缺血性脑梗死的PET研究进展

缺血性脑梗死的PET研究进展 ? 特别关注? 缺血性脑梗死的PET研究进展 陈素辉孙华徐虹 缺血性脑梗死是指各种原因引起的脑部血液供 应障碍,使局部脑组织发生不可逆损害,导致脑组织 缺血,缺氧性坏死.具有发病率高,病死率高,致残率 高,复发率高以及并发症多的特点,是导致人类死亡 的大疾病之一.如何科学有效地诊治脑梗死已成 为当前脑血管疾病研究的重点.正电子发射计算机 断层显像(PET)是核医学领域的先进技术,能灵敏, 真实地显示局部病变和脑梗死后脑部皮质的受累程 度,对脑梗死的临床诊疗具有指导作用,对病人的预 后评估具有实用价值.本文主要从临床应用和实验 研究两方面进行综述. 一 ,临床缺血性脑梗死PET应用研究 1.治疗时机:大部分缺血性脑梗死患者其脑梗死 体积的扩大通常是由于病灶周围氧含量降低,组织代 谢减弱造成的.许多研究表明梗死体积的扩大能持 续到脑梗死发作后24h.18F一氟硝基咪唑(F— fluoromisonidazole,F—FMISO)是PET技术中标识活 体组织缺氧程度的乏氧显像剂,通过组织的缺氧程度 来识别缺血性脑梗死的梗死大小.Markus等选取 19例大脑中动脉区域梗死的脑梗死患者,用F— FMISOPET来标识组织的缺氧程度,将这些患者从发 病到注射F—FMISO的时间分为4个时期,分别是 <6h,6,16h,16,24h和24,48h.结果显示局部缺 氧组织的分布与脑梗死发作到PET扫描的时间相 关.发病6h内,梗死中心的F—FMISO吸收增加(P <0.05),而6h后梗死周边及外带F—FMISO显着 增加(P<0.005),缺血区域乏氧组织的空间分布随 时间变化从中心向外周扩展.可见发作后越早予以 治疗干预效果越好.Markus等对33例缺血性脑 ,将这些患者从发 梗死患者行F—FMISOPET扫描 病到注射F—FMISO扫描的时间分为?12h和 基金项目:国家科技部卫生行业科研专项资助项目(200902004— 12) 作者单位:100730中国医学科学院/北京协和医学院北京协和医 院中医科 通讯作者:孙华,主任医师,电子信箱:sunhuahe@vip.sina.COB ? 16? >12h,结果显示脑梗死后的不可逆损伤在时间和空 间上是一个动态过程,F—FMISO吸收增强能延续 到临床起病的48h,并且两组的F—FMISO吸收值没 有显着差异.而脑梗死后的功能改善状况与这个过 程的阻断是密切相关的,因而以上试验对指导临床脑 梗死治疗具有重要意义. 2.针刺治疗:针刺能显着改善脑缺血与再灌注, 减少梗死面积.而PET能清晰直观地反映大脑在 接受针刺刺激前后相应功能区域的变化,有助于研究 针刺治疗脑梗死的中枢神经机制.张向宇等将12 例缺血性脑梗死患者分为醒脑开窍组和常规针刺组. 醒脑开窍组取穴为内关,水沟,风池,三阴交,阴陵泉 和太冲;常规针刺组取穴为合谷,曲池,足三里,阳陵 泉和悬钟.针刺前后用PET—CT观察脑局部葡萄糖 代谢.结果显示醒脑开窍组患者的缺血中心,颞上 回,背侧丘脑,颞下回,脑岛,顶叶和小脑等处葡萄糖 代谢增强;常规针刺组代谢活跃的部位包括额下回, 尾状核,扣带回,海马沟,楔前叶和顶叶.表明不同穴 位组合激活不同的脑区,为进一步研究穴一脑特异性 起积极作用.石现等对6例缺血性脑梗死患者行 针刺百会,曲鬓穴,并在电针前后行2次PET扫描, 结果显示针刺治疗后葡萄糖代谢减低主要见于双侧 额中回及病灶侧中央前回,和顶上小叶(P<0.01, 0.05);葡萄糖代谢增高见于双侧的额内侧回及健侧 的中央前回,额中回及顶上小叶(P<0.01,0.05). 表明电针头穴百会与曲鬓可以双向调节双侧大脑运 动功能区的葡萄糖代谢,修复受损的运动神经网络, 促进运动功能的重建. 3.康复治疗:早期康复治疗可以加速脑梗死患者 脑部侧支循环的建立,更好地发挥脑的可塑性,改善 患者的肢体运动功能,提高生存质量.Nelles等 用[O]H,OPET研究脑梗死偏瘫后的功能训练对 脑可塑性的影响.选取5例健康志愿者为对照组和 10例缺血性脑梗死后偏瘫患者,并将这10例偏瘫患 者随机分为治疗组(专业化功能恢复训练)和对照组 (非专业化功能训练),所有受试对象都给予每周4 医学研究杂志2011年2月第4O卷第2期?特别关注? 天,每天45min,持续3周的锻炼治疗.治疗前所有 患者PET扫描显示双侧顶叶下皮质的局部脑血流量 增加,病灶对侧较同侧强.治疗3周后PET显示:专 业训练组双侧顶叶下皮质的脑血流量增强,病灶同侧 最强;对侧顶叶下皮质,对侧初级运动区和双侧运动 前区皮质脑血流量显着增强;同侧顶叶下皮质,初级 感觉区脑血流量相对增强.对照组仅同侧顶叶下皮 质,顶叶上皮质及同侧扣带回轻度增强,并且与治疗 前无显着差异.5例健康志愿者的2次PET扫描数 据均无统计学差异.表明专业康复训练能引起脑梗 死患者脑功能的重组包括双侧感觉和运动系统的激 活. 4.危险因素颈动脉病变:在所有缺血性脑梗死 中,颅外脑动脉粥样硬化引起者占8%,30%.18 氟一脱氧葡萄糖(F—nuorodeoxyglucose,F—FDG) 是一种放射性示踪剂,常用来反映葡萄糖的代谢活 性,而葡萄糖的代谢水平和神经元的活性是相关的. Rudd等选取8例有症状的颈动脉粥样硬化患者, 用F—FDGPET—CT进行扫描,在注入F—FDG 的3h后,有症状的颈动脉斑块病变处可见明显的F — FDG蓄积,并且其F—FDG净蓄积率比对侧无症 状的动脉斑块病变处大约高27%,且在正常的颈动 脉处F—FDG的吸收没有增强.表明F,FDGPET 能在动脉粥样硬化斑块炎症区域显像,且在那些有症 状的,不稳定的斑块区域F—FDG蓄积量多于无症 状的病变区域.Arauz等?选取13例患者,这些患 者有短暂性脑缺血发作史或颈内动脉狭窄?50%引 起的缺血性脑梗死史,对这些患者均行血管造影检查 和F—FDGPET成像检查,结果在13例有症状的患 者中,11例患者的F—FDG吸收增加,在随访中发 现,尽管经过治疗后,有6例患者进展为缺血性脑梗 死,死亡或再次狭窄,并且这6例患者的F—FDG吸 收显着增强.表明F—FDG的吸收值与颈动脉狭窄 的程度密切相关,这可用来筛查具有复发或再狭窄风 险的颈动脉狭窄患者. 二,实验性缺血性脑梗死PET研究 1.发作前训练:脑梗死发作前的训练能显着减少 脑梗死后的神经元坏死及脑梗死体积,并且对中枢神 经具有保护作用?.Zwagerman等?将sD大鼠随 机分为实验组(锻炼组)和对照组(非锻炼组),锻炼 组大鼠每天锻炼30min,连续3周,之后造成2h的单 侧大脑中动脉闭塞(middlecerebralarteryocclusion. MCAO)状态,24h后去栓再灌注;对照组大鼠在 MCAO之前未进行锻炼.之后分别用激光多普勒血 流测定仪和[O]HOPET监测脑血流量,用F— FDGPET监测脑葡萄糖代谢.结果显示脑梗死后两 组的脑血流量均降低,但是锻炼组再灌注期间脑血流 量显着改善且脑梗死范围较对照组小(P<0.05). 表明脑梗死发作前的功能训练能改善再灌注期间的 脑血流量. 2.反复经颅磁力刺激(repetitivetranscranialmag. neticstimulation,rTMS):脑梗死发作时大脑皮质兴奋 性降低,rTMS是兴奋大脑神经元的一种非侵袭性方 法,它能改善大脑受累区域的神经元活动,Gao等 以30只实验大鼠为研究对象,将这些大鼠造模成 90minMCAO状态,之后去栓再灌注.随后将这些大 鼠随机分为3组,每组10只,分别是实验组 (MCAO1h后行rTMS,线圈中心置于小鼠右侧额顶 上,刺激5S后间歇55s,连做10min,每日1次),对照 组(MCAO后未行rTMS)及假rTMS组(刺激频率和 强度同rTMS组,但是线圈中心与头皮垂直)进行为 期7天的观察,用F—FDGPET来评估这3组大鼠 的脑葡萄糖代谢率.结果显示,rTMS组大鼠受累半 球皮质和纹状体的F—FDG吸收值显着高于对照组 及假rTMS组(P<0.O1),假rTMS组与对照组之间的 差异无统计学差异;并且rTMS组治疗后其梗死体积 显着低于对照组及假rTMS组(P<0.01),而假rTMS 组与对照组的梗死体积没有明显差异(P>0.05). 实验结果表明反复的经颅磁力刺激疗法能显着增加 缺血性脑梗死大鼠受累半球的葡萄糖代谢水平并能 抑制细胞凋亡,减少梗死体积. 3.高压氧(hyperbaricoxygen,HBO):脑缺氧可 能是脑缺血引起的细胞破坏的主要原因,多个动物实 验研究表明早期高压氧治疗对局部脑缺血的治疗具 有神经保护作用?.Lou等用PET评估高压氧 治疗对缺血性脑梗死大鼠的脑功能变化.将l0只大 鼠随机分为5组,A组(控制组)大鼠在MCAO术前 的1周,将F—FDG注入体内进行扫描;B组 (假手术后的HBO组)大鼠在假手术1h后进行HBO 治疗,3h后注射F—FDG进行扫描;C组(MCAO后 1h组)大鼠在MCAO1h后将F—FDG注入体内;D 组(MCAO后3h组/对照组)大鼠在MCAO3h后将 F—FDG注入体内;E组(HBO治疗组)大鼠在 MCAO1h后进行HBO治疗,3h后注射"F—FDG扫 描.结果显示:A,B两组大鼠双侧大脑半球代谢一 致;C组大鼠右侧顶叶皮质葡萄糖代谢轻度减弱,但 ? 17? ? 榜别关注? 梗死外周代谢显着增强;D组大鼠右侧顶叶皮质代谢 显着减弱,梗死区域明显扩大;E组大鼠梗死中心的 葡萄糖代谢显着增强(P<0.05),梗死范围明显缩 小.该试验表明早期的高压氧治疗能部分逆转缺血 区域葡萄糖代谢下降的趋势,显着减少脑梗死的范 围,并且梗死后缺血区域的葡萄糖代谢水平随着时间 的延长而大幅下降. 4.缺血与再灌注:大量的证据表明哺乳动物的脑 能适应脑缺血,因而增加了其脑部受损后存活的概 率.局部的缺血,缺氧,体温过低,高压氧及代谢抑制 剂都为预先调节刺激.脑细胞即使没有这些预先 调节的刺激也能通过自身对局部缺血的防御系统来 减少脑细胞的损伤及凋亡.再灌注损伤是一种多 相过程,包括神经血管受损,脑水肿,脑出血,神经细 胞坏死/凋亡,是脑梗死后大脑损伤的危险因素?. Saita等采用线栓法将38只大鼠造成2hMCAO状 态,分别在MCAO之后的0.5h,1.Oh,2.Oh,3.0h, 6.Oh及22.0h,经大鼠尾静脉注射F—FMISO,结果 显示超急性期(0.5,1h),同侧大脑中动脉区域的F — FMISO吸收最强,几乎没有梗死灶,急性期(2, 3h)F—FMISO吸收逐渐减弱,但在梗死中心可见 环状增强带,亚急性期(6,22h),只有小部分的F— FMISO聚集,并且出现大范围的梗死灶.表明F— FMISO吸收最强是在脑梗死的早期.Takasawa等以 7只大鼠为研究对象,并对它们进行3h的PET动态 观察,将1只大鼠造成永久性MCAO状态(PET扫描 分别是在MCAO后30min和48h),3只大鼠造成短 暂性MCAO状态(2次PET扫描分别在MCAO后的 45min和2h),另外3只正常大鼠为对照组.对永久 性MCAO大鼠来说,第1次PET扫描显示早期受累 半球的F—FMISO吸收值较对侧正常半球低,随后 受累半球的F—FMISO吸收值逐渐增加,高于对侧 未受累组的2倍;第2次扫描(48h后)显示受累半球 的"F—FMISO吸收值低于对侧未受累半球,组织病 理切片显示广泛坏死.然而对于短暂性MCAO大鼠 来说,2次PET扫描F—FMISO吸收值没有显着变 化,并且组织病理切片仅见缺血改变,该实验结果表 明F—FMISO吸收增强是在MCAO的早期阶段,而 不是再灌注之后或组织坏死时.然而Saita等却认 为F—FMISO吸收增强能延续到再灌注之后的20h. 三,小结与展望 正电子发射断层显像(PET)技术复杂,设备昂 贵,需要放射性核素,检查费用高,是目前唯一能精 . 18? 确,定量地提供活体内局部脑循环及细胞代谢的测量 技术心.能在脑梗死发病后数分钟显示梗死的部位 和局部脑血流的变化,脑葡萄糖代谢及氧代谢,若代 谢/脑血流量减低或停止,提示存在梗死.PET能清 晰地反映大脑在接受某种刺激后相应功能区域的变 化,可用于预测脑梗死的大小,再灌注的损伤与半暗 带的研究,及探讨脑梗死的病理生理学机制,是临床 脑梗死诊疗的重要技术. 通过综述近几年来PET技术在缺血性脑梗死中 的应用,我们发现虽然PET在缺血性脑梗死中的研 究取得了一些阶段性进展,但由于PET检测对环境 和技术人员要求高,且仪器设备等价格昂贵,目前国 内外该技术在脑梗死中的应用并不如CT和MRI广 泛.并且由于研究成本多使得研究中不能提供足够 多的样本量,研究开展得还不够多,不够深入,研究结 果缺乏规律性.此外,PET关于药物在缺血性脑梗死 治疗中的研究甚少.总体上来说,PET对脑梗死的研 究提供了极大的便利.随着这种技术的推广和普及, 脑梗死诊治有望能得到重大突破. 参考文献 1MarkusR,ReutensDC,KazuiS,eta1.Topographyandtemporale— volutionofhypoxicviabletissueidentifedbyF—fluoromisonidazole positronemissiontomographyinhumansafterischemicstroke[J]. Stroke,2003,34(11):2646—2652 2MarkusR,ReutensDC,KazuiS,eta1.Hypoxictissueinischaemic stroke:persistenceandclinicalconsequencesofspontaneoussurvival [J].Brain,2004,127(6):1427—1436 3KangKA,ShinES,HurJ,et.2.Acupunctureattenuatesneuronal celldeathinmiddlecerebralarteryocclusionmodeloffocalischemia [J].NeurolRes,2010,32(Suppl1):84—87 4张向宇,高硕,赵建国,等.不同穴位组合对脑梗死患者脑葡萄糖 代谢的影响一PET研究[J].中国针灸,2007,27(1):26—30 5石现,左芳,田嘉禾,等.电针头穴对人脑运动功能区糖代谢影响 的正电子发射断层扫描研究[J].中国康复理论与实践,2008,14 (3):237—238 6郭瑞友,马小维,毛德军,等.早期康复对脑卒中患者日常功能和 生存质量的长期影响[J].中国康复医学杂志,2008,23(3):264— 266 7NellesG,JentzenW,JueptnerM,eta1.Armtraininginducedbrain plasticityinstrokestudiedwithserialpositronemissiontomography [J].Neurolmage,2001,13(6):1146—1154 8MeyersPM.,SchumacherHC.,HigashidaRT.,eta1.Useofstents totreatextracranialcerebrovaseulardisease[J].AnnuRevMed, 2006,57:437—454 9JHRudd,EAWarburton,TDFryer,eta1.Imagingatherosclerotic plaqueinflammationwith[F]一nuor0de0xygluc0sepositronemis— siontomography[J]Circulation,2002,105(23):2708—2711 医学研究杂志2011年2月第40卷第2期特别关注 13 l4 15 AntonioArauz,LeticiaHoyos,MarcoZenteno,eta1.Carotidplaque inflammationdetectedhy?F—nuorodeoygluc0se—positronemission tomographypilotstudy[J].ClinNeurologyandNeurosurgery,2007, 109(5):409—412 LiebehB,PapapetrouP,AllA,eta1.Exercisepreconditioningre- ducesneuronalapoptosisinstrokebyup——regulatingheatshockpro?- tein一70(heatshockprotein一72)andextracellular—signal—regu- lated—kinase1/2[J].Neuroscience,2010,166(4):1091—1100 ZwagermanN,SpragueS,DavisMD,eta1.Pre—ischemicexercise preservescerebralbloodflowduringreperfusioninstroke[J].Neurol Res,2010,32(5):523—529 FengGao,ShuangWang,YiGun,eta1.Protectiveeffectsofrepetitive transcranialmagneticstimulationinaratmodeloftransientcerebral isehaemia:amicroPETstudy【】].EurjNuelMedMolImaging, 2010,37(5):954—96I MLou,CCEschenfelder,THerdegen,a1.Therapeuticwindowfor useofhyperbaricoxygenationinfocaltransientischemiainrats[J]. Stroke,2004,35(2):578—583 LouM,ZhangH,WangJ,eta1.Hyperbaricoxygentreatmentattenu- atedthedecreaseinregionalglucosemetabolismofratssubjectedto focalcerebralischemia:ahighresolutionpositronemissiontomo- 18 19 graphystudy[J].Neuroscience,2007,146(2):555—561 MPStenzel—Poore,SLStevens,JSKing,eta1.Preconditioning reprogramstheresponsetoischemicinjuryandprimestheemergence ofuniqueendogenousneuroprotectivephenotypes:aspeculativesyn- thesis[J].Stroke,2007,38(2):680—685 MBernaudin,ASNedelee,DDivoux,eta1.Normobariehypoxiain- ducestolerapcetofocalpermanentcerebralisehemiainassociation withanincreasedexpressionofhypoxia——induciblefactor——1andits targetgenes,erythropoietinandVEGF,intheadultmousebrain[J]. JournalofCerebralBloodFlow&Metabolism,2002,22(4):393— 403 JungJE,KimGS,ChenH,eta1.Repeffusionandneurovasculardys? functioninstroke:frombasicmechanismstopotentialstrategiesfor neuroprotectlon【j].MolNeurobiol,2010,41【2—3):172—179 KazukoSaita,MichelleChen,NellJ.Spratt,eta1.Imagingthepe— numbrawith.F—flu0r0misonidazoleinaratm0de10fischemicstr0ke [J].Stroke,2004,35(4):975—980 PowersWJ,ZazuliaAR.PETinCerebrovascularDisease[J].PET Clin,2010,5(1):83106 (收稿:2010—07—08) (修回:2010—1I一23) 类风湿性关节炎的影像学诊断价值 周海燕刘鹏程王成林 类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis,RA)是一种 病因不明的自身免疫性疾病,常表现为进展性,关节结 构破坏性炎症,病变晚期可造成关节畸形,严重影响生 活质量,其中关节畸形是一种不可逆性的损害.据 统计,类风湿关节炎的发病率为1%,好发于40,60岁 的女性.在磁共振成像(magneticresonanceima. ging,MRI)肢体线圈发展之前,临床医生需要结合临 床症状体征及x线平片来诊断该病,但x线平片只能 显示RA晚期的改变.MRI可发现骨侵蚀出现前的滑 膜改变.最近研究提示磁共振所显示的骨髓水肿预示 着骨质破坏.因此MRI在类风湿关节炎早期诊断 中起着尤为重要的作用.本文主要就MRI在类风湿 关节炎的扫描技术及临床应用价值做一综述. 一 ,诊断标准 类风湿性关节炎的临床诊断主要采用美国风湿 北京大学深圳医院影像中心 主任医师,电子信箱:liupengehengl11@yahoo 病协会(AmericanRheumatismAssociation,ARA)1987 年修订的标准:晨僵至少持续1h;3个或3个以上 关节肿胀;腕,掌指或近端指间关节肿胀;对称性关节 肿胀;皮下结节;手x线片改变及类风湿因子(rheu. matoidfactor,RF)阳性,其中前4条要求持续时间? 6周.同时满足4条以上方可诊断类风湿性关节炎. 但一般认为该标准特异性高,敏感性低,因为关节软 骨破坏到一定程度才会出现手部x线的改变,而大 部早期RA患者的RF可为正常.这个诊断标准使一 些早期RA患者排除在外,可能延误了治疗.换言 之,该诊断标准并不适于早期RA的诊断. VisserH等提出了早期RA的诊断标准,具体如 下:第1次就诊时症状的持续时间;晨僵>lh;3个或3 个以上关节肿胀;双侧跖趾关节压痛;类风湿因子阳 性;抗环瓜氨酸肽(cycliccitrullinatedpeptide,CCP)抗 体阳性;手或足侵蚀性破坏.该诊断标准有助于医生 在病人第1次就诊时评估患者的3种不同病程转归, 即:自限性,持续性和持续破坏性.目前仍有较多类似 的研究期望能找到早期诊断RA的方法和标准. ? 】9?