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あきみやすもと
5 years ago
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PETを所有する施設の急激な増加さらに 25 年 8 F-FDGのデリバリー開始により PET 装置のみを所有する施設も増えてきておりまさにクリニカルPET 全盛の時代といえる PET SPECT γカメラといったいわゆる核医学検査とは機能検査であり放射性薬剤の集積亢進部位を描出しその薬理学的特性から機能診断するもので解剖学的情報は非常に乏しい ( 図 ) 現在

1 [9] 放射線技師から見た装置への期待 - 臨床 PET の定量性 - 谷本克之放射線医学総合研究所重粒子医科学センター病院診療放射線室. はじめに 976 年日本における Positron Emission Tomography(PET) 研究は放射線医学総合研究所において開始されその後もしばらくの間 PETは限られた施設における臨床研究として利用されてきた 996 年 5 O- 標識ガス 22 年の 2-deoxy-2-[ 8 F]fluoro-D-glucose ( 8 F-FDG) の保険適用によりサイクロトロン PETを所有する施設の急激な増加さらに 25 年 8 F-FDGのデリバリー開始により PET 装置のみを所有する施設も増えてきておりまさにクリニカルPET 全盛の時代といえる PET SPECT γカメラといったいわゆる核医学検査とは機能検査であり放射性薬剤の集積亢進部位を描出しその薬理学的特性から機能診断するもので解剖学的情報は非常に乏しい ( 図 ) 現在一般的となったPET-CT 装置はその欠点を補うために考え出された特に全身腫瘍検査において PET-CTで得られた画像は高度な分解能を持つCT 情報と機能情報を持つPETの両面から診断可能となりがん医療における画像診断装置として欠かせないものになっているこれにともないPET 本来の測定器としての基本性能がより重要視されてきている PETの他の核医学装置と異なる大きな特徴に高い定量性を有していることがあげられる PET 装置は外部線源を持っておりこれを用いて transmission scan を行うことにより被験者のμ-map( 吸収係数分布 ) を作成し PETで検出されるγ 線を吸収補正し集積亢進部位の定量を行う PET-CTでは一般的に外部線源の代わりにCTからμ-map を作成するこのように吸収補正を行うことで高精度の定量を実現している PETの定量性に影響を与えるものに装置の精度管理画像収集再構成条件被験者の状態装置の分解能 μ-map の精度等があげられる [] 図悪性リンパ腫肝転移.CT では全く見えていない病変部が PET では明瞭に描出されている 3

2 2. 定量性の影響因子 2.. 装置の精度管理 PET 装置は日々のチェックと定期的な点検により精度管理を行う必要がある検出器は経年劣化以外に温度湿度磁場等の影響を受けるクリスタルの温度特性による変化や校正線源やHV 電源を交換すると大きく定量に影響を与えるので注意が必要である ( 図 2) 2 ファントム 22 ファントム 23 ファントム 24 ファントム HV 交換 9 ラインソース交換 ECF_2D ECF_3D ファントムの選択ミス 22/5/24 22/9/ 22/2/ 23/3/2 23/6/28 23//6 24//4 24/4/23 24/8/ 24//9 25/2/7 25/5/28 図 2 検査室チラーの温度変化および ECF の変動 2.2. 画像再構成条件核医学では古くから Filtered Backprojection(FBP) を用いて画像再構成を行ってきた Ordered Subsets Expectation Maximization(OSEM) を用いた定量精度について議論されているが臨床上腫瘍検査では一般的にOSEMが利用されている [2] C-raclopride おけるFBPとOSEMによる違いを示す [3] 8.5 k B q / m l FBP Itr Itr-3 Itr-6 (Sub-8) 4.5 FBP Itr- Itr-3 Itr-6 (Sub-8) 図 3 画像再構成法および条件の差による画質値の変化 2.3. 被験者の状態 8 F-FDG 等の腫瘍検査では一般的に採血を行わずに定量可能な Standardized Uptake Value(SU V) が利用されている SUV とは次式で表される 4

SUV 組織放射能 = 投与放射能 ( Bq) / 組織体積 ( ml) ( Bq) / 体重 ( g) * * 組織の比重を. と仮定し ml を g としてピクセルの体積を g に換算している.

運動もれ糖尿病 3 6 9 2 Weight(kg) 図 4 被検者の状態による差および身体比重のばらつき 3.

代謝は安定しており血糖値の影響が小さいこのため小脳のSUVと血糖値は負の相関関係を持つ ( 図 5) がんを正しくがんと判定する確率を感度 (Sensitivity) がんではないものを正しくがんではないと判定する確率を特異度 (Specificity) とし Receiver Operating

3 SUV 組織放射能 = 投与放射能 ( Bq) / 組織体積 ( ml) ( Bq) / 体重 ( g) * * 組織の比重を. と仮定し ml を g としてピクセルの体積を g に換算している. 体脂肪率が高いと体重補正が過補正となる [4] これにより SUV は目的部位の放射能と身体全体の平均放射能の比として表されるしかし SUV は排尿薬剤のリーク体脂肪率血糖値等さまざまな被験者の状態の影響を受ける ( 図 4) Density(g/ml) 運動もれ糖尿病 Weight(kg) 図 4 被検者の状態による差および身体比重のばらつき 3.Brain Reference Index(BRI) 筆者らはSUVに比べより正確な定量指標として Brain Reference Index(BRI) を提唱している BRIは Nakagawa らが心筋の glucose 代謝の指標として 995 年に発表した [5] 脳の glucose 代謝は安定しており血糖値の影響が小さいこのため小脳のSUVと血糖値は負の相関関係を持つ ( 図 5) がんを正しくがんと判定する確率を感度 (Sensitivity) がんではないものを正しくがんではないと判定する確率を特異度 (Specificity) とし Receiver Operating Characteristic(ROC) 解析を行うとBRIはSUVよりおよそ% 高い診断能となる [6]( 図 6) 小脳と腫瘍では metabolic trapping の原理 [7] は異なるがBRIは前述 (2 節 ) のSUVにおける不安定要素が cancel されるためより高い診断能が得られると考えられる [8] SUV[g/ml] y = -.48x R 2 =.396 Sensitivity BRI Az=.898 SUV Az= GLU[mg/dl] 図 5 小脳の SUV と血糖値は負の相関関係 Specificity 図 6 ROC 解析 5

ファントム径 (cm) 図 7 Recovery Coefficient(RC) 曲線. 5.

4 4. 分解能現在臨床で使用されているPET 装置 ( 東芝 -Aquiduo:crystal LSO 2 2 2mm) の Recovery Coefficient(RC) 曲線を示すこの装置の分解能は 4.3 mm であり病変サイズがcm では 35% 程度になってしまう分解能の4 倍以上の大きさがなければ適正な定量は難しい ( 図 7) 高感度高分解能なDOI 検出器を搭載した次世代 PET 装置ではcm 以下の病変部も十分描出診断が可能であると考える.2 RC mm mm.2 28mm 5mmφ 4.4mm 3mm 22mm 7mm ファントム径 (cm) 図 7 Recovery Coefficient(RC) 曲線. 5.μ-map の精度吸収補正には時間はかかるが実測する Measured Attenuation Correction(MAC) 法定量精度は落ちるがRIinjection 後も可能で短時間ですむ Segmented Attenuation Correction(SAC) 法があるまたCTによる吸収補正 CT-based Attenuation Correction(CTAC) 法は高分解能のCTdata から得られたCTnumber を 5keV のγ 線でのμ 値へ変換している ( 図 8) しかしCTのX 線は連続スペクトルであるため吸収体を透過している間にも特に低エネルギー部分が吸収され実効管電圧が変化していく ( 図 9)[9] このためCTAC 法の定量精度はSAC 法と同程度である [] 収集時間が短く正確な μ-map を作成可能な新しい吸収補正法が望まれている μ(cm-) CTnumber 図 8 CTnumber と μ 値の関係図 9 実効管電圧の変化 6

5 参考文献 [] 谷本克之 : 誌上講座 PET に関する話題 -Molecular Imaging の時代 -, 日本放射線技師会雑誌,Vol.53, No.644, pp.47-53, 26 [2] Morimoto T, Ito H, Tanimoto K, Yamaya T, et al.: Effects of image reconstruction algorithm on neurotransmission PET studies in humans: comparison between filtered back projection and ordered subsets expectation maximization, Annals of Nucl Med, Apr 2(3), pp ,26 [3] Shiraishi T,Ito H,Tanimoto K, et al.: Effects of image reconstruction algorithms with various parameters on estimation of human neuroreceptor binding with PET, J Nucl Med MEETING ABSTRACTS 47, pp.54, 26 [4] 宮本俊男, 谷本克之, 白石貴博, 他 : 体格指標を用いた PET 定量値 SUV の検討, 日本放射線技術学会雑誌,Vol.26, No.9, pp.33, 26 [5] Nakagawa K, Fukushi K, Irie T, et al.: Simplified PET quantitation of myocardial glucose utilization, J Nucl Med, Nov 36(), pp , 995 [6] 谷本克之, 白石貴博, 安藤彰, 他 : FDG-PET における小脳を用いた定量評価法の検討, 千葉県放射線研究 26, pp.27-3, 26 [7] Waki A, Fujibayashi Y, Yokoyama A:Recent Advances in the analysis of the characteristics of tumors on FDG uptake, Nucl Med Biol, 25, pp , 998 [8] 谷本克之 : 米国核医学会 3 年連続受賞 -SUV の限界 -, 核医学技術, Vol.26, No.3, pp.24-22, 26 [9] Mohammad RA,Habib Z: Computed tomography-based attenuation correction in neurological positron emission tomography: evaluation of the effect of the X-ray tube voltage on quantitative analysis, Nucl Med Comm, Vol.27, No.4, pp , 26 [] 安藤彰, 谷本克之, 白石貴博, 他 : CTAC における CT 撮影条件が与える PET 定量値への影響千葉県放射線研究 26, pp.-4, 26 7

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Microsoft PowerPoint - SPECTPETの原理2012.ppt [互換モード] 22 年国家試験解答 1,5 フーリエ変換は線形変換 FFT はデータ数に 2 の累乗数を要求するが DFT は任意のデータ数に対応 123I-IMP Brain SPECT FBP with Ramp filter 123I-IMP Brain SPECT FBP with Shepp&Logan filter 99mTc-MIBI Myocardial SPECT におけるストリークアーチファクト