研究所報2002

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PETによる心機能画像の臨床応用に関する研究 N-13アンモニア一回静注法と心電図同期PETによる心筋血流と心拍出量の同時測定岡沢秀彦・高橋昌章・羽田龍彦・杉本幹治・岸辺喜彦

1．はじめに

　心疾患における定量法・機能評価法には、左室造影、心エコー、核医学検査等による心拍出量の測定があるが、心筋血流の測定や糖代謝・酸素代謝の測定はPETでのみ可能である。これまで心筋血流の評価は、主にSPECT画像による定性的評価で行ってきたが、PETの導入により、真の定量値測定が可能となった。当センターではPTCA等による虚血性心疾患の治療が盛んであり、その治療効果判定や術後のフォローアップは重要である。また、心臓リハビリによる保存的な治療も進められており、これらの評価にPETによる定量的数値を用いることは、客観的な患者の病態把握に有用であると考えられる。心臓疾患の予後は、心筋血流量(MBF)のみでなく、心拍出量(EF = ejection fraction)とも関連があるとの報告が近年多く見られ1)-3)、MBFとEFの同時測定は、慢性に経過する心筋梗塞や狭心症の患者のフォローアップや治療の効果判定の指標として有用と考えられる。近年SPECTの心筋機能測定として普及している心電図同期収集法によるEF測定をPETに応用し、一回のトレーサー投与で血流値と心機能の同時測定の可能性を検討した。

2．対象および方法

　正常ボランティア6名（男性5名・女性1名、平均年齢38±10歳）と心臓疾患患者34名（男性22名・女性12名、平均年齢69±8歳）に対し、N-13アンモニア(13NH3)の静脈投与とO-15一酸化炭素(C¹⁵O)一回吸入法をそれぞれ行い、PETデータを収集した。まずC¹⁵O約1200MBq吸入後、心電図同期PETを8fr/cycleで5分間撮像し、O-15の減衰を待った。C¹⁵O吸入約15分後に約740MBqの13NH3を50秒間で静注した。注入と同時にPETのダイナミック収集を5分間行い、続けて10分間の心電図同期PETを行った。MBFは最初のダイナミック収集よりグラフィック法(Patlak plot法)を用い、以下の計算式に基づいて算出した4) - 6)。K* = MBF*1 - 0.607e (-1.25/MBF)] (K*はplotの傾き)左室拍出量(LVEF)は心電図同期収集のデータを用い、定量的心機能解析プログラムpFAST(Perfusion and Function Assessment by Myocardial SPECT; 札幌医科大学)7)で算出した。C¹⁵O吸入により得られた心電図同期心プール(GBP)イメージでも同様に、左室容積およびLVEFを測定した。患者の内20名は血管造影時に心プール像(LVG)の撮像も行っており、LVG, GBP, pFASTの三法によるLVEFや左室容積の精度を比較した。また、正常者6名及び患者34名計40名を、心筋血流画像に欠損を認める症例と認めない症例の二群に分け、GBPとpFASTのEF値に相関があるかを検討した。

3．結果・考察

　正常ボランティアのMBFは平均0.61±0.10 (ml/min/g)で、アンモニアによる血流値としては標準的な値が得られた。また、心疾患患者においては、虚血・梗塞部位と血流の低下・欠損部位が良く一致していた（図1）。

心筋血流（MBF）画像：正常心筋（上段）および陳急性心筋梗塞例（下段）。 — 図1心筋血流（MBF）画像:正常心筋（上段）および陳急性心筋梗塞例（下段）。

アンモニア心電図同期PETおよびC15OによるGBPは、心筋の動きを良好に描出し、左室容量および左室心拍出率を評価可能であった（図2）。
PETとLVGともに施行した患者20名において、LVEFを3つの解析法(LVG, GBP, pFAST)で比較すると、LVGとGBPはほぼ同様の数値を示したが、pFASTはEFを過小評価する傾向にあり、特に血流の欠損が認められる症例においてその傾向が認められた（表1）。

表1.心拍出量(EF)の三法による比較
*P ＜ 0.001(LVGとの比較)、P ＜ 0.005(GBPとの比較)
	LVG	GBP	pFAST
患者(20名)	54±16	53±14	46±16*
欠損なし(8)	67±13	66±9	59±16
欠損あり(12)	46±12	44±10	38±8*

また、全40症例について、GBPとpFASTを比較すると、EF値において比較的良好な相関が認められた(y = 0.97x - 2.94, R = 0.87, P ＜ 0.0001)。しかし、pFASTでの過小評価の傾向は同様に認められ、特に血流欠損を認める症例において顕著であった(表2)。

表2.心拍出量(EF)の比較（GBP vs. pFAST）
*P ＜ 0.001 (paired t-test)
	GBP	PFAST
正常ボランティア（20名）	65±5	63±6
心疾患患者（34名）	51±14	46±15*
欠損なし(15)	60±12	56±13
欠損あり(19)	45±11	39±11*

4．まとめ

　一回のトレーサー投与で血流(MBF)と心拍出量(EF)を同時に計測する検査法を開発した。投与後5分間のダイナミック収集で得られるMBF画像は、心筋血流を定量的に評価可能であった。また、引き続き撮像された心電図同期PETで得られたEF値は、他の検査法と良好な相関を示したが、MBF画像で血流欠損を示す症例では、EFを過小評価する可能性が示された。この様な症例では、GBP-PETを追加撮像することにより、EFを正確に評価することが可能と考えられた。
本研究は、Journal of Nuclear Medicine 2002年8月号に掲載された。

参考文献

1） The multicenter postinfarction research group. Risk stratification and survival after myocardial infarction. N Engl J Med 1983; 309: 331-6.
2） Borow KM, Green LH, Mann T, et al. End-systolic volume as a predictor of postoperative left ventricular performance in volume overload from valvular regurgitation. Am J Med 1980; 68: 655-63.
3） Hachamovitch R, Berman DS, Shaw LJ, et al. Incremental prognostic value of myocardial perfusion single photon emission computed tomography for the prediction of cardiac death: differential stratification for risk of cardiac death and myocardial infarction. Circulation 1998; 97: 535-43.
4） Choi Y, Huang SC, Hawkins RA, et al. A simplified method for quantification of myocardial blood flow using nitrogen-13-ammonia and dynamic PET. J Nucl Med 1993; 34: 488-97.
5） Choi Y, Huang SC, Hawkins RA, et al. Quantification of myocardial blood flow using 13N-ammonia and PET: comparison of tracer models. J Nucl Med 1999; 40: 1045-55.
6） Patlak CS, Blasberg RG, Fenstermacher JD. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. J Cereb Blood Flow Metab 1983; 3: 1-7.
7） Nakata T, Katagiri Y, Odawara Y, et al. Two- and three-dimensional assessments of myocardial perfusion and function by using technetium-99m sestamibi gated SPECT with a combination of count- and image-based techniques. J Nucl Cardiol 2000; 7: 623-32.
8） Okazawa H, Takahashi M, Hata T, Sugimoto K, Kishibe Y. Measurement of myocardial blood flow and ejection fraction with a single dose of 13NH3 and PET: Evaluation of gated PET. J Nucl Med 2001; 42 (suppl): 166P.

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