近年.臨床PET画像は急速に発展し.一部の研究型医療センターに限られていたものが.全国の大規模総合病院に急速に普及し.PETが果たす役割はますます大きくなっています。
現在.科学技術の絶え間ない発展に伴い.世界には3種類のPETイメージング装置が存在します。
1.専用PET：PET撮影のみ可能で.SPECT撮影.CT撮影は不可。
2. ハイブリッドPET：SPECTの上にタイムコンプライアンスラインを搭載したPETイメージング装置.つまり2種類の核種イメージングを同時に行うことができる装置です。
3.複合PET：2000年以降.PETと高画質スパイラルCTを組み合わせたPET-CTは.PETとCTの最強の組み合わせです。 2種類の画像をリアルタイムに融合することで.検査部位の生化学的.機能的.解剖学的情報を同時に1枚の画像に表示し.比較・診断できるため.臨床応用におけるPETイメージングの重要性が大幅に向上します。
PET-CTは.人体の解剖学的構造変化を反映するだけでなく.より重要な点として.生体内の機能代謝に関する情報を提供し.分子レベルから疾患の病因や治療効果を明らかにすることができ.心臓や脳疾患.腫瘍の臨床診断に重要なツールとなっています。
I. 腫瘍におけるPET-CTの臨床的応用
1.腫瘍の診断と病期分類
腫瘍組織では.急激な細胞増殖.細胞膜のグルコースキャリアーの増加.細胞内リン酸化酵素の活性上昇などの生物学的特徴が認められ.腫瘍細胞における解糖系代謝が明らかに増加する。 18F-FDGは.ヒトのほぼすべての種類の腫瘍の代謝像に入ることができ.分光学的な腫瘍トレーサーである。
18F-FDGの細胞内濃度の程度は.細胞内の糖代謝の程度と正の相関があり.一般に腫瘍が悪性であるほどFDGの取り込みは顕著である。 また.全身18F- FDG PET-CT画像は.リンパ節や遠隔転移の検出率が高いため.腫瘍の病期診断の精度を高めることができます。 腫瘍の病期分類の精度を向上させることができる。
2.腫瘍の再発・転移のモニタリング
18F-FDG PETは.組織の生理・生物学的プロセスを反映し.腫瘍組織では糖代謝が亢進しているが.大半の線維化.壊死.脂肪組織では亢進していないことから.残存腫瘍や再発腫瘍の評価は難しい。 これは.線維化.壊死.脂肪組織の大部分では見られないため.悪性腫瘍の再発を監視する上で重要な意味を持つ。
一方.腫瘍マーカーが上昇しても従来の解剖学的画像に異常がない場合.全身18F-FDG PET-CT代謝画像の使用も.再発転移の検索や位置確認に確認されています。
3.早期効果測定
現在.悪性腫瘍患者の治療効果判定は.主に治療後の腫瘍の大きさで効果や病勢を判断していますが.治療後の形態的構造変化は腫瘍細胞の死滅に遅れるため.形態画像上に残存する腫瘤の原因となり.さらに.治療後に腫瘤は縮小しますが.まだ一定数の生きた腫瘍細胞が残っている可能性があります。 CTで示される病変の大きさや密度に基づく早期効果判定の感度や特異性は高くない。
PETは.主に腫瘍組織による18F-FDGの取り込み変化に基づいて.腫瘍代謝の評価や治療後の残存腫瘍の状態を把握する非侵襲的診断法であり.視覚的あるいは定量的解析により臨床レベルあるいは不顕性レベルでの早期効果判定を行うことができます。
4.生検部位のガイディング
PET-CTは.生検穿刺の誘導においてCT単独よりも偽陰性率が低い。 PETは.特に複数の肺病変を有する患者において.腫瘍の最も代謝の活発な領域を示すことができ.生検を肺塊の最も活発な領域に誘導し.壊死中心.線維組織または隣接組織から採取したサンプルによる生検穿刺を避け.偽陰性結果を減少させることができる。 また.リンパ節転移の併発の有無については.CTでは主に大きさで判断するため.精度が十分でないことが多く.ほとんどの場合.病理生検で確認する必要があり.PET-CTガイド下生検では.確認率が格段に高くなる。
5.放射線治療計画の誘導
CTガイド下三次元コンフォーマル・ラジオセラピーや強度変調コンフォーマル・ラジオセラピーは.腫瘍への局所照射量を最大化しつつ.周囲の正常組織や隣接する重要臓器を最大限に保護することを主な目的として臨床で使用されている。 しかし.CTは解剖学的に見える異常な腫瘤しか映さないため.腫瘍病変が炎症性変化に囲まれている場合の境界の決定や.小さな転移性リンパ節の特徴を明らかにすることが困難です。一方.PET機能画像は腫瘍の活動領域.つまり生物学的標的領域を明確に映し出すことができます。
例えば.脳腫瘍では.腫瘍細胞の低酸素状態（ハイポキシア）が放射線治療や化学療法の大きなマイナス要因となる。18F-フルオロニトロイミダゾール（18F-FMISO）標識は.腫瘍の低酸素状態を可視化するために使用できる。18F-FMISOは低酸素状態で還元されて高分子と共有結合し.低酸素だがまだ代謝的に活発な細胞内に残存し.腫瘍吸収率（intake ratio） は.18F-FMISO標識と比較して.1． TUR）は.腫瘍の関心領域（ROI）の各画素の放射能を対応する領域の正常組織の放射能で割ったもので.患者の18F-FMISO取り込み比が1.39以上の場合.89％の症例で放射線治療効果が悪いとされている。
6.転移性腫瘍の原発巣の発見
原発不明CUPの転移性腫瘍は.臨床の現場では決して珍しいものではなく.全がん患者の約10％を占めています。
CUPで原発巣が発見できない理由としては.以下のようなことが考えられます。
(1)免疫因子や血管のメカニズムにより.原発巣が破壊される。
(ii) 転移を促進する特定の遺伝子が変化しているため.原発巣が臨床的に検出されない。
(iii) 原発腫瘍の自動退縮。
検査機器や検査方法の制限により.小さな原発巣の発見が困難である。
医師の臨床経験不足による診断の見落としがある。
(6)原発巣が発見される前に.他の病気で亡くなられた患者さんもいます。 PETは病変部の生化学的・代謝的変化を反映し.生化学的・代謝的異常は形態的・構造的変化に先行して発症するため.PET画像は腫瘍の機能・代謝的変化の検出に独特の役割を持ち.転移性腫瘍の原発巣探索に大きな価値を持つ。 腫瘍の機能的.代謝的変化を検出するユニークな役割を持ち.転移性腫瘍の原発巣を見つける上で大きな価値がある。
7.潜伏病変.等濃度病変の検出
CT検査で発見しにくい病変については.以下のような状況が多いようです。
直径1.0cm未満のリンパ節など.良性か悪性かの診断が困難な小さな病変。
(2) 病変が複雑な周辺組織構造の中にあり.周辺組織と混在しているため.診断を誤らないために非常に慎重なフィルムレビューが必要であり.後咽頭.両側鎖骨上窩.肺門.後縦隔.大動脈弓周囲.横隔膜周囲.腸間膜の一部のリンパ節転移や胸膜転移.門脈転移.膵臓悪性病変など偽陰性の可能性もあります。
(3) 病変の密度が周囲の正常組織と比較して明らかでないため.一部の骨転移のように識別・区別が困難な場合。
これらの病変は.CTでは発見が困難ですが.FDG PETでは周辺組織と糖代謝が同一でないため.しばしば明確に発見することができます。 また.無気肺の原因検索.無気肺葉や肺分節に埋もれた腫瘍巣の検出.胸水や腹水が多い患者さんでは胸水や腹水で隠れた悪性腫瘍の検出もPET画像で行うことができます。
II.神経系におけるPET-CTの臨床的応用
1.てんかん病巣の局在と診断
てんかん病巣は.18F-FDG PET-CTにより高感度に検出でき.てんかん発作期に代謝亢進病巣として現れる場合と.周囲の正常脳組織に類似した病巣を呈する場合があります。 てんかん原性病巣は.発作期に代謝亢進病巣として現れるか.周囲の正常脳組織と類似している。
発作間期には.病巣は低代謝である。 病巣の大部分は前頭葉前部.特に内側皮質に存在し.一部の患者では前頭葉.頭頂葉.後頭葉に存在する。 一部の研究者によると.てんかん病巣の位置に対する18F-FDG PET-CTイメージングの感度は80％-92％.精度は90％であるとのことです。
2.認知症
認知症は.慢性的.後天的.進行性の知的障害を特徴とする神経変性疾患である。 知能.注意力.判断力.記憶力.言語が失われ.人格の変化やその他多くの神経学的特徴を伴うことが多い。 神経病理学的検査により.ほとんどの認知症の基本は神経細胞の消失または神経線維の変化であることが確認されています。 脳機能に必要なエネルギーの98-99%はグルコースによって供給されることが知られており.したがって18F-FDG PET画像は認知症の異常変化に対してかなり敏感であると言えます。
(1) アルツハイマー型認知症 アルツハイマー型認知症は.老人性認知症とも呼ばれ.高齢者に多い疾患です。18F-FDGでは.典型的には進行初期に頭頂部.後側頭部.帯状回に低代謝を示し.主に両側性であることがわかっています。 はあまり関与していない。
(2）アルツハイマー病（AD）.多発性梗塞性認知症.ピック病.ハンチントン病などの他の認知症も18F-FDG PET-CTイメージングで特徴づけられます。
3.パーキンソン病(Parkinson)
パーキンソン病は振戦麻痺とも呼ばれ.CT.やMRIでは特徴的な変化がないことが多く.18F-FDG PET-CT画像では両側の基底核領域で代謝の増加が様々な程度で認められ.認知症を伴う場合は大脳皮質でも代謝の減少が見られ.頭頂葉ではより明らかです。 パーキンソン病患者における脳代謝の非対称性は.この疾患の初期症状プロファイルと一致しており.片側のパーキンソン病患者ではまず対側の肢端核に代謝亢進が認められ.黒質変性過程の進行とともに両側の基底核に代謝の変化が生じる。
III.循環器疾患におけるPET-CTの臨床応用
1.冠状動脈性心臓病の診断
13N-NH3心筋灌流画像は.心筋細胞の灌流状態だけでなく.心筋梗塞後に確立された側副血行の灌流状態を反映し.心筋灌流と生存に関する直接的情報を提供する.よく使われる理想的な心筋フローイメージング剤である。 さらに.ストレステストは.冠動脈の血流予備能の機能を知ることができます。
2.心筋細胞生存率の測定
心筋梗塞の後には.虚血性壊死の部分とまだ生きている心筋.すなわち失速して冬眠している心筋の部分がある。 13N-NH3による心筋灌流画像と18F-FDGによる心筋代謝画像（グルコース負荷）を比較して解析し.灌流と代謝の不一致を示せば.心筋が生き残っているサインとなり.灌流と代謝が一致すれば.心筋が生き残っていないことになります。 この方法は.現在.生存心筋を評価するための「ゴールドスタンダード」として受け入れられている。 生存心筋の有無は臨床的に非常に重要であり.生存心筋を有する患者は冠動脈再灌流により心機能を回復させることができる。
臨床応用におけるPET-CTの限界
18F-FDGは腫瘍に特異的なトレーサーではないため.PET-CTの適用にはトレーサーの問題がある。 炎症細胞や肉芽組織はすべて18F-FDGを取り込むため.PETのみによる良性・悪性の判別では偽陽性となるケースがある。 現在.PET-CTのより高い臨床応用を目指し.科学的根拠に基づいた厳密な医療戦略により.有効かつ特異的な新規トレーサーの研究・探索が世界的に進められています。
PET-CT のもう一つの欠点は.その撮像原理にある。PET の解像度と感度は一般的な核医学検査法よりはるかに高いが.本質的に低データ量.低解像度の撮像法である。PET の解像度は.小さすぎる病変を示すのに十分ではなく.偽陰性をもたらす部分ボリューム効果に影響される。
生体内のトレーサーの分布には明確な組織特異性があり.これは一方ではPET診断の基礎となりますが.他方ではPET病巣周辺の解剖学的構造の表示不良や画像中の解剖学的参照の欠如をもたらします。 そのため.PET画像は臨床医に理解されにくく.時には受け入れられにくいこともあります。
PET-CT は CT や MRI に比べて明らかに優れているが.PET-CT が臨床の場で認知され.その独自の利点を発揮できるかどうかは.PET-CT と臨床や他のイメージング技術との融合の度合い.また PET-CT 実 施者の臨床情報提供や臨床問題解決への支援の姿勢や実績によってある程度左右されると考えられる。
V. PET-CT臨床応用の費用対効果
費用対効果の重視と侵襲的手技の低減は.現在のがん診断・治療における大きなトレンドの一つです。 全身PET-CT検査の価格は比較的高いが.診断の偽陽性率や偽陰性率の低減により.正しい病期分類が容易になり.個別で妥当な治療計画の選択に役立つ。治療効果の早期評価により.患者はタイムリーに治療計画を変更でき.不必要な毒性の副作用を回避できる。残存・再発.転移などを正しく識別することにより.さらなる検査や外科的探傷を回避でき.節約につながる。 コストが節約できる。