JP5312752B2 - 推定プログラム、記録媒体および推定方法 - Google Patents
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Description
本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定をコンピュータに実行させるための推定プログラム(以下、「動脈血分画中放射能濃度の推定プログラム」と略す。)および局所脳血流量の推定をコンピュータに実行させるための推定プログラム(以下、「局所脳血流量の推定プログラム」と略す。)の概要について説明する。本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムは、持続動脈採血値を1回の静脈採血の血中123I−IMP濃度から簡便に推定する機能を有している。当該機能の詳細は以下で説明していくが、その根拠となる発明者らの研究は以下の通りである。まず、110例の中枢神経疾患患者に実施した123I−IMP SPECTの検査情報を用いて、静脈血オクタノール分画中放射能濃度(Octanol-extracted Venous radioactivity concentration : Cvoct)と動脈血オクタノール分画中放射能濃度(Octanol-extracted Arterial radioactivity concentration :Caoct)との実測比(Caoct/Cvoct)と、123I−IMP SPECT検査で得られた種々の指標との因果性を重回帰分析により関数化した。関数化の指標として、1)薬剤投与後27分に採取した静脈血中放射能濃度、2)オクタノール分画中放射能濃度、3)それらの比率および4)5)4検出器型ガンマカメラにより収集した薬剤投与後5分と28分とを中心時間とした1分間の全脳放射能カウントの合計5因子を用いた場合、Caoct/Cvoct比と重回帰分析結果より推定したその予測値Caoct’/Cvoct’比との間には高い相関性(相関係数r=0.900)が認められた。さらに、本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムにより予測した入力関数を用いて算出した局所脳血流量と従来の持続動脈採血値を用いて算出した局所脳血流量(rCBF)との間にも良好な相関性(r=0.857)が認められ、臨床応用の可能性が示唆された。
対象は、110症例(男性54例、女性56例、17〜89歳、平均65.7±15.6歳(平均値±標準偏差)で、その内訳はアルツハイマー型痴呆23例、脳梗塞31例、パーキンソン病26例、その他30例である。
データ収集には、123Iの光子エネルギーに対応したLEGP(低エネルギー汎用型;Low Energy General Purposes)コリメータを装着した4検出器型ガンマカメラ(GAMMA VIEW SPECT 2000H−40、株式会社日立メディコ(登録商標)製)を用いた。
動脈採血は、左上腕動脈にJELICO針(24G)を挿入した後、持続採血器(Harvard infusion-withdrawal pump, Model944)を用いて、図2に示されるように、123I−IMP静注直後(11)から5分49秒間(13)一定の速度(1.23ml/min)で行った(12)。123I−IMPは167または222MBqを右肘正中皮静脈もしくは中心静脈内に速やかに投与し、その後直ちに約10mlの生理食塩水によるフラッシュを行った。静脈血は、薬剤投与後27分が中央時間となるように留意し、右前腕皮静脈より約5mlを採取した(14)。なお、静脈採血部位は薬剤投与部位より少なくとも3cm以上末梢側とした。
Nv = 10( Cvoct / Cv ) (2)
発明者らは、上記研究において10種類のパラメータを使用した。このうち、血液関連のパラメータは、Ca、Caoct、Cv、Cvoct、NaおよびNvの6種類、脳組織集積関連のパラメータは、Cb5、Cb28、Cb17/Cb5(Count ratio of brain radioactivity at 5 min to 17 min)およびCb28−5の4種類である(Cb17/Cb5、Cb28−5はCb5、Cb28に基づく所定の指標)。これら10因子すべてを用い、入力信号と出力信号との経時的因果性を観察した。すなわち、入力信号として重要なCaoctと出力信号として重要なCvoctの両者の比を目的変数とし、10因子の関連性を観察した。次に、実測値より算出したCaoct/Cvoctと重回帰分析により算出したCaoct’/Cvoct’との関連性を検討した。Caoct’およびCvoct’の「’」は予測値であることを示す。さらに、1)10因子のうち持続動脈採血値関連の因子Ca、CaoctおよびNaを省いた残り7因子(Cv、Cvoct、Nv、Cb5、Cb28、Cb5/Cb17、Cb28−5)を用いた場合、2)脳組織関連因子のうち他の因子より算出可能な因子Cb5/Cb17およびCb28−5を省いた5因子(Cv、Cvoct、Nv、Cb5、Cb28)を用いた場合、3)オクタノール抽出率Nvを省いた4因子(Cv、Cvoct、Cb5、Cb28)を用いた場合も同様に、それぞれの推測値(Caoct’/Cvoct’)と実測値(Caoct/Cvoct)との関連性を研究した。
本方法によるrCBF値算出の臨床応用の可能性を評価するために、持続動脈採血値を用いて算出したrCBF値と静脈採血値を用いて算出したrCBF値との相関性を検討した。対象は110症例より無作為に抽出した49例とし、1症例当たり5箇所の関心領域(Region of Interest :ROI)を設定した。持続動脈採血値を用いたrCBF値の算出には、式3を用いた。
Fv=100・Cb/Caoct’・T (4)
(1)重回帰分析
表1は、10種類のパラメータ(Variables)およびCaoct/Cvoctの平均値(Mean)、標準偏差(S.D.)および共分散(C.V.)の各値を示す。
A・Ca+B・Caoct+C・Cv+D・Cvoct+E・Na+F・Nv
+G・Cb5 +H・Cb28 +I・(Cb5/Cb17)+J・Cb28−5
+K (5)
図3は、10因子すべてを用いて予測したCaoct’/Cvoct’(縦軸)と実測値を用いて算出したCaoct/Cvoct(横軸)との関係をグラフ30で示す。図3に示されるように、両者の間には高い相関性(式6)が認められた。
図4は、持続動脈採血値関連の因子を省いた合計7因子(Cv、Cvoct、Nv、Cb5、Cb28、Cb5/Cb17、Cb28−5)を用いて予測したCaoct’/Cvoct’(縦軸)と実測値を用いて算出したCaoct/Cvoct(横軸)との関係をグラフ40で示す。この場合の回帰式を式7に示す。
C・Cv+D・Cvoct+F・Nv+G・Cb5
+H・Cb28 +I・(Cb5/Cb17)+J・Cb28−5
+K (7)
図5は、さらに脳組織関連因子のうち他の因子より算出可能な因子を省いた合計5因子(Cv、Cvoct、Nv、Cb5、Cb28)を用いて予測したCaoct’/Cvoct’(縦軸)と実測値を用いて算出したCaoct/Cvoct(横軸)との関係をグラフ50で示す。この場合の回帰式を式9に示す。
C・Cv+D・Cvoct+F・Nv+G・Cb5+H・Cb28+K (9)
図6は、さらにオクタノール抽出率Nvを省いた合計4因子(Cv、Cvoct、Cb5、Cb28)を用いて予測したCaoct’/Cvoct’(縦軸)と実測値を用いて算出したCaoct/Cvoct(横軸)との関係をグラフ60で示す。この場合の回帰式を式11に示す。
C・Cv+D・Cvoct+G・Cb5
+H・Cb28+K (11)
図7は、回帰式の説明変数の数が7因子(Cv、Cvoct、Nv、Cb5、Cb28、Cb5/Cb17、Cb28−5)の場合のFv(縦軸)とFa(横軸)との関係をグラフ70で示す。図7に示されるように、両者の間には高い相関性(式13)が認められた。
123I−IMPを用いた脳血流シンチグラフィにおいて、定性的(視覚的)な画像診断に加えて局所脳血流量を用いた定量的診断を付加する意義は大きい。特に、脳全体の血流が変化するような病態では、通常の視覚的評価のみでは血流状態の評価は困難である。
1.静脈採血値および脳組織中の経時的変化指標の関係を重回帰分析を用いて関数化し、静脈採血値を用いて局所脳血流量を算出する動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムおよび方法と局所脳血流量の推定プログラムおよび方法とを開発した。
2.本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムおよび方法により推定した動脈血オクタノール分画中放射能濃度と静脈血オクタノール分画中放射能濃度濃度との比(Caoct’/Cvoct’)は、実測した値(Caoct/Cvoct)と高い相関性を示し、持続動脈採血による入力関数を静脈採血値で代用可能である。
3.本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムおよび方法を用いれば侵襲性が少なく簡便であり、本発明の動脈血分画中放射能濃度の推定プログラムおよび方法で推定した入力関数による局所脳血流量は持続動脈採血法によるそれと高い相関性を示し、臨床使用の可能性は高い。
Claims (7)
- 所定の溶媒を用いて分画された動脈血分画中放射能濃度の推定をコンピュータに実行させるための推定プログラムであって、ここで所定の溶媒はオクタノールであり、コンピュータに、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとに基づき、該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する動脈血分画中放射能濃度推定ステップを実行させるための推定プログラムであって、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップは、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び前記所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとを用いて、所定の関数の値を計算する関数計算ステップと、
前記関数計算ステップで計算された関数の値に静脈血分画中放射能濃度を乗じて該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する推定ステップとを備え、
前記所定の関数は、脳血流トレーサ投与後に測定された動脈血中放射能濃度及び動脈血分画中放射能濃度と、前記静脈血中放射能濃度と、前記静脈血分画中放射能濃度と、該動脈血中放射能濃度及び該動脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、該静脈血中放射能濃度及び該静脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、前記全脳の2つの時間放射能カウントと、該全脳の2つの時間放射能カウントに基づく所定の指標との間の関係を、該動脈血分画中放射能濃度と該静脈血分画中放射能濃度との比を目的変数として重回帰分析により求めた関数であることを特徴とする推定プログラム。 - 局所脳血流量の推定をコンピュータに実行させるための推定プログラムであって、コンピュータに、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとに基づき、該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する動脈血分画中放射能濃度推定ステップであって、ここで所定の溶媒はオクタノールであり、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップで推定された動脈血分画中放射能濃度に基づき局所脳血流量を推定する局所脳血流量推定ステップを実行させるための推定プログラムであって、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップは、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び前記所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとを用いて、所定の関数の値を計算する関数計算ステップと、
前記関数計算ステップで計算された関数の値に静脈血分画中放射能濃度を乗じて該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する推定ステップとを備え、
前記所定の関数は、脳血流トレーサ投与後に測定された動脈血中放射能濃度及び動脈血分画中放射能濃度と、前記静脈血中放射能濃度と、前記静脈血分画中放射能濃度と、該動脈血中放射能濃度及び該動脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、該静脈血中放射能濃度及び該静脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、前記全脳の2つの時間放射能カウントと、該全脳の2つの時間放射能カウントに基づく所定の指標との間の関係を、該動脈血分画中放射能濃度と該静脈血分画中放射能濃度との比を目的変数として重回帰分析により求めた関数であることを特徴とする推定プログラム。 - 請求項1又は2記載の推定プログラムにおいて、前記脳血流トレーサは、N−isopropyl-4-[123I]iodoamphetamine(123I−IMP)であることを特徴とする推定プログラム。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の推定プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
- コンピュータを用いた所定の溶媒を用いて分画された動脈血分画中放射能濃度の推定方法であって、ここで所定の溶媒はオクタノールであり、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとに基づき、該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する動脈血分画中放射能濃度推定ステップを備えたことを特徴とする推定方法であって、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップは、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び前記所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとを用いて、所定の関数の値を計算する関数計算ステップと、
前記関数計算ステップで計算された関数の値に静脈血分画中放射能濃度を乗じて該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する推定ステップとを備え、
前記所定の関数は、脳血流トレーサ投与後に測定された動脈血中放射能濃度及び動脈血分画中放射能濃度と、前記静脈血中放射能濃度と、前記静脈血分画中放射能濃度と、該動脈血中放射能濃度及び該動脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、該静脈血中放射能濃度及び該静脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、前記全脳の2つの時間放射能カウントと、該全脳の2つの時間放射能カウントに基づく所定の指標との間の関係を、該動脈血分画中放射能濃度と該静脈血分画中放射能濃度との比を目的変数として重回帰分析により求めた関数であることを特徴とする推定方法。 - コンピュータを用いた局所脳血流量の推定方法であって、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとに基づき、該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する動脈血分画中放射能濃度推定ステップであって、ここで所定の溶媒はオクタノールであるものと、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップで推定された動脈血分画中放射能濃度に基づき局所脳血流量を推定する局所脳血流量推定ステップとを備えたことを特徴とする推定方法であって、
前記動脈血分画中放射能濃度推定ステップは、
脳血流トレーサ投与後に測定された静脈血中放射能濃度及び前記所定の溶媒を用いて分画された静脈血分画中放射能濃度と、該脳血流トレーサ投与後、所定の第1時間及び第2時間が経過した後に測定された全脳の2つの時間放射能カウントとを用いて、所定の関数の値を計算する関数計算ステップと、
前記関数計算ステップで計算された関数の値に静脈血分画中放射能濃度を乗じて該脳血流トレーサ投与後に測定される動脈血分画中放射能濃度を推定する推定ステップとを備え、
前記所定の関数は、脳血流トレーサ投与後に測定された動脈血中放射能濃度及び動脈血分画中放射能濃度と、前記静脈血中放射能濃度と、前記静脈血分画中放射能濃度と、該動脈血中放射能濃度及び該動脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、該静脈血中放射能濃度及び該静脈血分画中放射能濃度に基づく所定の指標と、前記全脳の2つの時間放射能カウントと、該全脳の2つの時間放射能カウントに基づく所定の指標との間の関係を、該動脈血分画中放射能濃度と該静脈血分画中放射能濃度との比を目的変数として重回帰分析により求めた関数であることを特徴とする推定方法。 - 請求項5又は6記載の推定方法において、前記脳血流トレーサは、N−isopropyl-4-[123I]iodoamphetamine(123I−IMP)であることを特徴とする推定方法。
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