灌流スキャン

灌流とは、リンパ系または血管を通って臓器または組織に体液が流れることです。^[1]灌流スキャンとは、この灌流を観察、記録、定量化するプロセスです。灌流スキャンという用語は、幅広い医療用画像診断法を包含しています。^[2]

心臓や脳などの重要な臓器への血流データを把握する能力により、医師は患者の治療をより迅速かつ正確に選択することができます。核医学は長い間、灌流スキャンをリードしてきましたが、この手法にはいくつかの落とし穴があります。作成されたスキャンは、訓練されていない目にはぼんやりとした不規則なパターンに見える可能性があるため、「不明瞭な医学」と呼ばれることがよくあります。CT と MRI の最近の進歩により、血流を示すグラフや一定期間の血液量のグラフなど、より鮮明な画像と確かなデータが得られるようになりました。^[2]

• マイクロスフィア
• CT
• MRI
• 核医学またはNM

放射性ミクロスフェアの使用は、最近の画像技術よりも古い灌流測定方法です。このプロセスでは、放射性同位元素でミクロスフェアを標識し、これを被験者に注入します。灌流測定は、体内の特定の領域の放射能と、ミクロスフェアの注入時に採取した血液サンプルの放射能を比較することによって行われます。^[3]

その後、蛍光マイクロスフィアの代わりに放射性標識マイクロスフィアを使用する技術が開発されました。^[4]

CTで臓器への灌流を測定する方法はまだ比較的新しい概念ですが、脳灌流の最初の動的画像研究は、1979 年にノースカロライナ州ダーラムのデューク大学医療センターの E. Ralph Heinz らによって報告されました。^[5]自身は、1978 年 6 月 4 日から 10 日にヴィースバーデンで開催された第 11 回神経放射線シンポジウムでの「動的コンピュータ断層撮影」に関するプレゼンテーションの参考文献を引用していますが、このプレゼンテーションは会議の議事録には提出されていません。^[6] CT 灌流分析の元のフレームワークと原理は、1980 年にカリフォルニア大学サンフランシスコ校の Leon Axel によって具体的に示されました。^[7]これは、血管系を通過するヨウ素化造影剤のボーラスを注入しながら、脳の事前に選択された領域を動的に連続的にスキャンする神経画像診断で最も一般的に行われています。その後、さまざまな数学モデルを使用して生の時間的データを処理し、虚血性脳卒中や動脈瘤性くも膜下出血後の脳血流量（CBF）などの定量的な情報を確認することができます。現代のCTスキャナーで実行される実用的なCT灌流は、英国ケンブリッジのケン・マイルズ、マイク・ヘイボール、エイドリアン・ディクソンによって最初に説明され^[8]、その後、ドイツのマティアス・ケーニッヒとエルンスト・クロッツを含む多くの人々によって開発され、^[9]、後にスイスのマックス・ウィンターマークとカナダのオンタリオ州のティン・イム・リーによって開発されました。^[10]

灌流MRIにはさまざまな技術があり、最も一般的なものはダイナミック造影増強法（DCE）、ダイナミック磁化率造影法（DSC）、動脈スピンラベリング（ASL）である。^[11]

DSC では、ガドリニウム造影剤 (Gd) が注入され (通常は静脈内)、高速T2* 強調画像の時系列が取得されます。ガドリニウムが組織を通過すると、近くの水プロトンの T2* が減少します。観察される信号強度の対応する減少は、灌流の代理とみなされる局所 Gd 濃度に依存します。取得された時系列データは、その後、BV (血液量)、BF (血流)、MTT (平均通過時間)、TTP (ピークまでの時間) などのさまざまなパラメーターを使用して灌流マップを取得するために後処理されます。

DCE-MRI でも静脈内 Gd 造影剤が使用されますが、時系列は T1 強調で、局所 Gd 濃度に応じて信号強度が増加します。DCE-MRI のモデル化により、血管透過性および血管外漏出速度に関連するパラメータが得られます (灌流 MRIに関するメイン記事を参照)。

動脈スピンラベリング(ASL) の利点は、注入された造影剤に頼らず、イメージングスライスで観察される信号の低下から灌流を推測できることです。この信号の低下は、イメージングスライスの外側の流入スピンが選択的に飽和したために生じます。ASL スキームにはさまざまなものがありますが、最も単純なのはフロー交互反転回復 (FAIR) です。このスキームでは、スライス外の飽和を除いて、同一のパラメータを 2 回取得する必要があります。2 つの画像の違いは、理論的には流入スピンのみによるものであり、「灌流マップ」と見なすことができます。

核医学では、患者の診断と治療に放射性同位元素を使用します。放射線学が主に構造に関するデータを提供するのに対し、核医学は機能に関する補足情報を提供します。^[12] すべての核医学スキャンは、画像化しているシステムの機能に関する情報を専門の臨床医に提供します。

使用される具体的な手法は、一般的に次のいずれかです。

• 単一光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT) は、対象の臓器または臓器系の3 次元画像を作成します。
• シンチグラフィー、2次元画像を作成します。

NM 灌流スキャンの用途には、肺の換気/灌流スキャン、心臓の心筋灌流イメージング、および機能的脳イメージングが含まれます。

換気/灌流スキャンは、VQ（V=換気、Q=灌流）スキャンとも呼ばれ、肺への血液と空気の供給が不一致な領域を特定する方法です。主に肺塞栓症の検出に使用されます。

研究の灌流部分では、血液に標識を付けた放射性同位元素を使用して、肺のどこに血液が灌流しているかを示します。スキャンで血液が供給されていない領域が見つかった場合、臓器のその部分に血液が灌流できない閉塞があることを意味します。

心筋灌流イメージング（MPI）は、虚血性心疾患の診断に使用される機能的心臓イメージングの一種です。ストレス状態下では、病変心筋は正常心筋よりも血流が少なくなるという原理に基づいています。MPI は、心臓ストレス テストのいくつかのタイプの 1 つです。

心臓に特異的な放射性医薬品が投与されます。例：^99m Tc-テトロフォスミン（Myoview、GE healthcare）、^99m Tc-セスタミビ（Cardiolite、Bristol-Myers Squibb、現在はLantheus Medical Imaging）。その後、運動またはアデノシン、ドブタミン、ジピリダモール（ジピリダモールの効果を逆転させるためにアミノフィリンを使用できます）による薬理学的処置のいずれかによって、心拍数を上げて心筋ストレスを誘発します。

ストレス後に実施される SPECT イメージングでは、放射性医薬品の分布、ひいては心筋のさまざまな領域への相対的な血流が明らかになります。診断は、ストレス時の画像を安静時に取得した別の画像セットと比較することによって行われます。放射性核種はゆっくりと再分布するため、通常、両方の画像セットを同じ日に実施することは不可能であり、そのため 1 ～ 7 日後に 2 回目の受診が必要になります (ただし、ジピリダモールを使用した Tl-201 心筋灌流検査では、ストレス後わずか 2 時間で安静時の画像を取得できます)。ただし、ストレス時の画像が正常であれば、安静時の画像も正常であるため、安静時の画像を実施する必要はなく、そのため通常はストレス時の画像が最初に実施されます。

MPIは、全体的な精度が約83％（感度：85％、特異度：72％）であることが実証されており、^{[13]ストレス}心エコー検査を含む虚血性心疾患の他の非侵襲的検査と同等（またはそれ以上）です。

通常、機能的脳画像診断で使用されるガンマ線放出トレーサーは、テクネチウム ( ^99m Tc) エグザメタジム( ^99m Tc-HMPAO、ヘキサメチルプロピレンアミンオキシム)です。テクネチウム-99m ( ^99m Tc) は、ガンマカメラで検出できるガンマ線を放出する準安定核異性体です。エグザメタジムに付着すると、^99m Tc が脳血流に比例して脳組織に取り込まれ、その結果、核ガンマカメラで脳血流を評価できるようになります。

脳内の血流は局所的な脳代謝やエネルギー消費と密接に関係しているため、^99m Tc-エキサメタジム（および類似の^{99m Tc-ECトレーサー）は、}認知症のさまざまな原因病状の診断と鑑別のために、脳代謝を局所的に評価するために使用されます。報告された多くの研究のメタ分析によると、このトレーサーを使用したSPECTはアルツハイマー病の診断感度が約74%であるのに対し、臨床検査（精神検査など）の感度は81%です。最近の研究では、アルツハイマー病の診断におけるSPECTの精度は88%にも達することが示されています。^[14]メタ分析では、アルツハイマー病と血管性認知症を区別する点で、SPECTは臨床検査や臨床基準よりも優れていました（91%対70%）。^[15]この後者の能力は、脳の局所代謝をSPECTで画像化することに関係しており、多発性脳卒中に見られる皮質代謝の斑状喪失は、アルツハイマー病に典型的な後頭葉以外の皮質脳機能のより均一または「滑らかな」喪失とは明らかに異なります。

^99m Tc-エキサメタジム SPECT スキャンは、脳の局所的グルコース代謝を評価する脳のフルデオキシグルコース(FDG) PETスキャンと競合し、多くのプロセスによる局所的脳損傷に関する非常に類似した情報を提供します。ただし、SPECT の方が広く利用されています。その基本的な理由は、放射性同位元素生成技術が SPECT の方が長持ちし、はるかに安価であり、ガンマ スキャン装置も安価であることです。その理由は、^99m Tc は比較的単純なテクネチウム 99m ジェネレータから抽出され、新鮮な放射性同位元素を供給するために毎週病院やスキャン センターに配送されるのに対し、FDG PET は高価な医療用サイクロトロンと「ホット ラボ」(放射性医薬品製造用の自動化学ラボ) で製造する必要がある FDG に依存し、その後スキャン サイトに直接配送する必要があるためです。1 回の配送分数は、110 分という短い半減期によって制限されます。

陰嚢の放射性核種スキャンは精巣捻転を診断する最も正確な画像診断法ですが、日常的に利用できるわけではありません。^[16]この目的に選択される薬剤はテクネチウム-99m過テクネチウム酸です。^[17]最初に放射性核種血管造影検査が行われ、続いて放射性核種が組織に浸透した後に静止画像が得られます。健康な患者では、最初の画像で精巣への対称的な血流が示され、遅延画像では均一に対称的な活動が示されます。^[17]

• 機能的磁気共鳴画像
• 四肢筋骨格系の虚血再灌流障害
• MUGAスキャン
• 灌流
• 陽電子放出断層撮影
• 脳卒中
• 換気/灌流比