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36208077/.
(November 2022)
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Significant research results enable clinical use of lutetium-177-labeled radiopharmaceuticals
Different nuclear medicine therapies can be used in the context of modern tumor therapies. These are based on the use of radioactively labeled pharmaceuticals (so-called radio-pharmaceuticals). For the safe medical application of these substances, various metrological and technical requirements must be implemented. One example is the availability of the measurement technology required for radiation protection. Particularly in the context of the development of nuclear medicine procedures, these devices and methods must be adapted or newly developed.
One example are therapies with lutetium-177-(Lu-177)-labeled radiopharmaceuticals which are used for the therapy in patients with metastasized prostate cancer or with neuroendocrine tumors. Different radiopharmaceuticals are available for this purpose. From a metrological point of view, it was a challenge to use substances in which the therapy nuclide (Lu-177) has a low level of contamination with another isotope (in this case, the metastable lutetium-177 [Lu-177m]). For medical applications, this is a negligible quantity. However, the contamination has to be detected metrologically under aspects of radiation protection. The identification of Lu-177m contamination and its quantification is important in various scenarios. In clinical routine, for example, radioactive solids are separated and stored in a nuclide-specific way, while patient excretions are collected in special wastewater systems until the radioactivity has decayed below a certain limit (clearance value). The measurement technology used in radiation protection must be able to reliably detect the radioisotope.
Within the scope of the study, the scientist Denis Kupitz from the research groupe Dose Management of the research campus STIMULATE evaluated five identical mobile surface contamination monitors, one wastewater measuring system and one release measuring system for solids in accordance with the international standard ISO 11929-1. For this purpose, device-specific detection limits for Lu-177m in equilibrium with Lu-177 were determined and subsequently validated. The specific detection limits were determined for all measuring devices investigated. A comparison of the detection limits with the national limits for the release of Lu-177m confirms that all devices are suitable for use in radiation protection. Confirmation of the suitability of the measuring devices was an important and necessary step in the safe handling of radioactive materials in patient care.
The significance of the study was that for the radioisotope Lu-177m no experience existed so far regarding a metrological proof with usual radiation protection measuring technology. The typically available measuring instruments did not have appropriate calibrations and were therefore unsuitable for use in the context of the therapies described.
The study is placed in the renowned Journal of the AAPM (American Association of Physics in Medicine) and can be viewed here: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36208077/.
(November 2022)
Bild links: Schematische Darstellung des Zerfallsschemas von metastabilem Lutetium-177. Bild rechts: Kontrollierter Messaufbau zur Bestimmung der Oberflächenkontamination mit einem mobilen Kontaminationsmessgerät. Quelle Bild links: Gleisner KS, Brolin G, Sundlöv A, et al. Long-term reten-tion of 177Lu/177mLu-Dotatate in patients investigated bygamma spectrometry and gamma camera imaging. J Nucl Med. 2015;56:976-984. doi:https://doi.org/10.2967/jnumed.115.155390
Quelle Bild rechts: Kupitz, D. et al. Technical Note: Assessment of radiation measurement devices for the detection of [177Lu]Lu‐labelled radiopharmaceuticals containing [177mLu]Lu‐impurities. Med Phys (2022) doi:10.1002/mp.15951
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