Der Nuklearmediziner 2008; 31(4): 307-312
DOI: 10.1055/s-2008-1077014
Lungendiagnostik

© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

Pharmakodynamische und pharmakokinetische Eigenschaften inhalierter solider Partikel für die Aerosol-Ventilationsszintigrafie

Pharmacodynamic and Pharmacokinetic Properties of Inhaled Solid Particles for Aerosol-Ventilation ScintigraphyC. Schümichen1
  • 1Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin, Universität Rostock
Weitere Informationen

Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
02. Dezember 2008 (online)

Zusammenfassung

Die aktuelle Feinstaubdiskussion beschäftigt sich mit Gesundheitsrisiken durch chronische Inhalation toxischer Nanopartikel. Auch nach kurzzeitiger Exposition ist die Mortalität akut erhöht. Die Aerosol-Ventilationsszintigrafie mit soliden Partikeln (99mTc-Nanokolloid, Technegas) könnte somit ein bisher nicht kalkuliertes Risiko beinhalten. Toxische Nebenwirkungen gehen von Kohlenstoff- und weniger von Albuminpartikeln aus, maßgeblich ist die Oberfläche der inhalierten Partikel, die sich aus der Anzahl und der Größe der Partikel ergibt. Resorbierte Nanopartikel setzen im Interstitium entzündliche Mediatoren frei, gelangen auch in die Blutbahn, können dort das Endothel schädigen und kardiovaskuläre Komplikationen hervorrufen. Toxizitätsabschätzungen ergeben, dass von der einmaligen Inhalation von 99mTc-Nanokolloid und wohl auch von Technegas keine signifikante Gefährdung ausgeht.

Abstract

The current discussion about fine-particle pollution is concerned with health risks due to chronic inhalation of toxic nanoparticles. Mortality is acutely increased even after short-term exposure. Aerosol-ventilation scintigraphy with solid particles (99mTc-nanocolloid, technegas) could thus comprise a risk which has not been calculated thus far. Toxic side effects arise from carbon and to a lesser extent from albumin particles, decisive is the surface of the inhaled particles determined by the number and size of the particles. Absorbed nanoparticles release inflammatory mediators in the interstitium, also enter the blood circulation, can there damage the vascular endothelium and elicit cardiovascular complications. Toxicity estimates reveal that no significant danger is associated with single inhalation of 99mTc-nanocolloids nor probably from technegas.

Literatur

  • 1 Alderson P O, Biello D R, Gottschalk A et al. Tc-99m-DTPA aerosol and radioactive gases compared as adjuncts to perfusion szintigraphy in patients with suspected pulmonary embolism.  Radiology. 1984;  153 515-521
  • 2 Bajc M, Bitzen U, Olsson B et al. Lung ventilation / perfusion SPECT in the artificially embolized pig.  J Nucl Med. 2002;  43 640-647
  • 3 Bajc M, Olsson, CG, Olsson B et al. Diagnostic evaluation of planar and tomographic ventilation/perfusion lung images in patients with suspected pulmonary emboli.  Clin Physiol Func Imaging. 2004;  24 249-256
  • 4 Chalupa D C, Morrow P E, Oberdorster G et al. Ultrafine particle deposition in subjects with asthma.  Environ Health Perspect. 2004;  112 879-882
  • 5 Dolovich M A. Influence of inspiratory flow rate, particle size, and airway caliber on aerosolized drug delivery to the lung.  Respir Care. 2000;  45 597-608
  • 6 Donaldson K, Stone V, Seaton A et al. Ambient particle inhalation and the cardiovascular system: potential mechanism.  Environ Health Perspect. 2001;  109 Suppl 4 523-527
  • 7 Emery J L, Mithal A. The number of alveoli in the terminal respiratory unit of man during late intrauterine life and childhood.  Arch Dis Child. 1960;  35 544-547
  • 8 Finlay W H, Lange C F, Li W I et al. Validating deposition models in disease: what is needed?.  J Aerosol Med. 2000;  13 381-386
  • 9 Frampton M W, Utell M J, Zareba W et al. Effects of exposure to ultrafine carbon particles in healthy subjects and subjects with asthma.  Res Rep Health Eff Inst. 2004;  126 1-63
  • 10 Frampton M W. Systematic and cardiovascular effects of airway injury and inflammation: ultrafine particle exposure in humans.  Environ Health Perspect. 2001;  109 Suppl 4 529-532
  • 11 Gainay M A. Pulmonary ventilation and perfusion studies in infants and children.  J Thorac Imag. 1986;  1 49-56
  • 12 Gebhart J, Heyder J, Stahlhofen W. Deposition von Aerosolteilchen im menschlichen Atemtrakt bei therapeutischer Applikation von Aerosolen.  Atemwegs- und Lungenkrankheiten. 1978;  4 384-386
  • 13 Hofmann W, Morawska L, Bergmann R. Environmental tobacco smoke deposition in the human respiratory tract: differences between experimental and theoretical approaches.  J Aerosol Med. 2001;  14 317-326
  • 14 Isawa T, Lee B T, Hiraga K. High-resolution electron microscopy of technegas and pertechengas.  Nucl Med Commun. 1996;  17 822-823
  • 15 Jaques P A, Kim C S. Measurement of total lung deposition of inhaled ultrafine particles in healthy men and women.  Inhal Toxicol. 2000;  12 715-731
  • 16 Kawakami K, Iwamura A, Goto E et al. Kinetics and clinical application of 99mTc-technegas.  Kaku Igaku. 1990;  27 725-733
  • 17 Köhler D, Vastag E. Bronchiale Clearance.  Pneumologie. 1991;  45 313-332
  • 18 Köhn H, Klech H, Angelberger P et al. Dry aerosol of monodisperse millimicrospheres for ventilation imaging: production, delivery system, and clinic results in comparison with 81m-krypton and 127-xenon.  Eur J Nucl Med. 1985;  10 411-416
  • 19 Lemb M, Gei T H, Eifert H et al. Techengas: a study of particle structure, size and distributuion.  Eur J Nucl Med. 1993;  20 365-367
  • 20 Lloyd J J, Shields R A, Tayler C J et al. Technegas and pertechnegas particle size ditribution.  Eur J Nucl Med. 1995;  22 473-476
  • 21 Mauderly J L. Effect of age on pulmonary structure and function of immature and adult animals and man.  Fed Proc. 1979;  38 173-177
  • 22 Maza S, Thomas A, Winzer K J et al. Subareolar injection of technetium-99m nanocolloid yields reliable data on the axillary lymph node tumour status in breast cancer patients with previous manipulations on the primary tumour: a prospective study of 117 patients.  Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2004;  31 671-675
  • 23 Monaghan P, Provan I, Murray C et al. An improved radionuclide technique for the detection of altered pulmonary permeability.  J Nucl Med. 1991;  32 1945-1949
  • 24 Nemmar A, Hoylaerts M F, Hoet P H et al. Possible mechanism of the cardiovascular effects of inhaled particles: systematic translocation and prothrombotic effects.  Toxicol Lett. 2004;  149 243-253
  • 25 Oberdorster G, Finkelstein J N, Johnston C et al. Acute pulmonary effects of ultrafine particles in rats and mice.  Res Rep Health Eff Inst. 2000;  96 5-74
  • 26 Oberdorster G. Pulmonary effects of inhaled ultrafine particles.  Int Arch Occup Environ Helth. 2001;  74 1-8
  • 27 Phalen R F. Inhalation Studies: Foundations and Techniques. CRC Press 1984
  • 28 PIOPED Investigators . Value of the ventilation/perfusion scan in acute pulmonary embolism: results of the prospective investigation of pulmonary embolism diagnosis (PIOPED).  J Amer Med Ass. 1990;  263 2753-2759
  • 29 Reinartz P, Schirp U, Zimny M et al. Optimizing ventilation-perfusion lung scintigraphy: parting with planar imaging.  Nuklearmedizin. 2001;  40 38-43
  • 30 Remedios D, Valabhji J, Oelbaum R et al. 99mTc-nanocolloid scintigraphy for assessing osteomyelitis in diabetic neuropathic feet.  Clin Radiol. 1998;  53 120-125
  • 31 Rosenthal F S. The distribution of inhaled particles in aerosol measurements of pulmonary airspace size.  J Aerosol Med. 2000;  13 315-324
  • 32 Schulz H, Harder V, Ibald-Mulli A et al. Cardiovascular effects of fine and ultrafine particles.  J Aerosol Med. 2005;  18 1-23
  • 33 Schümichen C. Leitlinien für die Lungenszintigraphie.  Nuklearmedizin. 1999;  38 233-236
  • 34 Schümichen C. Nuklearmedizin. Kapitel Lunge. Thieme; 1994: S. 259–277. 
  • 35 Schümichen C. Szintigraphische Diagnostik der akuten Lungenembolie – aktueller Stand.  Der Nuklearmediziner. 1998;  21 31-45
  • 36 Senden T J, Moock K H, Gerald J F et al. The physical and chemical nature technegas.  J Nucl Med. 1997;  38 1327-1333
  • 37 Staub U, Groth P, Dunkelmann S et al. Flussregulierte Inhalation von Tc-99m-Nanokolloid zur Optimierung der Aerosol-Ventilationsszintigraphie der Lunge.  Nuklearmedizin. 2005;  44 A 86
  • 38 Stein P D, Gottschalk A. Critical review of ventilation/perfusion lung scans in acute pulmonary embolism.  Prog Cardiovasc Dis. 1994;  37 13-24
  • 39 Stöger Z, Reinhard C, Tekenaka S et al. Exposure dose-response relationships of instilled carbonaceous nanoparticlesindicate a threshold dose for acute inflammation in mice.  Environ Health Perspect. 2005;  ,  (subm.)
  • 40 Suga K. Technical and analytical advances in pulmonary ventilation SPECT with xenon-133 gas and Tc-99m-Technegas.  Ann Nucl Med. 2002;  16 303-310
  • 41 Trujillo N P, Pratt J P, Talusani S et al. DTPA aerosol in ventilation / perfusion scintigraphy for diagnosing pulmonary embolism.  J Nucl Med. 1997;  38 1781-1783
  • 42 Voshaar T. Stellungnahme der deutschen Gesellschaft für Pneumologie (DGP) zur aktuellen Feinstaub-Diskussion. Pneumologie 2005
  • 43 Waters W. Ventilation-perfusion scintigraphy.  Nucl Med. 1987;  26 111-119

Prof. Dr. C. Schümichen

Universität Rostock · Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin

Gertrudenplatz 1

18057 Rostock

Telefon: +49 / 3 81 / 4 94 91 01

Fax: +49 / 3 81 / 4 94 91 02

eMail: carl.schuemichen@med.uni-rostock.de

    >