Pharmakokinetische Modellierung in der Nuklearmedizin - Kletting, Peter; Glatting, Gerhard (Der Nuklearmediziner, 2018)
Für die nuklearmedizinische Dosimetrie wird die Kenntnis der Anzahl der Zerfälle des verwendeten Radionuklids im jeweiligen Gewebe oder dem betrachteten Volumenelement (Voxel) benötigt. Hierfür muss die Pharmakokinetik, also der entsprechende Zeitaktivitätsverlauf, bekannt sein, weil die Zahl der Zerfälle durch die mathematische Integration des Aktivitätsverlaufs über der Zeit berechnet werden kann. Da die Aktivität nur für einige wenige Zeitpunkte gemessen werden kann, muss die vollständige Pharmakokinetik für alle Zeitpunkte anhand von mathematischen Modellen geschätzt werden. Nur auf der Basis geeigneter Modelle können Vorhersagen der Pharmakokinetik zur Optimierung der Therapie erhalten werden.Diese Modelle unterscheiden sich in ihrer Komplexität aufgrund des im Modell enthaltenen Vorwissens über die zugrundeliegende Physiologie und der zur Verfügung stehenden Anzahl von Messpunkten: So gibt es modellunabhängige Varianten, einfache Kompartimentmodelle oder physiologisch basierte Kompartimentmodelle. In den Letzteren werden die mathematischen Kompartimente mit entsprechenden physiologischen Kompartimenten identifiziert, weshalb die Parameter des Modells physiologischen Größen entsprechen. Damit erlauben diese physiologisch basierten pharmakokinetischen (PBPK) Modelle nicht nur eine Kurvenanpassung an die Messwerte sondern zusätzlich auch die Simulation verschiedener therapeutischer Optionen als Basis zukünftiger Optimierungen der Therapie. Die unterschiedliche Komplexität des verwendeten Vorwissens für die verschiedenen Modelle beeinflusst die Anzahl der benötigten Messdaten und damit sowohl die Kosten als auch die Qualität der Ergebnisse. In dieser Übersicht werden zuerst verschiedene Arten von Modellen eingeführt und beobachterunabhängige Verfahren zur Auswahl des besten Modells basierend auf den gegebenen Messdaten diskutiert. Danach wird die Modellselektion am Beispiel des Akaike Informations-Kriteriums und von Qualitätskriterien für die Datenanpassung durch Modelle demonstriert. Des Weiteren werden Beispiele für den Einsatz von physiologisch basierten pharmakokinetischen Ganzkörpermodellen in der nuklearmedizinischen Dosimetrie zur Optimierung der Radionuklid-Therapie vorgestellt.
Keywords: PBPK; Therapieplanung; Radionuklidtherapie; molekulare Radiotherapie; Dosimetrie; Pharmakokinetik; AICc