刘志翔-第九章脑.ppt

第七章中枢神经系统NuclearNeurology,简介,1神经核医学的发展过程；CT/MR的解剖与SPECT/PET的功能优势在中枢神经系统应用2神经核医学的基本内容：主要包括脑血流灌注显像、脑代谢显像、脑神经递质和受体显像、放射性核素脑血管显像及脑脊液间隙显像3本次课的重点和难点：脑血流灌注显像和脑代谢显像,目的要求掌握脑血流灌注显像的原理及临床应用。掌握脑葡萄糖代谢显像的原理及临床应用。了解神经递质和受体显像。了解脑显像与其它影像技术比较的特点。,第一节脑血流灌注显像,脑血流灌注显像CerebralBloodFlowImaging：进行脑血流研究的前提是显像剂能随血流进入局部脑组织，而水溶性、大分子、带电物质不能通过血脑屏障。因此，脑显像剂的基本条件是：小分子、零电荷、脂溶性。,一、脑血流灌注显像的原理,放射性标记显像剂,血脑屏障,脑细胞,进入量与局部脑组织的血流量成正比,非脂溶性物质,局部脑组织血流量的断层影像,从本原理可以看出，rCBF显像既可反映局部脑组织的血流灌注情况，又可反映局部脑细胞的功能状态，即是一种功能显像。,显像剂,1、99mTc-ECD（双半胱乙脂）2、99mTc-HMPAO（六甲基丙烯胺肟wo）在脑内与谷胱甘肽反应转变为水溶性化合物3、氙133是一种中性脂溶性惰性气体。吸入后入血，弥散入脑。4、碘123I-安菲他明（123I-IMP）5、正电子显像药物:氧15O-H2O、氮13N-NH3H2O,脑血流灌注显像的方法,1.患者准备注射前5分钟，嘱患者戴耳塞、眼罩，注射显像剂后5分钟继续封闭，仰卧位，固定头部。房间调暗灯光。,2.图象采集及处理采用低能高分辨型准直器，探头旋转360,正常rCBF影像,适应症,1.缺血性脑血管病2.脑梗死3.痴呆的诊断与分型4.癫痫灶的定位诊断5.帕金森病的诊断6.脑肿瘤治疗后坏死或复发的鉴别诊断7.其他,如精神病、脑外伤、偏头痛等,四、结果判断,正常图像分析阅片原则：对称性；显像剂分布（血流+功能）。断层图像：分横断面、冠状面、矢状面。通常以横断面为诊断依据，其余两面为参考。,两侧大脑皮质、基底节神经核团、丘脑、小脑放射性较高，对称分布，脑灰、白质对比度好，轮廓清楚全脑平均血流量参考值99mTc-HMPAO44.24.5ml/(100g.min）灰质50ml/(100g.min）白质32ml/(100g.min）灰质/小脑0.96,正常脑血流灌注,NormalrCBF,异常图像分析,（一）异常图像的判断参考标准（二）异常图像的类型,（一）异常图像的判断参考标准,1、在横断面影像上有一处或多处大脑皮质异常放射性减低或缺损（1.5cm1.5cm），累及层面厚度大于1.2cm；并在冠状面、矢状面断层影像上相同的位置出现。,2、在影像上有一处或多处异常放射性增高区（2cm2cm），超出正常结够之外，累及层面厚度大于1.2cm。,3、异位放射性浓集：正常脑结构以外部分的异常放射性的非生理性浓聚。主要分布于鼻腔、侧脑室、头皮或颅骨内，往往系脑挫伤伴脑脊液漏、硬膜下血肿、蛛网膜下腔出血等疾病引起。,4、脑内显像剂分布弥漫性减低，侧脑室、第三脑室及白质区扩大，尾状核间距明显增宽。,5、脑内放射性分布不对称：包括：两侧丘脑及尾状核较明显的不对称；两侧小脑不对称一侧放射性明显高于或低于对侧，如舞蹈病、Parkinson病时。,（二）异常影像的类型,1、局限性放射性分布减低或缺损：脑皮质和脑内灰质核团有单处或多处局限性放射性分布减低或缺损区，呈类圆形、椭圆形和不规则形等。原因很多：缺血性脑血管病、脑出血、脑脓肿、癫痫发作间期和偏头痛等缺血性、功能性和占位性脑病皆可出现。,2、局限性放射性浓集或增高：脑皮质和脑内灰质核团有单处或几处局限性放射性浓集或增高，多数呈点灶状、团块状，有的呈环行或新月形等。,局限性放射性浓集或增高：癫痫发作期致痫灶可表现为放射性浓集。TIA、脑梗死亚急性期和慢性期的病灶周围可出现放射性浓集，称“过度灌注”（luxuryperfusion）。负荷试验时，亦见相应脑皮质和灰质核团放射性分布增高，表明该脑区对刺激的应答使rCBF灌注增加，脑细胞功能活动增高。,Luxuryperfusionsurroundingtheinfarctedareainthelefttemporallobe,3、大小脑交叉失联络现象：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亦见明显减低，称大小脑交叉失联络。,4、白质区扩大：脑梗死、脑出血和脑肿瘤等疾病，除可见局部明显的放射性分布减低、缺损或增高外，有时可见白质区扩大，中线结构偏移，多不规则。这是由于局部病变造成周围组织缺血、水肿和受压所致。,5、脑萎缩：皮质变薄，药物分布呈弥漫性稀疏、减低，脑室和白质相对扩大，脑内容量减少。伴脑裂增宽，脑内灰质核团变小，核团间距离加宽。常见于脑萎缩症、抑郁症晚期、Alzheimer病等各型痴呆。,六、临床应用,一、短暂性脑缺血发作(TIA),是指局部脑功能短暂丧失的发作，为颈动脉或椎基底动脉系统血液暂时供应不足所引起。因此，及早诊断和正确治疗是防止脑血管意外的重要措施。正常灰质50ml/(100g.min）正常白质32ml/(100g.min）皮质低于23ml/(100g.min）出现临床症状脑血流量低于8ml/(100g.min）CT表现rCBF显像可见局部放射性分布稀疏或缺损,临床诊断,多数TIA患者仍是靠病史进行诊断，由于TIA多是因动脉一过性栓塞和或脑血管痉挛引起的神经损害，在脑组织结构上多无异常改变，所以CT和MRI是正常的。而SPECT脑灌注显像对于TIA的患者显示图像的阳性率大多50以上且部位与症状发作大部分相符,乙酰唑胺实验提高诊断阳性率,短暂性脑缺血发作（TIA）和可逆性缺血性脑病（PRIND）,a.rCBF影像，左额、颞、顶叶放射性分布减低b.CT扫描正常,二、急性脑梗死,是指局部脑组织包括神经细胞、胶质细胞和血管由于血液供给缺乏而发生的坏死。其临床以CT和MRI等形态学检查为主，由于大多数的患者在24h内CT查不出密度变化,而临床上患者在脑动脉血栓形成或栓塞事件发生后，在累及的动脉分布区立即发生脑的低灌注，此时由于形态学的异常，表现为梗死区放射性分布稀疏或缺损,SPECT范围大于CT,急性脑梗死,1、过度灌注（LuxuryPerfusion）：发病数日后，若侧枝循环丰富，在rCBF影像中可见到梗塞灶周围出现显像剂分布异常增高。,过度灌注的两种表现,、99mTc-ECD显像（发病数日后，在亚急性期）出现梗塞病灶显像剂分布明显减低或缺损，和周边显像剂分布异常增高。（侧枝循环丰富引起）。99mTc-ECD的浓聚依赖于脑内酯酶活性。由于梗死灶酯酶缺乏，显像剂分布降低。、99mTc-HMPAO（六甲基丙烯胺肟wo）表现为病变及周边区显像剂分布增加。在脑内与谷胱甘肽反应转变为水溶性化合物。而在此阶段，病灶内谷胱甘肽浓度增加，从而使病灶区的分布不低反高。,2、交叉性小脑失联络（CrossedCerebellarDiaschisis，CCD）：在梗塞灶的对侧小脑出现血流灌注减低的表现，为血管神经反应所致。,三、癫痫灶的定位诊断,癫痫灶在间歇期可能存在神经元的代谢功能低下或局部血流灌注不足，导致其惊厥阈值下降。但在受到某些诱发因素的影响时，神经元发生超同步异常放电，使氧耗量和血流量增加，尤其是癫痫持续状态时，其氧耗量增加0.52.5倍，脑血流量增加9倍。所以癫痫在发作期脑SPECT影像发现为放射性增高灶，发作间期呈放射性减低灶。,癫痫,a.发作间期,b.发作期,左基底节放射性稀疏，癫痫发作间期。,四、偏头痛,发作期多表现放射性增高，发作间期呈放射性减低或正常。,五、早老性痴呆的诊断与鉴别诊断,1.Alzheimer病是一种弥漫性大脑萎缩性退行性疾病,临床以痴呆、渐进性记忆力减退、言语困难和认知障碍。,2.早期AD患者呈两侧颞顶叶对称性灌注减低，有时伴有双侧额叶血流减低，基底节和小脑多为正常。CT表现,图3-5阿尔茨海默病（AD）,（双侧颞叶放射性分布减低）,3.多发梗塞性痴呆：表现为大脑皮质多发性散在分布的放射性减低区，且往往累及基底节和小脑，一般为非对称性异常。,六、椎体外系疾病,帕金森病PD：基底节（黑质和纹状体）代谢减低，血流减少。亨廷顿病HD：慢性进行性舞蹈样动作和痴呆，显性遗传病。两侧基底节及多发大脑皮质显像剂分布减低。,七、脑肿瘤的血运、手术及放疗后复发与坏死的鉴别诊断,转移瘤常减低。原发脑肿瘤可表现为显像剂摄取增高，如脑膜瘤及高度恶性的神经胶质瘤和神经母细胞瘤，生长较快者，中心坏死呈环状增高。但多数胶质瘤表现减低。脑瘤复发显像剂摄取增高，水肿和瘢痕显像剂分布减低。,八、缺血性脑血管病治疗疗效监测针灸,九、精神疾病,1.精神分裂症：受损额叶，左侧重于右侧，放射性低。其次颞叶。2.抑郁症：最常见部位额叶、颞叶、边缘系统血流灌注减低,十、脑功能研究,rCBF状况在一定程度上反映人脑功能活动，因此应用rCBF断层影像与各种生理刺激试验可研究人脑对各种不同生理刺激的反应和解剖学结构关系的变化。运用视觉、听觉、语言等刺激可分别在rCBF影像上观察到枕叶视觉中枢、颞叶听觉中枢以及额叶语言中枢或精神活动区脑血流量增加。正常人控尿与双侧下额回、右上颞回和中颞回相关。右下额回在憋尿的控制中起重要作用。,脑功能研究-认知,认知包括知觉、学习、记忆、推理、语言理解、知识获得、注意、情感、意识和动作控制等高级心理现象。脑卒中后发生认知功能障碍。,颅脑损伤,不同程度的脑血流灌注减低。对一些轻、中型以及弥漫性损害有意义,PET脑血流灌注显像,1、H215O静脉注射法：iv后可自由通过血脑屏障，在脑内的分布与局部脑血流量高度相关。2、C15O2连续稳态吸入法：吸入肺部。于肺毛细血管内在碳酸酐酶的作用下，C15O2溶于水转变为H215O并随血液循环至脑部。,相关影像学在脑灌注显像方面的比较与进展,1、脑CT灌注成像：可得到峰值、峰时、平均通过时间、局部脑血容量、脑血流量等定量分析参数、曲线及图像。主要用于急性（6h内）或超急性（3h内）脑缺血患者早期诊断。优点：有较好的空间和时间分辨率，检查方便迅速，适合急诊患者。缺点：仅能反映脑组织血流灌注的生理或病理生理状况，对可恢复的缺血灶和梗死灶的判断有困难；缺乏完整的生理及药物负荷，及介入条件下的灌注成像方法，缺乏对脑储备功能的判断；对CT造影剂过敏。2、脑MRI灌注成像,第二节放射性核素脑灌注显像介入试验,静息脑灌注显像不能发现轻微、隐匿性的病变。负荷后，明显提高了病变检出率。还可以发现脑功能变化导致的局部血流灌注减低，指导脑梗死后的康复治疗。,介入试验(抑制碳酸的脱氢氧化过程),乙酰唑胺,碳酸酐酶抑制,PH,正常脑血管扩张,异常脑血管扩张弱,rCBF增加20-30%,rCBF增加不明显,介入试验潘生丁乙酰唑胺,a静息脑灌注影像：左额叶皮质灌注轻度降低,b乙酰唑胺脑负荷试验：左额叶皮质灌注相对明显降低,结果分析,脑血流灌注显像介入试验与静息显像结合可出现以下几种结果：1、脑血流灌注显像介入试验与静息显像都正常。脑血流灌注及储备能力均正常。2、静息显像都正常，介入试验局部脑区放射性分布稀疏或缺损。脑血流储备障碍；脑血流灌注尚能满足要求。,99mTc-ECDSPECT乙酰唑胺脑血流负荷试验阳性，提示局部脑血流储备功能减退。,REST,ACZ脑负荷试验,结果分析,3、静息显像局部放射性分布稀疏，介入试验稀疏区增大或缺损。静息脑血流灌注障碍；同时伴脑血流储备能力障碍。,负荷显像,男，70岁，TIA。99mTc-ECDSPECT乙酰唑胺脑血流负荷试验,REST,ACZ脑负荷试验,脑MRI,4、静息显像局部放射性分布稀疏或缺损，介入试验有明显填充。静息脑血流灌注低下；但脑血流储备功能正常。可见于失联络症。5、静息显像局部放射性分布缺损，介入试验无明显变化。见于脑梗死。,第三节PET脑代谢显像,利用发射正电子的核素（如18F、11C、13N、15O等）组成生物机体的基本元素，如氧（15O2）、水（H215O）等简单化合物及葡萄糖、氨基酸等代谢物质标记物，将其引入机体内，可对其循环代谢进行动态跟踪和定量分析，以了解大脑皮质生理活动和病理改变。最常用的是18F-FDG（脱氧葡萄糖）PET显像。,脑代谢显像,葡萄糖代谢显像脑氧代谢显像脑氨基酸代谢显像,一、葡萄糖代谢显像,原理：18F-FDG为葡萄糖的类似物。18F-FDG静脉注射后，穿透血脑屏障到达脑组织，在己糖激酶作用下转化为6-磷酸脱氧葡萄糖，但由于分子构型发生改变，6-磷酸脱氧葡萄糖不能像6-磷酸葡萄糖一样进一步氧化分解代谢，而滞留于脑细胞内，应用显像仪器观察和测定18F-FDG在脑内的分布情况，可了解脑局部葡萄糖代谢状态。,二、脑氧代谢显像,15O2被受检者吸入后，参与氧代谢全过程，用PET进行动态显像可得到脑氧代谢率（CMRO2）。结合CBF测定结果，还可计算出人脑的氧摄取分数（OEF），计算公式为OEF=CMRO2/CBF。,适应症,1.癫痫灶的定位诊断2.痴呆的早期诊断与鉴别诊断3.脑肿瘤的良恶性鉴别、分级、疗效评价、复发、或残余肿瘤的检测4.帕金森病的早期诊断5.精神疾患的研究6.脑生理与认知功能研究,正常所见与参考值,正常人脑葡萄糖代谢影像与rCBF影像相近，灰质影像明显浓于白质，大脑皮质、基底节、丘脑、脑干、小脑影像清晰，左右两侧基本对称。脑血流量：灰质43ml/100g/min，白质21.9ml/100g/min。脑氧代谢量：灰质3.33ml/100g/min；白质1.52ml/100g/min.脑氧摄取率：灰质和白质分别为0.44和0.41。,正常脑葡萄糖代谢影像,三、脑代谢显像临床应用,（一）癫痫PET显像对癫痫有很好的定位、定性诊断意义，对手术治疗、刀治疗有极重要的指导意义。发作间期癫痫灶脑血流减少，葡萄糖代谢明显低下。发作期癫痫灶脑血流增加，葡萄糖代谢增强。,（二）帕金森病PD：黑质、纹状体代谢减低，血流减少。FDG-PET不行。18F多巴，11C-CIT亨廷顿病HD：慢性进行性舞蹈样动作和痴呆，显性遗传病。累及纹状体区尾状核头部减低。,（三）.Ad的早期诊断及鉴别诊断,a.正常脑葡萄糖代谢影像b.正常老年性改变，双侧额叶葡萄糖代谢轻度减低c.早期AD患者，双侧顶叶和后颞叶葡萄糖代谢减低,正常与痴呆比较,多发梗死性痴呆、混合性痴呆,（四）精神疾病：1、精神分裂症：额叶葡萄糖代谢减低，其次颞叶。2、抑郁症：脑弥漫性减低，以额叶与扣带回降低为主。3、强迫症：扣带回额叶部位的高代谢。经治疗后减低与症状改善呈相关关系。,抑郁症（全脑葡萄糖代谢减低，但基底神经节和丘脑未受累）,(五)脑血管疾病临床应用：血流与代谢不匹配-脑组织存活血流与代谢匹配-脑组织坏死脑缺血与中风定量诊断短暂性脑缺血发作脑梗死,颅脑损伤,不同程度的脑血流灌注减低。对一些轻、中型以及弥漫性损害有意义,脑功能研究,PET在一定程度上反映人脑功能活动，人脑对各种不同生理刺激的反应和解剖学结构关系的变化。单纯语言刺激左颞叶代谢增高；额叶灯光视觉刺激丘脑代谢增高；枕叶手指运动对侧中央前回增高。颞叶听觉中枢。,患者，男性，9岁。CO中毒后9个月，高压氧舱治疗后，目前患者一般情况良好，但平衡能力差，写字不能。脑CT（）。,脑肿瘤第七节PET脑肿瘤显像,肿瘤细胞的糖代谢增强，且代谢活性与肿瘤的恶性程度相关，对肿瘤良、恶性鉴别诊断有很高的价值。脑肿瘤预后评估：T/NT1.4存活5月，低于1.4倍存活时间大于19个月。PET显像如在肿瘤术后又见有新的糖代谢增强区，则提示有肿瘤复发，PET显像对复发与放射性坏死灶、水肿、瘢痕等有很好的鉴别诊断意义。脑肿瘤：胶质瘤40%，（脑膜瘤+听神经瘤+垂体瘤）40%，其他20%,二、18F-FDG以外的脑肿瘤显像,1、氨基酸显像剂11C-MET（11C-甲基-L-蛋氨酸）：对FDG低摄取或等摄取的脑肿瘤，敏感性特异性均90%以上。缺点：良性脉络膜乳头状瘤+脑内急性缺血+炎症均可摄取。18F-FET（18F-氟代乙基酪氨酸）和123I-IMT（123I-碘代甲基酪氨酸）等作显像剂可获得反映脑内氨基酸摄取和蛋白质合成功能的影像。2、胆碱显像剂11C-Choline：原理：恶性肿瘤细胞增殖快，其合成细胞膜所需要的卵磷脂相应显著增加。胆碱是合成卵磷脂的底物。正常脑组织低摄取，肿瘤组织高摄取。3.核酸显像剂：18F-FLT,第四节脑受体显像,原理：根据受体配体能产生特异性结合的特点，用放射性核素标记某种配体，静脉注入体内后，与靶组织的相应的特异受体结合，应用PET或SPECT显像技术对活体人脑的神经受体的分布（定位）、数量（密度）和功能（亲和力）进行定位和定量显示，对于揭示脑多种功能活动和各种中枢药物的作用，研究神经精神疾病的发病机制以及早期诊断、疗效、预后。,一、适应症,1、锥体外系疾病的诊断，鉴别诊断。2、早老性痴呆的研究与诊断。3、癫痫灶的定位。4、精神性疾患的研究与用药指导。5、药物成瘾与依赖性的研究。,二、禁忌症,震颤及严重运动功能障碍，不能配合检查者,正常影像,不同神经受体显影其影像特点各异，显像剂定位分布各不相同。大脑皮质及神经基底核团受体结合点放射性分布均匀，影像轮廓结构清晰，左右分布对称，通常小脑放射性分布较低。,多巴胺能神经递质显像,18F-dopa是L-多巴胺类似物,黑质纹状体多巴胺能神经末梢吸收,静脉注射,DA,脱羧酶,囊泡,神经元外间隙,神经元冲动,DA受体结合产生生理生化效应,DAT转运突触前膜摄取维持正常神经功能活动,图像分析,正常人可见纹状体放射性浓聚，影像结构清晰；PD、精神分裂症、Pick病患者纹状体不同程度的放射性减低或缺损。,18F-FP-CITPETDAT显像,早期PD患者放射性配基呈现与偏侧PD一致的不对称性浓聚，晚期PD显示双侧放射性配基明显减少，正常人组放射性配基两侧对称性浓聚,R,L,R,L,R,L,正常人,早期PD,晚期PD,临床应用,（一）多巴胺受体及转运蛋白显像1、多巴胺受体显像（1）Pakinson病：原发性PD表现为纹状体放射性浓聚；而PD综合症表现为放射性摄取减低。PD患者SPECT及PET多巴胺转运蛋白显像均可见纹状体放射性摄取减低。,（2）HD：在神经基底节，特别是尾状核放射性减低。（3）精神疾病：精神分裂症时多巴胺D2受体显像可见基底节密度增加。,（二）乙酰胆碱受体显像,正常情况下，基底神经节、枕叶等大脑皮层显像剂分布较高，丘脑及小脑放射性分布较低。有痴呆PD患者AD表现为顶叶和枕叶皮质减低。乙酰胆碱受体显像可见大脑皮质和海马M2受体分布明显减低。,（三）苯并二氮杂卓受体显像：癫痫间期密度低（四）五羟色胺受体显像：神经精神病者密度低。（五）阿片受体显像：颞叶癫痫密度增加。,第五节血脑屏障功能显像,一、原理：不能通过血脑屏障的显像剂。静脉注射后，对准头颈部，以1-2s/帧速度快速动态显像，获得显像剂在脑血管内充盈、灌注、清除的全过程。评价颈动脉、大脑前中后动脉形态结构及血管功能的影像。正常影像：五叉影像动脉相微血管相、静脉相,二、临床应用：1、脑死亡的诊断：颈总动脉显影延迟，后停止前进。颈内动脉、大脑前中动脉及上矢状窦始终不显。五叉影像不出现。颅压高。2、脑动静脉畸形的诊断（动静脉瘘）：动脉相过度灌注；静脉相迅速消退；颅内静脉窦提前显影。3、颈动脉狭窄及阻塞诊断烟雾病4、缺血性脑血管病的诊断5、脑动脉瘤的诊断：动脉相即出现局灶性放射性浓集，且长时间不消退。,CCA,CCA,脑静态显像,1.原理与方法不能通过血脑屏障的显像剂，当脑部病变致功能损害而出现放射性药物聚集。2.影像分析正常：两侧大脑半球呈放射性空白区，头颅外周、颅底及各静脉窦可见明显放射性浓聚区；异常影像脑部病变处因BBB破坏而使显像剂入脑，在病变部位出现异常放射性摄取增高3.临床应用（1）脑炎（2）脑肿瘤、脑梗死（3）硬膜下血肿：“新月征”放射性增高。,第六节脑脊液间隙显像脑脊液间隙显像(cerebrospinalfluidimaging)可以反映脑脊液（cerebrospinalfluid）生成、吸收和循环的动力学改变，包括脑池、脑室和蛛网膜下腔显像。(一)显像原理与方法常规将显像剂如99T