ガリウムスキャンは、ガリウム67（67 Ga）またはガリウム68（68 Ga）放射性医薬品を用いて特定の種類の組織または組織の病状を画像化する核医学診断検査の一種です。ガリウム67のガンマ線放出はガンマカメラで画像化され、ガリウム68の陽電子放出は陽電子放出断層撮影（PET）で画像化されます。クエン酸ガリウムや硝酸ガリウムなどのガリウム塩が使用されることもあります。塩の形態は重要ではなく、活性なのは自由に溶解したガリウムイオンGa 3+です。 [1] 67 Ga塩と68 Ga塩は同位体であるため、どちらも同じ取り込みメカニズムを持っています。[2]ガリウム(III)はトランスフェリンと急速に結合し、その後、腫瘍、炎症、急性および慢性感染症の両方に優先的に蓄積します。[3] [4]これにより、これらの病理学的プロセスを画像化することができます。ガリウムは、脊椎を侵す骨髄炎の画像化、および原因不明の発熱の原因となる可能性のある高齢および慢性感染症の画像化に特に有用です。[5] [6]疾患特異性の欠如により、67 Gaクエン酸塩などの放射性ガリウム(III)塩または錯体を用いた画像化は、時間の経過とともに徐々に重要性が低下し、現在ではほとんど使用されていません。

しかしながら、前述のガリウム(III)放射性核種、特に68 Gaは、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド、薬物、薬物類似物質の放射性標識として頻繁に使用され、これらを通常の医薬品から放射性トレーサーへと変化させています。このような放射性医薬品の一般的なクラスは、前立腺特異膜抗原（PSMA）に対する68 Ga標識小分子阻害剤であり、前立腺癌の画像診断にますます多く使用されています。さらに、 68 Ga-DOTATOCなどのガリウム68標識オクトレオチド類似体は、臨床的に成功した最初の68 Ga PETトレーサーの一つであり、ソマトスタチン受容体陽性神経内分泌腫瘍の診断画像診断において、インジウム111標識オクトレオチドに取って代わっています。しかしながら、 68 Ga標識ペプチドなどを用いた検査は、一般的に「ガリウムスキャン」とは呼ばれていません。通常、これらは、アドレス指定されたターゲットまたはラベル付けされたバイオリガンドにちなんで命名されます (例:「PSMA スキャン」または「DOTATOC スキャン」)。

クエン酸ガリウムスキャン

組織学的確認がないにもかかわらずサルコイドーシスに特異的であると考えられるパンダ（A）とラムダ（B）パターンを示すガリウムスキャン

かつては、ガリウムスキャンがリンパ腫の病期分類におけるゴールドスタンダードでしたが、18 F-フルオロデオキシグルコース（FDG）を用いた陽電子放出断層撮影（PET）に取って代わられました。 [7] [8] 67 Ga-クエン酸イメージングは​​現在でも炎症や慢性感染症の画像診断に使用されており、多くの種類の癌細胞に正常組織よりも多く取り込まれるため、予期せぬ腫瘍を発見できることもあります。したがって、ガリウム67の取り込み増加は、新規または既存の感染症、何らかの原因による炎症巣、あるいは癌性腫瘍を示唆する可能性があります。

ガリウムイメージングは​​、感染症の検出手段として、インジウム白血球イメージングやテクネチウム抗顆粒球抗体に取って代わられることで、時代遅れの技術になる可能性が示唆されている。腫瘍、特にリンパ腫の検出にはガリウム67イメージングが依然として使用されているが、将来的にはフルオロデオキシグルコース18F-フルオロデオキシグルコースPETイメージングに完全に置き換えられる可能性がある。 [9]

感染症において、ガリウムスキャンは、脊椎の骨髄炎（骨感染症）、肺感染症および炎症、そして慢性感染症の画像診断において、インジウム白血球イメージングよりも優れています。これは、ガリウムが好中球の死後も好中球膜に結合することが一因です。インジウム白血球イメージングは​​、急性感染症（好中球が依然として急速かつ活発に感染部位に局在している場合）、脊椎を侵さない骨髄炎、そして腹部および骨盤感染症に優れています。ガリウムスキャンとインジウム白血球イメージングは​​どちらも、原因不明の発熱（原因不明の発熱）の画像診断に使用できます。しかし、インジウム白血球スキャンでは、急性感染症に起因する症例の25%しか画像診断できません。一方、ガリウムは慢性感染症や腫瘍など、他の発熱源も画像診断できます。[10] [11]

機構

体は通常、Ga 3+を第二鉄（Fe 3+ ）のように処理するため、自由イオンは感染部位などの炎症部位や細胞分裂が活発な部位に結合（濃縮）されます。[12]ガリウム（III）（Ga 3+）は、トランスフェリン、白血球 ラクトフェリン、細菌の シデロフォア、炎症性タンパク質、生細胞と死細胞の両方の好中球の細胞膜に結合します。[13]

ラクトフェリンは白血球に含まれています。ガリウムはラクトフェリンに結合して炎症部位へ運ばれるか、感染部位で細菌の貪食によって放出されたラクトフェリンに結合し（マクロファージ受容体との結合により残留します）、ラクトフェリンと結合します。[14]ガリウム67は細菌自体のシデロフォア分子にも結合するため、細菌感染による白血球減少症患者に使用することができます（この場合、ガリウム67は細菌タンパク質に直接結合するため、白血球は不要です）。[15]取り込みは、受容体の輸送、嫌気性腫瘍代謝、腫瘍灌流および血管透過性など、腫瘍の様々な特性に関連していると考えられています。[16] [17]

一般的な適応症

  • 原因不明の発熱患者における発熱源を特定するための全身検査[18]
  • 特に免疫不全患者における肺および縦隔の炎症/感染の検出。[19]
  • サルコイドーシスや結核などの活動性リンパ球性または肉芽腫性炎症プロセスの評価とフォローアップ。[20]
  • 標識白血球よりもガリウム 67 が優先される脊椎骨髄炎および/または椎間板腔感染症の診断。
  • 後腹膜線維症の診断と治療経過観察。
  • 薬剤誘発性肺毒性の評価とフォローアップ（例：ブレオマイシン、アミオダロン）
  • WBC スキャンの対象ではない患者の評価 (WBC 数が 6,000 未満)。

これらの症状はすべて、ガリウム 68 を使用した PET スキャンでも確認されることに注意してください。

技術

主な（67 Ga）技術では、シンチグラフィーを使用して2次元画像を作成します。トレーサーを注入した後、通常は24、48、場合によっては72、96時間後にガンマカメラで画像を撮影します。 [21] [22]画像化する領域のサイズに応じて、各画像セットは30～60分かかります。結果として得られる画像には、炎症が存在するか、急速な細胞分裂が起こっているため、大量のトレーサーが集まった明るい領域が含まれます。単一光子放出コンピュータ断層撮影（SPECT）画像も取得できます。一部の画像診断センターでは、融合ソフトウェアまたはSPECT/CTハイブリッドカメラのいずれかを使用してSPECT画像をコンピュータ断層撮影（CT）スキャンと組み合わせ、ガリウムスキャンからの生理学的画像情報とCTスキャンからの解剖学的情報の両方を重ね合わせます。

一般的な注射量は約150メガベクレルである。[23] 24時間以内の画像検査は、この時間帯のバックグラウンドが高く偽陰性となるため、通常24時間以上経過してから行うべきではない。48時間後の全身画像が適切である。腸管が交絡因子となる場合は、注射後1週間以上経過してからでも遅延画像検査を行うことができる。必要に応じてSPECT検査を行うことができる。腸管活動を抑え、大腸への線量を低減するために、画像検査前に経口下剤または浣腸剤を投与することができるが、腸管前処置の有用性については議論がある。[22]

ガリウム67の投与量の10%から25%は、注射後24時間以内に排泄されます（その大部分は腎臓から排泄されます）。24時間後の主な排泄経路は結腸です。[22]「標的臓器」（平均的なスキャンで最も高い放射線量を受ける臓器）は結腸（大腸）です。[21]

通常のスキャンでは、ガリウムの集積は広範囲に認められますが、陽性所見を示すものではありません。典型的には、軟部組織、肝臓、骨などが挙げられます。その他の集積部位としては、鼻咽頭腺、涙腺、乳房（特に授乳中または妊娠中）、通常は治癒中の創傷、腎臓、膀胱、結腸などが挙げられます。[24]

ガリウムPSMAスキャン

前立腺がんの骨転移患者のCTスキャン（左）とガリウムPSMA PETスキャン（右）

陽電子放出同位元素であるガリウム68は、前立腺がん細胞に存在するタンパク質である前立腺特異膜抗原（PSMA）を標的とすることができます。この技術は、 MRIやCTスキャンと比較して転移性疾患の検出率を向上させることが示されています。[25]

2020年12月、米国食品医薬品局（FDA）は、米国での医療用に68Ga PSMA-11を承認した。[26] [27]これは、前立腺がんの男性の前立腺特異膜抗原（PSMA）陽性病変の陽電子放出断層撮影（PET）に適応される。 [28] [27]これは、UCLAバイオメディカルサイクロトロン施設で製造されている。[27] FDAは、前立腺がんの男性参加者を対象とした2つの臨床試験（NCT02919111と同一の試験1 / NCT0336847、およびNCT02918357と同一の試験2 / NCT02940262）の証拠に基づいて、68 Ga PSMA-11を承認した。 [27]参加者の中には、最近前立腺がんと診断された人もいた。[27]他の参加者は以前に治療を受けていたが、前立腺特異抗原またはPSAの上昇により、がんが広がっている疑いがあった。[27]試験は米国の2つの施設で実施された。[27]

FDAは68 Ga PSMA-11をファーストインクラスの薬剤とみなしている。[29]

一般的な適応症

ガリウムPSMAスキャンは、主に前立腺癌の生化学的再発の場合、特にPSA値が低い患者や転移の可能性が高いと考えられる高リスク疾患の患者に推奨されます。[30] [31]

技術

体重1kgあたり1.8～2.2メガベクレルの68 Ga PSMA-11を静脈内投与することが推奨されます。投与後約60分で、大腿部中央から頭蓋底までの撮影を開始してください。[30] [32]

ガリウムDOTAスキャン

68 Ga DOTA結合ペプチド（68 Ga DOTA-TATE、DOTA-TOC、DOTA-NOCなど）は、神経内分泌腫瘍（NET）の陽電子放出断層撮影（PET）画像診断に使用されます。 [33]このスキャンは、オクトレオチドベースのソマトスタチン類似体（エドトレオチドなど）を放射性リガンドとして使用するという点でSPECTオクトレオチドスキャンに類似しており、オクトレオチドスキャンと同様の適応症および用途がありますが、画像品質が大幅に改善されています。[34]多くのNETではソマトスタチン受容体が過剰発現しているため、68 Ga DOTA結合ペプチドがこれらの場所に優先的に取り込まれ、スキャン上で可視化されます。[35] NETの診断とステージングだけでなく、68 Ga DOTA結合ペプチドイメージングは​​、ルテチウム-177またはイットリウム-90 DOTA療法の準備のための計画と線量測定にも使用できます。[36] [37]

2016年6月、ネットスポット（ガリウムGa-68ドタテート注射液調製キット）が米国で医療用として承認されました。[38] [39]

2019年8月、米国では、 68 Gaエドトレオチド注射剤（68 Ga DOTATOC）が、成人および小児におけるソマトスタチン受容体陽性神経内分泌腫瘍（NET）の局在をPET画像診断で診断するための医療用として承認されました。 [40] [41] [42]

米国食品医薬品局（FDA）は、既知または疑われる神経内分泌腫瘍334例を対象とした3つの臨床試験（試験1/NCT#1619865、試験2/NCT#1869725、試験3/NCT#2441062）のエビデンスに基づいて、68 Gaエドトレオチド（DOTATOC）を承認した。[41]これらの試験は米国で実施された。[41]

ガリウム（68 Ga）オキソドトレオチドは、2019年7月にNetspotとして、 2022年5月にNetvisionとしてカナダで医療用として承認されました。[44 ]

塩化ゲルマニウム（ 68Ge）/塩化ガリウム（68Ga ）の組み合わせは、2024年8月に欧州連合で医療用に承認されました。[45]

その他のガリウム 68 ベースの PET スキャン剤も、開発中の薬剤Ga-68-トリベヘキシンのように、キレート剤にペプチドを結合させる原理に基づいている場合があります。

ガリウム67の放射化学

ガリウム67は、サイクロトロンで濃縮亜鉛68に荷電粒子（陽子）を照射することで生成されます。ガリウム67はクエン酸と錯体を形成し、クエン酸ガリウムを形成します。ガリウム67の半減期は3.2617日です。[46]ガリウム67は電子捕獲によって崩壊し、ガンマ線を放出します。このガンマ線はガンマカメラで検出されます。主な放出エネルギーは93 keV（崩壊の39%）で、次いで185 keV（21%）、300 keV（17%）です。[47]画像化には、複数のガンマカメラエネルギーウィンドウが使用され、通常は93 keVと184 keV、または93 keV、184 keV、296 keVを中心とします。[22]

ガリウム68の放射化学

ガリウム68は、半減期が67.84分とガリウム67よりもはるかに短いが、半減期が271.05日のゲルマニウム68の崩壊によってガリウム68生成器で生成されるか、ガリウム67と同様に、サイクロトロンにおける亜鉛68の照射によって生成される。生成器の使用は、例えば他のPET同位体の製造に一般的に使用されるサイクロトロンのない施設など、最小限の設備でガリウム68を容易に供給できることを意味する。ガリウム68は陽電子放出と電子捕獲によって亜鉛68に崩壊する。[46]目的の陽電子放出の最大エネルギーは1.899MeVである。[47]

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