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方法論記事

MRI陰性てんかんの局在性改善:デュアルプローブPET/MR(18F-FDG/11C-FMZ)の相乗効果

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DOI:

10.3791/69386

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2025年12月5日

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1Department of Nuclear Medicine, General Hospital of Northern Theater Command, 2Department of Haematology, General Hospital of Northern Theater Command

この記事について

サマリー

ここでは、MRI陰性難治性てんかんの中心を正確に定位し、診断と治療を最適化するデュアルプローブ 18F-FDG/11C-FMZ PET/MRIを用いたプロトコルを説明します。

要約

難治性てんかん、特にMRI陰性症例の局在化は、神経障害の診断と治療において重要な課題です。この課題に対応するため、本研究は二重プローブ陽電子放出断層撮影/磁気共鳴画像法(PET/MR)技術を用いててんかん性の焦点を局在する標準化されたプロトコルを提案します。プロトコルは放射線トレーサーの選択、画像配列設計、画像解釈戦略に焦点を当てています。放射線トレーサー選択:この画像診断は、¹⁸F-フルオロデオキシグルコース(18F-FDG)代謝画像と 11-C-フルマゼニル(11C-FMZ)GABA_A受容体イメージングを組み合わせ、難治性てんかん患者のてんかん形成焦点を特定するために、グルコース代謝異常やGABA_A受容体密度の変化を検出します。画像シーケンス設計:まずFDG PET/MRスキャンを行い、その後24時間後にFMZ PET/MRスキャンを行い、構造的および機能的画像を含むMRIシーケンス画像を実施;画像解釈戦略:デュアルプローブ評価戦略は、FDGの低代謝とFMZ結合減少を通じててんかん性の焦点を特定し、同時進行する結果が強力な証拠を提供します。定量解析にはFDGおよびFMZ画像の標準化された取り込み値(SUV)および非対称指数(AI)が含まれます。本研究は、放射線トレーサー、スキャンパラメータ、画像融合法の調製過程を詳細に説明し、代表的な結果を通じてプロトコルの有効性を検証しています。デュアルプローブPET/MRイメージング技術の採用により、てんかん性の焦点局在の精度が向上し、より正確な評価や治療成果の向上が期待されています。現在、このプロトコルは方法論的検証を完了しており、予備結果は臨床的てんかん性焦点切除術の術前評価の指針となる可能性を示しています(局所結果に基づく3名の患者で手術が成功し、術後発作はありません)。技術的制約(例: 11C-FMZの短い半減期、サイクロトロン依存性)に対処するため、最適化の方向性としては、長半減期類似物の開発や多トレーサーの組み合わせの検討が含まれます。将来的にはAI支援画像解析や病変の特定との統合も可能です。まとめると、本研究は精密なてんかん診断と治療に新たな洞察を提供し、患者の転帰改善に重要な示唆を持っています。

概要

難治性てんかんは、2つ以上の適切に選択・投与された抗てんかん薬に対する耐性を特徴とし、しばしば局所性てんかんとして現れ、神経認知障害と併存する精神障害を伴います。薬物治療が失敗した場合、てんかんの焦点の外科的切除が重要な介入となり、術前の正確な位置定位が成功の重要な前提条件となります。

従来の磁気共鳴画像法(MRI)では、難治性てんかん患者の約30〜40%でてんかんの焦点を特定することはできません。標準的なプロトコルは、しばしば1.5Tスキャナーと5mmのスライス厚さを用い、海馬硬化症や局所皮質形成不全8のような微妙な病変を見逃すことがあります。さらに、構造的MRIは発作間期と発作期間で起こる動的な代謝変化を捉えることができず、従来の画像診断の感度が限られていることを浮き彫りにしています。脳波計(EEG)は電気生理学的な局在情報を提供しますが、その空間分解能は限られており、頭皮組織の減衰の影響を受けやすいです10。これらの制約により、てんかん性焦点の正確な三次元定位を達成することは困難です。さらに、頭蓋内EEGモニタリングなどの侵襲的手技もしばしば必要とされます11,12。これらの要因が総じて、MRI陰性てんかん患者の術前評価サイクルを長引かせ、手術判断に伴うリスクを高め、臨床予後に直接影響を与えます。

統合陽電子放射断層撮影/磁気共鳴画像法(PET/MR)技術の臨床応用は、この課題に対する有望な解決策を提供します。この技術は機能情報と代謝情報、さらに高解像度の解剖構造データを同時に取得でき、マルチモーダル画像の空間的・時間的正確な融合を可能にします。PET/MRは複数の検査を1回のスキャンに統合することでワークフロー効率を本質的に向上させますが、13単一放射性トレーサーの診断特異性には依然として限界があります。18F-フルオロデオキシグルコース(18F-FDG)PETは、真のてんかん性の焦点の範囲を超えた広範な低代謝領域をしばしば示し、外科的境界がぼやけてしまうことがあります。さらに、18F-FDG PETのような単一機能画像診断技術は、偽陰性のリスクを依然として抱えています。この制限は主に空間分解能の不足に起因しており、微小皮質異形成症や局所皮質構造異形成症などの微細な病変を検出する能力が制限されています。

研究によると、FDGと11C-フルマゼニル(11C-FMZ)の併用は局所における偽陽性率を有意に減少させることが示されています。FMZは受容体異常のコア領域を正確に区分し、FDGはより広範な機能抑制ネットワークを反映している可能性があります17,18。本研究は、18F-FDGおよび11C-FMZを用いた二重プローブPET/MRイメージングプロトコルの確立を目指しています。てんかん患者では、発作間期においてシナプス活動が抑制されるため、てんかん性焦点は代謝が低下します19。18F-FDG PET画像は、これらの異常なグルコース代謝領域を反映しています 20,21,22,23。一方、11C-FMZ PETイメージングはGABA_A受容体の分布を標的とし、異常な受容体密度を持つてんかん性焦点の特異的同定を可能にします。この二重プローブPET/MR技術は、機能的情報と解剖学的情報を同時に取得し、時空間的登録誤差を低減します。代謝解析(FDG)と受容体解析(FMZ)の二重パラメータ解析を組み合わせることで、診断特異性が向上します。これはてんかん性の焦点局在の精度を向上させるだけでなく、動的な代謝パラメータを解析することでてんかん性ネットワークの機能的結合特性の評価も可能にします。このような多次元的な評価方法は、てんかんの病態生理学的メカニズムに関する新たな洞察を提供し、個別化された治療計画を策定するための条件を創出します。

デュアルプローブPET/MRには一定の応用可能性がありますが、MRI陰性てんかんに対する現在の臨床的使用には、実用的な標準化されたプロトコルが存在せず、医師はMRスキャンプロトコル、手技、融合戦略、定量的解析支援、画像解釈など多くの困難に直面しています。二重プローブPET/MRに基づく標準化されたスキャンプロトコルを提案することで、本論文は難治性てんかん患者におけるてんかん性焦点局在の精度向上におけるPET/MRの有効性を検証するだけでなく、推進可能な標準化された手術手順の確立を目指し、技術の臨床への応用を促進しようと試みます。このプロトコルは、放射線トレーサーの選択、画像シーケンスの設計、画像解釈の戦略などの重要な側面を規定し、後の臨床応用のための参照可能な手術仕様を提供します。

本研究で提案された二重プローブPET/MRプロトコルは方法論的には実現可能ですが、実際には以下の条件を満たす必要があります。まず、機器要件:統合型PET/MRI機器が必要です。次に、放射トレーサーの準備: 11個のC-FMZはサイクロトロンを用いて現地で準備する必要があります。第三に、スキャンプロセスの互換性: 18F-FDGと 11C-FMZのスキャンセッションは少なくとも24時間の間隔を空けてスケジュールする必要があります。第四に、人材技術要件:PETを用いた代謝解析とMRIの神経画像解析の両方を習得した専門の核医学専門家が求められます。これらの実用的な課題は、異なる臨床環境でのプロトコルの採用に影響を与える可能性があり、将来的には実装の閾値を下げるためにさらなる最適化が必要です。

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プロトコル

この研究は地元の医療倫理委員会から承認を得ています。本研究はヘルシンキ宣言の原則に準拠しています。患者またはその法定後見人は、侵襲的処置、放射線被曝、フォローアップの要件を詳細に記載した書面によるインフォームドコンセントフォームに署名しなければなりません。

1. 放射性トレーサーの調製および品質管理

注:生物的職業保護および放射線職業保護の確立された原則を遵守することが不可欠です。さらに、医療廃棄物および放射性廃棄物の適切かつ遵守した処分に関するガイドラインに従うことも、関係するすべての人員の安全と福祉を確保するために重要です。

  1. 18F-FDGの準備のためのコアプロセス
    注:合成は完全自動化されています。臨床PET診断のために、無菌条件下で高い放射化学純度と無菌性を確保するため、以下のステップを60分以内に完了してください。
    1. フッ素18イオン([18F]F⁻)生成:サイクロトロン内で陽子を照射する酸素18濃縮水(H₂¹⁸O)。
    2. 捕獲および活性化:[18F]F⁻溶液を陰イオン交換カラム(例:QMA)に通します。次に、炭酸カリウム(K2CO3)と相転移触媒(例:Kryptofix 2.2.2、K222)を含むアセトニトリル溶液を用いてカラムを溶出し活性化します。
    3. 共生脱水:残留物にアセトニトリルを加えます。その後、混合物を加熱し、不活性ガスの流れの下で繰り返し蒸発させ、乾燥残留物を得ることで水分を完全に除去し、非常に反応性の高い無水フッ素源を作り出します。
    4. 求核フッ素酸化標識:乾燥フッ素源と前駆体(Man(OTf)2-Ac)を無水アセトニトリルに混合し、反応混合物を加熱して[18F]標識中間体([18F]FDM)を生成する。
    5. アルカリ加水分解脱保護:水酸化ナトリウムを加え、混合物を加熱して加水分解し、アセチル保護基を除去することで、原油 の18F-FDGが得られます。
    6. 中和および精製:加水分解溶液を中和し、その後アルミナカラム(遊離フッ素イオンや触媒を除去)、続いてC18 逆相カラム(疎水性不純物除去)で固体相抽出を行います。
    7. 滅菌ろ過とアリクォート:0.22μmの滅菌フィルターでろ過し、必要に応じて精製溶液を除去します。
    8. 迅速な品質管理と放出:活性、放射化学的純度、pHなどの重要な品質管理検査を実施し、非常に短時間(通常<30分)で検査を完了します。製品がすべての仕様を満たしていれば、PETイメージングのためにリリースしてください。
      注:放射化学純度(RCP)は、薬草本基準に従い分析薄層クロマトグラフィー(TLC)で評価され、最低RCPは90%、典型値は97%を超えると定められています。
  2. 11C-FMZの準備のためのコアプロセス
    注:半減期が 11°C(20分)と短いため、放射性核種の生成から最終無菌生成物までの全工程を30分以内に完了し、十分な活性を確保する必要があります。
    1. 11C-CO2の生産および変換:サイクロトロンを用いて14N(p,α)11Cの核反応を通じて11C-CO2を生成し、原料として1% O2/N 2の混合物を使用します。
    2. 11C-トリフルオロメタンスルフォニルメチルエーテル(11C-トリフラット-CH3)を生成し、11C-CO2を薬物合成系に移し、さらに11C-トリフラット-CH3に変換します。
    3. HClによる中和:反応細胞内で0.4mLのジメチルホルマアミド(DMF)にデメチルフルマゼニル0.5mgとNaH1mgを溶解します。この混合物を 11C-トリフラット-CH3 と0°Cで5分間反応させ、室温(RT)にして0.5 mol/L HClで中和します。
    4. 高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)分離および精製:HPLCによって混合物を分離・精製します。分離カラム:ヌクレオシル100-5 C18、250 mm × 10 mm。移動相:22%アセトニトリル溶液、0.01 mol/Lリン酸を含む。検出波長:254 nm。流量:4 mL/min。
    5. 放射性ピーク分数の収集:C18 カラムを用いて追加精製を行い、0.22μmの滅菌フィルター膜による最終ろ過で最終生成物 11C-FMZを得ます。
    6. 11C-FMZの合成品質検証:HPLCを用いて合成製品の放射化学純度分析を行い、放射化学純度(RCP)を検証します。クロマトグラフィーの条件は以下の通りです:カラム:逆相Cの18カラム;移動相:メタノール/水 = 65/35(v/v);流量:1.0 mL/min;検出器:放射性信号のオンライン監視のための放射性検出器です。標的化合物に対応する放射性ピーク(11C-FMZ)の保持時間が既知の標準(通常6.7分)と一致していることを確認しましょう。
      注:放射化学純度は、目標ピークの放射性積分面積に占める総放射性ピーク面積に対する割合として定義されます。バッチが適格と判断され、リリースするには≥98%の値が必要です。HPLC精製の成功は、 11C-FMZの期待保持時間にクロマトグラム上に鋭く対称的な放射性ピークが現れ、それ以前のピークや後のピークから良好な分離を示すことで示されます。採取された分画は透明で無色の溶液として見えるはずです。しかし、その本質は最終製品のリリースにおける包括的な品質検査(滅菌や内毒素検査など)ではなく、製造結果の検証にあり、インプロセスコントロール(IPC)の対象となります。

2. 患者参加基準

注:本研究は標準化されたデュアルプローブPET/MR画像プロトコルの確立を目指しています。サンプルサイズの選択は統計的検出力計算ではなく実現可能性に基づいており、主な目的は明確に定義された患者集団内で手続き的再現性と予備的な技術的実現可能性を確立することです。

  1. 国際てんかん防止連盟(ILAE)コンセンサス25の定義に基づく以下の基準を適用してください:
    1. 過去に2回の抗てんかん薬(AED)治療法の失敗を記録します。
    2. 各AED試験が薬剤選択(発作タイプまたはてんかん症候群に適した)、用量(耐容性のある臨床的に有効な用量まで調整)、および有効性を評価するのに十分な期間(通常は少なくとも3か月)において適切であることを確認します。
    3. 治療失敗とは、十分な試験後にいかなるタイプの発作(前兆を含む)が再発し、最低12か月間持続的な発作の自由を達成できなかったことと定義します。
  2. 難治性てんかん患者の補助診断。
    以下の証拠を統合してください:脳波検査(EEG)でのてんかん型放電(スパイク、スパイク・スローウェーブ複合体)、MRIでの構造的病変(例:海馬硬化症)、神経心理学的評価で明らかになった進行性の認知または行動障害を統合し、難治性てんかんの診断を支持し、その機能的影響を示唆します。
  3. 以下の基準に基づき不適格な被験者を除外します。
    1. 絶対的な禁忌として、最近(3か月以内の)大きな手術、外傷、感染症がある場合は除外してください。
    2. ウォッシュアウト期間を経ていない他の臨床試験参加者は除外します。
    3. 妊娠中または授乳中の女性は除外してください。
    4. 閉所恐怖症や長時間のスキャンに協力できない人は除外してください。
    5. PET/MR機器(例:金属インプラント、ペースメーカー)に禁忌がある患者は除外します。相対的な禁忌には、血糖コントロール不良(空腹時血糖値>11.1 mmol/L)、画像薬の代謝に影響を与える可能性のある重度の肝不全または腎不全、重度の心肺または代謝疾患(例:糖尿病)が含まれます。さらに、重度のうつ病、不安障害、精神病症状を持つ患者を除外し、研究への協力を確保する必要があります。

3. デュアルプローブPET/MR画像診断の標準化プロトコル

  1. スキャンは以下の手順に従って行われます:
  2. 全脳代謝プロファイルを取得するためにFDG PET/MRスキャンを実施してください。その後、FMZの定量解析に残留FDGが妨げられないように、少なくとも24時間後にFMZ PET/MRスキャンを実施します。
    注:FDGによって明らかになった広範な低代謝領域は、FMZの正確な境界線の定義および病変局在の重要な参考資料となり得ます。図 1を参照してください。

図1
図1:検査プロトコルフローチャート。デュアルプローブPET/MR(18F-FDG/11C-FMZ)スキャンプロトコルの回路図。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

4. PET/MR検査の準備

  1. 研究の24時間前には、参加者にアルコール、カフェイン、非必須薬物、激しい運動を避けるよう指示してください。スキャン前に遵守を確認し、安定した生理的状態(例:生物学的リズムや認知機能)を維持し、データの正確性を確保しましょう。
    注意:患者は発作間期である必要があります。患者は 18回のF-FDGおよび 11回のC-FMZ PET/MR(米国内検査/MRI)スキャンを受ける24時間前まで発作なしでいるべきです。この期間は、観察される代謝減少が一過性の発作後変化ではなく発作間期の状態を反映することを保証し、てんかん性の焦点を局所化する特異性を高めます。同じ原理は、発作期周辺の受容体利用可能性の変化を避けるために 11C-FMZ画像検査にも適用GABA_A。
  2. AEDの管理
    1. 11C-FMZのPETスキャン前には、GABA_A受容体結合を妨げる可能性のあるAED(例:ベンゾジアゼピン系、バルビツール酸系)を、薬理学的効果を排除するのに十分な期間、通常は少なくとも5半減期の間中止してください。しかし、中止後に発作のリスクが大幅に高まった患者では、担当てんかん専門医の厳密な評価と監督のもとでAEDの調整を行います。核心となる原則は、患者の安全を最優先することです。
    2. リスク評価と意思決定:患者の包括的な評価(発作の頻度、重症度、病歴など)に基づき、AEDの調整方法(例:完全な中止ではなく用量の減少)を決定し、臨床医に書面によるプロトコルへの署名を依頼します。
    3. 代替プロトコル:臨床医が関連するAEDの中止リスクが高すぎると判断した場合、薬剤の調整をせずにスキャンを行う。ただし、服用した薬名、用量、最後の投与時刻を画像報告書に明確に記録し、対応する薬剤がGABA_A受容体結合に及ぼす可能性のある競争的抑制効果を 11枚のC-FMZ画像の解釈時に考慮できるようにしてください。
    4. プロトコルからの逸脱の治療:理想的な給薬プロトコルからの逸脱はスキャンの失敗とみなすが、実際の臨床状況の反映である。画像の解釈を特定の薬の状況に照らして分析し、記録してください。
  3. FDG PET/MRスキャンの前に、参加者には8時間の断食を指示し、食物、甘い飲み物、静脈内グルコースを避けます。画像診断前に血糖値が11.1 mmol/L未満であることを確認しましょう。
    注意:FMZ PET/MR検査前には、通常の無糖水を飲むことができます。食事が必要な場合は、スキャンの少なくとも2時間前に行い、カフェインやアルコールを含まない軽い食べ物(例:白いお粥や白いパン)に限定してください。
  4. 申請書を確認し、被験者の基本情報、試験の目的、プログラムを確認し、すべての準備作業が完了していることを確認し、そして、被写体の詳細をファイルに記録します。
  5. 被験者およびその家族からPET/MR画像診断の目的、手技、潜在的リスク、期待される利益を詳細に記載したインフォームドコンセントを取得すること;さらに、病歴を詳細に確認し、身長と体重を記録し、MRIに禁忌がないことを確認することも行いました。
  6. 末梢の浅い静脈アクセスを確立し、注射前に被験者の情報、画像診断薬の種類、投与量を再確認してください。造影剤を静脈注射でゆっくりと行い、その後適切な量の生理食塩水でチューブを洗浄して残留を最小限にします。注射後はガーゼで穿刺点を押し、漏れを防ぎ、注射時間、部位、活動を正確に記録します。
    注意:各患者に投与される具体的な活動は体重に基づいて標準化されています。投与量は以下の式で計算されます:投与活動量(MBq)= 患者の体重(kg)×標準投与量/キログラム(MBq/kg)。一貫性を確保するため、プロトコル内のすべての患者に対して指定された範囲内の固定値(FDG:5 MBq/kg、FMZ:4.5 MBq/kg)を選択します。計算された投与量は正確に注射器に抽出され、注射前に別の技術者によって確認されます。
  7. 注入と取り込みのタイミング
    1. 11C-FMZの注入と取り込みタイミング。
      注:物理的半減期が非常に短い(20分)ため、注入からスキャン開始までの全工程が効率的かつ正確でなければなりません。
      1. 専用の調製室での完全な静脈内(IV)注射。注射直後、患者をPET/MRスキャンルームに案内し、姿勢、ポージング、コイル装着の準備を行います。
      2. 時間管理:注射後の準備プロセスを20分未満に制限し、できるだけ早くPETデータの取得を開始することを目標にしてください。不必要な遅延はトレーサー活性の著しい減衰を引き起こし、画像の信号対雑音比や診断値に大きな影響を与えます。
      3. スキャン開始:注射後20分以内にPET取得を行います。この時間帯は、FMZが受信体に結合し、最良の信号対雑音比を持つ準平衡状態に対応します。
    2. 18F-FDGの注入と取り込みタイミング
      注:注射のタイミングは比較的柔軟ですが、十分な吸収時間を確保する必要があります。
      1. 静かで光の少ない準備室で静脈注射を行います。注射後は、脳のFDG吸収が恒常性に達していることを確認するために30分間安静状態を維持し、その後PET/MRスキャンルームに行き、位置調整、ポージング、コイルマウントなどの準備を行います。
      2. スキャン開始:注射から約40分後にPET取得を開始します。この時間帯は、FDGが受容体に準平衡状態と最適な信号対雑音比に該当する時間帯に対応します。
  8. 注射が完了したら、直ちに視聴覚隔離手術を開始してください。待合室の照明を落とし、温度を約22°Cに設定します。 被験者には目を閉じ、静かにベッドで休み、この間は話したり食事をしたりしないように指示してください。
    注:この標準化された安静状態は、特に神経活動や環境刺激に非常に敏感な 18F-FDGにおいて、脳の放射性トレーサーの一貫した取り込みと分布を確保するために重要です。

5. PET/MR画像処理

  1. 検査前に、被験者および同行者に携帯電話、ヘッドウェア、入れ歯、眼鏡、時計、財布、硬貨などすべての金属製品を取り除くよう指示します。さらに、車椅子、担架、診察ベッド、酸素ボンベ、モニタリング機器のスキャンルームへの持ち込みを禁止してください。
  2. 被験者に耳栓を渡し、PET/MR検査台に仰向けに置き、その後、ヘッドネックコイル(8チャンネルのヘッドネック複合コイル)を用いて首の周囲を囲み、頭部を固定装置(例:特殊なヘッドレストやフォームパッド)で頭部を固定し、動きを最小限に抑えつつ快適さを確保します。
  3. 被験者に腕をリラックスさせ、不快に感じたら警報装置を作動させるよう指示する。
  4. 取得した画像を確認し、被写体の頭部がスキャナー内で正しく中央に位置し、コイル中心と整合しているか確認してください。
  5. 画像再構成のための順序部分集合期待最大化(OSEM)アルゴリズムを用いてPETデータを取得します。ゼロエコータイム(ZTE)パルスシーケンスを用いたMR画像診断を行い、減衰補正を行い、骨、空気、軟部組織の断片化を可能にします。
    注:神経機能評価の結果によると、必要に応じて患者に適切な量の鎮静薬を投与し、PET/MR検査中に快適かつ安定させる必要があります。これにより画像の質が向上し、患者の不快感や不安によるモーションブレを防ぐことができます。このようなモーションブラーは、最終的な画像の鮮明さや正確さに影響を与える可能性があります。

6. PET/MRスキャンシーケンスおよび画像診断戦略

注:使用されているPET/MRシステムはGE Healthcare SIGNA PET/MR(3.0 T MRとLBS-SiPM検出器)です。

  1. MRおよびPETスキャンは同期して実施され、PETスキャン時間は40分です。MRシーケンスは構造的シーケンスと機能シーケンスに分けられます。通常、2回の取得セッションで1つの機能画像のみが取得されます。判断はこれらのセッション中の患者の状態に依存します。状態が良好であれば、適切なMRスキャンシーケンスの増加を許可します。発作エピソードと発作間期の比較については、選択的に2倍の機能像を取得します。表 1を参照してください。
    注:MR機能配列の役割は補助的かつ補助的です。コアてんかん形成の焦点位置化は、デュアルプローブPETおよび高分解能構造MRIの融合解析に依存しています。研究者は特定の状況に基づいてアプローチを選択することがあります。

表1:各特定の配列に対する取得目標とパラメータ。この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

7. 結果の解釈

  1. 画像品質管理と前処理
    1. 構造MRI、機能イメージング、 18F-FDG PET代謝画像、 11C-FMZ PET受容体結合画像の予備品質管理を含む、オリジナル画像品質の評価を行います。前述の品質管理チェックを通過した画像のみを使い、その後の視覚的および定量的分析ワークフローに進めます。第8節に記載されたプロトコルに従い、品質管理に失敗した画像の処理または破棄。
      注:このステップは、GE Advantage Workstation 4.7ワークステーション上の画像解析ソフトウェア、特に自動融合用のVolume Viewer 7ソフトウェアを用いて実施されました。測定精度誤差は0.1mmと最低0.1度で、融合誤差はボクセルです。
    2. Fuse 18F-FDG PET 代謝マップと 11C-FMZ PET 受容体結合マップを高解像度3DのT1加重解剖画像と組み合わせ、T2-FLAIR配列画像を並べて主要な参考資料として表示し、病変範囲の予備的な視覚的評価を可能にしました。
      注:融合は、PET代謝・受容体結合画像およびT1加重MRI解剖画像が、皮質の解剖学的輪郭、心室境界、海馬などの主要構造を完璧に登録し、ゴーストやエッジのずれが起きない場合に成功とみなされます。
  2. 定量分析
    1. 病変の標準化取り込み値(SUV)を測定します。てんかんに関連する病変は、対側や健康な対照群よりもSUV値が低いことが多いです。この解釈は、絶対閾値ではなく、対側の正常な脳領域や健康な対照データベースとの比較を必要とします。
    2. 非対称指数(AI)の値を計算します。臨床現場では、病変の代謝異常を特定する閾値としてAI値>10-15%が一般的に用いられます。公式は次の通りです:AI(%) = |(反対側SUVは病変型SUVの意味)|/ 反対側SUVは100%の100%×ことを意味します。
    3. 関心領域(ROI)に基づいてFDG異常領域とFMZ異常領域の空間的関係を評価し、重複を3つのタイプに分類します:完全重複(異常領域が高い空間的一貫性を示す)、部分重複(FMZ異常領域は完全にFDG異常領域内に含まれますが、より小さく局所的)、または完全分離(異常領域は空間的に独立しています)。
      注意:機関は、このプロトコルを適用する際には、特定の機器、再構築アルゴリズム、セグメンテーション手法に基づく内部の実験室標準を確立することが強く推奨されます。すべての定量的分析は視覚的解釈を支持し、主に視覚的に特定された疑わしい異常の客観的な定量化や、視覚的評価が決定的でない場合の意思決定のための補助的証拠を提供する役割を担うべきです。
  3. デュアルプローブ画像の体系的解析
    1. FDG PET画像の独立解析を行う。
      1. 異常なグルコース代謝領域を特定し、解剖学的部位、空間的範囲、強度(SUVで定量化)、形態的特徴(例:境界の明瞭度)に焦点を当てます。
      2. 視覚分析と定量的指標を組み合わせ、特に大脳皮質や深部構造の焦点低代謝領域に注目してください。
    2. FMZ PET画像の独立解析を行う。
      1. 受容体の分布GABA_A評価してください。異常な放射性トレーサー結合領域(通常は局所結合密度の低下として現れる)を特定します。
      2. 解剖学的な位置、空間的な範囲、そしてFDGの低代謝領域と比べて境界がより鋭いかどうかに注目してください。
    3. 二重トレーサーの発見を統合する:
      1. 18 F-FDG代謝減少と11C-FMZ結合が同時に低下する領域を、てんかん発症の可能性が高い領域として優先的に検討します。このプロセスはROIと定量的指標に基づいており、FDGとFMZ画像を並べて結果を総合的に評価します。
    4. 以下のアプローチを通じてマルチモーダル画像所見を統合します:
      1. FDGおよびFMZ PETスキャンから解剖学的に特定された領域を相関させる。
      2. 空間的一致性を評価してください。
      3. イメージングパラメータの違いを定量的に解析します。
      4. 臨床的および電気生理学的データを取り入れた包括的な判断を行いましょう。てんかんの焦点を特定の葉、回、または皮質下構造に局在させてください。

8. トラブルシューティングと品質保証

注:このプロトコルは収集されるデータの高品質を保証するために設計されています。以下は、よくある問題、その潜在的な原因、そして推奨される調整をまとめます。調整を実施する前に、患者の安全、放射線量、診断情報の信頼性への影響を考慮すべきです。

  1. イメージ融合不良
    1. 予防:各スキャンで繰り返し可能な頭部固定装置を使用し、体の姿勢を一定に保ちましょう。
    2. 治療:ワークステーションソフトウェアを用いて手動または半自動の微細融合を行います。融合誤差がある場合は記録し、結果の解釈に影響を反映させてください。もし満足のいく修正ができない場合は、その研究は無効とみなします。
    3. レビュー:固定の正確さは必ず視覚的に確認し、表示を重ねて主要な解剖構造(例:海馬、心室縁)の融合を確認しましょう。
  2. モーションアーティファクト
    1. 予防:スキャン前に十分なコミュニケーションを行い、患者の協力を得ること。不安や協力的でない患者には、あらかじめ定められた基準に従って適切な鎮静剤を使用してください。
    2. 認識:画像再構成プロセスをリアルタイムで監視し、アーティファクトが検出されると即座にスキャンを一時停止します。
    3. 遺物の扱い。
      1. 軽度のアーティファクトの場合は、モーション補正アルゴリズムを用いた画像再構成を試みてください。
      2. 重度のアーティファクトについては、患者の状態が許可しトレーサー活性が十分であれば、特にMR配列の場合は影響を受けた部分の再取得を検討してください。
      3. FMZスキャンでは、残った活動が再取得を支持しているかどうかを迅速に評価してください。
  3. 11C-FMZ走査遅延
    1. 予防:合成および品質管理プロセスを最適化し、スムーズな移行を実現します。注射前にすべての非侵襲的な準備を完了してください。
    2. 有事：
      1. 短い遅延(<10分)で、当初の予定通り即時回収を行います。活性の減衰は画像の信号対雑音比の低下を引き起こす可能性があり、これを報告書に記載する必要があります。
      2. より長い遅延(>10分)の場合は、取得時間を調整してください。stepa 8.2.3.2-8.3.2.5 をフォローしてください。
      3. 取得開始点を延期しますが、取得時間が十分であること(例:注入後30〜50分)を確保してください。これにより定量的精度は低下するかもしれませんが、定性的診断は救える可能性があります。
      4. 画像再構成のパラメータを調整したり、低カウント率を目標としたアルゴリズムやパラメータを用いて画像品質を最適化しましょう。
      5. 再スキャン:遅延が長すぎて活動が著しく不足し、条件(例:病院の方針、倫理的承認、患者同意)がある場合は、翌日または別の日に新たに準備したトレーサーで再スキャンを検討してください。

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結果

本研究のすべての症例画像は、本プロトコルの第7.1項および第8節に規定された厳格な品質管理プロセスを受けました。以下の基準を満たしていることを確認した後にのみ分析に含まれました:(1) MRI画像に明らかな運動アーティファクトや幾何学的歪みがないこと;(2) PET画像のトレーサー分布は均一であり、信号対雑音比が定量解析の要件を満たしていた。(3)PETおよびMRI画像の自動融合が成功し、主要な解剖学的構造(例:海馬回や溝回の輪郭)が誤りなく整列し、診断に影響を与える融合誤差がないことが目視検査で確認された。提示されたすべての代表的な画像は、上記の品質管理基準を満たしていました。

患者A、男性、28歳
10年前、患者は発作の初期発症を経験し、意識喪失と支離滅裂な発話を伴う10秒間の欠神エピソードを特徴とし、四肢のこわばりはありませんでした。当時の病院での初期評価は特に異常はありませんでした。その後、発作の頻度が増加し、記号論が進化し、発作後の健忘や最大30秒の持続時間の延長、よだれや唇を鳴らすなどの自動行為が伴うようになりました。その後2年間...

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ディスカッション

本研究の主な目的は、MRI陰性難治性てんかんの評価におけるデュアルプローブ(18F-FDG/11C-FMZ)PET/MRの標準化された運用プロトコルを確立し、明確化することでした。このようなプロトコルの臨床的必要性は、現在センター間で統一された仕様が存在しないこと、画像取得、解析、解釈の一貫性を生み、結果の比較可能性や臨床の広範な採用を妨げていることに起因しています。このプロトコルは、放射線トレーサーの準備、患者準備、画像シーケンス設計、デュアルトレーサー画像解釈戦略などの主要側面を網羅した詳細な段階的なフレームワークを提供することで、このギャップを埋めることを目的としています。

この研究は二つの代表的な事例を提示しています。患者Aでは、合同代謝低下(FDG)と受容体結合低下(FMZ)が右海馬に共局していました。対照的に患者Bは、より焦点化されたFMZ結合の領域を含む広範な左海馬の低代謝を示しました。これらの発見は、複合モダリティが異なる病態生理学的プロセスを明確に示すこ...

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開示事項

著者たちは利益相反を申告せず、研究における透明性と誠実さへのコミットメントを表明し、個人的または財務的な関係から生じる可能性のある不当な影響や偏見なしに発見や結論を提示することを保証します。

謝辞

本研究は、ノーザンシアター総合病院の独立研究プロジェクト「大腸がんにおける免疫微小環境の代謝再プログラミングと再構築のHGFc-MET調節」(ZZKY2024001)、ノーザンシアター司令部総合病院の独立研究プロジェクト「ADに対するPET/MR結合リンパジウムイメージガイド付き治療モダリティ選択研究」(ZZKY2024002)、およびノーザンシアター司令部総合病院の独立研究プロジェクトの支援を受けました。 「乳がん骨転移に対する知的マルチモーダル診断および治療システムの研究」(ZZKY2024003)。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
18Oリッチ水太陽日本三所、日本24-0091
アセトニトリルABX、ドイツTF-A1-231207002
空気清浄膜(Millex-25)メルク、ドイツSLFGN25VS
無水エタノール中国・上海の中産薬化学試薬10009293
C18結合シリカクロマトグラフィーカラムマッヘレイ・ナーゲル、ドイツ715412.100
サイクロトロンGE、アメリカミニトレース
デスメチルフルマゼニル江蘇華義科技有限公司、中国DFBE-95-0001A
ジメチルホルムアミド(DMF)百靈威科技有限公司、中国983353
エトオABX、ドイツ10009216
HPLC半準備分析システムSYKNM、ドイツS-1122
K2CO3溶液ABX、ドイツTF-K1-230724001
Kryptofix[2.2.2](K222)ABX、ドイツ800
液体フィルター膜(Millex-GV)メルク、ドイツSLGVR33RB
いや百靈威科技有限公司、中国114895
ペット/MRGE、アメリカシグナ
QMA列ウォーターズ、アメリカ186002350
放射性核種活性カピンテック、アメリカCRC-25R
参考標準フルマゼニル江蘇華義科技有限公司、中国FBE-97-0001A
Sep-Pak C18クロマトグラフィーカラムウォーターズ、アメリカ合衆国046933248A
トリフルオロメタンスルホン酸シグマ・オルドリッチ、アメリカMKBW5282V

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