医科大学精品课件：7-神经核医学 科 2 小时 .ppt

1、神经核医学,姚稚明 卫生部北京医院 核医学科 北京大学医学部 核医学学系,1,神经核医学的地位,20世纪80年代迅速发展 近年来面临其它影像学挑战 CT、MRI 最新发展使其正在走出低谷 分子影像学 神经受体、基因等显像剂 PET/CT、SPECT/CT、PET/MRI 图像融合 更精确定位,2,神经核医学的主要内容,脑血流灌注显像 Cerebral blood perfusion imaing 脑代谢显像 Cerebral metabolic imaging 神经受体显像 Neuroreceptor imaging 核医学的神经功能研究与脑科学 Neurofunctional study a

2、nd brain science 脑显像 Brain imaging 脑脊液间隙显像 Cerebrospinal fluid imaging,3,第一节 脑血流灌注显像 reginal Cerebral Blood Perfusion (CBF),4,原理与方法,成像原理 脑细胞摄取脑血流灌注显像剂的量和局部脑血流量呈正比 脑断层显像的放射性分布代表脑血流灌注 SPECT显像剂原理 分子量小 不带电荷且脂溶性高 能通过正常血脑屏障 不能反扩散出脑细胞 常用显像剂 99Tcm-ECD、99Tcm-HMPAO、123I-IMP 计算局部和全脑血流量,5,原理和方法,PET脑血流灌注显像剂 显像剂：

3、13NHH2O ， 15OH2O 弥散通过血脑屏障、进入脑细胞 133Xe脑血流测定及断层显像 脂溶性气体 随血循环自由通过正常血脑屏障 通过弥散方式被脑细胞摄取 迅速从脑组织清除 计算局部脑血流量（rCBF）和全脑血流量（CBF） 缺点 结果比较粗糙 133Xe在脑内高放射性维持时间仅5分,6,负荷试验脑血流灌注显像,原理 脑供血系统有储备能力 单纯脑血流灌注储备下降，静息态正常 脑负荷试验 了解脑血流和代谢反应性变化 提高缺血性脑病变的诊断敏感性 方法 乙酰唑胺试验、CO2吸入试验、运动刺激、Wadas试验、Matas试验、中医针刺,7,负荷介入试验的意义,提高对缺血性脑血管疾病的诊断的敏

4、感性 脑血管储备能力的评价 脑血管疾病治疗疗效评价 脑血管病预后估计 痴呆的鉴别诊断,乙酰唑胺试验脑血流灌注显像,乙酰唑胺抑制碳酸酐酶活性 碳酸分解为CO2和水的过程 脑内pH 1. 血管反射性扩张，脑血流灌注增加2030% 2. 但狭窄血管不扩张或轻度扩张 正常-狭窄血流灌注差异加大 检查方法 静息-负荷试验两次显像 对照两次图像诊断,9,脑断层显像和定量分析,受检者准备 封闭脉络膜、鼻粘膜、甲状腺 封闭视听 图像断层采集、重建 重建用OM线 重建用较为锐利的滤波函数，便于分辨细节,脑血流量定量测定 绝对定量 需要高分辨图像采集系统（PET） 需要定时采集动、静脉血液样本 测定方法复杂、主要

5、用于科研 半定量 临床定量分析常用 定量分析方法 左右比 两侧比值、两侧差比值 皮质和小脑比值 血流功能变化率 用于两次显像之间的比较,正常rCBF图像分析,脑皮质和灰质放射性显著高于白质、脑室 左右大致对称 左右rCBF差异 脑回、脑沟、皮质厚度 注意脑室大小、中线有无偏移,正常99Tcm-ECD脑血流灌注横断面图,正常99Tcm-ECD脑血流灌注矢状面图,正常99Tcm-ECD脑血流灌注冠状面图,13,异常脑血流灌注基本表现,放射性摄取异常 摄取减低 摄取增高 皮质或核团放射性摄取不对称 高于对侧、低于对侧 形态学异常 脑室、白质区域扩大 尾状核间距增宽 大脑皮质沟裂增宽,14,Norma

6、l Ischemial infarction,异常脑血流灌注的判断,2个方向断面 一个或多个病变 病灶范围22cm,16,男性，57岁，发作性左手无力，言语不清，每次持续约10分钟 颈部B超：右颈总动脉狭窄60,17,rCBF临床应用,短暂性脑缺血发作 （transient ischemic attack, TIA） 可逆性缺血性脑病 （prolonged reversible ischemic neurological defect, PRIND） 颈动脉、椎基底动脉短暂供血不足导致脑缺血发作 临床表现为脑缺血发作 突然发病、反复发作、TIA恢复快、PRIND恢复较慢 CT、MRI多为阴性

7、TIA多是一过性栓塞和/或脑血管痉挛引起,18,50%TIA患者rCBF有脑缺血 病变部位表现为放射性摄取减低、缺损 负荷显像能提高敏感性，有助于检出慢性低灌注病灶 灵敏度取决于检查时间 发作后第v1个24小时达60%，发作后第2天降至40% 阳性率和TIA发作时间相关 24小时内 敏感性60% 一周 40% 介入rCBF提高诊断敏感性 评估疗效,TIA药物治疗后 rCBF复查,静息 乙酰唑胺,右颈总/内动脉狭窄部位支架前、术后,22,术前,术后,rCBF 临床应用,脑梗死的诊断 发病早期即可检出（48小时内） 梗死的rCBF表现 局限性放射性缺损、减低区 病灶范围通常大于CT、MRI 腔隙性

8、梗死检出率低 rCBF能特别发现 小脑交叉性失联络 crossed cerebellar diaschisis 病变对侧小脑放射性减低 梗死后过度灌注 luxury perfusion 发病数日后侧枝循环丰富者，梗死周围异常的放射性增高区,23,24,25,26,脑梗死,小脑交叉性失联络,梗死后过度灌注,rCBF 临床应用,早老性痴呆（Alzheimer disease AD） 弥漫性大脑萎缩性退行性疾病 50岁后发病，进展缓慢，智能衰退为主 AD的rCBF表现 双侧顶叶、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、小脑,27,正常老人rCBF 男性，74岁，临床诊断：老年性记忆

9、力减退。MRI表现属正常老年人改变,28,79岁，临床诊断AD。进行性记忆力下降，多疑 三周前MRI提示：老年性脑改变 脑血流灌注显像,29,AD病人 正常老人,30,AD患者脑血流灌注显像 上排为99Tcm-HMPAO显像，下排为99Tcm-ECD显像 大脑皮质血流灌注普遍减低，皮质变薄，丘脑、基底节的放射性明显高于大脑皮质，运动区放射性也较高,31,rCBF 临床应用,其它痴呆 帕金森病常累及基底节 血管性痴呆常累及基底节、缺血、梗死部位与狭窄血管分布一致,32,多发性脑梗死性痴呆 大脑皮质多发 散在放射性减低区,男性，82岁，多发性脑梗塞、VAD患者 99Tcm-ECD的脑血流灌注显像：

10、右侧的基底节、额叶放射性减低，右顶叶局灶性放射性减低,33,基底节缺血,核团和小脑常受累,丘脑缺血,脑动脉分支,脑血管供血分布图,36,Willis环,rCBF 临床应用,癫痫灶定位诊断 癫痫手术治疗前为定位提供科学依据 不同影像学诊断比较 脑电图诊断阳性率85%，但定位有限 MRI阳性率5070% rCBF7080%，借助诱发试验可进一步提高 表现 发作期 病灶血流增加，放射性增高 发作间期 病灶血流低于正常，放射性减低,37,Left temporal lobe epilepsy, stage of attack,颞叶癫痫急性发作的rCBF显像,39,横断面 矢状面 冠状面,右颞叶癫痫，女

11、性，34岁 为T1加权MRI，提示颞中回硬化 99mTc-ECD脑血流灌注断层显像,40,半脑异常癫痫患者发作间期（A） 发作期（B） 99mTc-ECD脑血流灌注断层显像 发作间期显像可见左侧额叶放射性相对较高（提示皮质增厚，或亚临床癫痫，或发作后血流灌注延续表现），同时，左半球其余部位的放射性减低；发作期显像可见额叶皮质放射性显著增高（箭头）,41,rCBF 临床应用,鉴别诊断脑肿瘤手术及放疗后复发与坏死 对脑肿瘤的诊断不具有决定性意义 对脑肿瘤术后、放疗后复发有一定价值 脑肿瘤表现 复发灶 放射性增高区 坏死灶 放射性缺损、显著减低 部分肿瘤病灶放射性无明显异常或减低,42,IV级胶质母

12、细胞,43,rCBF 临床应用,脑功能研究 静息态显像+生理负荷显像 研究不同生理状况下，脑血流灌注情况 其它疾病 精神病 精神分裂症 抑郁症 偏头痛 脑外伤,44,脑功能研究,脑科学热点 揭示大脑的 神奇与奥秘 认知功能评定,脑代谢显像,46,脑代谢显像,通常是正电子显像剂 分类 脑葡萄糖代谢显像 脑有氧代谢显像 脑蛋白质代谢显像,脑葡萄糖代谢显像,显像剂18F-FDG（氟代脱氧葡萄糖） 脑组织唯一能量物质葡萄糖 是脑功能的代表 18F-FDG为葡萄糖类似物，滞留脑细胞内 常规使用的脑PET显像,48,脑葡萄糖代谢显像,图像和rCBF相似 可以计算局部脑的葡萄糖代谢率 mg/100g.min

13、 灰质：259mg/100g.min 白质： 80mg/100g.min,正常18F-FDG PET脑葡萄糖代谢横断面图 大脑皮质、核团、小脑、脑干显影清晰，白质、脑室为淡影,50,脑FDG代谢显像的临床应用 1,手术前癫痫灶定位诊断 发作期病变能量代谢增高 FDG摄取增高 发作间期能量代谢减低 FDG摄取减低 准确性高 发作期敏感性90%以上、发作间期敏感性70-80% 和皮层脑电图的一致性95% 和病理结果的符合率90%,53,低代谢表现更多，不易捕捉到高代谢 由于代谢需要一定时间 脑代谢显像不像rCBF那样反映快速 癫痫灶部位不同，代谢显像的敏感性不同，定位价值不同 中央颞叶癫痫常见，常

14、伴随海马萎缩 侧颞叶（78%） 中央颞叶（70%） 核团病灶中丘脑常见 丘脑（63%）、基底节（41%） 其它皮质：枕叶、顶叶和额叶,发作间隙额叶癫痫患者的FDG脑代谢显像,55,52岁女性癫痫发作间期 FDG显像,56,9岁女孩，自2月大就开始反复发作癫痫,57,癫痫FDG PET显像 病人在注射FDG的10分钟内，多次上腹部癫痫发作，颞叶内支癫痫灶,58,脑FDG代谢显像临床应用 2,早老性痴呆（AD）的表现、诊断 表现 颞叶、后顶叶大脑皮质为主葡萄糖代谢减低 双侧为主，可以单侧或左右轻重不一 基底节受累不明显 晚期可累及大脑各叶皮质、小脑 严重的颞叶、海马回萎缩 诊断准确性 敏感性（90

15、%）高于rCBF 特异性（63%）较低 额叶痴呆（Pick病） 其它导致脑皮质代谢下降疾病，如VD,59,正常老人 FDG脑显像 老年性痴呆 FDG脑显像,60,FDG Brain PET of AD,61,AD患者 FDG显像,同一病人的rCBF显像,62,Pick病,73岁女性，额叶颞叶型Pick病，MMSE 5分，额叶颞叶糖代谢显著下降（左侧有甚），双侧顶叶糖代谢也减低,早老性痴呆（AD）病情估测 因特异性低，诊断要密切结合临床 定量分析评价病情严重程度 轻、中、重度：12、34、5及以上脑叶 半定量分析比值 单侧病变/对侧正常 双侧病变/同侧小脑 脑显像异常程度和临床症状严重程度不完全

16、平行,AD特异性显像是解决脑代谢、血流灌注显像诊断特异性差的关键,脑淀粉样变斑块显像，AD的特异性诊断 PiB PET显像,Alzheimers PET tracer wins Image of 2014 Year award,F-18 THK5117 AD相关的Tau蛋白质和神经元纤维缠结 （AD发病前就沉积）,AD相关的Tau蛋白质和神经元纤维缠结 淀粉样变,脑FDG代谢显像临床应用 3,脑瘤 良恶性鉴别、分期 良性脑肿瘤糖代谢和正常白质相近 恶性程度高的脑肿瘤糖代谢增高 脑瘤分级：FDG摄取高低和分化程度密切相关 、级胶质瘤FDG摄取周围脑皮质 、级胶质瘤FDG摄取周围脑皮质 术后、放疗

17、后评估局部病变复发、残存 残存、复发浓集FDG 坏死灶放射性缺损 疗效和预后判断 详细内容参照肿瘤核医学章节,69,左额叶星形细胞瘤（I-II级），男性，45岁。FDG脑代谢显像表现为代谢减低性病灶,70,顶叶星形细胞瘤IIIII级术后复发患者的FDG脑代谢显像,71,肺癌脑转移 FDG PET/CT,FDG MRI 星形细胞瘤IV级放疗后患者,73,脑肿瘤PET显像剂,II级星形细胞瘤,IV级胶质母细胞瘤,FDG脑代谢显像临床应用,椎体外系疾病的诊断 帕金森病 黑质-纹状体神经元变性、脱失 病变部位糖代谢减低 特异性影像学诊断依靠中枢神经递质和受体显像 亨廷顿病 进行性核上麻痹 脑生理功能和

18、智能研究,76,Parkinson disease （PD）FDG PET 豆状核 脑干小脑的相对高代谢 额叶运动前区及顶叶的相对低代谢,PD 脑代谢呈现不对称降低 运动障碍较重肢体对侧黑质、壳核、尾状核、丘脑、额叶的脑代谢与另侧脑相应区域相比下降,重度PD，症状以右侧肢体为重。 左侧壳核、尾状核和丘脑代谢明显减低，大脑皮质代谢普遍较低,progressive supranuclear palsy,脑功能不同状况下 FDG PET,脑功能不同状况下 FDG PET,其它脑代谢显像,脑有氧代谢显像15O-O2 脑耗氧量占人体总耗氧量20% 吸入15O-O2后，参与有氧代谢全过程 获得脑氧代谢率（

19、cerebral metabolic rate of oxygen) 脑氨基酸代谢显像11C-MET（蛋氨酸）、11C-TYR（络氨酸） 反映脑内蛋白质合成情况 恶性病变蛋白质合成增高，氨基酸运转率高于蛋白质合成 11C-MET常用，容易穿透血脑屏障,星型细胞瘤级。MET PET清楚显示肿瘤的摄取，FDG PET阴性,星型细胞瘤级术后放疗后瘢痕。 MET、FDG没有摄取，提示瘢痕；而MRI显示肿瘤强化，很难鉴别瘢痕和复发。,男性，69岁。左侧肢体无力1年，近三月加重，在外院行颈动脉支架，病情未缓解，近一周出现喝水呛咳，意识时清醒时模糊，一天前突发性昏迷伴四肢抽搐一次，注射镇静药后恢复。不伴恶心

20、、呕吐等。外院头颅CT检查:提示颅脑多发占位。MRI示：两侧额叶、顶叶、胼胝体后部与压部及临近的基底节区、中脑右侧部、桥脑、小脑广泛分布的边缘不清的片状病灶，增强后小部分强化。考虑胶质瘤可能性大，不能除外部分脑梗塞。穿刺病理：非特异性炎性肉芽肿,MET FDG,星型细胞瘤-术后残存，MET PET指导放射生物靶区勾画。MET显示最有活力的肿瘤位于颞叶内侧，指导个性化调强及缩野放射治疗.,第三节 神经受体显像 Neuroreceptor Imaging,87,中枢神经递质和受体显像 Neurotransmitter and Receptor Imaging,神经核医学研究前沿 基于受体-配体特异

21、性结合的特性，将正电子核素或单光子核素标记到配体上，注射到人体后，以SPECT、PET成像 脑特定部位受体结合位点相结合 测量、显示受体 密度、浓度、亲和力和代谢率,88,神经受体显像 为研究人体神经受体 分布、数量（密度）和功能（亲和力） 唯一无创伤性、诊断神经受体疾病的 特异性无创影像检查,PET 18F-DOPA 多巴胺D2受体显像,Receptor Function and Distribution,多巴胺D2受体 部位：尾状核、豆状核 应用：parkinson、肌张力降低、精神分裂症 乙酰胆碱受体 部位：大脑皮质、海马 应用：AD、重症肌无力 阿片受体 部位：丘脑中部、尾状核、豆状核

22、 应用：麻醉药成瘾、疼痛综合征、介毒药物研究 5-HT（5-羟色胺） 部位：杏仁核、丘脑中部、尾状核、颞叶等 应用：睡眠障碍、精神疾病等 肾上腺素能受体 应用：抑郁症等,多巴胺系统相关综合症的SPECT和PET显像,92,帕金森病和其它疾病的比较,多巴胺神经递质、受体和转运蛋白显像,典型的放射受体、放射神经显像 放射性核素标记配体与相应神经、受体结合 引入体内SPECT、PET显像 脑多巴胺系统功能 位于黑质纹状体 D1、D2、D3、D4、D5受体 重点是多巴胺D2受体、转运蛋白显像 帕金森综合症相关神经、受体显像 研究最多、技术最成熟 D1受体主要和精神疾病相关 已研究出显像剂,多巴胺神经受

23、体显像剂分类,96,DAT images,Asymptomatic mutation carrier,Age matched control,123I-IBF多巴胺D2受体显像 随着时间的推移，基底节IBF摄取逐渐下降 纹状体显影一直很清晰，对称。,70岁正常女性 可卡因类似物123I-FP-CIT显像 双侧纹状体显影清晰,正常人、不同程度PD 多巴胺转运蛋白显像 99mTc-Trodat-1,100,123I-CIT SPECT显像 18F-DOPA PET显像 多巴胺再摄取点 多巴胺储存,71岁H&Y I级Parkinson病患者的图像，双侧纹状体放射性减低、体积变小，本底增高,72岁健康

24、人，双侧纹状体显影清晰，对称,101,放射性核素脑血管显像,弹丸式注射99mTcO4-或其它不能进入脑细胞的显像剂 动态采集得到脑血管内充盈、灌注和清除的全过程 动脉相 脑实质相 静脉相 静态采集大脑半球空白区、头颅外周、颅底、各静脉窦明显放射性摄取 自学,102,脑死亡,103,脑脊液显像,104,脑脊液显像,方法 从脊髓蛛网膜下腔注入99mTc-DTPA 显像剂沿脑脊液循环 进入颈段蛛网膜下腔、小脑延髓池 3-6小时进入颅底的基底池和四叠体池、胼胝体池 24小时到达大脑凸面 1、3、6、24小时后分别显像,105,106,107,108,梗阻性脑积水,脑室系统一定部位脑脊液循环受阻 脑室扩

25、大,109,110,英语部分请自学,111,脑动脉分段,Willis环的变异 只有25%的病人有完整的Willis环,梗阻性脑积水 脑室系统一定部位脑脊液循环受阻 脑室扩大,114,15OH20-PET coupled with intra-cerebral stimulation. An increased cerebral blood flow was elicited over the temporal and parietal lobes by an electrically induced sub-clinical discharge arising from the fusiform gyrus, and propagating to the temporo-parietal structures.,115,A 72 year old man admitted with symptoms of stroke FDG PET,68,FDG PET/CT,