6- [18F]フルオロドーパおよびポジトロン放出断層撮影を使用してin vivoで推定されたヒト線条体L-DOPAデカルボキシラーゼ活性：エラー分析と正常被験者への応用

Dopa Decarboxylaseは、脳における神経伝達物質ドーパミンとセロトニンの合成、および間接的にノルアドレナリンの合成に直接関与する酵素です。6- [18F]フルオロドパ（FDOPA）の脱炭酸係数（K3D）を使用して、ヒト脳のin vivoにおけるL-DOPAデカルボキシラーゼの相対活性を示しました。ポジトロン放射断層撮影（PET）を使用した相対酵素活性を決定するために、代謝を非膨大で拡散可能な（つまり、一時的な）トレーサー代謝物のコンパートメントに分離するモデルを評価しました。エラー分析により、PETの固有の誤差が存在する場合、最小二乗最適化だけではK3Dの正確な推定値が得られることが示されました。パラメーターの数を最適化することによりK3D推定の精度を改善するために、前頭皮質と線条体に共通するトレーサーパーティションボリューム（VE）、および血液脳関門輸送係数間の固定比（Q）を含む生物学的制約を導入しました。O-メチル - [18F]フルオロドパとFDOPAのプラズマの放射能の2つの源。2段階の分析により、K3Dの十分に正確な推定値が得られることがわかりました。2つのステップには、前頭皮質のパーティションボリュームの初期推定と、その後のこの値の使用が線条体およびその他の構造のK3Dを決定することが含まれます。12人の健康なコントロール（45歳+/- 15歳）を研究しました。平均K3D値は0.081 +/- 0.024 min-1（尾状核の変動係数（COV）30％）、被毛虫の場合は0.074 +/- 0.013 min-1（COV 18％）、0.010 +/- 0.005分でした。-1（COV 50％）大脳皮質の場合。

DOPA decarboxylase is the enzyme directly responsible for the synthesis of the neurotransmitters dopamine and serotonin, and indirectly of noradrenaline, in brain. We used the decarboxylation coefficient (k3D) of 6-[18F]fluoro-DOPA (FDOPA) to denote the relative activity of L-DOPA decarboxylase in vivo in the human brain. To determine the relative enzyme activity with positron emission tomography (PET), we evaluated the model that separates the metabolism into compartments of nondiffusible and diffusible (i.e., transient) tracer metabolites. Error analysis indicated that the least-squares optimization alone was not sufficient to yield accurate estimates of k3D in the presence of the inherent error of PET. To improve the accuracy of the k3D estimates by optimizing the number of parameters, we introduced biological constraints which included a tracer partition volume (Ve) common to frontal cortex and striatum, and a fixed ratio (q) between the blood-brain barrier transport coefficients of O-methyl-[18F]fluoro-DOPA and FDOPA, the two sources of radioactivity in plasma. We found that a two-step analysis yielded sufficiently accurate estimates of k3D. The two steps include the initial estimation of the partition volume in frontal cortex and the subsequent use of this value to determine k3D in striatum and other structures. We studied twelve healthy controls (age 45 +/- 15 years). The average k3D value was 0.081 +/- 0.024 min-1 (coefficient of variation (COV) 30%) for caudate nucleus, 0.074 +/- 0.013 min-1 (COV 18%) for putamen, and 0.010 +/- 0.005 min-1 (COV 50%) for cerebral cortex.