脑SPECT显像培训.doc

国际原子能机构地区合作协议核医学远程教学课程编者: Heather E. Patterson, Brian F. Hutton脑&SPECT总论作者：Scott Evabs第11部分第20单元这个出版物中的训练材料是由国际原子能机构IAEA资助，澳大利亚国际开发总署AusAID (Australia Agency for International Development) 主办，在悉尼Westmead医院发展而成的。这些材料属于IAEA的财产，应当按着附加的所有权说明复制或使用。（3.1版） 所有权声明作为“核医学技术人员远程培训”计划的一部分，所有资料包括任何翻译的所有权仍为维也纳IAEA所有。另外，本教材的原作者及编辑应始终被承认。如果本材料以任何方式再版或印刷，所有权声明,原作者和编辑名字均应包括在内。教师和学生可随意应用本教材于商业目的之外的核医学教育。IAEA、作者和编辑不保证材料的准确性，对于使用本材料而引起的诉讼概不负责。公认的教育机构或正式的IAEA计划将按常规使用本材料。这有助于确保培训的学生接受充分的指导。而且，对培训学生的正式认可只能由IAEA计划或国家培训规程对学生正式评估后做出。为保留本教料使用的有关记录，请你完成下列详细内容并寄到指定地址：接受教材人姓名：地址：使用目的（学生、讲师、课程组织者）：意见：非常感谢您使用本材料。请在下面的声明中签署姓名和日期。表明您接受上述的所有权声明：“我已阅读上述声明，并接受它所陈述的使用条件。”签名： 日期：返回：Nuclear Medicine Section International Atomic Energy Agency P.O. Box 100 A-1400 Vienna, Austria脑SPECT显像目 录页内容流程 概要 解剖学生理学病理生理学 申请单的解读 放射性药物 HMPAO ECD 放射性药物与重组瞬时薄层层析法 -照相机的准备与质量控制 旋转中心 准备与采集高计数泛源校正准备与采集每日均匀度测定计算微分、积分均匀度进行脑SPECT检查 病人准备-照相机及病人的设置方法制定脑SPECT检查方案 脑SPECT检查的操作 断层图像重建与图像分析确定截止频率图像的衰减图像的定向 其他常规SPECT的应用 常规SPECT的检查方法1800和3600SPECT检查的设置方法 制定常规SPECT的检查方案1800及3600SPECT检查的操作重建参数概述 SPECT显示体积再现词汇脑 SPECT 显 像解剖与生理 病理 临床适应征 练习 解读申请单 放射性核素与重组 练习HMPAO与ECD层析法 仪器质量控制 病人& 相机的准备 练习 高计数泛源校正 练习： 相机的设置 每日均匀度测定 制定准备& 注射方案 采集参数 练习： 计算微分 练习： 积分均匀度 制定脑SPECT检查方案 练习： 完成并分析 旋转中心测试 练习： 脑SPECT检查的操作 数据分析理论 断层图像重建 图像衰减校正 图像的再定向 练习 练习： 练习：确定截止频率 确定衰减的影响 确定再定向的影响 常规SPECT显像 常规SPECT检查方法制定常规SPECT的检查方案 练习：3600及1800检查的操作 重建参数概述脑SPECT显像 作者： Scott Evans责任编辑：Heather Patterson 概要：在脑血液循环部分，学习了颅脑的血液供应及循环机制。通过弹丸式注射99mTc，可有效地测定脑血流。但高鍀酸钠注射液无法穿透血脑屏障，这一点限制了其应用于脑功能的评价。现在发展起来的用99mTc标记HMPAO和ECD等放射性药物，已证明可以成功地通过血脑屏障，因而应用SPECT显像便可检查脑的诸多功能。本课程中，将讲述正确的仪器准备及设置方法、放射性药物的制备、病人的体位、病人的配合、图像的采集和重建，以及技师理解以上这些内容的重要性。此外，脑灌注显像模式还包括磁共振成像（MRI）或XCT造影，MRI灌注或CT灌注已经在一些地区开展，但由于任何造影剂都无法通过血脑屏障进入脑实质，因此CT或MRI只能通过微血管使造影剂显像。倘若血脑屏障有破坏，造影剂就可弥散进入脑实质。MRI或CT的灌注显像不能反映脑实质真实的灌注。MRI能提供脑多层面的图像，因此可覆盖整个大脑。另一方面，CT提供的层面则较少（通常是单一的断层），一次不能覆盖整个大脑。你可能注意到，病人头部暴露在过多的射线下面，最终引起皮肤的损伤。学习这部分有关脑及常规SPECT的内容，需要参考(Unit4c)仪器、(Module4)相机的质量控制，以便于回顾诸多步骤。在进一步学习之前，还需学习Unit12，理解第一部分-SPECT。在脑SPECT的临床课程中，你需要参考它并应用所学知识完成实践操作。前言脑SPECT显像主要用于评价脑局部的血流灌注。脑正常血流的破坏可引起各种情况的发生，这取决于病变的严重程度，以及影响脑功能的血流变化发生的位置。为理解脑功能的效应以及脑的核医学显像表现，我们首先需要看一下脑的解剖和生理。目标完成下面有关解剖与生理内容的学习后，你将： 了解脑的基本结构。 了解脑的功能。 理解影响脑的疾病进程。资料为帮助你学习本单元，你需要参考核医学教科书例如：Nuclear Medicine Technology & Techniques Bernier, Christian and Langan Chapter9 Central Nervous System 你也需要练习册学时用3小时时间学习下面的内容，并回答练习册中的问题，解剖 脑是主要由4部分组成的器官。脑干、间脑、小脑及大脑半球。 脑位于颅腔内，颅腔由包绕脑的颅骨所构成。 脑位于脊髓的上端，但两者之间不存在自然界限。脊髓是脑低一级的延伸结构，主要由起源于或进入脑内的神经纤维构成。 脑在结构上是左右对称的，以中线为界。脑的表面覆盖有脑膜，脑膜向下延续也覆盖脊髓。脑膜是脑的保护结构，其通过脑脊液的循环，以及缓冲外力直接作用于头部引起的震动和损伤来实现保护功能。 大脑丘脑 间脑下丘脑小脑 脑干图1a 脑的矢状面脑沟图1b 脑的外侧面脑的组成四个主要部分：1. 脑干：延髓、脑桥、中脑组成的形似植物茎杆的结构。是心跳呼吸中枢所在处，从中穿行连接高级神经中枢脑到脊髓的神经。2. 间脑：由丘脑和下丘脑两部分组成。丘脑相当于神经冲动入脑的中转站，下丘脑位于丘脑下面，参与自主功能，例如调节体温、水平衡、饥饿感及情感表达等。3. 小脑：由两个半球组成，控制随意肌的活动，如维持身体的姿势及平衡。4. 大脑半球：由灰质和白质组成。灰质负责感觉、控制肌肉运动、情感及智力过程的调控。白质由神经纤维构成，负责管理脑和身体的神经冲动。脑的分叶及功能每侧的大脑半球都可分为4个叶。(图1c) 脑的不同区域执行不同功能，在下面的图(2)及（2a-j）有突出显示。 运动区 运动前区 躯体感觉区 顶后区 额相关区 高级听觉皮层 初级视觉皮层 顶颞相关区 顶-颞-枕相关区 高级听觉皮层 图2脑皮层的左侧面观，显示基本的感觉、运动区及其相关区域。出处：Review of Medical Physiology 编辑：William F.Ganong额相关区：负责调控情感及智力过程。运动前区：与复杂或连续性的学习活动有关的区域。技能性的活动如书写就是受此区域调控。运动区：刺激该区域的局部，可引起一组肌肉群的收缩，通常是身体的对侧肌肉。躯体感觉区：接受来自皮肤、肌肉及体内器官的神经受体的感觉冲动。顶叶后区：（躯体相关区）该区域的作用是整合及应答感觉冲动，同时存储先前的感觉经历。高级视觉皮层：（视区）与先前的视觉经历相关，并识别和评价看到了什么。初级视觉皮层：接受来自眼睛的感觉冲动，并对外形和颜色做出反应。顶-颞-枕相关区：该区域整合周围躯体感觉、视觉和听觉相关区域感受到的感觉冲动。高级听觉皮层：由初级听觉区及听觉相关区域组成，初级听觉区解答声音的基本性质，如音调和节奏。听觉相关区域确定声音的类型，如区分是音乐、噪音还是谈话声。倘若是谈话声，则将语意解释为思维内容。颞相关区：参与记忆及认知事物。 额叶顶叶 枕叶 颞叶 前 后 图1d额叶位于中央沟的前方，主要功能是调控躯体运动。调控肌肉运动的大脑区域是初级运动皮层，位于额叶的后部。额叶还具有负责调控计划和变更策略、自我意识和相连思维的功能。例如：倘若人额叶受到严重创伤，将有4种类型的行为变化。病人经常性的思维和行为的迟钝；无法认知惯用的工作方法，以至于现在无法工作；病人可能会继续旧的方法，但认识不到自我意识的丧失；对事件的情感反应发生改变。a图2a SPECT显像突出显示脑内额相关区域的位置b图2b SPECT显像显示运动前区的位置额叶之后是顶叶，顶叶延伸至顶枕沟，顶枕沟将顶叶和枕叶分开，枕叶构成脑的后部。顶叶主要的功能是对来自身体及体表反馈到脑的感觉做出应答。视觉、听觉、三维空间中的空间位置觉的一些方面也受顶叶掌控。例如：倘若人顶叶受到严重损伤，将发生：如，丧失对手运动位置的掌控，这种病变发生在左侧顶叶受损。另外一特征是感觉的丧失，表现在病人能认识一幅图画的所有部分，（例如：四只脚的动物和两个轮子的架子）而不能将其视为一个整体（一辆马车）。 c d e f 图 2c,d,e,f SPECT显像突出显示高级视觉皮层（c）、顶后皮层（d）、运动区（e）、及躯体感觉区(f)的位置.颞叶位于额叶下方，中央沟侧面以下。主要功能是调控听觉，但在视觉、记忆、人格、语言及社会行为方面也起一定作用。颞叶损伤将影响这些功能，具体取决于受损的位置。例如：损伤左侧颞叶的后/侧部，将导致严重的语言障碍，丧失语言的理解能力。损伤右叶的后/侧部，认知非语言声音的能力下降，以及对声音方向感的认知也可能受损。双侧受损通常导致严重的记忆丧失，通常是从损伤发生的时间点开始。颞叶部分受损能够影响社会行为及情感反应，右侧颞叶损伤可能导致说话强迫症，表现为连续不停地讲话，甚至当听者表示不感兴趣时仍在讲。颞叶异常经常可导致人变得自私、多疑、及对宗教内容出神。 g h图 2 g.h. SPECT显像突出显示顶-颞-枕相关区(g)，及颞相关区（h）的位置。枕叶位于后部，形成顶叶和颞叶的分界。主要与视觉有关，分别掌控“看”和“解释”，因此任何损伤的影响后果都取决于发生损伤的位置。“看”归初级视觉皮层掌控，枕叶的此处受损会导致视野的一侧偏盲。“解释”归视觉相关皮层掌控，负责认知事物，此处受损，将损害认知能力。例如左侧视觉相关皮层受损，对构成图像的基本元素如角、曲线等的认知能力将下降，有时病人可能将丧失读写能力。右侧视觉相关皮层受损，导致对事物的识别能力下降，意味着病人可以走动，也不会发生碰撞，但无法说出他/她刚刚走过的周围事物的名称。 i J图 2i,j SPECT显像突出显示初级视觉皮层（i）及高级视觉区（j）的位置 11 2 2 1 3 3 4 4 4 4 5 5 4 5 左侧 右侧 下面图 3a-c三维结构脑图像中表面化的脑叶1. 额叶 2.顶叶 3.枕叶 4.颞叶 5.小脑左半球 右半球额叶纵裂中央前回中央沟 中央后回回顶叶沟裂 枕叶出处：Principles of Human Anatomy 3rd Edition Edited by: Gerard J. Tortora图4 大脑的叶及裂 上面观插入部分说明回、沟、裂之间的区别在大脑白质内部，有一组结构，统称为基底神经节，负责管理骨骼肌的随意运动，同时调节肌肉与其他功能的协调性。 大脑 丘脑 下丘脑 垂体 漏斗 松果体 中脑 脑 脑桥 延髓 干 脊髓 小脑图 5参考教科书，阅读脑的解剖部分。例如 Nuclear Medicine Technology & Techniques Bernier, Christian and Langan阅读练习册脑SPECT部分的第一页，回答问题1-3练习册中的习题将有助于检验你对脑的解剖理解与否。生理脑的功能包括应答所有的感觉冲动，调控肌肉运动、情感和智力过程。依靠多种神经群的相互作用而实现对感知到的感觉做出相应的运动反应。事实上，有关反应的“思维”在有些反应下并不是经常发生，例如，身体的平衡和姿势是靠低级结构小脑调控的。为实现这些应答，脑内具有一系列复杂的神经细胞和神经通路。对这些结构的血液和营养的供应必须满足，脑才能正常工作。脑主要的能量来源是葡萄糖，而葡萄糖在脑内的储量很少，因此其供应必须是连续性的。葡萄糖通过血流输送满足脑的能量需求，因此脑在工作情况下需要更多的血液供应，这也是为什么用HMPAO和ECD作为造影剂能够反映脑功能的原因。倘若血液中葡萄糖水平降低，精神混乱、头晕、痫症、及意识丧失就有可能发生，因为脑此时无法维持其正常功能。葡萄糖通过血脑屏障（BBB）进入脑内，血脑屏障是脑的保护屏障，但不能阻挡少数小分子物质入脑。只有水、碳氧化物、氧气可以轻松地通过BBB，葡萄糖通过BBB需要借助载体。尽管脑的重量只占体重的2%-3%，但氧耗量却占全身的20%，血供占心输出量的15%。脑血流的调节原则是碳氧化物浓度及稍低的氧浓度。较多的碳氧化物及较低的氧浓度，可使脑血管扩张，也就是说，血管腔的直径增大以增加血流量。血脑屏障血脑屏障是中枢神经系统的特殊结构，具有复杂的解剖和生理意义，能够控制来自血管腔的物质运动，也就是血液，即脑的细胞外液。这层屏障允许脑基本的营养物质通过，如葡萄糖、氧气、电解质，而其他毒性及不需要的物质则被限制通过。碳氧化物也可以自由通过BBB。传统的脑显像依赖于放射性药物在脑损伤位置的定位。如99mTc-DTPA可因受损的BBB进入脑内。但已经有其他的放射性药物可通过完整的BBB,如133Xe，123I-IMP，99mTc-HMPAO以及99Tc-ECD。在普通情况下，脑细胞接受通过BBB来自血液的葡萄糖，当脑细胞在工作情况下，则维持较高水平的葡萄糖供应。两个大脑半球的葡萄糖代谢和血流通常是匹配的，甚至一局部功能的受损可能产生显著的脑血流变化。因此，脑功能的丧失可通过检查脑的血液灌注来判定，如通过六甲基丙二胺肟（HMPAO）及双半胱乙酯（ECD）脑扫描来检查。 血脑屏障 血 脑 HMPAO葡萄糖 血浆/蛋白 图6HMPAO通过主动扩散穿过BBB入脑，葡萄糖借助活化的载体通过，血浆和蛋白无法通过完整的BBB。 脑细胞 脂溶性运动特殊的溶解载体 无孔的毛细血管壁 毛细血管腔 神经胶质细胞足突图 7 血脑屏障出处： Clinical Nuclear Medicine Maisey, Britton, Gilday阅读练习册脑SPECT部分，回答问题4病理生理不同的人，相同脑的区域掌控相同的功能，因此，特定区域的损伤将导致特定的功能障碍。脑短暂地血供中断就会继发性地影响整个脑组织的营养供应，引起意识丧失，原因是不能满足脑神经细胞的能量需要。同样的，小范围区域的血供中断或减少，意味着该区域的功能障碍，原因一致。疾病主要的影响-功能障碍，可应用脑SPECT灌注加以检查。正常图像：脑的横断面图像 前右 左 图 8a 后脑卒中/ 脑梗塞：脑内某区域血流完全或持久性地中断，导致该区域功能完全丧失。图像模式该区域无示踪剂的摄取是脑梗塞较正常不同之处。 前右 左图 8b 后 脑死亡：整个脑血流完全或持久地中断图像模式与正常相比，不存在示踪剂的摄取。脑炎：脑皮质的炎症，通常与感染有关。图像模式导致脑功能障碍，但感染所在区域示踪剂摄取增高前 右 左 后图 8c癫痫：神经异常地周期性放电，导致脑内某区域功能障碍。图像模式：发作期示踪剂摄取增多，由于局部脑活动增多（过度灌注）所致.。异常的神经机能引起短暂的异常运动及感觉障碍。发作期脑血流灌注增多（过度灌注），随后在癫痫发作结束后超过3分钟的灌注减少(灌注不足)。 前右 左 后图 8d精神性疾病：任何以带有人格障碍的精神紊乱及脱离现实为主要特征的一类病症的总称，通常伴有妄想和幻觉。图像模式：倘若人格受累，会在额叶出现摄取减少若存在幻觉，左侧颞叶灌注减少。 前右 左图 8e 后精神分裂症：精神性疾病的一种形式，或影响思维内容、情绪、及行为的一种精神障碍，对非现实的刺激具有异常的行为反应。图像模式同正常相比，右侧额叶及左侧颞叶的示踪剂摄取减少。 前右 左图 8f 后Pick病：痴呆的一种类型，特征性地发生额叶萎缩，多为双侧病变。图像模式扫描表现为双侧额叶灌注不足 前右 左图 8g 后痴呆：脑由于退行性的病变发生整体机能的丧失图像模式阿尔茨海默病痴呆特征性地表现为起初是颞叶及顶叶的摄取减少，然后波及全脑。前右 左图8h 后 阿尔茨海默病 正常图 9：图示阿尔茨海默病（上）的脑与同年龄正常人的脑（下）。可见病变脑的脑沟增宽明显，提示脑组织的减少（萎缩）。但这种变现不具特异性。阅读练习册脑SPECT部分，回答问题5-6练习册中的习题将有助于检验你对脑的病变及机能紊乱理解与否总结图像模式受脑功能的影响，不同疾病表现差异。要点血流和功能是相联系的，当脑细胞处于工作状态时，脑血流是增加的，脑血流的减少意味着功能的缺失。受损的脑功能可通过应用放射性药物制剂如99mTc-ECD及99mTc-HMPAO检查脑灌注来判定。准备练习解读申请表或转诊单前言我们刚刚学习了不同疾病状态如何影响脑的功能，在本节内容中，我们将了解在核医学科常用的申请表或转诊单，并学习在开始脑SPECT检查之前如何判别我们必须了解的要点。在准备检查及正确地评判申请检查的原因之前，更重要的是首先评估病人的身体状况。预先的评估能帮助你为适宜的检查做准备，避免犯为不适宜检查的病人做准备这样的错误。申请单脑SPECT显像检查的申请表或转诊单的内容总体如下所示： 近期的医疗史，通常仅指与脑SPECT检查有关的部分 病人的症状或疾病 申请医生期待通过检查了解什么 病人所做的其他检查目标完成本单元学习后，你将能够：更好地解读和使用申请表，帮助你更好地准备并实施脑SPECT检查，理解特定病人接受检查的原因所在。学时用1小时的时间完成练习本部分内容中，将介绍五份脑SPECT检查的申请表，并对之做一一解答。从中你将了解到实施检查的原因，获取一些或许你所期待的问题的答案和一些有关病人的其他信息。资料 五份脑SPECT检查的申请表 练习册步骤获取5份没有图像或报告的申请表你可以去查看病人的病例，以此来帮助你你或许也需要去咨询医生或你的上级一些问题试着回答“医生为何让病人接受脑SPECT检查？”，这样你才能理解申请的原因思考你能辨别并懂得申请表中所有的词语/术语及简称吗？如果你对有些术语还不清楚，请在此之前查找到它们的意思。阅读练习册，完成脑SPECT部分，回答问题7对于每个病人都应回答下列问题： 年龄和性别 医疗史及症状 医生申请脑脊液检查的原因 这些内容如何帮助你做好检查前的准备 检查是否适合？为什么？其他的相关信息 你所期待的阳性或阴性表现是什么 有无禁忌症？学习每个申请表，以下边的示例为例完成五位病人的申请表示例 身份/姓名的首字母1. 年龄： 65 性别： 男/女2. 症状/病史：进行性地认知能力下降，人格改变3. 疑诊： 痴呆或脑梗塞4. 显像剂： 如HMPAO或ECD5. 适宜检查，因为临床病史提示：病人有认知功能的下降，因此需要做脑灌注检查6. 检查结果可能有： 颞叶及顶叶的灌注不足，将提示阿尔茨海默病；或额叶灌注不足将提示Pick病7. 其他检查： 如EEG、CT或MRI检查有无肿瘤。总结现在，你应该认识到仔细阅读检查申请表，及了解需要做脑SPECT检查的各种临床适应征的重要性。要点 开始检查前始终先阅读申请表 熟练掌握新的术语和词语 多思考问题有助于为检查做准备放射性药物作者 ： Vijay Kumar 责任编辑 Heather Patterson前言血脑屏障中枢神经系统与血液之间被屏障相分隔。这种将血液与脑实质及细胞外液分开的屏障，就是血脑屏障。在血液与脑脊液也有屏障，即脑脊液屏障。脑脊液与脑实质之间为脑脊液-脑屏障。（更多细节参考第5部分）。脑血流灌注显像剂放射性药物，如99mTc-DTPA,99mTc-GH，高鍀酸钠等无法穿过完整的血脑屏障。这些药物在临床上通过动态采集曾用于检查组织有无破损，但在探查脑实质的功能方面毫无价值。灌注显像剂然而，脂溶性放射性药物(如HMPAO与ECD)可以穿过血脑屏障，随局部的血流在脑实质分布，这些显像剂被广泛用于探查脑实质生理及病理学变化。下面将具体介绍：1.HMPAO（六甲基丙二胺肟）1.1 前言1.2 研制1.3 脑储留机制1.4 制备1.5 质量控制1.6 稳定1.7 生物分布与放射量测定2. ECD(双半胱乙酯)2.1 前言和研制2.2 脑储留机制2.3 制备2.4 质量控制2.5 生物分布与放射量测定目标完成有关放射性药物及脑灌注显像剂的内容学习后，你将：了解脑的摄取及储留机制了解层析与质量控制的重要性能够验证99mTc-HMPAO在重组后的不稳定性制定脑灌注放射性药物的制备方案，并了解其操作限制了解99mTc-HMPAO的稳定方法。学时用一个半小时阅读以下有关脑灌注显像剂的部分，并回答练习册中的问题我们需要什么？为什么?1. HMPAO1.1 前言脑灌注检查用于诊断和处理多种脑部病变，如脑卒中、缺血、痴呆、癫痫、阿尔茨海默病、以及其他神经系统病变。一些显像剂可用于局部脑血流检查（rCBF），但应用最广泛的是HMPAO及ECD。一种放射性药物，若要用于局部脑血流检查，首先应该满足一些要求：1. 可自由扩散通过血脑屏障2. 在生理PH值具有亲脂性及电中性。3. 蛋白结合能力应差，如此药物才易于分布到靶向位置。4. 脑内储留时间须长。5. 能够和99mTc结合是用于显像及放射量测定的前提。1.2 研制丙二胺肟化合物与99mTc结合形成的复合物，具有良好的稳定性、电中性、亲脂性。能够通过完整的血脑屏障，并被脑组织有效摄取。有些制备的丙二胺肟化合物，可被脑摄取但无储留，可能是过快地扩散出脑所致。进一步的研究产生了d,1 HMPAO化合物，它可在脑内储留。这种化合物，用99mTc标记，很快商业化投产。这种药盒用于常规临床操作已经数年。1.3 脑储留机制用99mTc标记d,1 HMPAO，正常情况下的洗脱液含有两种复合物：初级电中性脂溶性复合物次级亲脂性（水溶性）复合物HMPAO+99mTc 初级 99mTc-HMPAO （脂溶性） 次级 亲水性复合物 (水溶性) 脑细胞图10 脑细胞摄取99mTc-HMPAO 记住要点只有洗脱的初级复合物能够通过血脑屏障，次级复合物则无法通过，知道这一点很重要。因为具有脂溶性的物质，才可以通过脑细胞膜，并在细胞内储留。HMPAO无法扩散出细胞，是因为在细胞内其pH值降低了。初级 Tc-HMPAO图11 脑细胞对99mTc-HMPAO的摄取与储留1.4 制备用放射性活度为1.1GBq的 99mTc洗脱液与商用药盒重组，溶于5ml的生理盐水。由于初级HMPAO转变为次级产物只是时间问题，因此在和 99mT