第四章　SPECT及PET在脑血管疾病中的临床应用

第一节　脑血流灌注断层显像

脑血流动力学的改变不仅对有症状的患者重要，而且对那些隐匿性卒中和其他无症状的卒中（silent stroke）患者都很重要，可更早发现并得到及时的处理。脑血流灌注单光子发射型计算机断层显像（single photon emission computed tomograph，SPECT）和正电子发射计算机断层显像（positron emission tomograph，PET）在脑血管疾病中的主要作用就是通过观察血流灌注及储备情况来评价预后和危险程度。

1979年Kuhl和Edwards成功研制出第1台SPECT仪，并于20世纪80年代广泛用于临床。1974年研制成功第1台PET仪，由于价格昂贵等原因，直到20世纪90年代才广泛用于临床。SPECT和PET均是利用注入体内的放射性药物发出的γ光子成像，放射性药物可选择性聚集在特定的组织器官或病变部位，使该脏器或病变与邻近组织之间有放射性浓度差，构成反映人体器官组织功能的解剖图像。

一、成像原理和分析方法

（一）SPECT脑血流灌注断层显像

99mTc-六甲基丙烯胺肟（hexa-methyl propylene amine oxime，99mTc-HMPAO）和99mTc-双胱乙酯（ethyl cysteine dimer，99mTc-ECD）是脑血流灌注最常用的SPECT显像剂。它们是目前较为理想的血流灌注成像显像剂，分子量小、不带电荷且具有良好的亲脂性，能够容易地通过正常血脑屏障进入脑细胞，随后在水解酶或脂解酶作用下转变为水溶性物质或经过还原型谷胱甘肽作用分解成带电荷的次级产物。次级产物不能反扩散出脑细胞，从而短暂滞留在脑组织内，它们在脑组织停留的时间足够进行成像，同时不改变局部的血流量。显像剂进入脑细胞的量与局部脑血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）呈正比，通过观察脑内各部位放射性分布的多少，就可以判断rCBF的情况。rCBF一般与脑功能代谢平行，故该检查在一定程度上亦能反映局部脑功能状态。注射显像剂后15分钟用SPECT行脑断层显像，即为脑血流灌注断层显像。影像经计算机重建获得横断层影像、冠状断层影像、矢状断层影像；利用计算机感兴趣区（region of interest，ROI）技术，并借助一定的生理数学模型，还可计算出局部和全脑血流量（cerebral blood flow，CBF）。一般推荐用低能高分辨率或低能超高分辨的2～3个探头的SPECT，它能够减少扫描时间，同时增强图像质量。

（二）SPECT脑血流灌注显像负荷试验

由于脑部供血系统具备一定的储备能力，在大多数闭塞性脑血管病中，如短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）、卒中、无症状颈动脉狭窄和血管畸形，常规的脑血流灌注断层显像往往不能发现异常，通过增加脑负荷量了解脑血流和代谢的反应性变化可以提高缺血性病变的检出率，特别是潜在的缺血性病变。最常用的增加脑负荷方法一般是乙酰唑胺试验。其原理为乙酰唑胺能抑制脑内碳酸酐酶的活性，使碳酸脱氢氧化过程受到抑制，导致脑内pH值急剧下降，正常情况下会反射性地引起脑血管扩张，致使rCBF增加20%～30%。而病变部位血管的这种扩张反应很弱，应用乙酰唑胺后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。该检查主要用于评价脑循环的储备功能（cerebral vascular reserve，CVR），对缺血性脑血管病的早期诊断有价值。检查需要两次显像，首先进行常规SPECT灌注断层显像，随后进行乙酰唑胺负荷试验，方法是静脉推注乙酰唑胺1g，10分钟后行第2次显像，将两次显像所得到的影像进行对比分析。

受检者准备：注射前1小时口服过氯酸钾400mg以封闭甲状腺、脉络丛和鼻黏膜，减少未标记的吸收和分泌。视听封闭5分钟后，静脉注射740～1110MBq（20～30mCi）显像剂，之后继续视听封闭5分钟。嘱咐患者平卧于检查床上，头部枕于头托中，调节头托使听眦线（OM线）与地面垂直，固定体位至全检查完毕。注药后10～15分钟后进行断层显像。

在分析SPECT图像时，根据相应的仪器设备可通过定量法和半定量法测定局部或全脑血流量。定量测定属绝对测量，其结果可靠，但方法复杂，临床应用受限制。最常用的还是通过测定ROI与对侧镜像位置的示踪剂摄取比值进行半定量分析，估测相对的rCBF分布。在计算感兴趣区/参考部位比值时选择合适的参考位置非常关键，小脑通常作为参考部位。

（三）PET脑血流灌注断层显像

正电子发射计算机断层显像是利用11C、13N、15O、18F等正电子核素标记或合成相应的显像剂，引入机体后定位于靶器官，这些核素在衰变过程中发射正电子，这种正电子在组织中运行很短距离后，即与周围物质中的负电子相互作用，发生湮没辐射，发射出能量相等（511keV）、方向相反的两个光子。PET显像是采用一系列成对的互成180°排列并与符合线路相连的探测器来探测湮没辐射光子，从而获得机体正电子核素的断层分布图，通过反映病变的位置、形态、大小、代谢和功能，对疾病进行诊断。

静脉注射13NH3·H2O 740～925MBq（20～25mCi）5分钟后，进行头部正电子发射计算机断层显像。以眼外眦和外耳道的中点连线，即眦耳线（canthomeatal line，CML）或眶耳线（orbito meatal line，OML）与检查床平面垂直作为检查时头部摆放体位进行检查，重建横断、冠状及矢状断层图像，层厚2.4mm。

（四）正常SPECT脑血流灌注断层显像的脑血流分布

正常脑断层影像中，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（图4-1-1）。三种断层影像中，横断层面显示脑内结构较为清楚和完整。99mTc-HMPAO测定的CBF参考值为（44.2 ± 4.5）ml/（100g·min），左右脑的rCBF相近，正常情况下左右大脑半球相应部位放射性比值差异小于10%，大于10%视为异常，男女间无显著性差异。出生时CBF低于成年人，随年龄增长CBF逐渐增高，至7岁时甚至高于成年人，而后逐渐降低至成年后达到成年人水平。断层影像上≥2个方向断面有1处或多处异常放射性稀疏、缺损或浓聚灶，病变范围> 2cm × 2cm，脑室及白质区域扩大，尾状核间距增宽，两侧丘脑、尾状核及小脑较明显不对称等均为异常。

二、临床适应证

（一）短暂性脑缺血发作

颈动脉狭窄性疾病解剖学特征是血管造影表现出血管一定比例的狭窄，但这种狭窄并不总是与局部的血流动力学改变相关。大脑具有一定的储备能力，当血管造影检出的血管狭窄或闭塞已经非常明显时，静息rCBF有可能是正常的或仅非常轻微的改变。短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）是颈动脉或椎-基底动脉系统的短暂性血液供应不足而引起的脑缺血发作，其临床表现特点为发病突然，持续时间短，恢复快，常有反复发作的病史。一般认为皮质rCBF低于23ml/（100g·min）时，才会出现临床症状。当rCBF逐渐恢复，数值超过此限后，症状消失，但rCBF可能仍未恢复到正常范围［50ml/（100g·min）左右］，处于慢性低灌注状态。长期处于慢性低灌注状态的患者若不及时治疗可能导致不可逆脑缺血，最终发展为脑梗死。TIA患者神经系统检查以及CT和MRI检查结果多为阴性，而rCBF断层显像可发现近50%患者脑内存在缺血性改变，特别是可发现慢性低灌注状态的病灶，病变部位表现为不同程度的放射性减低或缺损区，阳性检出率高于CT或MRI。

使用乙酰唑胺等反映脑血管储备能力的物质进行介入试验可显著提高敏感性，有助于慢性低灌注状态病灶的检出。乙酰唑胺刺激试验已被用于评价在TIA、脑卒中及其他疾病中脑血管储备能力。静脉注射1g乙酰唑胺可使血管扩张并在20～30分钟内使rCBF较基础灌注状态增加30%～50%，2～3小时内rCBF恢复至正常，而有病变危险的区域或异常灌注区对这种刺激将表现为仅有轻微的或者根本没有反应。通过SPECT乙酰唑胺刺激显像，能够评价脑血流储备能力，为临床治疗方案（药物、外科或介入治疗）制定提供依据，可有效改善患者预后。

典型病例1：

患者，男，65岁。发现高血压病20年，平时不规律使用降压药物，血压经常波动于140～160/90～120mmHg之间，自觉间断头晕1年余。为明确脑血流情况进行SPECT检查。99mTc-ECD SPECT基础状态脑血流分布图见图4-1-2A，乙酰唑胺刺激试验后99mTc-ECD SPECT脑血流分布图见图4-1-2B。

典型病例2：

患者，男，75岁。反复发生右侧肢体麻木，每次持续3～5分钟，静息13NH3·H2O PET显像示双侧大脑半球放射性分布大致对称，进行乙酰唑胺刺激后显示左侧额叶见放射性缺损区（图4-1-3）。

（二）脑梗死

脑梗死区域在rCBF断层显像中表现为放射性减低或缺损区，SPECT显示的病变范围要大于CT和MRI发现的范围。在脑梗死急性期，rCBF改变一般早于CT和MRI改变。研究证实，在脑梗死发病早期，99mTc-ECD和99mTc-HMPAO SPECT rCBF断层显像诊断的灵敏度高于CT和MRI。例如，在梗死后8小时，CT阳性率只有20%，但该时段的SPECT有90%rCBF会发生改变，尤其在皮质梗死时，SPECT更敏感，敏感度和特异度分别为93%～95%和98%。由于受分辨率的限制，SPECT rCBF断层显像对腔隙性脑梗死检出率低于CT和MRI，假阴性一般发生在小梗死灶。在亚急性期（发病48小时后），因为自发的再灌注使SPECT不那么敏感，脑梗死一旦引起组织结构的变化，CT和MRI即可做出明确诊断。但梗死发生几小时的早期阶段显像对预后具有重要的意义，且为指导治疗方案制定提供重要依据。急性rCBF缺失区意味着预后不良，疗效不佳；局限脑血流减低但不缺失意味着可治性大、预后好，应该用最佳的治疗方案；正常或接近正常的脑血流意味着这个患者治疗意义不大。

rCBF断层显像可检出难以被CT和MRI发现的交叉性小脑失联络征象，该现象表现为病变对侧小脑放射性减低；发病数日后若侧支循环丰富，在rCBF断层显像中还可出现过度灌注表现，即病变的放射性减低区周围出现异常的放射性增高区。目前，rCBF断层显像在脑梗死的早期诊断、疗效评价和预后估测等方面仍有较高的应用价值。

典型病例3：

患者，男，58岁。就诊前2天开始间断糊涂，不能认人，就诊时小便失禁；MRI FLAIR显示左侧额叶片状高信号，99mTc-ECD显示左侧额叶及右侧小脑见片状放射性摄取减低区（图4-1-4）。

典型病例4：

患者，男，66岁。突发头晕、头痛10小时后行13NH3·H2O PET显像，显示左侧颞叶放射性摄取减低，经过药物治疗25天后13NH3·H2O PET显像示局部血流灌注增加（图4-1-5）。

典型病例5：

患者，女，68岁。右侧额叶急性脑梗死，出现左侧小脑灌注及功能减低，大小脑交叉失联络（13NH3·H2O PET显像，图4-1-6）。

（三）其他

1.脑动脉狭窄

用乙酰唑胺刺激试验进行SPECT血流灌注检查对慢性颈动脉狭窄性疾病也很重要。动脉粥样硬化和烟雾病是引起慢性颈动脉狭窄的最常见因素，常表现为反复发生的短暂性脑缺血发作。在有缺血症状的患者或有短暂脑缺血症状的患者其发生急性梗死或反复缺血风险较高。然而，没有任何缺血症状或常规CT、MRI扫描没有发现梗死灶的患者很难知晓有否血管狭窄。在发生缺血时，可发现局灶性的或弥漫性的低灌注区域。缺血发生后，静息灌注可能是正常的。在某些情况下，灌注缺损可存在TIA发作的几天内，这意味着早期梗死危险性较高。24小时内，SPECT发现TIA的敏感性是60%，1周内下降到40%。进行乙酰唑胺刺激试验可将敏感度明显提高。

2.烟雾病（Moyamoya disease，MMD）

MMD是以双侧颈内动脉（I-CA）末端狭窄或闭塞伴烟雾状代偿血管形成为特点的脑血管病。脑血管造影时脑底部异常增生的血管网形如吸烟时喷出的一股烟雾而将该病形象地称为“烟雾病”。目前该病的确诊主要通过脑血管造影与磁共振血管成像（MRA）。烟雾病时，就像其他慢性血管狭窄性脑血管病一样，在主要的脑动脉区血管狭窄引起脑血流降低，由侧支循环维持CBF，这就使得血管病变区CBF和CVR降低。有症状的患者其血流动力学改变更为明显，MMD特殊的症状与其引起相应部位的血流动力学破坏密切相关。因为烟雾病主要累及颈内动脉，所以额叶、顶叶和基底节rCBF和rCVR降低很常见。在狭窄性脑血管病伴CBF和CVR降低的患者中，药物治疗效果有限，推荐用外科血管重建或神经介入治疗。血管重建后，用乙酰唑胺刺激试验很容易发现血流动力学的改变，与脑血管造影相比，该检查为非侵入性的，同时可提供CBF数值。