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 JoVE Clinical and Translational Medicine

アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

1, 2, 3, 2, 2

1Division of Cardiovascular Medicine, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine, 2Department of Radiology, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine, 3Department of Dermatology, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine

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Cite this Article: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

Mehta, N. N., Torigian, D. A., Gelfand, J. M., Saboury, B., Alavi, A. Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT). J. Vis. Exp. (63), e3777, doi:10.3791/3777 (2012).

Abstract: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

このような冠動脈カルシウム（CAC）1と頸動脈内膜中膜厚（C-IMT）2などのアテローム性動脈硬化症の従来の非侵襲的画像診断法は、疾患の負担に関する情報を提供します。しかし、CAC 3-5、およびC-IMT 2,6の複数の検証研究にもかかわらず、これらのモダリティは、正確にプラーク特性の7,8を評価していないと、プラークの組成および炎症状態は、その安定性、したがって、リスクを判断するの臨床的イベントは9月13日 。

[18 F]-2-フルオロ-2 -デオキシ-D-グルコース陽電子放射断層撮影（PET）/コンピュータ断層撮影（CT）を使用して（FDG）イメージングが広範囲に疡代謝14,15で検討されている。ヒトでの動物モデルおよび免疫組織化学を用いた研究はFDG-PET/CTはマクロファージ活性16、血管壁の細胞の炎症の重要なソースを検出するための絶妙に敏感であることを示します。モー最近再び、我々は17,18などはFDG-PET/CTは、大規模および中規模の動脈9,16,19,20におけるアテローム斑の活動の炎症活性の高精度、新たな測定を可能にすることが示されている。 FDG-PET/CTの研究では、他のイメージングモダリティに比べて多くの利点があります。マルチモーダルアテローム性動脈硬化プラークの定量化を可能にする2）プラーク容積の定量化と代謝活性、3）動的な、リアルタイムin vivoイメージング 1）高コントラスト分解能を。 4）最小限のオペレータ依存。最後に、FDG-PET/CTで検出された血管の炎症は、伝統的なリスク要因21,22の独立した心血管（CV）イベントを予測することが示されており、また非常にアテローム性動脈硬化症23の全体的な負担に関連付けられています。 FDG-PET/CTによるプラークの活動は、短期（12週）スタチン療法24と同様に長期的な治療ライフスタイルの変化などの既知の有益なCVの介入（16ヶ月）25によって変調される。 アテローム性動脈硬化プラークにおけるFDG集積の定量化のための現在の方法論は、割って計算され、バックグラウンド比（TBR）にターゲットを計算するために興味のあると静脈血プールの動脈の標準化取り込み値（SUV）の測定を含む静脈血プールSUVによって動脈のSUV。このメソッドは、時間の経過とともに安定した、再現可能な表現型を表すことが示さ血管の炎症の検出のための高感度を有しており、また、高間、イントラリーダーの信頼性26を有しています。ここでは、患者検体の調製、画像取得、およびアテローム性動脈硬化プラーク活動の定量化とSUV、TBR、代謝体積製品（MVP）と呼ばれるグローバルパラメータを使用して、血管の炎症のために私たちの方法論を提示します。我々はいくつかの先行出版物に示されているように、これらのアプローチは、一貫性のあるファッションに関心の様々な研究サンプルで血管の炎症を評価するために適用されるかもしれません。9,20,27,28は、</ SUP>

Protocol: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

1。患者の準備と取得画像

  1. 画質向上のための飛行時間型機能を備え、好ましくは、1、PET / CTスキャナ上の少なくとも1つの時間イメージングタイムスロットを固定します。当院では、フィリップスメディカルシステムズから最新のPET / CTシステムで、16スライスCTブリリアンスシステムとリゾ検出器に基づくPETスキャナを組み合わせたジェミニTFスキャナを使用しています。
  2. FDG-PET/CTスキャンの前に8時間のために、被験者が速くています。血清グルコースを保証するためにfingerstickを使用して、空腹時血糖値（FSG）のレベルをチェック<200 mg / dL以上前のFDG投与。これはボディ内のそのグルコースFDGと競合しないようにします。
  3. 場合FSG <200 mg / dLで、放射性トレーサー（FDG）IVを管理するための20ゲージの静脈内（IV）ラインよりも小さくを挿入しない。約5.2 MBqのFDGの/ kg体重を管理します。
  4. FDGの静脈内投与後〜60分、全身の低線量CT撮影を行います。その後PETエミッションを取得つま先に頂点頭蓋骨からの画像。 1.1に記載されている特定のPET / CT）に、画像再構成は、通常、システムモデルが含まれている場合は、33順序付けられたサブセットと3回反復してlist-モード、最大尤度の期待値最大化（ML-EM）アルゴリズムを使用して実行され時間型フライトだけでなく、正規化、減衰、randoms、散布修正。再スケーリングされた低線量CT画像は減少し、検査時間とPETのみのマシンで使用される外部放射線源の減衰補正相対画質の向上につながる自動化された方法でPET画像の吸収補正のために利用されています。

2。 PET画像の定性的評価

  1. 矢状、軸方向の解釈、および関心の血管構造の空間的な描写のためだけでなく、増加放射性トレーサーの取り込み自体の領域の正確な解剖学的局在のための低線量非造影CT画像を用いた減弱補正の有無にかかわらず冠状PET再構成PET画像のEN。

3。 PET画像の定量的評価

  1. 画像の定性的な審査の後、次のセクションに大動脈を分割する境界を識別します。上行大動脈、大動脈弓、下行胸部大動脈、副腎腹部大動脈と大動脈腹部大動脈です。簡単にするために、大動脈弓は、胸部大動脈の昇順と降順の部分が接続されているように見えません。頭尾方向に移動する横方向の画像上の連続した​​セグメントとして表示される胸部大動脈のそれらの部分で定義することができます。腹腔動脈の起源は、胸部下行大動脈と腹部大動脈と腎動脈は腹部大動脈の副腎と大動脈セグメント間の解剖学的ランドマークとして機能する間に解剖学的ランドマークとして使用することができます。
  2. 足と首の動脈の18 F-FDG集積（動脈炎症の指標として）intereの領域を配置することによって測定される動脈を通過coregistered横PET / CT画像のスライスの関心の各動脈の周りST（ROI）。増加したトレーサーの取り込み（ 図1）と他の周囲の組織を避けながら、大動脈の場合には、最も優れた大動脈スライスで始まる、慎重にそのスライス上にFDGの取り込みの領域全体を含むように各ROIを描画します。このイメージは私たちの高齢化やアテローム性動脈硬化症の研究20の患者から採取されました。
  3. 次に、SUVごとにスライスを計算するための専用のPET / CT画像解析ソフトウェアを使用して最大[当院では、拡張ブリリアンス·ワークステーション、フィリップスヘルスケア、ボセル、WAを使用]と各ROIの標準化取り込み値（SUV）が測定される平均値（ 図2）。このイメージは私たちの高齢化やアテローム性動脈硬化症の研究20の患者から採取されました。
  4. （ - 20ミリメートル、例えば、5）定期的に興味のある動脈を通過するPETスキャンのスライスに対して、この手順を繰り返します。合計スライスの番号は、被写体からの体型と解剖学的変化に応じて件名に異なります。
  5. 少なくとも6〜8の連続した​​スライスを視覚化することができる腹部の下大静脈（IVC）を探します。後述するように組織対バックグラウンド比（TBR）の計算に使用されるSUVの測定値を意味し、少なくとも8静脈を取得するために各横断スライス上にIVCの周りにROIを置きます。

4。イメージングの成果計算

  1. 動脈を通過するすべてのスライスの平均動脈スライスのSUV（平均値と最大値を使用して）（例えば、頸動脈）や、興味のある動脈のセグメント（例えば、上行大動脈、大動脈弓、下行胸部大動脈、副腎腹部大動脈、大動脈腹部大動脈）各動脈または興味のある動脈セグメントのSUVと最大SUVの測定を意味生成することができます。これらのパラメータは、興味のある動脈や動脈セグメント内のアテローム性動脈硬化症の平均的な負担のいずれかのアウトカム指標として。統計分析用のスライスの測定から得られたSUVの標準偏差を記録します。
  2. 次に、静脈によってSUV平均動脈や動脈セグメントを分割すると、SUVの正規化の目的のために手順3.4で得られたを意味します。結果は、アテローム性動脈硬化プラーク活動のための別の結果として動脈や動脈セグメントTBR対策です。
  3. 最後に、動脈や、興味のある動脈のセグメント内のアテローム性動脈硬化症の世界的な負担を理解する努力で、SUVスライスのROIボリューム（スライス厚によるROIの面積を乗じて算出）でスライスのROIごとに得られた各動脈の平均値を掛けると興味のある動脈や動脈セグメントを通過するすべてのスライスの和。動脈や動脈セグメントは、この収率は、プラークの活動と負担の測定のための第三の結果としての代謝·体積製品（MVP）を意味します。注目すべきは、全く代謝活性を持たない興味のある容器内の領域は、MVPにはほとんど貢献します。したがって、このパラメータには、まだアクティブなプラークの指標として有効です。
  4. 一大動脈を通過するすべてのスライスの上の4.3に記載されている大動脈の平均のMVPの総和を実行する場合、結果は大動脈内のアテローム性動脈硬化プラーク活動およびアテローム性動脈硬化の測定のための第四の結果となるグローバルな炎症負担（GIB）、となります。

乾癬で進行中の研究18の一環として、一人の患者から得られたこれらの4つのアウトカムの値の例を表1に示されています。

5。代表的な結果

以下の表は、アテローム性動脈硬化プラーク活動や乾癬を持つ単一の患者のFDG-PET/CTで検出された血管の炎症の転帰を決定するさまざまな方法を示しています。

動脈のセグメント（スライス数） SUVmean（SD） TBR（SD） MVP（SD） GIB（SD）
上行大動脈（n = 8）に 1.43（0.24） 1.31（0.18） 5.68（3.08） 53.99（19.50）
大動脈弓（n = 5）に 1.38（0.25） 1.30（0.22） 8.88（4.94） 59.85（18.66）
胸部大動脈（N = 20）降順 1.42（0.20） 1.29（0.19） 3.11（0.98） 125.66（53.11）
副腎腹部大動脈（N = 29） 1.40（0.19） 1.26（0.17） 2.37（0.66） 50.75（17.64）
大動脈腹部大動脈（N = 26） 1.38（0.21） 1.20（0.16） 1.72（0.54） 45.80（10.86）

図1
図1 PET画像。でFDG集積を示して高齢化やアテローム性動脈硬化症の20我々の研究では患者からの初期のPET再構成画像の代表的な結果のシリーズA）腸骨と大腿動脈、B）膝窩動脈、C）腹部大動脈、D）大動脈弓。

図2
図2。関心領域（ROI）の配置。横融合FDG-PET/CT画像は、高齢化やアテローム性動脈硬化症の20我々の研究では患者からの近位下行大動脈のレベルで表示されます。 ROIは、胸部下行大動脈の周囲に配置されており、ソフトウェアは、SUV、最大SUV、およびmm 2のROIの面積を意味する計算されます。これは、興味のあるこの動脈セグメントを介してデータの1つのスライスのためであり、技術は、その後大動脈の各セグメントを通過するすべてのスライスに対して繰り返されます。

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Discussion: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

ここで紹介する方法は、実行するのは簡単ですし、臨床的に重要な動脈床におけるアテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症に関する有用な情報を得ることができます。重点を保証するものではこの分析的なアプローチのいくつかの重要な機能があります：1）私達は、16検出器の行を持つ高品質のPET / CTスキャナを使用し、飛行能力の時間で、2）我々は、臨床情報を知らさ2経験豊かな観測者を活用する定量的データの整合性を確保するために測定を行う、3）我々は、同時に各有益です。定量化の4つのアウトカムを説明します。我々は、少なくとも動脈の平均SUVと静脈血の測定をお勧めしますと、SUVのでTBRを推定できることを意味します。我々は、strを組み込むことにより、疾病負担のグローバルな定量化を提供するようにMVP、小説定量的なパラメータは、また、アテローム性動脈硬化プラーク活動および取得するための血管炎症の重要な決定要因になると信じているucturalおよび分子の測定。 MVPがないのに対し、SUVとTBRは、アテローム性動脈硬化血管疾患で観察された構造変化を考慮していません。また、MVPは、グロ​​ーバルアセスメントの目的とした容器から得られた複数の測定値の総和を可能にします。

PET / CTは、理想的には、その高感度、高コントラスト分解能、定量的な性質、および組み合わせて代謝と解剖学的情報を提供する能力を与えられたこれらの成果の治療変調の短期的および長期的影響の評価に適しています。今後の研究ではPET / CTによって測定される血管の炎症時にスタチン療法を越えて、同様に他の疾患に標準と新規治療法の効果を調べる必要がありますように、このようなメタボリックシンドローム、関節リウマチ、糖尿病などの過剰なアテローム性動脈硬化症に関連付けられた状態非侵襲的な検出、特性評価、およびアテローム性動脈硬化症プラークの治療の進歩フィールド。

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Disclosures: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

利害の衝突が宣言されません。

Acknowledgements: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

NNMは、国立乾癬財団、NHLBI 5K23HL97151-3とHL111293からの助成金によってサポートされています。 JMGは、NHLBI R01 HL089744とR01 HL111293でサポートされています。

References: アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（FDG-PET/CT）

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