北大病院　核医学診療科

加藤千恵次

PET による病態の定量画像化技術

PET （ Positron Emission CT ） とは体内の陽電子放出核種の分布量を３次元的、４次元的に算出する放射能定量測定器

18F-FDG （ブドウ糖の類似物質） Brain PET 　 6mCi 　5 分撮像

脳はブドウ糖を多量に摂取しているのでＦＤＧで画像化可能

HO O

HO

OH

HO

OH

HO O

HO

OH

HO

18F

D-Glucose ブドウ糖

18F-FDG

18F-FDG は　ブドウ糖と同様に組織に摂取されるが

代謝されないので組織内に長く停滞し、

脳や病変のブドウ糖定量画像収集に有用な薬剤となる。

18F-FDG 　腫瘍 PET 　５ｍ Ci 　撮像 ３０分　　肺癌症例

体内のブドウ糖分布図。　癌、転移病変の分布が明瞭。

通常の PET 画像の画素単位

SUVStandardized 　 Uptake 　 Value

各画素の放射能（ Bq/ml ）を体内全体の平均放射能（放射能投与量 / 体重）

で割った値。

薬剤が正常部位の何倍集積しているかを示す。

エネルギー保存則電子質量はE = me C2

= 0.51 MeV

のガンマ線になる

運動量保存則２本のガンマ線は反対方向に放出

PET カメラは、コリメータがないので高感度。

コリメータは小さい孔を多数あけた鉛板。検出感度を下げる。

北大病院内のPET 装置（ＳＩＥＭＥＮＳ ＨＲ＋ )

従来のカメラでは体内の放射能分布の定量が困難

PET は、 Transmission 画像で吸収補正を行うので

定量性が良い。

Emission 　 CT 　：　放射線源が体内にある。

Transmission 　 CT 　：　放射線源が体外にある。

Detector Detector

DetectorRadiation　source

　 68Ge 　 Transmission 　 image 　　放射線を吸収する物体の分布像

18F 110 min 　　　 18O(p,n) 18F

15O 2.04 min 　　　 14N(d,n) 15O, 15N(p,n) 15

O

11C 20.4 min 　　　 14N(p,α) 11C

13N 9.97 min 　　　 12 Ｃ（ d,n) 13N, 16O (p,α) 13N

北大病院内のサイクロトロン（ CYPRIS HM-18)

サイクロトロンで陽電子放出核種を製造

陽電子放出核種は半減期が短い

陽電子放出核種の半減期は短いのでPET 検査の被曝は少ない

被曝（ｍＳｖ）　　　　全身　 １ｍＳｖで、１０万人に 1人、癌で死亡。 　18-F-FDG (185MBq) 　 3.5 　 (膀胱 20 心臓 10 胎児 3)11C-Methionine (370MBq) 2.0 　 (膵、肝 7 )15-O-CO ( 2000MBq) 　 1.5 　 ( 肺　７ ）15-O-CO2 ( 3000MBq) 　 2 　　 ( 肺　 11 ）15-O-O2 ( 6000MBq) 　 4 　　 ( 肺　 1７ ）

ＣＴ　　　　 　　　　　 10 ～ 100 ～ 血管造影　　 　　　 7 ～ 10 　 (1 分で皮膚 0.5 ）胃、消化管造影　 3

１１Ｃ - メチオニン

ＰＥＴ

上咽頭癌

メチオニンは

必須アミノ酸

癌は細胞分裂が

盛んなので、

蛋白質の原料の

メチオニンを多く

消費して増大する

11C-Methionine 　 PET

上咽頭癌　治療前

SUV = 36.4

放射線治療＆化学療法　実施直後

解剖学的には腫瘍の大きさは変化ないが、

腫瘍の蛋白質合成能低下を確認。

SUV = 17.2

２ヶ月後に腫瘍の消失を確認。

SUV = 0.16

速やかな治療効果判定が可能。

FDG-PET 　と　治療用ＣＴとの重ね合わせ　　舌癌　

放射線治療範囲の明瞭化　　

11C-Methionine on MRI T1

ＭＲＩ で 検出不能な脳腫瘍を画像化できる。

脳の定量 PET 検査

15O-CO2 　　　　脳血流量定量（ CBF) 。　 CO2 は肺で H2O になる。　 H2O の流入速度は血流量。15O-CO 　　　　　　　　　　　　　脳血液量定量（ CBV) 。　 CO は赤血球に集積する。15O-O2

　脳酸素摂取率定量（ OEF) 。　正常４０％。　脳組織は Viableだが血流が低下していると OEF上昇。

18F-FDG

　脳ブドウ糖代謝率定量（ CMRGlc) 。11C-Flumazenil

　ベンゾジアゼピン受容体量定量。（能神経細胞の定量）

定量検査では ダイナミック PET 画像 を撮り、薬剤動態を解析

検査中に動脈採血を連続して行い、

Dynamic PET 画像から全ての画素の時間放射能曲線を求め、

各画素に対して微分方程式を解いて脳血流画像を算出する。

解析プログラムは、核医学診療科医師が作成

　　　　　　　　　

１５Ｏ - ＣＯ２　脳ＰＥＴ　１画素ずつ方程式を解いて脳血流画像を計算

１５Ｏ -Ｏ２　脳ＰＥＴ　脳の酸素消費率を定量　血流低下部位で増加。

脳梗塞には陥っていないが危険な状態　（貧困還流）。

貧困還流症例の Ｔ２ MRI

梗塞に陥っていないので、脳皮質に ほとんど異常所見なし。

１８Ｆ - ＦＤＧ　脳ＰＥＴ　脳のブドウ糖消費量を定量　若年性アルツハイマー病　　左右頭頂葉の変性、糖代謝低下。

若年性アルツハイマー病　　左右頭頂葉の変性、糖代謝低下。

ダイナミック脳ＰＥＴ　１画素ずつ方程式を解いて糖代謝画像を計算

左右頭頂葉のＫ１（血流量に相関する速度定数）は低下していない。同部位の脳血管は正常と判断される。

左右頭頂葉のｋ３（脳組織が糖を吸い込む速度定数）が低下している。同部位の脳血管は正常だが、脳組織が異常と判断される。

Binding 　 Potential 　（ BP) 　 （ BP=K3/K4) 　受容体結合能の定量化

交通外傷後の高次機能障害の精査、てんかん焦点の検索に有用。　

11C-フルマゼニルＰＥＴ　　　正常脳神経細胞の分布図

フルマゼニルは、脳神経細胞に特異的に結合する分子

採血データを使わない解析法

心臓の PET 検査

15O-H2O 　　　心筋血流量定量（ MBF) 。安静時、 ATP負荷時MBF を測定し、　冠血管血流予備能定量（ Coronary 　 Flow 　 Reserve 　 CFR ）15O-CO

　心腔内血液分布像。15O-O2

　心筋酸素摂取率定量（ OEF) 。11C-Acetate 　　　　　　　　　　　　　心筋酸素摂取率定量。　摂取された酢酸は酸素によって CO2 と H2O に代謝される。18F-FDG

　心筋ブドウ糖代謝率定量（ MGU) 。

15O-CO, 15O-H2O Myocardial PET

Ｒｅｄ： CO （＝ＲＢＣ） 　　Ｂｌｕｅ： Ｈ２Ｏ

心筋を１６区域に分割して、各区域の心筋血流量を微分方程式を解いて算出する。

１５Ｏ - Ｈ２Ｏ　　ダイナミック心筋ＰＥＴ　心筋血流量を定量

１５Ｏ - Ｈ２Ｏ　心筋ＰＥＴ　　　安静状態では心筋血流が正常でも

薬剤負荷をかけると血流が低下する病気（狭心症など）を調べる。

PTF

（ Perfusable Tissue Fraction ）

血液分布が可能な心筋組織量

を定量している。

心筋障害の早期診断に有用

ATP負荷時　局所心筋血流定量画像　　労作性狭心症

１５ O-CO 心電図同期ＰＥＴ　　左室駆出率の算出

11C-CGP を用いた心筋 PET 検査

11C-CGP は、心筋交感神経 β受容体に高い親和性を示す。

局所心筋交感神経 β受容体密度 (Bmax) の定量プログラム

心不全が重症化するほど心筋 β受容体密度が減少する。

心不全の代償機構である交感神経機能亢進が心筋 β受容体のダウンレギュレーション（減少）を起こす病態生理を定量的に測定できる。この PET 検査は、心不全症例に対する β遮断薬療法の効果判定に有効。

心筋の局所関心領域を 3 次元的に自動設定し、局所の放射能曲線からβ受容体量 Ｂｍａｘ を算出。

心筋の局所交感神経 β受容体密度を極座標表示、短軸像との重ね合わせで表示

算出された交感神経 β受容体密度 Bmax は ,

　健常者　　　　 9.5±2.1 pmol/mL に対し ,　心不全患者　 5.3±1.7 pmol/mL で ,　有意な低値が算出された　 (p<0.01).

心不全の臨床的重症度と有意な負相関を示した。　　　 NYHA class1 　 7.8 pmol/mL 　　　　　 class2 5.0 　 class3 4.8 　 class4 4.0 臨床的に有用な指標と考えられる。

北海道大学で開発した PET検査用ソフトウェア腫瘍診断用ソフトウェア　　　ブドウ糖集積画像（ FDGPET）解析ツール　　　蛋白合成画像（メチオニン PET）解析ツール　　　放射線治療支援用 PET画像解析ソフトウェア　　　脳機能解析ソフトウェア　　　脳血流、脳酸素代謝解析ソフトウェア　　　脳神経細胞密度解析ソフトウェア　　　脳ブドウ糖代謝解析ソフトウェア

心機能解析ソフトウェア　　　心筋血流解析ソフトウェア　　　心筋交感神経受容体解析ソフトウェア　　　心筋ブドウ糖代謝解析ソフトウェア