飛行時間型陽電子放射断層撮影装置（PET）を用いた脳酸素・グルコース代謝のマルチトレーサー研究

Multi-Tracer Studies of Brain Oxygen and Glucose Metabolism Using a Time-of-Flight Positron Emission Tomography - Computed Tomography Scanner.

抄録

著者らは、複数の放射性医薬品トレーサーを用いたPositron Emission Tomography（PET）を用いて、脳内グルコース代謝速度（CMRGlc）、脳内酸素代謝速度（CMRO2）、脳血流（CBF）、脳血液量（CBV）の測定を組み合わせ、最終的に脳内好気性解糖（AG）を推定するパラダイムを開発した。これらのin vivoにおける酸化的および非酸化的グルコース代謝の推定は、健康および疾患におけるヒトの脳の研究に適切である。最新の陽電子放射断層撮影（PET-CT）スキャナーは、飛行時間（TOF）イメージングを提供し、空間分解能とアーチファクトの低減に決定的な改善をもたらした。これにより、低放射性トレーサー線量でのイメージングが大幅に改善された。最新のPET-CTスキャナーに最適化された方法では、O標識一酸化炭素（CO）および酸素（O2）の吸入、O標識水（H2O）の静脈内投与、F-デオキシグルコース（FDG）の投与というシーケンスを2時間または3時間のスキャンセッションで行い、CMRGlc、CMRO2、CBF、CBV、AGの高分解能定量測定を行う。このメソッド・ペーパーでは、トレーサー動態モデルと動脈血サンプルを用いて脳代謝を定量化するためにデザインされたスキャンの実際的な側面について説明し、ヒトの脳代謝のイメージング測定の例を示す。

The authors have developed a paradigm using positron emission tomography (PET) with multiple radiopharmaceutical tracers that combines measurements of cerebral metabolic rate of glucose (CMRGlc), cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2), cerebral blood flow (CBF), and cerebral blood volume (CBV), culminating in estimates of brain aerobic glycolysis (AG). These in vivo estimates of oxidative and non-oxidative glucose metabolism are pertinent to the study of the human brain in health and disease. The latest positron emission tomography-computed tomography (PET-CT) scanners provide time-of-flight (TOF) imaging and critical improvements in spatial resolution and reduction of artifacts. This has led to significantly improved imaging with lower radiotracer doses. Optimized methods for the latest PET-CT scanners involve administering a sequence of inhaled O-labeled carbon monoxide (CO) and oxygen (O2), intravenous O-labeled water (H2O), and F-deoxyglucose (FDG)-all within 2-h or 3-h scan sessions that yield high-resolution, quantitative measurements of CMRGlc, CMRO2, CBF, CBV, and AG. This methods paper describes practical aspects of scanning designed for quantifying brain metabolism with tracer kinetic models and arterial blood samples and provides examples of imaging measurements of human brain metabolism.