4 概述
正電子發射型計算機斷層儀（positron emission tomography，PET）被認爲是最有前途的影像技術之一，它能在活體情況下，觀察大腦功能活動與血流代謝變化的關係，被稱爲“生理性斷層”。
5 適應證
1.短暫性腦缺血發作（TLA）與急性腦梗塞的早期定位診斷、療效評價和預後判斷。
2.老年性癡呆的早期診斷與病程評價。
4.腦腫瘤的良惡性鑑別、臨牀分級、療效評價、預後判斷和復發或殘存病竈定位。
5.Parkinson病的早期診斷與病因探討。
7.腦生理研究與認知科學的探索。
6 禁忌證
相對禁忌證如下：
1.妊娠期和哺乳期婦女 原則上不建議其進行PET檢查，因FDG藥物在衰減時所產生的伽瑪射線可能對胎兒有一定的影響，特別是孕齡不超過三個月者。對於哺乳婦，因FDG可通過乳汁進入嬰兒體內，進而可能產生不必要的照射。若因診斷確需進行PET-CT檢查，應認定檢查的益處須大於對胎兒或嬰兒的不良影響，並在此期間避免哺乳。
2.幽閉恐怖症者。
7 準備
1.向病人及家屬交待檢查目的及可能出現的問題，檢查的過程及注意事項，以爭取最好地配合。
3.部分患者尤其是糖尿病患者需要做血糖濃度測定。有些糖尿病患者需要使用胰島素。
4.檢查儀器 PET的基本結構與SPECT相似，同樣由數據採集系統（探頭）、數據處理系統、圖像顯示系統及顯像牀組成。探頭是PET最重要的組成部分，正電子發射體的放射性核素在組織或臟器中的分佈是不可能通過測定電子來達到，測定正電子的基本方法是測量湮沒輻射產生的γ光子，湮沒輻射的γ光子與單光子有不同的特點。故在PET中對射線的限束不採用機械準直，而採用電子準直。PET的探頭形式多種多樣，一般有單層及多層2類。單層的PET一次數據採集只有一個斷層面，適用於做快速動態顯像，多層的PET由多晶體多環結構組成，一次採集可得到數個斷層面。PET近年來的發展異常迅速，PET的類型已進行了幾代的更新，目前最先進的PET是具有飛行時間技術的多探頭多環型。
在醫學中應用最廣的正電子放射性核素是11C、13N、15O、18F等，正電子放射性核素的半衰期極短，故對生物體的輻射劑量低，同時由於爲人體組織天然元素的同位素，故可進行真正的示蹤研究。正電子放射性核素主要由迴旋加速器生產，這一點造成設備費用高，是PET難以大規模應用的主要困難。
5.PET腦顯像劑 PET腦顯像劑又稱代謝性顯像劑，進入體內可參與體內代謝。主要有：
（1）18FDG：18FDG（2-脫氧葡萄葡萄糖）是一種葡萄糖的類似物，具有與葡萄糖相似的通過血腦屏障和腦細胞轉運能力，當腦細胞攝入18FDG，經細胞內己糖激酶作用，轉變爲6-磷酸-18FDG後，不參與葡萄糖的進一步代謝而滯留在細胞內。因此，通過PET測定腦組織18FDG的攝取速率和攝取量，能準確判斷腦葡萄糖代謝表現和變化過程，以此反映腦的功能和活動狀態。
此外13NH3、15O-CO、15O-H2O可用於局部腦血流測定，15O2可用於腦氧耗量顯像，1-11C-亮氨酸和11C-甲基-L-蛋氨酸可用於腦蛋白質代謝顯像。
①神經多巴胺受體顯像劑：在腦受體顯像中，多巴胺受體顯像是應用最多的一種，並已取得較大的成功。這不僅因爲多巴胺受體系統是腦功能活動最重要的系統，而且還可能是運動性疾病治療藥物和精神神經中樞抑制藥物的主要作用部位，主要用於各種運動性疾病、精神分裂症和認知功能研究。
②乙酰膽鹼受體顯像劑：乙酰膽鹼受體的配基QNB（奎丁環基苯甲酸）與受體的結合具有高親和力和高選擇性，用11C和123I標記的QNB乙酰膽鹼受體顯像表明，正常人乙酰膽鹼受體富集於大腦皮質和海馬，小腦則幾乎不含該受體，乙酰膽鹼受體數量與親和力的減低與Huntington病和早老性癡呆有關。
③5-羥色胺（5-HT）受體顯像劑：5-HT受體與許多神經精神性疾病，如抑鬱症、精神分裂症、孤獨癖、Alzheimer病和Parkinson病等有關。人體11C-NMSF，5-羥色胺受體顯像顯示該受體富集於杏仁核、丘腦中部、尾狀核、額葉皮質、顳葉皮質和脊髓。
④阿片受體顯像劑：內阿片肽的作用極爲廣泛，包括對痛覺、循環、呼吸、神經、消化、泌尿、生殖、內分泌、運動、免疫等功能的調節。正常人靜脈注射11C-carfentanil 30～60分鐘後顯像，發現放射性依次聚集於丘腦中部、尾狀核、殼核、額葉、顳頂葉交界區皮質、腦垂體、顳葉、小腦和中央後回。運動及應激反應可激發內啡呔的分泌，與阿片受體競爭結合，使11C-carfen-tanil在上述富集阿片受體的部位分佈減少，阿片受體與麻醉藥成癮有關，目前阿片受體顯像主要應用於麻醉藥成癮病人戒斷治療藥物的觀察和評價。另外國外已成功地用PET11C-DPN對癲癇、抑鬱症患者進行診斷及治療。
⑤苯二氮
（BZ）受體顯像劑：BZ受體是腦內最主要的抑制性神經遞質受體，目前研究表明，如Huntington病、Alzheiner病、躁狂症和原發性癲癇等神經精神疾病均與它的活性減低有關。
8 方法
8.1 1.檢查方法
（1）腦葡萄糖代謝顯像：人腦血液供應占心排血量的15%，氧耗量佔全身的20%，每分鐘約消耗40ml氧、70mg葡萄糖。葡萄糖代謝幾乎是腦細胞能量的惟一來源，腦內葡萄糖代謝率能反映腦功能的情況，無論是腦的生理活動或病理過程都伴隨葡萄糖代謝水平的變化。葡萄糖在腦細胞內經磷酸化酶降解變成6-磷酸葡萄糖，沿酵解通路最後生成二氧化化碳和水。2-脫氧葡萄葡萄糖（DG）與氟化脫氧葡萄葡萄糖（FDG）也均能通過血腦屏障（BBB）入腦，以糖酵解的方式被己糖激酶磷酸化分別變成DG-6-PO4和FDG-6-PO4，但與天然葡萄糖不同，這2種分子均不能沿糖酵解的通路繼續代謝，並且不能很快擴散透出BBB，因此要滯留在腦組織中一段時間（至少45min）。應用18F-FDG進行PET腦顯像，儘管不能示蹤天然葡萄糖在腦內代謝_的全過程，但利用它能夠有一段時間滯留在腦內，不僅可以獲得可靠的放射性分佈影像，並且可以藉助爲它專門設計的生理數學模型，求出局部和全腦葡萄糖代謝率，再以不同顏色顯示不同的代謝量，得到局部腦葡萄糖代謝功能圖像。
（2）腦氧耗量顯像：正常人腦每分鐘耗氧40ml，氧耗量是反映腦能量代謝及功能的一個指標，用15O2（半衰期2min）吸入法（持續吸入或一次給藥）進行PET顯像，得到腦氧氣代謝率（CM-RO2），結合腦血流量和血氧濃度測定，能夠計算出氧提取分數（OEF，OEF＝CMRO2/CBF）、根據CMRGLU和CMRO2，可以計算全腦和局部腦氧/葡萄糖利用率比值，利用這些參數可以研究血流與代謝的不匹配現象以及病理狀態下氧化作用與葡萄糖代謝之間的關係。
（3）腦蛋白質代謝顯像：PET能夠顯示和測定物質代謝的利用率，包括糖、脂肪和氨基酸，前二者反映供能情況，後者反映DNA代謝水平。目前用於研究氨基酸蛋白質代謝的主要有1-11C-亮氨酸和11C-甲基-L-蛋氨酸。蛋氨酸易於通過BBB入腦，應用11C-蛋氨酸顯像擬合三室模型，可得到腦內蛋氨酸攝取和蛋白質合成的動力學數據。腫瘤細胞增殖的基礎是氨基酸代謝（或DNA代謝），11C-蛋氨酸可用於檢查腫瘤及其轉移竈，根據其在腫瘤組織中的聚集情況來評價腫瘤增殖率，尤其可望成爲評價深部腫瘤增殖率一種非創傷性方法。
（4）神經受體顯像：目前在哺乳類動物的腦組織中已發現40多種天然神經遞質及其受體，腦內受體含量極少，以皮摩爾（pmol）計，僅佔全腦重量的百萬分之一。因此受體顯像的關鍵在於製備高親和力、高比活度的標記配體，且要求非特異性結合很少，這些特異性標記配體爲受體的激動劑或拮抗劑，以拮抗劑居多，由於化學量極微，不會引起藥理作用及行爲變化。顯像劑入腦後與神經受體結合，應用PET進行動態平面或斷層顯像，得到神經受體的解剖分佈圖像，藉助房室模型，可估算顯像劑與受體的結合密度和結合解離常數，用以反映受體數量和受體活性，通過介入已知的拮抗劑，可以評價顯像劑與受體及其亞型的結合特異性。
8.2 2.臨牀應用價值
（1）短暫性腦缺血發作和腦梗塞：PET能準確測定腦各局部血流量變化，研究表明，當局部腦血流量低於正常下限但高於23ml/（100g·min），患者可無臨牀症狀。此時CT和MRI無異常發現，但PET已明確顯示出局部血流的異常減低，在急性腦梗塞發病24小時內，雖然PET腦血流測定已見異常減低，但CT常顯示陰性，因此PET在腦血管疾病的早期定位和病程估價中具有明顯優勢。當局部腦血流量低於12ml/（100g·min），氧代謝率小於65μmol/（100g·min），局部可出現不可逆性損害，在嚴重缺血區，若局部存在18FDG攝取和氧代謝，提示有存活腦組織。在治療前後測定腦血流量和18FDG利用率的變化，能客觀評價治療效果，及時制定有效治療方案。
PET同時測定急性腦缺血患者局部腦血流量和氧代謝，可有效估測預後，當局部血流量減低但氧攝取分數減低不明顯。即局部血流/氧代謝率不匹配時，提示良好的預後，而局部血流和氧攝分數呈一致性減低，提示預後不良。
（2）癡呆的鑑別診斷：PET在癡呆症的早期診斷和鑑別中有明確作用，目前主要用於Alzheimer病（AD）、多發性梗塞性癡呆（MID）和額葉型癡呆（FLD）等。在臨牀上，AD的早期診斷較困難，CT和MRI常表現爲陰性，PET測定腦各局部18FDG利用率，在AD早期診斷中顯示出獨特作用。顳-頂葉皮質葡萄糖代謝的異常減低爲AD的典型表現，診斷正確率達95%，早期AD在腦皮質葡萄糖代謝異常減低的表現順序爲：頂葉上部-頂葉前部和下部-顳葉-額葉。與AD不同，MID的PET影像表現爲皮質的多處局竈性低血流和低代謝區，與CT和MRI比較定位診斷明確，應爲這類疾病的首選。
（3）癲癇病竈定位：原發性癲癇爲局部腦細胞異常放電所致的暫時性中樞神經系統功能障礙性疾病，手術是常用的治療方法之一。因此，術前定位診斷非常重要。這類病人CT檢查常爲陰性，PET能準確地定位診斷原發性癲癇，表現爲發作間期局部18FDG攝取的異常減低，定位靈敏性爲70%～80%，發作期局部18FDG攝取異常增高，定位靈敏性可達90%以上。目前至少有50%的癲癇患者經PET定位後可以肯定手術部位，而無需皮層腦電圖和其他檢測方法。此外，PET在癲癇患者治療效果的評價和病因學研究中已顯示出不可替代的作用。
（4）腦腫瘤：CT和MRI在腦腫瘤定位診斷中價值明確，爲首選方法，但在腫瘤良惡性鑑別、療效評價、復發和殘存病竈的早期定位和患者的預後判斷等方面有明顯的侷限性，而PET正是在這些方面體現出獨特優勢，與CT和MRI構成優勢互補。根據腦腫瘤惡性程度與局部18FDG利用率呈密切關係的特點，測定腫瘤18FDG代謝能較好地鑑別其惡性程度。Ⅰ～Ⅱ級腦膠質瘤18FDG的攝取率爲3.8±1.6ms/（100g·min），低於正常灰質18FDG攝取率；Ⅲ級腦膠質瘤爲5.7±2.7mg/（100g·min），與正常灰質相似或略高；Ⅳ級腦膠質瘤爲7.3±3.6mg/（100g·min），明顯高於正常腦灰質的18FDG攝取率。腦腫瘤局部18FDG攝取量與患者的預後有直接關係，當腫瘤局部18FDG攝取高於周圍正常組織1.4倍，患者平均生存時間僅爲5個月，而低於1.4倍者，平均生存時間大於19個月。腫瘤治療前後局部18FDG的攝取變化，可用於療效的及時判斷和治療方案的合理制訂。在腫瘤治療後，局部有無殘存病竈直接影響到臨牀療效及患者預後，PET顯像可及時發現有異常18FDG攝取的殘存病竈，通過隨訪觀察，能早期定位復發腫瘤，有利於臨牀及時採取有效的治療方法，提高患者生存率。
（5）Parkinson病：在PET的多巴胺顯像中表現爲基底節放射性攝取的異常減低，尤以殼核最明顯，呈現尾狀核頭部與殼核放射性減低不一致的特徵，可與Parkinson綜合徵等鑑別。局部血流和18FDG代謝顯像在基底節常表現爲近於正常或輕度減低。
（6）精神疾病：精神分裂症多巴多巴胺功能亢進假說已被廣泛接受，典型抗精神病藥的主要作用機理是阻斷中樞多巴胺D2受體。研究發現，精神分裂症患者D2受體密度指數高於正常人，且變異較大，所有服藥患者的配體結合率均下降，提示其D2受體佔有率升高。服用典型抗精神病藥物者紋狀體D2受體佔有率較未服藥或服用不典型抗精神病藥者高，發生錐體系副反應者佔有率也較高。
PET可用於觀察不同刺激下腦部的激活狀態，某些藥物對腦部的激活情況以及中樞受體佔有率、藥物濃度與臨牀療效間的關係。PET所示異常代謝區域包括：額葉、丘腦、基底節和顳葉等。以往未使用藥物的急性精神分裂症患者，其丘腦和扣帶回呈高活性，上述部位對感知和聯絡有重要意義。而慢性患者，額、顳和頂葉呈低活性，這些部位是人類語言、概念及習俗形成中樞。
抑鬱症的發病原因目前尚不明瞭，許多研究認爲其病因與單胺類神經遞質代謝紊亂有關。近年來，腦受體顯像發展迅速，5-羥色胺轉運蛋白顯像、多巴胺轉運蛋白及D2受體顯像已用於這類疾病的診斷研究中。開展這方面的研究對探討抑鬱症的病因及抗抑鬱藥的藥理作用機制將是非常有價值的。
（7）認知科學的研究：PET用於認知科學研究具有獨特優勢，用於PET研究的正電子核素多爲構成人體基本元素的同位素，化學性質相同，符合生理示蹤的要求，適宜對人體生理功能的研究，所用正電子核素爲超短半衰期，可短時間重複進行PET顯像，在所有認知激活顯像中，PET是最早用於對認知功能研究的手段。到目前PET仍是認知激活顯像的金標準。
9 注意事項
1.PET利用迴旋加速器生產的正電子放射性核素，發生β＋衰變，形成兩個γ光子，由於湮沒輻射產生的兩個γ光子是在同一條直線且方向相反，所以利用這一特性可確定γ射線的方向和範圍，進行立體定位。圖像較SPECT清晰，並且利用的示蹤劑爲人體代謝性顯像劑，使用安全。總之，PET能夠在體外非創傷性測定注入體內正電子放射性核素標記的各種示蹤劑的分佈，如葡萄糖、氨基酸、核苷等類似物和多巴胺、乙酰膽鹼、5-羥色胺等各類受體的特異配體和特異性抗體，靈敏而準確地定量分析腦的血流灌注與葡萄糖代謝、蛋白質合成與轉運、DNA複製、受體的功能與分佈狀態等方面的變化。應用PET監測正電子核素標記的各類神經和精神藥物在體內的作用和代謝，可用於新藥的開發與研究，藥理機制和耐藥性產生的探索，藥物量效關係和合理用藥的確定，這對於新藥的研製和臨牀用藥有明確的指導作用。