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1、神经系统核医学第一节 脑血流灌注断层显像及局部脑血流量测定 第二节 脑代谢显像第三节 中枢神经递质和受体显像 第四节 脑脊液显像第一节第一节 脑血流灌注断层显像及局部脑血流量测定脑血流灌注断层显像及局部脑血流量测定 一、脑的解剖和生理功能概述二、原理与方法三、正常所见四、临床应用脑位于颅腔内，是人类的意识、思维与高级神经活动的器官，也是全身各系统适应外界环境的高级调节中枢。一、脑的解剖和生理功能概述脑在解剖学上分为端脑、间脑、小脑和脑干四部分，脑干下端与脊髓相连，上端与间脑连接，背面为小脑，端脑位于最前端。1. 脑的血液供应颈动脉系统：大脑半球前3/5部分、基底节、丘脑前半部分椎基底动脉系统：
2、大脑半球后2/5部分、丘脑后半部分、脑干、小脑2. 大脑的分叶和功能定位人的大脑由左右两个结构基本对称的大脑半球组成，中间以胼胝体相连。大脑以脑裂脑沟为界分为诸叶，每一叶又分为若干脑回。比较表浅的结构为皮质（灰质），较深在的为髓质（白质），由传递信息的神经细胞和纤维组成。不同的脑皮质区域具有特定的功能。（1）额叶：随意运动、语言表达和精神活动。（2）顶叶：产生皮层性感觉（3）枕叶：视觉（4）颞叶：听觉（5）岛叶：内脏植物神经功能、味觉、第二 感觉及痛觉3. 基底节、丘脑和脑干基底节又名基底核，为大脑深部的神经核团，主要由壳核、苍白球和尾状核三部分组成，是锥体外系的主要解剖基础之一。丘脑又称间脑
3、，内腔为第三脑室，主要功能为感觉传递。脑干是脊髓的直接延续，其结构由下至上包括延髓，桥脑和中脑，其中既有很多重要的神经中枢，又有许多神经纤维经过，传递上下、左右的信息。4. 小脑小脑组织结构与大脑类似，灰质在表面，内部为白质，两叶之间的缩窄部分为蚓部。主要功能是维持身体的平衡，调节肌张力和协调肌肉的运动。5、血脑屏障构成：毛细血管内皮、基膜和神经胶质细胞功能：保证代谢物质的自由通过，又可有效阻止外来异物对脑的侵犯，维持脑组织内环境的稳定。二、原理与方法脑血流灌注显像133Xe脑血流测定及显像负荷试验脑血流灌注显像1脑血流灌注显像 原理：静脉注射分子量小、不带电荷且脂溶性高的显像剂，它们能通过正
4、常血脑屏障进入脑细胞，随后经脑内酶水解或构型转化，转变为水溶性化合物不能反扩散出脑细胞而滞留其内。显像剂进入脑细胞的量与局部脑血流（regional cerebral blood flow, rCBF）量成正相关。用SPECT仪进行脑断层显像，图像经计算机处理获得横断、冠状和矢状三个层面的脑血流灌注显像图。由于rCBF一般与局部脑功能代谢平行，故本检查在一定程度上亦能反映局部脑功能状态。方法：静脉注射99Tcm-ECD（99Tcm-双半胱乙酯）或99Tcm-HMPAO（99Tcm-六甲基丙烯胺肟）7401100 MBq（2030 mCi）后15 min显像。图像经过处理，可获得横断、冠状和矢状
5、三个断层面显示的大小脑、神经基底节核团和脑干影像。利用计算机ROI技术，并借助一定的生理数学模型，还可计算出各部位rCBF和全脑平均血流量（CBF）。2133Xe脑血流测定及显像原理： 133Xenon（133Xe，氙-133）为脂溶性惰性气体，进入血循环后能自由通过正常血脑屏障，通过弥散方式被脑细胞摄取，继而迅速从 脑组织清除，其在脑组织的清除率与rCBF成正相关，测定各区域脑组织133Xe的清除率，可以计算rCBF和CBF。3负荷试验脑血流灌注显像常规脑血流灌注显像往往不能发现脑血流储备下降，通过负荷试验观察脑血流和代谢的反应性变化可以提高缺血性病变特别是潜在的缺血性病变的阳性检出率。乙酰
6、唑胺试验原理：乙酰唑胺能抑制脑内碳酸酐酶的活性，使脑内CO2浓度增加，正常情况下会反射性地引起脑血管扩张，导致rCBF增加20%30%,由于病变血管的这种扩张反应很弱，使潜在缺血区和缺血区的rCBF增高不明显，在影像上出现相对放射性减低或缺损区。方法：先行常规脑血流灌注断层显像，隔日进行乙酰唑胺负荷试验，即静脉推注乙酰唑胺1g，10min后行第二次显像，将两次显像所得影像进行对比分析。三、正常所见大小脑皮质、基底节神经核团、丘脑、脑干显影清晰，白质及脑室部位为淡影，左右两侧基本对称。CBF参考值99Tcm-HMPAO ：44.2 4.5 ml / 100g / min133Xe ：67.83
7、8.95 ml / 100g / mina.横断层（下上） b.矢状断层（左右） c.冠状断层（前后） 四、临床应用1短暂性脑缺血发作（TIA）和可逆性缺血性脑病（PRIND）的诊断 TIA由颈动脉或椎基底动脉系统的短暂血液供应不足引发。临床特点：发病突然，缓解较快，几分钟或几小时的局灶性神经功能缺失，24h内可完全恢复，有反复发作的病史。PRIND：神经系统缺血症状超过24h，在3天之内恢复TIA和PRIND患者临床症状消失后rCBF可能仍未恢复到正常范围，而处于慢性低灌注状态，这时神经系统检查及CT和MRI检查结果多为阴性，而rCBF显像可发现近50%患者脑内存在缺血性改变。rCBF显像：
8、病变部位表现为不同程度的放射性减低或缺损区（图1），应用负荷试验（图2），可进一步提高检查的灵敏度，有助于慢性低灌注状态病灶的检出。图1 TIA a.rCBF影像，左额、颞、顶叶放射性分布减低 图1 TIA b.CT扫描正常 图2 乙酰唑胺负荷试验 a. 负荷试验前;b. 负荷试验后2脑梗死的诊断 脑血管阻塞可引起缺血性坏死或软化。脑梗死发病早期rCBF显像即可检出（图3）。 图3 脑梗死（左额、顶叶放射性分布减低或缺损）rCBF显像还可检出难以被CT和MRI发现的交叉性小脑失联络（crossed cerebellar diaschisis）征象和局部过度灌注表现，前者表现为病变对侧小脑放射性
9、减低，后者表现为病变的放射性减低区周围出现异常的放射性增高区。3早老性痴呆的诊断与鉴别诊断 早老性痴呆（阿尔茨海默病，AD）是一种发生于中老年的以进行性认知障碍和记忆能力损害为主的原发性中枢神经系统退行性疾病。 AD患者rCBF 影像的典型表现为双侧顶叶和颞叶为主的大脑皮质放射性对称性明显减低，一般不累及基底节和小脑（图4）。图4 阿尔茨海默病（AD）（双侧颞叶放射性分布减低）多发性脑梗死性痴呆表现为大脑皮质多发性散在分布的放射性减低区，基底节和小脑常受累。帕金森病（PD）痴呆则主要是基底节部位放射性分布减低。4癫痫灶的定位诊断癫痫以病程中反复发作的大脑神经元异常超同步放电所致的突然性的、暂时
10、性的中枢神经系统功能紊乱为特征，表现为运动、感觉、意识、行为及自主神经系统等不同程度的障碍。 rCBF显像对癫痫灶的检出率可达70% 80%，借助诱发试验可进一步提高癫痫灶的检出率。发作期：病灶区血流增加，rCBF显像表现为病灶区放射性增浓发作间期：病灶区血流低于正常，rCBF显像病灶呈放射性减低区（图5）图5 癫痫a.发作间期 b.发作期5脑肿瘤手术及放疗后复发与坏死的鉴别诊断 恶性肿瘤的血供丰富，复发灶的rCBF常增高，影像表现为放射性增浓区；而坏死区基本上没有血供，影像上呈放射性减淡或缺损区。必要时可进一步行亲肿瘤显像。6脑功能研究 脑血流量与脑的功能活动之间存在着密切关系，应用rCBF
11、显像结合各种生理负荷试验有助于研究脑局部功能活动与各种生理刺激的应答关系。7其他 偏头痛、精神分裂症、脑外伤后遗症、遗传性舞蹈病患者rCBF显像均有异常改变。第二节 脑代谢显像一、脑葡萄糖代谢显像原理18F-FDG为葡萄糖类似物，具有与葡萄糖相同的细胞转运及已糖激酶磷酸化过程，但转化为6-P-18F-FDG后就不再参与葡萄糖的进一步代谢而滞留于脑细胞内，观察和测定18F-FDG在脑内的分布情况，就可以了解脑局部葡萄糖代谢状态。二、方法受检者禁食4h以上，静脉注射18F-FDG 185370 MBq（510 mCi），4560 min后进行显像。利用计算机ROI技术和一定的生理数学模型可得到局部
12、脑葡萄糖代谢率（LCMRglu）及脑葡萄糖代谢率（CMRglu）。三、正常所见与参考值正常人脑葡萄糖代谢影像与rCBF 影像相近，灰质影像明显浓于白质，大脑皮质、基底节、丘脑、脑干、小脑影像清晰，左右两侧基本对称（图6）。图6 正常脑葡萄糖代谢影像CMRGlu参考值：2051 mol / 100g / min左大脑半球：37.67 8.67 mol / 100g / min右大脑半球：37.11 8.72 mol / 100g / min四、临床应用1癫痫灶的定位诊断 癫痫发作期脑葡萄糖代谢显像可见病灶部位呈异常放射性浓聚，发作间期则呈放射性减低区，其对发作期癫痫灶定位诊断的灵敏度达90%以上
13、，发作间期诊断灵敏度为70%80%。2早老性痴呆的诊断和病情估测 AD的病变特点是以顶叶和后颞叶为主的双侧大脑皮质葡萄糖代谢减低，基底神经节受累不明显（图7）；随着病情发展，脑内低代谢区数目增加，范围扩大；晚期AD患者，病变常累及大脑各叶甚至小脑。图7 阿尔茨海默病（AD）a.正常脑葡萄糖代谢影像b.正常老年性改变，双侧额叶葡萄糖代谢轻度减低c.早期AD患者，双侧顶叶和后颞叶葡萄糖代谢减低3脑瘤的良恶性鉴别、分期和分级、疗效和预后判断以及复发或残存病灶的诊断 （1）肿瘤的良恶性鉴别 恶性肿瘤多明显显影，良性肿物不显影或仅轻度显影。（2）肿瘤的分期 18F-FDG显像可以灵敏而清晰地显示淋巴结受
14、累以及远隔转移情况，因此可明确患者的临床分期。此外，对已知为转移瘤的患者，18F-FDG 全身显像可以帮助寻找原发灶。（3）颅内肿瘤的分级 偏恶性的肿瘤18F-FDG摄取较多，T/N及SUV均较高，偏良性的肿瘤18F-FDG摄取较少，T/N及SUV则较低，因此18F-FDG显像可对颅内肿瘤进行无创性分级。一般级脑胶质瘤的18F-FDG摄取率低于正常脑灰质，级脑胶质瘤的18F-FDG摄取率与正常脑灰质相似或略高，而级脑胶质瘤的18F-FDG摄取率则显著高于正常脑灰质。（4）肿瘤复发与治疗后继发改变的鉴别 经过手术或放化疗后，由于局部解剖结构的改变以及水肿、坏死、瘢痕的形成，给常规影像学检查判断局
15、部有无肿瘤复发带来困难。18F-FDG显像可以根据组织的葡萄糖代谢情况来进行鉴别：原肿瘤部位18F-FDG摄取增加，表明为肿瘤复发，反之，则为治疗后的继发改变。（5）肿瘤的疗效监测 放化疗后肿瘤葡萄糖代谢变化要明显早于肿瘤的形态学变化，故18F-FDG显像可用来早期评价肿瘤的治疗反应。若放化疗后， 18F-FDG显像示肿瘤的葡萄糖代谢减低或完全受抑，表明治疗有效；若经治疗后肿瘤葡萄糖代谢无明显变化，则表明肿瘤存在治疗抵抗，应及时调整治疗方案。4锥体外系疾病的诊断 PD患者脑葡萄糖代谢显像可发现纹状体葡萄糖代谢减低。亨廷顿病（HD）患者的脑葡萄糖代谢显像可见双侧基底节和多处大脑皮质放射性减低区。5脑生理功能和智能研究 脑代谢显像可用于人脑生理功能和智能研究，包括智力的神经学基础研究，如语言、数学、记忆、注意力、计划、比较、思维、判断等涉及认知功能的活动，同时还能够研究大脑功能区的分布、数量、范围及特定刺激下上述各种活动与能量代谢之间的内在关系。6其他 脑梗死、精神分裂症、抑郁症（图8）等疾病在脑代谢显像中的影像表现基本上与rCBF 影像相类似。图8 抑郁症（全脑葡萄糖代谢减低，但基底神经节和丘脑未受累） 复 习 题1.试述脑血流灌注断层显像（rCBF显像）的原理及其临床应用。2.简述乙酰唑胺负荷试验脑血流灌注显像的原理。3.试述18F-FDG脑代谢显像的原理和主要临床应用。
