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Für die Untersuchung der Radiofluorierung von Peptiden durch chemoselektive Hydrazonbildung mit 4-[18F]Fluorbenzaldehyd ([18F]FB-CHO) wurden HYNIC-funktionalisierte Somatostatinrezeptorliganden, HYNIC-TOCA und HYNIC-TOCam, sowie HYNIC-Substance P synthetisiert. Die Evaluierungen zeigten, dass die 18F-Markierung der ungeschützten, HYNIC-funktionalisierten Peptide mittels Hydrazonbildung schnell (< 15 min) und chemoselektiv ist und nach Optimierung Ausbeuten von 89 % nach 15 min bei 70 °C ermöglicht. Die Hydrazonbildung ist vorteilhafterweise in wässrigem, gepuffertem Medium im milden pH-Bereich zwischen 4 und 5 zu nutzen. In Stabilitätsstudien wurde für [18F]FB-CH=N-HYNIC-TOCA bzw. [18F]FB CH=N-HYNIC-TOCam keine Zersetzung in neutralen Puffern, in Serum oder in vivo (Blut) beobachtet. Bei pH < 5.5 zeigte sich eine Spaltung der 18F-Hydrazone in 4-[18F]Fluorbenzaldehyd und HYNIC-Peptid. Diese Instabilität könnte nach Internalisierung der Radiopeptide in Tumorzellen eine intrazelluläre Retention nach Spaltung unter den sauren, endosomalen Bedingungen (pH 4 – 5) bewirken. Insgesamt stellt die 18F-Markierung von Peptiden mittels Hydrazonbildung eine effiziente, chemoselektive zwei-Stufen-Radiofluorierungsmethode dar und erlaubt den Einsatz ungeschützter Markierungsvorläufer. Ferner konnte gezeigt werden, dass sich die mit HYNIC-funktionalisierten Peptide als Vorläufer sowohl für die 18F- als auch die 99mTc-Markierung einsetzen lassen. Ziel des zweiten Teils dieser Arbeit war die Evaluierung der Radiomarkierung von sst-Liganden sowie glykosylierten sst-Liganden mittels der 99mTc(CO)3-Methode. Ziel war außerdem die Optimierung des in vivo-Verhaltens der glykosylierten 99mTc-Tracer. Für diese Zwecke wurden Hisτ-TOC und Hisτ-TOCA sowie Gluc-Lys0(His)TOC, Gluc-Lys0(His)TOCA und Gluc-Lys0(Pic)TOCA synthetisiert und evaluiert. Die mit dem neuen tridentaten Chelator (His(Nτ-CM)-OH) funktionalisierten Peptide, Hisτ-TOC und Hisτ-TOCA, zeigten ähnliche Markierungsausbeuten in Abhängigkeit von der Vorläuferkonzentration (z.B. ~ 95 % Ausbeute bei 10-4 M Peptidkonzentration, 30 min 75 °C) wie Gluc-Lys0(His)TOCA. Unter sonst identischen Bedingungen war die Ausbeute an Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA deutlich niedriger (~ 67 %). Die Histidine erscheinen daher den 2-Picolylamindiessigsäurederivaten hinsichtlich Markierungseffizienz generell überlegen zu sein. Anschließend wurde die Biodistribution von Gluc-Lys0([99mTc]His)TOC, Gluc-Lys0([99mTc]His)TOCA und Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA im Mausmodell untersucht. Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA mit dem tridentaten Picolylamindiessigsäure-Chelator zeigte 120 min p.i. in allen Exkretionsorganen die niedrigste Aktivitätsanreicherung (0.8 - 7.1 % iD/g) im Tumor dagegen die höchste Aufnahme (19.2 ± 2.5 % iD/g). Tracer mit dem bidentaten Histidin-Chelator zeigten dagegen aufgrund der ungesättigten Koordinationssphäre des Technetiums eine verlängerte Retention im Blut und in den Exkretionsorganen. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit einer gesättigten Koordinationssphäre der 99m-Tricarbonyl-Komplexe. Aufgrund der vielversprechenden Biodistributionsergebnisse wurde Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA in ersten Gammakamerastudien an zwei Patienten bewertet. In beiden Fällen wurde ein niedriger Hintergrund und geringe Traceraufnahme in den Ausscheidungsorganen detektiert. Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA wurde in den Tumoren stark angereichert und erlaubte eine klare Abgrenzung der Läsionen von umliegenden Gewebe. Aufgrund der schnellen Blutclearance, der schnellen renalen Ausscheidung und der schnellen Tumoraufnahme erscheint eine frühe Bildgebung bereits 15 min p.i. möglich. Das untersuchte Gesamtkonzept zur Herstellung 99mTc-markierter Peptide, bestehend aus 99mTc-Tricarbonyl-Markierungsmethodik, Glycosylierung und Verwendung tridentater Chelatoren lieferte mit Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA einen vielversprechenden Tracer für die Somatostatinrezeptorszintigraphie. To evaluate radiofluorination of peptides via hydrazone formation with 4-[18F]fluorbenzaldehyde, ([18F]FB-CHO) HYNIC-functionalized somatostatin receptor ligands, HYNIC-TOCA and HYNIC-TOCam, as well as HYNIC-Substance P were synthesized. We found that 18F-labeling of unprotected HYNIC-functionalized peptides via hydrazone formation is fast (< 15 min), chemoselectiv and affords yields of 89% after 15 min at 70 °C post-optimization. Another advantage of radiofluorination via hydrazone formation is that it can be performed in an aqueous, buffered solution at a mild pH of 4 to 5. Stability studies in neutral buffer, serum or in vivo (blood) have shown no degradation of [18F]FB-CH=N-HYNIC-TOCA or [18F]FB-CH=N-HYNIC-TOCam, respectively. At pH < 5.5, the cleavage of the 18F-hydrazone to form 4-[18F]fluorbenzaldehyde and HYNIC-peptide was observed. After internalization of the radiopeptides into tumor cells, this instability could lead to intracellular retention after hydrazone cleavage under acidic endosomal conditions (pH 4 – 5). In conclusion, chemoselective hydrazone formation between unprotected HYNIC-functionalized peptides and [18F]FB-CHO is a fast and straightforward two-step radiolabeling method leading to high yields under mild acidic conditions. In addition, it represents a powerful and versatile radiolabeling strategy. Further we showed, that 99mTc-labeling using the same peptide precursors can be performed. In the second part of this dissertation radiolabeling of sst-ligands as well as glycosylated sst-ligands using the 99mTc(CO)3-method was evaluated. Another aim of this work was the optimization of the in vivo behavior of glycosylated 99mTc-tracers. For these purposes, Hisτ-TOC and Hisτ-TOCA as well as Gluc-Lys0(His)TOC, Gluc-Lys0(His)TOCA and Gluc-Lys0(Pic)TOCA were synthesized and evaluated. The peptides functionalized with the new tridentate chelator (His(Nτ-CM)-OH), Hisτ-TOC and Hisτ-TOCA, showed comparable labeling yields to Gluc-Lys0(His)TOCA depending on the precusor concentration (e. g. ~ 95 % yield at 10-4 M peptide concentration, 30 min 75 °C). Under similar conditions, the labeling yield of Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA was distinctly lower (~ 67 %). We observed that, with respect to labeling efficiency, histidine chelators generally seem to be superior to 2-picolylaminediacetic acid derivatives. Furthermore, the biodistribution of Gluc-Lys0([99mTc]His)TOC, Gluc-Lys0([99mTc]His)TOCA and Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA was studied in tumor bearing mice. Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA carrying the tridentate 2-picolylaminediacetic acid chelator showed the lowest activity accumulation in all excretion organs at 120 min p.i. (0.8 - 7.1 % iD/g) with the highest tumor uptake (19.2 ± 2.5 % iD/g). Due to the unsaturated coordination sphere of the metal atom, the tracers with the bidentate histidine chelator showed a longer retention in blood and the excretion organs. These results demonstrate the necessity of a saturated coordination sphere in the 99mTc-tricarbonyl complexes. Due to these promising bioditribution results, Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA was also evaluated in a first gamma-camera study with two patients. In both cases, low background as well as low tracer uptake in the excretion organs was detected. Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA was highly accumulated in the tumors allowing clear delineation of the lesions from the surrounding tissue. Due to fast blood clearance, fast renal excretion and fast tumor uptake, imaging as early as 15 min p.i. seems to be possible. These strategies using 99mTc-tricarbonyl labeling strategy, glycosylation and tridentate chelators to produce 99mTc-labeled peptides provided with Gluc-Lys0([99mTc]Pic)TOCA a promising tracer for sst-scintigraphy.

There is considerable discrepancy in the literature concerning the sensitivity of parathyroid scintigraphy (PS) with 99mTc-MIBI. We therefore analyzed our own data and compared them to the literature in a meta-analysis. Methods: all patients who received 99mTc -MIBI scintigraphy and subsequent surgery in our department for the detection of enlarged parathyroid glands in patients with primary (pHPT) or secondary (sHPT) hyperparathyroidism between 1992 and 2000 were included into our retrospective analysis. The results of surgery served as gold-standard. For a true positive result, the scintigraphy had to predict the exact localization of parathyroid adenoma (PA) or parathyroid hyperplasia (PH). We then compared these data to the results of a non-statistical systematic meta-analysis of the literature. Results: 178 patients underwent PS between 1992 and 2000, 139 were operated on and included into this study. Of these, 109 had pHPT and 30 had sHPT. The sensitivity / specificity of the PS were found to be 45% / 94% for pHPT and 39% / 40% for sHPT. 52 studies concerning PS were included into the meta-analysis. Sensitivities reported varied from 39% to >90%. Consideration of the different possible techniques used for PS could not explain these discrepancies. Conclusions: our data show that the sensitivity of PS in clinical routine may be lower than expected from the literature. Our data are consistent with other studies and partially unpublished clinical observations from other university hospitals. We believe that a well-designed and properly conducted prospective study is necessary to evaluate the reasons for the differences observed., In der Literatur findet sich eine nicht unerhebliche Diskrepanz in den Ergebnissen für die 99mTc-Sestamibi-Nebenschilddrüsenszintigrafie. Wir analysierten daher die Daten unserer Klinik und verglichen die Ergebnisse mit denen der Literatur in einer Metaanalyse. Methode: Alle Patienten, die zwischen 1992 und 2000 in unserer Klinik eine 99mTc-Sestamibi-Nebenschilddrüsenszintigrafie zur Detektion von vergrößerten Nebenschilddrüsen bei primärem oder sekundärem Hyperparathyreoidismus erhielten und anschließend operiert wurden, wurden in die vorliegende Studie aufgenommen. Die Ergebnisse der Operation dienten als Goldstandard. Für ein richtig positives Ergebnis musste die Szintigrafie die exakte Lokalisation eines Nebenschilddrüsenadenoms oder einer –hyperplasie vorhersagen. Im Folgenden verglichen wir die Daten mit den Ergebnissen aus einer nicht statistischen Metaanalyse der Literatur. Ergebnis: 178 Patienten erhielten zwischen 1992 und 2000 eine Nebenschilddrüsenszintigrafie, 139 wurden operiert und in die Studie aufgenommen. Von diesen litten 109 Patienten an primärem und 30 an sekundärem HPT. Die Sensitivität / Spezifität der Nebenschilddrüsenszintigrafie lag bei 45% / 94% für pHPT und bei 39% / 40% für sHPT. 52 Studien, die sich mit der planaren Nebenschilddrüsenszintigrafie beschäftigten wurden in die Metaanalyse eingeschlossen. Die Sensitivitäten variierten dabei von 39% bis >90%. Die Berücksichtigung der verschiedenen Nebenschilddrüsenszintigrafietechniken konnte diese Diskrepanz nicht erklären. Schlußfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Sensitivitäten der Nebenschilddrüsenszintigrafie im klinischen Alltag geringer sind, als die Literatur vermuten lies. Unsere Ergebnisse decken sich mit denen anderer Studien und nicht veröffentlichter klinischer Beobachtungen aus anderen Universitätskrankenhäusern. Wir glauben daher, dass eine prospektive Studie mit statistisch relevanter Patientenzahl und adäquatem Studiendesign notwendig wäre zur Evaluierung der Gründe für die beobachteten Ergebnisunterschiede.

SUBJECT: The aim of the study was to validate the 99mTc-Sestamibi Myokard-SPECT at quantitative analysis and to define the optimal threshold for detecting coronary artery disease in clinical routine diagnostic. The evaluation for the double-head-gamma camera system (E.CAM/Siemens) by the automatic quantitatively assessment program, which are used in the department of nuclear medicine at Philipp´s University in Marburg since 1996, was still missed for quality assurance. METHODS: The study population comprised 160 patients with suspected or known coronary artery disease who had undergone rest/stress 99mTc-Sestamibi Myokard-SPECT and coronary angiography within three month. Tomographic imaging was performed with a double-head rotating gamma camera system (E.CAM). The results of coronary angiographies, performed by internal physicians, myocardium perfusion scintigraphies and clinical inspection were registered at a database. Only patients with prior coronary revascularization were excluded. Patients who are unable to achieve a good exercise level are not excluded. The level of exercise was defined by the double-product. RESULTS: By analysis of receiver-operating-characteristic curves the best threshold was x = NM(i)–18 for a stenoses of the coronary arteries of 50%. Using this thresholds a moderate overall sensitivity and specifity of 69,4% and 72,5% for detecting CAD was found. In the detection of individual coronary artery stenoses there was no significant difference between the RIVA, RCX, RCA and overall sensitivity and specificity. Results for sensitivity and specifity in patients with an adequate exercise level were significantly better. CONCLUSIONS: In the course of the quality assurance, the new appointment of the automatic quantitatively assessment programm at the optimal threshold will be ensure the improvment of 99mTc-Sestamibi Myokard-SPECT. The present results from the clinical daily routine confirm that the sensitivity of myocardial SPECT is reduced in patients with an inadequate exercise test (double-product, Die Myokardszintigraphie mit 99mTc-Sestamibi ist ein langjährig etabliertes Verfahren für die nichtinvasive diagnostische und prognostische Evaluierung von Patienten mit vermuteter oder bewiesener KHK. Zur objektiven Beurteilung finden dabei Quantifizierungsprogramme ihre Anwendung. Hierzu muß im Rahmen der Qualitätssicherung eine regelmäßige Validierung der Methode für die verwendeten Kamerasysteme erfolgen. Das Ziel dieser Studie war es, das derzeitig in der Klinik für Nuklearmedizin der Philipps Universität Marburg verwendete Kamerasystem (Doppelkopf-Kamera E.CAM/Fa. Siemens) mit der quantitativen Methode für den Einsatz in der KHK-Diagnostik zu überprüfen und möglichst optimale Trennschwellen mittels ROC-Analyse für die klinische Routine herauszuarbeiten. Hierzu wurden retrospektiv 160 Patienten beobachtet, die in dem Zeitraum von 1998-2000 eine Myokardszintigrafie mit der E.CAM Kamera und eine Koronarangiografie innerhalb drei Monate erhalten hatten. Lediglich Patienten mit Zustand nach PTCA oder AVB wurden ausgeschlossen. In einer entwickelten Datenbank wurden die Befunde der Koronarangiographie, die Resultate der Myokardperfusionsszintigraphie sowie klinische Untersuchungsergebnisse zusammengefaßt. Die Quantifizierung der ergometrischen bzw. pharmakologischen Belastung erfolgte mittels Doppelprodukt. Mit Hilfe der quantitativen Datenanalyse der 99mTc-Sestamibi-Myokardszintigramme konnte eine Sensitivität und Spezifität von 69,4% und 72,5% in der KHK-Diagnostik erreicht werden. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten ROC-Analysen ermittelten dabei die optimale Trennschwelle für die klinische Routine: bei einer relativen Nuklidanreicherung < x = NM(i)-18 ist von einem pathologischem Befund auszugehen. Insgesamt liefern die unterschiedlichen Patientencharakteristika dieser Studie ein repräsentatives Muster der Alltagsroutine in einer nuklearmedizinischen Poliklinik. Bei der hier durchgeführten Validierung wurden keine Patienten wegen unzureichender Belastung ausgeschlossen. Werden Patienten mit einem Doppelprodukt > 25000 betrachtet, ist ein signifikanter Sensitivitätsgewinn zu verzeichnen. Aufgrund der vorliegenden Arbeit lassen sich folgende Erkenntnisse erzielen: Die Neueinstellung des Quantifizierungsprogramm auf die durch ROC-Analyse ermittelten Schwellen soll eine zu genaue Spezifizierung bzw. Sensitivierung verhindern helfen. Dem Untersucher wird eine „permanente Kalibrierung des Auges“ ermöglicht. Somit kann die Quantifizierung einen wesentlichen Beitrag zur Qualitätssicherung der Myokardszintigraphie leisten. Durch die Untersuchung von Daten der Alltagsroutine spiegeln die Ergebnisse desweiteren die Güte der Methode im klinischen Alltag wieder. Die Analyse im Hinblick auf den Einfluss einer adäquaten Belastung fordert das Erreichen eines Doppelprodukts > 25000 als qualitätssichernde Maßnahme. Dies impliziert bei Unmöglichkeit zur ergometrischen Belastung die pharmakologische Ausbelastung z.B. mittels Dipyridamol.

Nachdem in den 1970er Jahren 201Tl-Chlorid und Ende der 1980er 99mTc-Sestamibi für die nuklearmedizinische Diagnostik zur Verfügung gestellt wurde, kam Anfang der 1990er Jahre 99mTc-Tetrofosmin auf den Markt. Dieses wurde in der Abteilung für klinische Nuklearmedizin des Klinikums der Philipps-Universität Marburg (Direktor: Prof. Dr. med. T. M. Behr) eingesetzt, allerdings stand eine Validierung der Methode noch aus. In diesem Zusammenhang sollte auch der Einsatz des Programmes MyoSpect® in dieser Arbeit erprobt werden. Es wurde eine Datenbank konzipiert, in der die Ergebnisse von 198 Patienten aus dem Untersuchungszeitraum vom 6. Februar 2002 bis 8. August 2003 gespeichert wurden. Dazu zählen die Befunde der Koronarangiographien, die Resultate der Myokardperfusionsszintigraphie sowie klinische Untersuchungsergebnisse. Nur solche Patienten wurden ausgeschlossen, an denen Manipulationen wie ACB oder PTCA durchgeführt worden waren. Somit ist diese Studie auf die klinische Routinediagnostik im Vorfeld invasiver Maßnahmen zugeschnitten. Anhand der ROC-Analyse wurde für verschiedene Stenosegrade und unter Berücksichtigung der Gefäßlokalisation die jeweils optimale Trennschwelle für die Entscheidung ermittelt, ob ein Szintigramm als pathologisch oder unauffällig bewertet wird. In einer weiteren Analyse wurden Sensitivität und Spezifität für Koronarstenosen in Haupt- und Nebenästen separat errechnet. Bei einem Stenosegrad der Koronargefäße >= 50 Prozent wurde eine Sensitivität von 63,6 Prozent bei einer Spezifität von 68,9 Prozent erreicht, wenn sowohl Haupt- als auch Nebenästen bewertet wurden. Die Trennschwelle lag bei x = Median-12. Eine höhere Sensitivität wurde erreicht bei einem Stenosegrad von >= 70 Prozent, wobei die Spezifität auf 66,4 Prozent absank. Im Hinblick allein auf die Hauptäste variieren die Werte auf eine Sensitivität von 65 Prozent und eine Spezifität von 68 Prozent bei einem Stenosegrad >= 50 Prozent und einer Schwelle von x = Median-12. Bei einem Stenosegrad von >= 70 Prozent und derselben Trennschwelle senkte sich die Spezifität auf 63,8 Prozent ab, im Gegenzug stieg die Sensitivität auf 66,7 Prozent an. Zum Umgang mit MyoSpect® lässt sich feststellen, dass das Programm einfach zu bedienen ist. In der Handhabung erwies sich das Produkt der Firma Segami als zeiteffektiv. Die Ergebnisse sind jederzeit reproduzierbar. Aufgrund der vorliegenden Arbeit lassen sich folgende Erkenntnisse erzielen: 99mTc-Tetrofosmin zeigt gute Ergebnisse in der Diagnostik und Lokalisation von koronaren Minderperfusionen in der klinischen Routine, wobei eine hohe Korrelation mit den Befunden der Koronarangiographie besteht. Ferner ermöglichen es die Ergebnisse der Szintigramme, Therapievorschläge zum Beispiel in Hinblick auf invasive Eingriffe auszusprechen und einen wesentlichen Beitrag im Qualitätsmanagement der Myokardszintigraphie mit 99mTc-Tetrofosmin zu leisten., OBJECTIVE: In the 1970s and 80s 201-thallium chloride and 99m-technetium Sestamibi was used in nuclear medicine. In the 90s 99m-technetium Tetrofosmin became available on the market. It was also utilized in the department of nuclear medicine at Philipp’s University in Marburg, but an evaluation was still missing. The task of this thesis was to validate the use of 99m-technetium Tetrofosmin for quality management. Furthermore the computer programme MyoSpect® by Segami should be tested. METHODS: A database was designed, in which 198 patients were stored. The examination period was from February 6, 2002 to August 8, 2003. The results of coronary angiographies, performed by internal physicians, myocardium perfusion scintigraphies and clinical inspection were registered. There were no age limitations for the inclusion criteria of the study. People were excluded who had undergone procedures of cardiac operation, bypass surgery, stent implantation in the past. The aim of the study was to evaluate scintigraphy for clinical routine diagnostic before invasive measures take place. For biometric analyses ROC (Receiver Operator Characteristic) was used. As a threshold was determined whether scintigraphies are valued as pathological or inconspicuous. These were compared with the results from the angiographies. We considered vessel localization (LAD, LCX, and RCA) and main vessels or secondary vessels. RESULTS: In comparison with the results of the angiographies, at a stenosis of the coronary arteries of 50% a sensitivity of 64% was achieved with a specificity of 69%, when both main and secondary vessels were evaluated. A higher sensitivity was achieved (68%) at a stenosis of 70% while the specificity sank to 66%. In regard only onto the main vessels the values vary onto a sensitivity of 65% and a specificity of 68% at a stenosis of 50%. At a stenosis of 70% the specificity was lowered to 64%, the sensitivity went up onto 67%. CONCLUSIONS: For the work with MyoSpect® it can be stated that the programme is simply to use and its handling proved as time-effective. The results are reproducible at any time. 99m-technetium Tetrofosmin shows good results in the diagnostic and localization of coronary less perfusion in the clinical routine. A high correlation with the clinical findings is ascertained. Suggestions can be made e. g. with regards to invasive interventions.