第十三章　放射性核素成像在神经外科的应用

第一节　核素成像在神经系统应用简介

1895年Wilhelm Roentgen发现X线标志着放射学的形成，1896年Henri Becquerel发现了天然的放射性物质铀（238U），从而使人类打开了核物理学的大门。放射性核素显像的基本原理是，将发射单光子或正电子的示踪剂经静脉注入患者体内，随血流到达特定的器官、组织或区域，示踪剂在正常和病理组织细胞内的摄取与分布不同，利用SPECT或PET在体外进行探测并成像。可见，显像设备和放射性药物是完成核素显像的两个必备条件。

神经系统是人体最精细、结构和功能最复杂的系统，随着医学科学日新月异的发展，尤其是新型显像剂的不断研制成功和显像设备的逐步更新，核素脑显像的临床应用大致经历了三个阶段：γ照相机脑显像阶段、SPECT脑显像阶段和PET脑显像阶段。影像学诊断已由大体形态学为主的阶段，向生理生化、功能代谢和（或）基因成像过渡，即所谓生物医学成像——分子／基因影像诊断，这对疾病及发生机制的认识，将从器官、细胞水平深入到分子、基因水平。近年来，以单光子发射型计算机断层显像仪（single photon emission computed tomography，SPECT）和正电子发射型计算机断层显像仪（positron emission computed tomography，PET）为主导的核素脑显像的临床应用日益广泛，功能和解剖影像融为一体，使我们在了解神经系统复杂形态学改变的同时，更获得了脑组织血流、代谢、受体分布、认知功能以及脑脊液循环改变的信息，并可用于指导治疗和检测治疗效果。

第二节　核素脑显像设备、显像剂及优势对比

一、显像设备

1958年Anger发明了第一台γ照相机（γ camera），为核素显像技术的应用奠定了基础，γ照相机是最基本的核素显像设备。目前临床应用的放射性核素显像设备为发射型计算机断层显像仪（emission computed tomography，ECT），ECT包括单光子发射型计算机断层显像仪（single photon emission computed tomography，SPECT）和正电子发射型计算机断层显像仪（positron emission computed tomography，PET）两种。

（一）SPECT

所谓单光子是相对于双光子而言的，某些放射性核素（99mTc、131I、201TI等）在衰变过程中，多余的能量以光子形式放出，产生的γ光子是单个不连续的，单方向发射，故由此得名。

SPECT是在γ照相机的基础上增加了探头旋转功能和图像重建的计算机软件系统，故又称可旋转的γ照相机，主要由探头、断层检查床和计算机成像系统构成。目前有单探头、双探头和多探头SPECT，随着探头数目的增加，对脑显像的分辨率提高，但设备的成本显著增加。

SPECT的工作流程和原理为：注射放射性核素后的受检者仰卧于断层床上，探头围绕受检者头部以尽可能小的旋转半径旋转180°～360°，每3°～6°采集一帧，得到一系列不同角度的投影图像，即采集过程。重建是指将多幅投影图像经过计算机软件计算，获得核素脑断层图像，以及在此基础上的冠状和矢状断层图。图像的重建方法有滤波反投影法（FBP）和迭代法（OSEM）。影响图像质量的因素除硬件本身外，选择适宜的采集条件和重建参数也十分重要。

（二）PET

正电子现象是指某一类核素其原子核内中子相对不足，在衰变过程中发生质子向中子转化，放出β+粒子，即正电子。正电子很快与组织中的负电子相互作用，形成一对能量为511keV、方向相反的γ光子，这个现象叫做湮没辐射。由于正电子在组织中只是瞬间存在，不能直接测量，只能通过间接测量淹没辐射所产生的γ光子。

目前临床常用的正电子放射性核素有11C、13N、15O、18F，它们的半衰期分别为20分钟、10分钟、2分钟、110分钟，由此可见，正电子核素的半衰期短，对人体的积分辐射剂量低，但必须用回旋加速器生产，增加了设备的整体投入，价格昂贵。此外，这类核素是构成机体代谢及生物活性分子基本元素的同位素或类似物，因此很容易用它们标记生物活性分子成为示踪剂（显像剂），且不改变生物活性分子的理化特性。广义地讲PET是一种进行正电子湮没辐射探测的技术，具体地说PET是完成正电子湮没辐射探测的设备，PET扫描仪的结构与CT、SPECT基本相同，由探头、数据处理系统、图像显示及检查床组成。真正PET的探头是由许多探测器组成环行多排，采集信息时，探头自身不需要旋转。

二、显像剂

显像剂一般由两部分组成：放射性核素和被标记物，两者具有高度亲和力，被标记物可以是化合物、抗生素、多肽、单克隆抗体等，其化学或生物学性能决定着显像剂的生物学分布。放射性核素脑显像剂可根据示踪剂的性质、功能等进行分类。以下按照功能将常用脑显像剂及显像方法、主要用途简介如下：

（一）脑血流灌注显像

理想的脑血流灌注显像剂应具备以下特征，可以通过正常的血脑屏障（脂溶性、电中性、分子量小）；在脑内的分布与局部脑血流成正比；在脑内稳定停留，滞留时间较长。

1.99mTc-ECD（双半胱乙酯），99mTc-HMPAO（六甲基丙胺亏）

99mTc的药物物理特性适合于SPECT显像，获取方便，价格便宜。前者体内外稳定性更好，是目前最常用的脑血流灌注显像剂，但两者显像剂均会低估真实的局部脑血流量（rCBF），尤其在高血流状态下。

2.123I-IMP（安菲他明）

其在体内代谢特点有利于进行局部脑血流的定量分析，123I系加速器生产，价格亦昂贵，国内应用较少，多为研究报道。

以上三种均为SPECT脑血流显像剂。

3.13NH3，H2O及15O，H2O

13N及15O半衰期分别为10分钟和2分钟，需回旋加速器生产，为PET用脑血流显像剂，图像质量高，短期内可重复显像。

（二）脑代谢显像

1.18F-FDG（氟代脱氧葡萄糖）

葡萄糖几乎是脑细胞能量代谢的唯一来源，18F-FDG为葡萄糖的类似物，具有与葡萄糖相同的细胞转运和己糖激酶磷酸化过程，但转化为18F-FDG-6-P后不再参与葡萄糖的进一步代谢而滞留于脑细胞内。受检者需禁食4小时以上，静脉注射18F-FDG 185-370MBq（5～10mCi）后30～60分钟进行脑葡萄糖代谢显像，利用计算机和一定的生理数学模型，可得到大脑葡萄糖代谢率。

2.15O2，C15O2，H215O

常用的是15O2气体，脑耗氧量是反映人脑功能的一个重要指标。受检者吸入15O2后，立刻进行PET动态显像，可得到脑氧代谢率（cerebral metabolic rate of oxygen，CMRO2）和氧摄取分数（oxygen extraction fraction，OEF），用于研究葡萄糖代谢与氧代谢之间的关系，但显像技术和设备较为复杂，临床应用较少。

3.11C-MET（甲基-L-蛋氨酸），11C-TYR（酪氨酸），18FFET（氟代乙基酪氨酸）及其他

氨基酸代谢显像主要是反映脑内蛋白质合成代谢水平，目前临床最常用的是11CMET。此外，11C-acetate（乙酸盐）氧化代谢显像、11C或18F-choline（胆碱）和11C或18F-thymine（胸腺嘧啶）代谢显像越来越多地应用于临床，它们具有较高的靶／非靶（target／non target，T／NT）比值，在组织学分级及评价预后方面优于FDG。

（三）神经递质和受体显像

1.多巴胺递质（18F-Dopa）、转运蛋白（99mTc-TRODTA1，11C-CIT）、受体（11C-Raclopride）显像

临床主要应用于帕金森病（Parkinson disease，PD），又称震颤麻痹，是常见的神经系统变性疾病，病理特征为黑质-多巴胺神经元、黑质-纹状体通路变性。PET可以利用18F-Dopa反映多巴胺的合成；11C-CIT反映多巴胺在突触间隙的代谢，而11C-raclopride则反映多巴胺D2受体的数目和结合能力。总之，PET可在不同层面显示帕金森病的特征。SPECT目前只能应用99mTc-TRODTA1进行转运蛋白显像。

2.γ氨基丁酸／苯二氮卓受体（11C-Flumaazenil，123IImazenil）

这类受体属于脑内抑制性神经递质受体，抑制过程是脑功能活动的一个重要方面，而兴奋与抑制过程的失调是癫痫的生化基础，此类受体显像主要用于原发癫痫和一些神经精神疾病。

3.生长抑素受体（111In-Octrotide，18F-Octrotide，99mTc-Octrotide）显像

对于细胞膜上有生长抑素受体的肿瘤，如垂体瘤、神经内分泌瘤、淋巴瘤等进行显像，可定位诊断和观察疗效。

4.乙酰胆碱受体（11C-Nicotine）显像及其他

乙酰胆碱受体主要进行阿尔茨海默病、帕金森病及癫痫病的研究；5-羟色胺受体（76Br-2-Ketanserin）显像用于精神神经疾病的研究；而阿片受体（11C-DPN）显像用于镇痛、成瘾方面的研究；目前关于18F-ML-10（甲基丙二酸）应用于PD的实验研究也已展开。

（四）脑肿瘤显像

上述脑血流显像、18F-FDG代谢显像、11C-MET代谢显像、受体显像均可用于脑肿瘤诊断，可以说脑肿瘤显像是各种方法的综合与灵活的运用，此外，还可使用下述显像剂。

1.201Tl与99mTc-MIBI

两者均是作为心肌显像剂而开发的，后发现在肿瘤内不同程度聚集而应用于肿瘤显像。两者在肿瘤细胞内聚集的机制尚不十分清楚，在体内的分布与血流、肿瘤细胞活性等有关，故称为肿瘤非特异显像剂。在不具备PET的单位，可用上述显像剂进行SPECT脑肿瘤显像。近年研究发现，MIBI具有作为P-糖蛋白肿瘤多药耐药酶系统的酶转运底物的特性，因此可用于肿瘤耐药的研究。

2.放射性标记的抗体

用131I或123I标记相应的单克隆抗体进行显像，可得到特异性高的结果。

3.11C-Cho（胆碱）与11C-TdR（胸腺嘧啶）或18F-FLT（脱氧尿苷）

是直接或间接反映肿瘤细胞增殖、细胞分裂的示踪剂，较葡萄糖代谢显像更特异。

4.18F-MISO（硝基咪唑）

恶性脑肿瘤生长迅速，与血管生成不相适应，肿瘤缺血、缺氧形成乏氧区，该显像剂可显示肿瘤的乏氧区域，对放疗计划的制订有重大指导意义。

三、PET、SPECT与CT、MRI的比较

相对于SPECT而言，PET显像的优势在于：①由于PET采用符合计数探测成对的γ光子，因此不需要铅准直器，灵敏度较SPECT提高10～20倍，并能改善分辨率；②PET的分辨率通常为5～6mm，最好的可达3～4mm，明显优于SPECT；③PET显像常用的核素多是组成人体的固有元素，或可以标记人体代谢的重要物质，通常进行代谢、受体等分子水平显像，而SPECT主要进行功能显像研究；④正电子核素半衰期短，需要时可在一次研究中多次使用；⑤PET很容易进行衰减校正和定量分析，SPECT定量分析就比较困难；⑥SPECT结构较为简单，价格低，不需配备加速器，放射性药物来源广泛，比较容易推广普及；⑦近年来，已研究成功符合电路采集技术，可在双探头SPECT上进行18F-FDG显像，部分开展PET的工作，扩展了SPECT的功能，但由于灵敏度和分辨率较低，其图像质量远不如PET。总之，SPECT和PET是当今核医学两大主流设备，两者各有侧重点，不能相互取代。

CT、MR是以解剖结构为基础的诊断技术，是在组织水平反映生理和病理结构的改变，只有在解剖结构发生变化之后，才有阳性表现。许多疾病在解剖结构发生改变之前早已出现功能代谢改变，核素显像，特别是PET显像可以从分子水平反映体内功能代谢变化，从而对疾病进行早期诊断。随着影像技术的进步，如MR频谱技术、MR多种原子核成像（现为氢核）的研究和开发，组织和（或）疾病特异性对比剂的开发和应用，使得CT和MR也能完成一部分功能和少量的组织代谢成像，但是它和PET图像有着本质的区别。不同的影像手段成像原理不同，图像各具特点，它们从不同层面描述病变，使临床医师对疾病有一个全面、完整的认识。

2000年以来，随着具有多排探测器的螺旋CT与PET一体化的影像设备——PET-CT问世，在一次扫描中即可获得PET和CT图像，并可将清晰的CT解剖结构影像与PET功能代谢影像进行同机融合。尤其是随着PET-MRI应用于临床，显著提高了脑部病变定位诊断的准确性，显著改善了对PET图像的判断，使影像学发展到一个新的高度。

第三节　在神经外科领域的应用

一、癫痫

随着诊断和治疗技术的进步，癫痫的手术治疗取得了可喜的进展。癫痫患者中，约25%的患者为难治性癫痫或顽固性癫痫，其中50%的患者适宜手术治疗。对于继发性癫痫，脑内致痫灶容易被发现，通过手术切除，效果良好，患者手术治疗前，特别是原发癫痫，除需要明确诊断外，确定致痫灶是至关重要的。

目前癫痫患者的电生理检查仍然是致痫灶定位的金标准。包括头皮脑电图（EEG）、24小时动态EEG，以及侵袭性的深电极EEG和皮层脑电图（EcoG）。普通与动态EEG受影响因素多，有时难以准确定位，侵袭性EEG虽然定位准确，但使用受到限制，一般仅在确定开颅的患者进行。

影像学检查包括CT、MRI（f-MRI）、SPECT、PET、MEG等无创性方法，在癫痫灶定位中具有十分重要的作用，但只有在影像结果与电生理检查一致时才具有可靠性。CT主要反映形态学变化，对于脑血管病变、颅内肿瘤、炎症等显示清楚，这些病变可能与癫痫有关。MRI较CT有更高的软组织分辨率，在显示脑形态学变化方面优于CT，特别是在反映海马硬化、脑皮质发育异常与癫痫关系上具有很高的临床价值。

对于仅有脑功能和代谢改变而无形态学改变的病灶，CT和MRI往往不能见到异常，此外，MR的颞叶硬化常表现为脑萎缩，但脑萎缩不一定是颞叶内侧硬化的证据，而PET、SPECT在反映脑功能和代谢改变与癫痫关系方面具有明显的优势。常用的方法为脑血流或18F-FDG代谢显像。癫痫灶在发作期，脑组织的生理和生化出现明显的变化，脑血流和氧代谢率增加，对氧和葡萄糖的需求亦增加。癫痫发作间期rCBF降低，局部葡萄糖利用率降低。发作间期呈低血流和低代谢是因为神经元的缺失和皮质萎缩，发作期病灶呈高代谢，血流灌注明显增加，其原因是发作期对能量需求增加。发作期和发作间期对于颞叶与颞叶外癫痫定位准确率分别为90%和80%，当发作期的高灌注、高代谢与发作间期低灌注、低代谢为同一个部位时，定位更加准确（图13-3-1，图13-3-2）。同时，两者结合分析可以排除非癫痫性低灌注与低代谢。神经受体显像已经用于癫痫的诊断，主要集中在γ-氨基丁酸和BZ受体，主要优点为显像更加特异，即使脑血流和代谢未见异常，也能显示病灶的存在，提示癫痫的神经受体显像有助于对其发病机制的研究。

PET与SPECT定位与皮质EcoG吻合率高，多数报道在90%以上，已被大量术后病理结果证实。手术后，90%以上发作得以部分或完全控制，但仍不能仅凭PET或SPECT来指导手术。假如PET定位是单发病灶，又与EEG吻合，则手术效果好，无须做皮质EEG。如为多发灶，或与EEG不吻合，指导手术效果不好，需要皮质EcoG进一步定位。一般认为，应首先做EEG和MR，如两者一致，无须PET检查，如仅一项有价值，可以进行PET检查，如两者均无价值，必须做PET。

二、脑肿瘤

脑肿瘤包括原发性和转移性肿瘤，目前CT和MR是诊断脑肿瘤最重要的检查手段。MRI空间分辨率高，软组织对比好，灰、白质界限分明。MR和CT静脉造影强化技术非常重要，肿瘤或其他脑病变一旦强化表示BBB遭破坏。MRI标准采集序列对于发现脑肿瘤非常灵敏，高级别肿瘤造影后出现增强，而低级别肿瘤不增强或增强不明显。此外还可见到一些肿瘤间接征象，如占位效应、水肿、出血和坏死。

MRI和CT可提供精确的解剖信息，但由于肿瘤往往是不均匀和多基因的，故其在提供肿瘤级别信息方面存在缺陷；另外，由于胶质瘤具有侵袭性，在CT和MR上亦难以分辨边界。但是，脑肿瘤的级别与FDG摄取程度呈正相关，因此，FDG-PET可作为CT和MR的补充，提供有关肿瘤级别方面的信息，显示高级别肿瘤的边界，有助于确定活检部位，准确反映肿瘤病理。同时，手术后CT或MR的强化检查也不容易鉴别瘢痕与肿瘤复发，而FDG-PET显像相对容易，特别是将PET与CT或MR图像融合，结果会更加精确。

（一）胶质瘤

1.概述

早在1987年，美国的几个研究组经过多中心的研究将脑肿瘤推荐为FDG-PET检查的适应证。1988年，NIH确定FDG-PET适应证：胶质瘤的分级、复发。1991年，美国神经病学会确定FDG-PET适应证除脑肿瘤外，还包括难治性癫痫的定位、痴呆鉴别诊断、运动障碍性疾病。1993年，随着医疗保险机构准予报销，FDG-PET的临床应用随之增多。

2.分级

FDG最初的价值为神经胶质及其他神经上皮细胞肿瘤FDG代谢进行肿瘤的病理分级，早期研究发现肿瘤代谢率与肿瘤级别密切相关。灰质和白质对FDG的摄取可以作为参照，一般将肿瘤FDG摄取与对侧白质或皮质比较，进行半定量分析，低级别（1～2级）肿瘤等于或低于白质，而高级别（3～4级）肿瘤接近或超过灰质。21例经病理活检证实的胶质瘤患者进行FDG-PET常规及延迟扫描，常规扫描中发现低级别胶质瘤病灶摄取率是正常脑组织的67%，延迟扫描时增加11%，而高级别胶质瘤在常规扫描时病灶摄取率为正常脑组织的138%，延迟扫描增加43%。

胶质瘤生长的一个重要特点是病理多样性，即同一肿瘤内分化程度可不一。有学者研究50个肿瘤病例，平均每个取20份样本，共1000份标本，发现82%的肿瘤内存在不同病理级别现象，特别是62%的肿瘤内同时存在高、低级别。这个发现提示脑肿瘤病理检查的局限性，同时表明了脑肿瘤生长方式的特殊性。如果肿瘤内部局部级别高、生长活跃，导致肿瘤不规则生长。这些特点不容易被解剖影像发现。采用MR或CT立体定向取样，由于肿瘤生长方式差异，导致低估肿瘤。如将FDG结果作为立体定向依据，取最活跃的部位，可以减少取样，结果更接近实际（图13-3-3）。

3.预后

除了提供肿瘤级别信息，FDG代谢程度还可预测胶质瘤预后情况。一组病例研究发现，新发的胶质母细胞瘤的总生存率及无事件生存率分别是13.8个月和7.4个月，而间变性胶质瘤分别为25.8个月和12个月。高代谢肿瘤患者生存期短。此外，在高级别肿瘤中的低代谢组，78%的患者生存期大于1年，而高代谢组中29%生存期短于1年。如低级别肿瘤发展成为高代谢，提示预后不良。上述说明，在治疗前的脑肿瘤，FDG的代谢活性与生物侵袭行为相关。一例胶质瘤患者，MRI上无明显强化，但FDG可见局部摄取增加，手术证实为高分化瘤。而另一例MR增强明显，但FDG出现低摄取，手术病理证实为低级别肿瘤。

4.疗效评价

MRI与FDG-PET融合对于判断复发十分重要。残余肿瘤与手术后变化在MRI上不易鉴别，但在FDG上诊断相对容易。手术后增强MRI表现为手术野周边强化，但FDG代谢并不一定高，增强所见可疑部位必须与FDG部位一致。如果没有融合技术，很难正确诊断。大剂量放疗后，病灶出现坏死，但偶尔可见放疗后病灶局部FDG摄取增高，这是因为炎性巨噬细胞活性增加所致，通常是中等程度（介于灰白质之间，而且分布不均匀）。有学者报道90例可疑复发的胶质瘤患者，经活检或随访等方法最终证实59例为复发，31例为治疗后反应，FDG-PET的特异性为97%，增强MRI为23%，表明治疗后FDG-PET对复发与治疗后反应的鉴别能力明显高于增强MRI。放疗后也可引起肿瘤周围FDG摄取呈环行增高，为低或中等程度，与增强MRI表现近似，这种现象多与肿瘤中心出现坏死有关，而肿瘤复发往往表现为环内中心区的高摄取灶。但是，在判断结果时应考虑可能出现的假阳性或假阴性，因为脑肿瘤患者治疗中往往应用糖皮质激素，引起脑皮质代谢降低，表现为FDG G／W比值下降，导致假阴性结果，激素诱导的高血糖可能是直接因素，而假阳性可出现于患者在注射FDG时正发作临床或亚临床癫痫。

一般情况下，胶质瘤FDG摄取与分级和预后的关系符合上述规律，也适用于其他脑肿瘤。但也有例外，如某些星型细胞瘤，MR上表现为明显强化，FDG表现为高摄取，但预后相对不错。

FDG作为肿瘤显像剂，高代谢一般提示肿瘤恶性度高，但低代谢时灵敏性、特异性较差，如低级别肿瘤、梗死、感染、良性肿物等均表现为FDG低摄取。此外，由于正常脑组织也摄取FDG，造成显像时本底较高。下面介绍其他几种PET示踪剂：

由于肿瘤氨基酸代谢旺盛及存在BBB损伤，故可进行氨基酸代谢显像。几乎所有氨基酸都可被标记，但应用较多的示踪剂是11C-MET（蛋氨酸），与FDG相比，其优点是正常脑组织摄取少，本底低。11C-MET即使在低级别脑肿瘤比正常组织摄取高1.2～3.5倍，而且肿瘤边界较清晰，较少受炎症影响。11C-MET与FDG在星型细胞瘤的比较，MET更灵敏，在组织学分级及评价预后方面优于FDG，两者结合使用可提高对患者存活期预测的准确度。

11C-MET用于脑肿瘤PET显像，弥补了FDG显像某些方面的不足，但两者均从基本代谢反映肿瘤特征，在特异性上仍存在缺陷。11C-Cho（胆碱）作为示踪剂通过特异转运体进入肿瘤细胞，经代谢成为磷脂酰胆碱整合到细胞膜上，因此，肿瘤对于11C-Cho摄取速率反映细胞膜合成速度，因而是细胞增殖的指标。

11C-TdR（胸腺嘧啶）或18F-FLT可参与DNA的合成，是反映细胞分裂速度的示踪剂，更准确体现恶性程度。临床应用表明，11C-TdR血液清除快，肿瘤细胞由于增殖快而显像，与FDG相比，更适于评价肿瘤的疗效。

（二）其他脑肿瘤

1.脑膜瘤

MRI和CT是本病的主要诊断方法，一般脑膜瘤特征较明显，诊断不困难。但如考虑为恶性或手术后复发，可进行FDG-PET显像，有研究表明脑膜瘤对FDG摄取程度与肿瘤生长速度和侵袭性相关。此外，脑膜瘤有较多的生长抑素受体表达，故可进行生长抑素受体显像。

2.垂体腺瘤

CT特别是MRI是诊断垂体腺瘤的首选方法，经强化，对于5mm以上腺瘤诊断准确率大于90%。如临床怀疑为垂体腺瘤，CT及MRI不能发现情况下，可考虑核素显像进一步检查。常用显像剂为18F-FDG或11CMET，还可进行生长抑素或D2受体显像，以提高检出率。

3.脑转移瘤

由于是血行转移，通常发生在灰白质交界处。可表现为多发性示踪剂浓集区，但这并非转移瘤的特征表现，临床上单个转移瘤也不少见。FDG-PET表现为代谢高于白质，但可高于、等于或低于灰质，不易辨认。FDG-PET全身扫描有助于发现原发灶，对比研究表明，FDG发现脑转移不如MRI灵敏，所以常规全身扫描不包括头颅。

4.淋巴瘤

MR或CT图像缺乏特征性表现，FDG-PET对于淋巴瘤的诊断非常敏感，可以很方便与炎症如弓形虫病鉴别。生长抑素受体显像有助提高诊断特异性。

三、脑血管病

最常见的脑血管病有脑梗死、短暂性脑缺血发作和蛛网膜下腔出血。CT（包括CTA、CT灌注成像）和MRI（包括MRA、MRS、灌注成像、弥散成像）对其具有较好的空间分辨率和时间分辨率，检查简便、迅速，仍然是目前最重要和首选的检查方法。但15O2及15O-H2O PET脑功能代谢显像通过局部脑血流量（rCBF）、局部脑氧代谢率（rCMRO2）及局部氧摄取分数（rOEF）等相关参数的研究，在反映脑组织和神经元病理生理状态和代谢状况方面具有优势，在某些疾病或时期不失为一种可供选择的检查手段，其中rCMRO2和rOEF是其他显像方法无法获得的指标。如短暂性脑缺血发作（TIA），脑组织结构无明显改变，而脑血流和代谢显像可发现受累及的供血区出现血流和代谢障碍征象。在部分急性或亚急性脑梗死的CT或MRI图像上，需结合临床方可与脑胶质瘤鉴别，但脑代谢显像对此鉴别相对容易。脑梗死的早期诊断对于选择治疗方案及患者预后十分重要，核素脑血流灌注显像可以早期发现脑梗死，但需要进行示踪剂的准备，不适于临床急症患者。目前，脑功能代谢显像在脑血管病中的应用主要集中在有关脑梗死的研究领域。

患者和临床医师关注的重点是脑梗死的超急性期（﹤6小时）诊断，研究表明，在此期进行溶栓治疗，溶通率21%～93%。虽然普通CT和常规MR难以诊断，但CT灌注成像和MRI灌注成像、弥散成像具有很高的灵敏性和准确性。不过，在反映脑组织和神经元的代谢状态方面，如可恢复的缺血灶（脑缺血半暗带）和不可恢复的脑梗死的判断上，SPECT、PET的功能代谢显像仍具有优势。一般认为rCBF介于12～22ml／（100g·min）的脑梗死区域代谢功能不稳定，可视为缺血半暗带，表现为rOEF增高、rCMRO2正常或轻度降低，若低血流灌注状态持续存在，该区域将演变为不可恢复梗死。

通常情况下，核素rCBF显像在脑梗死区域表现为低灌注区，而且可以发现受累区域存在局灶性过度灌注现象，其机制可能是梗死后局部代谢产物的淤积引起脑血管扩张所致。这种过度灌注对于挽救梗死灶中可能存活的组织起到一定作用，但应注意过度灌注现象可能会掩盖局部缺血病灶。如果脑梗死发生后的数小时内血流灌注没有恢复，存活的神经组织会发生不可逆的损伤。15O2及15O-H2O PET显像对于了解、研究脑梗死发生后出现的一系列病理生理变化提供了有益的帮助，对判断预后和治疗效果有重要价值。在急性期（﹤7天），可见rCBF与rCMRO2之间的不匹配现象，即脑梗死灶血流量明显下降，氧代谢率保持正常或略降低，说明病灶部位的脑组织对能量的需求相对增加，标志着这些脑细胞仍具有代谢性，一旦恢复正常的血流供应，脑细胞可能恢复正常。当脑梗死进入亚急性期后（﹤30天），由于建立了侧支循环，梗死区的脑血流量增加，氧代谢率下降，出现脑血流与氧代谢需求不相称的脑血流过度灌注。如果测得梗死部位脑组织rCBF低于12ml／（100g·min）和rCMRO2低于65μmol／（100g·min）的阈值，脑细胞死亡不可避免，提示介入等治疗无效。

四、脑外伤后综合征

部分闭合性脑外伤的患者在恢复期以后，长时间内存在一些非特异的神经或精神性症状，如头痛、头晕、注意力不集中、记忆障碍等，而神经系统检查、脑电图、CT或MRI等无明显异常，使这些患者的诊断与处理失去了客观依据。尽管目前对于脑外伤后综合征的病因仍无定论，但显微镜下可见神经细胞的一些异常变化。核素脑显像原理不同于CT和MRI，它从脑功能和代谢的角度提供了对脑外伤后综合征的认识与理解。

国外学者对一组脑外伤恢复期后患者的脑血流灌注显像和CT进行了对比研究，结果显示，患者在脑血流灌注显像所表现的示踪剂缺损和CT异常均与脑损伤程度正相关，但脑血流灌注显像及rCBF结果异常的阳性率明显高于CT，特别是在CT正常的患者中，仍有一半以上的患者血流灌注显像结果异常，在症状轻、病灶小的患者中，这种差异更为明显。此外，在病情较重的患者中，即使脑血流灌注显像和CT均出现异常，但血流灌注显像所显示的病变范围往往更大。

脑损伤特别是较为严重的外伤性脑损伤后，CT或MR检查可见局部损伤的影像学表现，但有时患者的临床表现及神经行为异常与影像学所见不匹配。由于葡萄糖几乎是神经细胞能量代谢的唯一来源，因此可通过FDG-PET显像观察患者脑葡萄糖代谢和神经行为状态之间的关系。一组研究同时观察了脑损伤患者的FDG-PET显像和神经精神测试（包括记忆、注意力和执行功能等）和整体神经行为测试。结果发现这类患者的认知和行为异常与前额叶和扣带回皮质代谢降低有着密切联系；记忆和执行功能与额叶中部、前侧面皮质、扣带回的代谢显著相关。这些结果显示，即使在缺乏结构异常的情况下，前额叶和扣带回功能代谢异常在外伤性脑损伤所致认知和行为异常中扮演了主要角色，而FDG脑代谢显像则有助于确认脑外伤后患者的认知异常与病变部位之间的关系，可以作为探讨脑外伤后综合征的重要的影像学检查方法。

（林志春　高硕）

参考文献

1.Dupont P.Multi-modal imaging in epilepsy：SPECT and PET.JBR-BTR，2008，91：258-261

2.Kumar A，Chugani HT.The role of radionuclide imaging in epilepsy，Part 1：Sporadic temporal and extratemporal lobe epilepsy.J Nucl Med，2013，54：1775-1781

3.O’Brien TJ，Miles K，Ware R，et.The cost-effective use of 18F-FDG PET in the presurgical evaluation of medically refractory focal epilepsy.J Nucl Med，2008，49：931-937

4.Singhal T.Positron emission tomography applications in clinical neurology.Semin Neurol，2012，32：421-431

5.Wong TZ，Westhuizen GJ，Coleman RE.Positron emission tomography imaging of brain tumors.Neuroimag Clin North Am，2002，12：615-626

6.Mertens K，Acou M，Van Hauwe J，et al.Validation of18FFDG PET at conventional and delayed intervals for the discrimination of high-grade from low-grade gliomas：a stereotactic PET and MRI study.Clin Nucl Med，2013，38：495-500

7.Santra A，Kumar R，Sharma P，et al.F-18 FDG PET-CT in patients with recurrent glioma：comparison with contrast enhanced MRI.Eur J Radiol，2012，81：508-513

8.Crippa F，Alessi A，Serafini GL.PET with radiolabeled aminoacid.Q J Nucl Med Mol Imaging，2012，56：151-162

9.Colavolpe C，Metellus P，Mancini J，et al.Independent prognostic value of pre-treatment 18-FDG-PET in high-grade gliomas.J Neurooncol，2012，107：527-535

10.Chung JK，Kim YK，Kim SK，et al.Usefulness of11C-methionine PET in the evaluation of brain lesions that are hypo-or isometablic on18F-FDG PET.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2002，29：176-182

11.Petrirena GJ，Goldman S，Delattre JY.Advances in PET imaging of brain tumors：a referring physician’s perspective.Curr Opin Oncol，2011，23：617-623

12.Tamam MO，Mulazimoglu M，Guveli TK，et，al.Prediction of survival and evaluation of diagnostic accuracy whole body18F-fluoro-2-deoxyglucose positron emission tomography／computed tomography in the detection carcinoma of unknown primary origin.Eur Rev Med Pharmacol Sci，2012，16：2120-2130

13.Roh JL，Moon BJ，Kim JS，et al.Use of18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography in patients with rare head and neck cancers.Clin Exp Otorhinolaryngol，2008，1：103-109

14.Behin A，Hoang-Xuan K，Carpentier AF，et al.primary brain tumors in adults.Lancet，2003，361：323-331

15.Okazawa H，Yamauchi H，Sugimoto K，et al.Quantitative comparison of the bolus and steady-state methods for measurement of cerebral perfusion and oxygen metabolism：positron emission tomography study using15O-gas and water.J Cereb Blood Flow Metab，2001，21：793-803

16.Derdryn CP，Vidden TO，Grubb RI，et al.Comparison of PET oxygen extraction fraction methods for the prediction of stroke risk.J Nucl Med，2001，42：1195-1197

17.Huisman MC，van Golen LW，Hoetjes NJ，et al.Cerebral blood flow and glucose metabolism in healthy volunteers measured using a high-resolution PET scanner.EJNMMI Res，2012，2：63

18.Fathinul F，Nordin AJ，Lau WF.18［F］FDG-PET／CT is a useful molecular marker in evaluating tumour aggressiveness：a revised understanding of an in-vivo FDG-PET imaging that alludes the alteration of cancer biology.Cell Biochem Biophys，2013，66：37-43