1、神经系统神经系统核医学核医学首都医科大学附属北京潞河医院首都医科大学附属北京潞河医院医学影像教研室医学影像教研室 石逸杰石逸杰 神经系统核医学显像是探讨神经系统核医学显像是探讨人类大脑奥秘，研究脑的思维与人类大脑奥秘，研究脑的思维与行为活动的重要工具。行为活动的重要工具。脑脑核医学显像也是诊断神核医学显像也是诊断神经、精神疾病的有效方法。经、精神疾病的有效方法。应用神经核医学的方法可应用神经核医学的方法可以在分子水平上评价脑代谢、以在分子水平上评价脑代谢、脑血流灌注、脑受体分布、神脑血流灌注、脑受体分布、神经递质转运体活性、脑内蛋白经递质转运体活性、脑内蛋白质合成以及脑脊液循环动力学质合成以及
2、脑脊液循环动力学等重要功能。等重要功能。脑血流灌注断层显像脑血流灌注断层显像 (cerebral blood flow perfusion tomography)脑代谢显像脑代谢显像 (cerebral metabolism imaging)脑神经递质和受体显像脑神经递质和受体显像(neurotransmitter and neuroreceptor imaging)放射性核素脑血管显像放射性核素脑血管显像(radionuclide cerebral angiography imaging)脑脊液显像脑脊液显像(cerebrospinal fluid imaging)局部局部脑血流显像脑血流显
3、像Regional cerebral blood flow imaging,rCBF一、一、SPECT脑血流脑血流灌注断层灌注断层显像显像 静脉注射能透过血脑屏障的显像剂静脉注射能透过血脑屏障的显像剂99mTc-ECD(99mTc-ECD()后，通过血脑后，通过血脑屏障屏障(blood brain(blood brain barrier,BBBbarrier,BBB)分布于脑细胞分布于脑细胞内，在脱脂酶的作用下，水解失去脂溶性，内，在脱脂酶的作用下，水解失去脂溶性，不能再反向通过不能再反向通过BBBBBB，较长时间地滞留在脑，较长时间地滞留在脑内内，应用显像仪器可以获得脑血流灌注的应用显像仪器
4、可以获得脑血流灌注的分布状态，从而评价脑血流与功能情况。分布状态，从而评价脑血流与功能情况。显像剂入脑量与局部脑组织血流量显像剂入脑量与局部脑组织血流量（rCBF）及脑细胞功能状态成正相关及脑细胞功能状态成正相关 依靠计算机技术和生物数学模型，依靠计算机技术和生物数学模型，可以分析和定量某区域脑组织的可以分析和定量某区域脑组织的rCBF和和全脑平均血量（全脑平均血量（CBF）所以，所以，脑灌注显像脑灌注显像也称也称局部脑血流局部脑血流显显像像。显像剂及要求显像剂及要求 常用显像剂99mTc-HMPAO(六甲基丙二胺肟)99mTc-ECD等要求要求小分子(400)零电荷脂溶性高脑血流断层显像横断
5、面矢状面冠状面正常脑血流断层显像normal cerebral blood flow tomogram影像影像分析三个原则分析三个原则1、注意观察、注意观察解剖标志解剖标志：大脑纵裂、外侧：大脑纵裂、外侧裂、顶枕裂、中央沟裂、顶枕裂、中央沟2、对称性对称性：两侧半球放射性大致对称：两侧半球放射性大致对称3、脑皮质脑皮质和和灰质核团灰质核团放射性放射性分布高分布高，白白质和质和脑室脑室区放射性区放射性分布低分布低 灰质核灰质核团呈团呈“岛状岛状”团块浓影团块浓影正常正常影像影像正常正常影像影像正常正常影像影像1、大脑皮质有一处、大脑皮质有一处或多处放射性减低或多处放射性减低或缺损区，范围或缺损区
6、，范围1.5cmx1.5cm，累及，累及层面厚度层面厚度1.2cm；并在冠状、矢状断并在冠状、矢状断层和层和3DSD影像影像相应相应位置可见相同表现。位置可见相同表现。多见于脑血管病、多见于脑血管病、癫痫发作间期、偏癫痫发作间期、偏头痛等。头痛等。异常影像异常影像癫痫癫痫(epilepsy)间歇期间歇期2、有一处或多处异、有一处或多处异常放射性增高区，常放射性增高区，范围范围2cmx2cm，累及层面厚度累及层面厚度1.2cm，超出正常结，超出正常结构之外。多见于癫构之外。多见于癫痫发作期、偏头痛痫发作期、偏头痛发作期、梗死灶周发作期、梗死灶周围血流过度灌注区围血流过度灌注区等。等。异常影像异常
7、影像癫痫发作期癫痫发作期3、脑内放射性弥漫、脑内放射性弥漫性减低，侧脑室、性减低，侧脑室、三脑室及白质区域三脑室及白质区域扩大，尾状核间距扩大，尾状核间距明显增宽明显增宽。多见于。多见于脑萎缩、脑萎缩、AD。异常影像异常影像NormalAlzheimers Disease定量数据定量数据1 1、99mTc-ECD 99mTc-ECD rCBFrCBF的正常人参考值的正常人参考值皮质皮质rCBFrCBF（ml/100gml/100gminmin）白质白质rCBFrCBF（ml/100gml/100gminmin）全脑全脑CBF（ml/100gml/100gminmin）采血法采血法48.1-59
8、.125.0-25.643.03.6非采血法非采血法48.7-60.326.0-26.143.54.4定量数据定量数据2 2、13 13NHNH3 3 和和1515O O rCBFrCBF的正常人参考值的正常人参考值皮质皮质rCBFrCBF（ml/100gml/100gminmin）1313NHNH3 345.3-59.91515O O40-60临临 床床 应应 用用短暂性脑缺血发作短暂性脑缺血发作(TIA)TIA是颈动脉或椎是颈动脉或椎-基底动脉系统的短基底动脉系统的短暂血液供应不足引起的局限性脑功能障碍，暂血液供应不足引起的局限性脑功能障碍，临床症状可表现为逐渐恢复，但局部血流临床症状可表
9、现为逐渐恢复，但局部血流量处于慢性低灌注状态，该状态的持续存量处于慢性低灌注状态，该状态的持续存在可导致不可逆性改变，最终发展成为脑在可导致不可逆性改变，最终发展成为脑梗塞。梗塞。患者临床症状消失后患者临床症状消失后rCBF可能仍未可能仍未恢复到正常范围，而处于慢性低灌注状态，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这时神经系统检查及CT和和MRI检查结果检查结果多为阴性，而多为阴性，而rCBF显像可发现近显像可发现近50%患患者脑内存在缺血性改变，病变部位表现为者脑内存在缺血性改变，病变部位表现为不同程度的放射性减低或缺损区。不同程度的放射性减低或缺损区。应用乙酰唑胺应用乙酰
10、唑胺(diamox)负荷试验，可进一步提高负荷试验，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。检查的灵敏度，有助于慢性低灌注状态病灶的检出。乙酰唑胺乙酰唑胺负荷负荷试验试验a.负荷试验前；负荷试验前；b.负荷试验后负荷试验后CT扫描正常扫描正常 常规脑血流灌注显像往往不能常规脑血流灌注显像往往不能发现脑血流储备下降，通过发现脑血流储备下降，通过负荷试负荷试验验观察脑血流和代谢的反应性变化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。缺血性病变的阳性检出率。负荷试验脑血流灌注显像负荷试验脑血流灌注显像 乙酰唑胺能抑
11、制脑内碳酸酐酶的活性，乙酰唑胺能抑制脑内碳酸酐酶的活性，使脑组织中二氧化碳与水分子结合成碳酸受使脑组织中二氧化碳与水分子结合成碳酸受阻，导致脑内二氧化碳浓度增高，反射性地阻，导致脑内二氧化碳浓度增高，反射性地引起脑血管扩张，导致引起脑血管扩张，导致rCBF增加增加20%30%。而病变血管的这种扩张反应很弱，使。而病变血管的这种扩张反应很弱，使潜在缺血区和缺血区的潜在缺血区和缺血区的rCBF增高不明显，增高不明显，在影像上出现相对放射性减低或缺损区。在影像上出现相对放射性减低或缺损区。23ml/100g/minrCBF50ml/100g/min虽有缺血但无症状asymptomatic ische
12、micrCBF23ml/100g/min出现缺血症状(Functional threshold）SPECTabnormalrCBF8ml/100g/min出现脑结构改变（Structure threshold）CT、MRIabnormalNormal50mlTIA诊断阳性率与诊断阳性率与发病时间有关发病时间有关发病后发病后2 2个月内个月内阳性率较高阳性率较高脑梗死脑梗死 脑血管脑血管闭塞引致的某一血管辖区的脑组织闭塞引致的某一血管辖区的脑组织坏死，急性期内坏死，急性期内(48h)CT常常为阴性，但为阴性，但SPECT则较灵敏，则较灵敏，75100的患者的患者rCBF影影像上显示放射性分布明显
13、减低区像上显示放射性分布明显减低区。脑梗死发病。脑梗死发病早期早期rCBF显像即可检出。显像即可检出。脑梗死脑梗死（左额叶放左额叶放射性分布减低或缺射性分布减低或缺损）损）右侧大脑中右侧大脑中动脉梗塞动脉梗塞交叉性小脑失联络Crossed cerebellardiaschisis交叉性小脑失联络交叉性小脑失联络 一侧大脑皮质有局限性放射性分布一侧大脑皮质有局限性放射性分布减低或缺损，同时对侧小脑放射性分布减低或缺损，同时对侧小脑放射性分布亦明显减低，多见于慢性脑血管病。亦明显减低，多见于慢性脑血管病。神经胶质神经胶质瘤术后复瘤术后复发（浓聚发（浓聚量与恶性量与恶性程度有关，程度有关，IV浓聚多
14、，浓聚多，I-II浓聚少）浓聚少）肿肿 瘤瘤脑脑膜膜瘤瘤肿肿 瘤瘤精神神经心理疾病精神神经心理疾病CT/MRICT/MRI多为阴性，脑灌注显像可见异常多为阴性，脑灌注显像可见异常1 1、儿童孤独症、儿童孤独症左额叶、左颞叶听觉中枢、左额叶、左颞叶听觉中枢、WernickeWernicke区（区（颞上回后部颞上回后部）灌注减低）灌注减低2 2、注意力缺陷多动功能障碍（、注意力缺陷多动功能障碍（ADHDADHD）-额叶、额叶、海马代谢低下，基底节血流灌注与功能不匹配海马代谢低下，基底节血流灌注与功能不匹配3 3、抽动障碍（、抽动障碍（tic disordertic disorder）-额颞叶额颞叶
15、低低灌注，灌注，双侧基底节灌注和功能不对称双侧基底节灌注和功能不对称4 4、抑郁症、抑郁症额叶放射性分布减低，病程长和进额叶放射性分布减低，病程长和进展快者常伴脑萎缩展快者常伴脑萎缩5 5、躁狂症发作期、躁狂症发作期额叶、基底节局限放射额叶、基底节局限放射性分布增高性分布增高6 6、幻听症发作期、幻听症发作期颞叶局限放射性分布稀颞叶局限放射性分布稀疏疏7 7、抗精神药物中毒、抗精神药物中毒全脑弥漫性放射性分全脑弥漫性放射性分布稀疏布稀疏，皮质变薄，基底，皮质变薄，基底节功能亢进节功能亢进8 8、海洛因依赖者、海洛因依赖者脑内局限性灌注和功能脑内局限性灌注和功能异常，以额、颞、枕叶损害多见异常，
16、以额、颞、枕叶损害多见精神神经心理疾病精神神经心理疾病偏头痛偏头痛 migrainemigraine发作期发作期 -局限性放射性浓集灶局限性放射性浓集灶发作发作间期（常见）间期（常见）-单处单处/两处放射性分布稀疏两处放射性分布稀疏/缺损区缺损区癫痫癫痫(e epilepsy)pilepsy)临床价值：致痫灶定位，定位率临床价值：致痫灶定位，定位率75-86%75-86%发作期表现：致痫灶内灌注、代谢高发作期表现：致痫灶内灌注、代谢高发作间期表现：致痫灶内灌注、代谢低发作间期表现：致痫灶内灌注、代谢低帕金森氏病帕金森氏病 (ParkinsonsdiseaseParkinsonsdisease
17、PD)PD)两侧基底核和邻近区放射性分两侧基底核和邻近区放射性分布减少，反映脑神经细胞功能布减少，反映脑神经细胞功能低下低下整个大脑皮层中度弥漫性放射整个大脑皮层中度弥漫性放射性分布减少性分布减少阿尔茨海默病阿尔茨海默病(Alzheimers disease AD)(Alzheimers disease AD)脑脑内多发放射性减低区，颞区、颞顶多内多发放射性减低区，颞区、颞顶多见，多为对称性见，多为对称性轻轻-右侧颞顶区右侧颞顶区放射性放射性分布减少分布减少中中-病灶波及两侧额、枕叶病灶波及两侧额、枕叶重重两侧额、颞、顶区放射性分布稀疏，两侧额、颞、顶区放射性分布稀疏，中额区亦见下降中额区亦见
18、下降AD和多发性脑梗死性痴呆的鉴别和多发性脑梗死性痴呆的鉴别ADAD颞、顶、枕叶皮质局限性灌注和功颞、顶、枕叶皮质局限性灌注和功 能低下，多表现为对称性能低下，多表现为对称性多发性脑梗死性痴呆多发性脑梗死性痴呆 -多个血流灌注和脑细胞功能低下，多个血流灌注和脑细胞功能低下，散布于大脑各叶皮质散布于大脑各叶皮质二二、PET脑血流脑血流灌注灌注显像显像 静脉注射静脉注射脑灌注脑灌注显像剂显像剂(1313NHNH3 3)后，后，通过血脑屏障入脑，在谷氨酰胺合成通过血脑屏障入脑，在谷氨酰胺合成酶的作用下生成酶的作用下生成1313N-N-谷氨酰胺谷氨酰胺，生成，生成量与局部脑血流灌注及脑细胞功能状量与局
19、部脑血流灌注及脑细胞功能状态成正相关。局部脑组织缺血、缺氧态成正相关。局部脑组织缺血、缺氧时，时，病变区病变区放射性分布放射性分布稀疏或缺损稀疏或缺损。H H2 2-1515O O、1515O-COO-CO2 2、1515O-COO-CO等显等显像剂，摄取量高、稳定性好、半像剂，摄取量高、稳定性好、半衰期短，适于短期多次检查衰期短，适于短期多次检查。PET PET脑血流灌注脑血流灌注通常被视为通常被视为定量测定定量测定rCBFrCBF的的金标准金标准脑脑 代代 谢谢 显显 像像(Cerebral Metabolic imaging)（一）原理和（一）原理和方法方法 1、脑葡萄糖代谢显像、脑葡萄
20、糖代谢显像 原理：原理：葡萄糖是脑组织的能源物质，其代谢葡萄糖是脑组织的能源物质，其代谢变化能反应脑功能，变化能反应脑功能，F-18-FDG的细胞内转运的细胞内转运和己糖激酶磷酸化过程与葡萄糖相同和己糖激酶磷酸化过程与葡萄糖相同,F-18-FDG-6-p不能继续葡萄糖代谢，滞留细胞内。不能继续葡萄糖代谢，滞留细胞内。方法方法：禁食：禁食4小时，静脉注射小时，静脉注射F-18-FDG40分分钟后用钟后用PET或或ECT/CT显像得断层图像显像得断层图像,并用计并用计算机算机ROI技术及生理模型得出技术及生理模型得出LCMRGlu（局（局部脑葡萄糖代谢率）及部脑葡萄糖代谢率）及CMRGlu（脑葡萄
21、糖（脑葡萄糖代谢率）。代谢率）。2、脑氧代谢显、脑氧代谢显像像 脑重占体重脑重占体重2%，其耗氧量占全身的，其耗氧量占全身的20%，故脑氧代谢可做为脑功能指，故脑氧代谢可做为脑功能指标标,H215O被吸入后，参与氧代谢过程，被吸入后，参与氧代谢过程，PET动态显像可得动态显像可得CMRO2(脑氧代谢脑氧代谢率率)，结合，结合CBF可算出可算出OEF(氧吸收分氧吸收分数数)。3、脑蛋白质代谢显像、脑蛋白质代谢显像 反应脑内反应脑内DNA代谢合成的情况。显代谢合成的情况。显像有多种，常用像有多种，常用11C-MET(11C-甲基甲基-L-蛋氨酸蛋氨酸)，易，易穿过血脑屏障进入脑组穿过血脑屏障进入脑
22、组织，织，PET显像结合生理模型可得脑氨基显像结合生理模型可得脑氨基酸摄取和蛋白质合成的功能参数。酸摄取和蛋白质合成的功能参数。（二）正常所见和参考值（二）正常所见和参考值 1、正常影像正常影像 与与rCBF相近，相近，大脑皮质，基底核，丘脑，脑干，大脑皮质，基底核，丘脑，脑干，小脑显影，左右对称。小脑显影，左右对称。正常脑代谢显像正常脑代谢显像2、CMRGlu参考值参考值2051 mol/100g.min 左大脑左大脑LCMRGlu 37.67 8.67/mol/100g.min 右大脑右大脑RCMRGlu 37.11 8.72/mol/100g.min 灰质的灰质的CMRO2参考值：参考值
23、：259 mol/100g.min OEF 0.49 白质的白质的CMRO2参考值：参考值：80 mol/100g.min OEF 0.48（三）临床应用（三）临床应用1、癫痫灶定位诊断癫痫灶定位诊断 发作期病灶放射性浓聚，诊断灵发作期病灶放射性浓聚，诊断灵敏度敏度90%，发作间期病灶放射性减低，发作间期病灶放射性减低，诊断灵敏度诊断灵敏度70-80%，与皮层脑电图一，与皮层脑电图一致性致性95%，与，与病理符合率病理符合率90%，做为，做为手术及术后效果评价。手术及术后效果评价。2、早老性痴呆早老性痴呆 AD表现双侧顶叶和后表现双侧顶叶和后颞叶颞叶大大脑皮质脑皮质葡萄糖代谢减低，基底节葡萄糖
24、代谢减低，基底节不受累，不受累，此法较此法较rCBF断层的敏感断层的敏感性及特异性明显提高性及特异性明显提高。AD（阿尔茨海默病阿尔茨海默病）病人）病人18F-FDG PET 影像影像（大脑皮质双侧额叶、顶叶、颞叶和枕叶对称（大脑皮质双侧额叶、顶叶、颞叶和枕叶对称性地放射性分布减低）性地放射性分布减低）AD多多 发发 梗梗 死死 性性 痴痴 呆呆3、脑瘤的良恶鉴别，分期分级，脑瘤的良恶鉴别，分期分级，疗效予后疗效予后,及复发的判断及复发的判断 良性和低恶性脑瘤葡萄糖代谢良性和低恶性脑瘤葡萄糖代谢无明显增多，恶性瘤则明显增多，无明显增多，恶性瘤则明显增多，LCMRGlu增高，对术后复发和坏增高，对术后复发和坏死病灶鉴别优于死病灶鉴别优于CT和和MRI。脑脑 转转 移移 瘤瘤恶恶 性性 胶胶 质质 瘤瘤
