Evaluation of Myocardial Oxygen Consumption with -Acetate and 3D PET/CT: By Applying Recirculation Correction Method and Modified One-Compartmental Tracer Kinetic Modeling

Purpose: We intended to evaluate myocardial oxygen consumption ($MVO_2)$ by applying recirculation correction and modified one-compartment model to have a reference range of $MVO_2$ in normal young population and to reveal the effect of recirculation on time-activity curve (TAC). Materials and Methods: In nine normal male volunteers with mean age of $26.3{\pm}4.0$, $MVO_2$ was estimated with 925 MBq (25mCi) of $^{11}C$-Acetate (Neuroscience Research Institute, Gachon University of Medicine and Science, Incheon, Korea) and PET/CT (Biograph 6, Siemens Medical Solution, Germany). Analysis software such as $MATLAB^{(R)}$ v7.1 (Mathworks, Inc., United States), $Excel^{(R)}$ 2007 (Microsoft, United States), and $SPSS^{(R)}$ v12.0 (Apache Software Foundation, United States) were used. Twenty three frames were of $12{\times}10$, $5{\times}60$, $3{\times}120$, $2{\times}300 duration, respectively. The modified one-compartmental model and the recirculation correction method were applied. Statistical analysis was performed by using Test of Normality, ANOVA and Post-Hoc (Scheffe's) analysis, and p-value less than 0.05 was considered as significant. Results: The normal reference ranges of $MVO_2$ were presented as $3.18-4.64\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $1.91-3.94\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $4.31-6.40\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $2.84-4.53\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$ and $3.42-5.00\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$ in the septum, the inferior wall, the lateral wall, the anterior wall and the entire wall, respectively. In addition, it was noted that the dual exponentiality of the clearance curve is due to the recirculation effect and that the characteristic of the curve is essentially mono-exponential. Conclusion: $^{11}C$-Acetate is a radiotracer worthwhile to assess $MVO_2$. Re-circulated $^{11}C$ can influence TAC of $^{11}C$ in myocadia and so the recirculation correction must be considered when measuring $MVO_2$.

-Acetate와 3차원 PET/CT를 이용한 심근의 산소 소모량 평가: 재순환 교정법 및 수정 단일구획 추적자 동적 모델 적용

목적: 정상 성인에서 심근의 산소 소모량에 대한 참고범위를 구하고 시간-방사능 곡선(time-activity curve, TAC)에 재순환이 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 재순환 교정법과 수정 단일구획모델을 적용하여 심근 내 산소 소모량을 계산하고자 하였다. 대상 및 방법: 평균연령 $26.3{\pm}4.0$세인 9명의 지원자들에서 925 MBq (25mCi)의 $^{11}C$-Acetate (가천의과학대학교 뇌과학연구소)와 PET/CT (Biograph 6, 독일 지멘스사)를 사용하여 심근 산소 소모량을 계산하였다. 자료의 분석을 위하여 $MATLAB^{(R)}$ v7.1 (Mathworks. Inc., 미국), $Excel^{(R)}$ 2007 (Microsoft, 미국), $SPSS^{(R)}$ v12.0 (Apache Software Foundation, 미국) 등의 소프트웨어들을 사용하였다. PET/CT로 촬영한 영상으로부터 10초마다 12장, 다음 60초마다 5장, 다음 120초마다 3장, 그리고 마지막으로 300초마다 2장 등 0초일 때 1장을 포함하여 총 23개 프레임을 추출하였다. 수정 단일구획모델과 재순환 교정법을 적용하였다. 통계적 분석방법으로 정규성 검정, 분산분석(ANOVA), 사후분석(Post-Hoc analysis) 등을 이용하였고 p값으로 0.05를 적용하였다. 결과: 심근 산소 소모량의 참고범위는 중격 아래벽, 가쪽벽, 앞벽, 전체벽에서 각각 $3.18-4.64\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $1.91-3.94\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $4.31-6.40\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$, $2.84-4.53\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$ and $3.42-5.00\;{\times}\;10^{-4}\;ml/g/sec$ 등으로 계산되었다. 또한 시간-방사능 곡선의 형태에 관한 기존의 이중적 견해는 결국 재순환된 $^{11}C$-Acetate 때문이며 이 재순환을 교정하면 곡선은 근본적으로 단일 지수함수 형태를 띤다. 결론: $^{11}C$-Acetate 및 3차원 PET/CT로 심근의 산소 소모량을 효율적으로 평가할 수 있으며 안정상태에서는 재순환된 $^{11}C$가 거의 존재하지 않기 때문에 시간-방사능 곡선에 의미 있는 영향을 미치지 않는다..