Kinetic modeling in pre-clinical positron emission tomography

Pre-clinical positron emission tomography (PET) has evolved in the last few years from pure visualization of radiotracer uptake and distribution towards quantification of the physiological parameters. For reliable and reproducible quantification the kinetic modeling methods used to obtain relevant parameters of radiotracer tissue interaction are important. Here we present different kinetic modeling techniques with a focus on compartmental models including plasma input models and reference tissue input models. The experimental challenges off deriving the plasma input function in rodents and the effect of anesthesia are discussed. Finally, in vivo application of kinetic modeling in various areas of pre-clinical research is presented and compared to human data.

ZusammenfassungIn den letzten Jahren hat sich die präklinische Positronen-Emissions-Tomographie (PET) von der reinen Visualisierung der Aufnahme und Verteilung der Radiopharmaka weiter entwickelt in Richtung der Quantifizierung von physiologischen Parametern. Die Grundlagen für eine zuverlässige und reproduzierbare Quantifizierung bilden kinetische Modellierungsmethoden, mit denen die relevanten Parameter der Interaktion zwischen den Radiopharmaka und dem Gewebe bestimmt werden können. Hier werden verschiedenste Modelle der kinetischen Modellierung mit einem Fokus auf die Kompartiment-Modelle basierend auf der Plasma-Input-Funktion und dem Referenzregion-Modell präsentiert. Die experimentellen Herausforderungen, um die Plasma-Input-Funktionen in Nagern zu erhalten, sowie Effekte der Anästhesie werden ebenso diskutiert. Abschließend wird noch die Anwendung der kinetischen Modellierung in verschiedenen präklinischen Forschungsgebieten dargestellt und mit humanen Daten verglichen.