低酸素症ポジトロン放出断層撮影イメージング：灌流とトレーサー保持に関する情報を組み合わせて、低酸素の特異性を改善する

背景：静的ポジトロン放出断層撮影（PET）により、腫瘍低酸素症のマッピングが可能になりますが、低解像度と遅いトレーサー保持/クリアランスにより、画像のコントラストが不十分になり、低酸素細胞と壊死が混合される領域が欠落しているリスクが生じます。完全に動的なPETは精度を向上させる可能性がありますが、日常的な臨床使用に適したスキャンプロトコルが必要です。モデリング研究では、10〜15分間の動的スキャン（灌流）のみが必要な臨床的に実行可能な血流正規化手順により、低酸素の特異性を改善できることが提案されました。 方法：腫瘍を含むマウスにピモニダゾール（低酸素マーカー）とPET低酸素トレーサー18F-アゾマイシンアラビノシド（FAZA）を投与し、3時間スキャンしました。その後、ファザ（オートラジオグラフィー）と低酸素細胞（ピモニダゾール）の分布を組織切片で比較しました。患者に見られる画像のコントラストを模倣する60分から90分後の10分間で収集されたPET画像は、ボクセルごとに3時間のPET（Petlate）と比較されました。比較のために、Petearlyはスキャンの最初の10分（PetPerf）から推定された灌流ピーク領域に正規化され、結果のパラメーターPetearly/PetperfをPetlateと比較しました。 結果：組織分析により、腫瘍の種類に関係なく、注射後3時間のファザシグナルと低酸素細胞密度（ピモニダゾール）の間のほぼ完璧な空間的一致が明らかになりました。petperfとpetlateの間に弱い逆または非相関が見られ、petearly/petperfとpetlateの相関関係は、petearlyとpetlateの相関に劣っていることが判明しました。 結論：患者とは異なり、げっ歯類の後期PETスキャンは、以前の時間ポイントスキャンを比較できる正確な低酸素症の地図を提供します。PetearlyとPetlateはさまざまな程度に相関していましたが、相関は灌流（Petearly/Petperf）の正規化によって低下しました。私たちの研究は、灌流正規化アプローチの妥当性/堅牢性に挑戦しています。これは、カオス腫瘍の血管系が微小領域の血流と酸素抽出を解消することを反映している可能性があります。

BACKGROUND: Static positron emission tomography (PET) allows mapping of tumor hypoxia, but low resolution and slow tracer retention/clearance results in poor image contrast and the risk of missing areas where hypoxic cells and necrosis are intermixed. Fully dynamic PET may improve accuracy but scan protocols suitable for routine clinical use are warranted. A modeling study proposed that hypoxia specificity can be improved by a clinically feasible blood-flow normalization procedure that only requires a 10- to 15-min dynamic scan (perfusion), followed by a short late static scan, but experimental validation is desired. METHODS: Tumor-bearing mice were administered pimonidazole (hypoxia marker) and the PET hypoxia-tracer 18F-azomycin arabinoside (FAZA) and scanned for 3h. Subsequently, the distributions of FAZA (autoradiography) and hypoxic cells (pimonidazole) were compared on tissue sections. PET images collected in 10-min time intervals between 60 and 90 min post-injection (PETearly), which mimics the image contrast seen in patients, were compared voxel-by-voxel to 3-h PET (PETlate). For comparison, PETearly was normalized to the perfusion peak area, deduced from the first 10 min of the scan (PETperf), and the resulting parameter PETearly/PETperf was compared with PETlate. RESULTS: Tissue analysis revealed a near-perfect spatial match between FAZA signal and hypoxic cell density (pimonidazole) 3 h post-injection, regardless of the tumor type. Only a weak inverse or no correlation between PETperf and PETlate was seen, and the correlation between PETearly/PETperf and PETlate proved inferior to the correlation between PETearly and PETlate. CONCLUSIONS: Late PET scans in rodents, unlike patients, provide an accurate map of hypoxia against which earlier time-point scans can be compared. PETearly and PETlate correlated to a variable extent but the correlation was lowered by normalization to perfusion (PETearly/PETperf). Our study challenges the validity/robustness of a perfusion normalization approach. This may reflect that the chaotic tumor vasculature uncouples microregional blood flow and oxygen extraction.