作者：杨艺，何江弘，徐如祥，中国人民解放军陆军总医院神经外科

急诊心肺复苏和重症监护技术的发展，使得越来越多的重型颅脑损伤和缺血缺氧性脑病患者得以存活。很多患者进入昏迷状态，可能会发展成植物状态（vegetative state，VS）。VS患者有睡眠清醒周期，但是对外界环境无反应。如果患者对外界刺激有微弱的反应，则进入微意识状态（minimally conscious state，MCS），最终可能意识和反应完全恢复。否则，患者可能会很长一段时间维持在持续性植物状态（persistent vegetative state，PVS）。

仅根据临床行为的观察对患者预后进行评估并不完全可靠，并且在疾病的早期阶段往往难以实现。而急性脑损伤的预后是临床医学的一个重要问题，可靠的预后评估方法决定了患者的后续治疗方案，具有临床和伦理的重要意义。现就正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）技术在意识障碍患者中的应用进展综述如下。

1.PET

目前的临床体征、实验室检查和功能测试（如脑电图、诱发电位等），以及常规影像学方法，如CT和MRI等只能对于结构性的脑损伤程度提供一个间接的、不完整的估计。而PET则可以使用不同的标记物测量葡萄糖代谢、氧消耗、局域脑血流量（rCBF）及特定神经递质或生化物的分布，具有更稳定、更具体的生物学意义。Heiss等最早应用平面γ相机及133Xe对PVS患者进行血流灌注显像研究发现，平均脑血流量高的患者预后更佳；锝99的单光子发射断层扫描（SPECT）检测同样证实了全脑皮层血流量减少是长期预后不佳的预测证据。

PET技术研究意识障碍（disorders of consciousness，DOC）患者的目的是，评估除了CT或MRI的形态学变化外，大脑残余功能的程度。因为意识障碍患者的研究样本很少，并且患者包含多种复杂的不同病程和不同病因，已有的研究成果是比较有限的。

2.18F标记的脱氧葡萄糖PET

大脑的能量代谢依赖葡萄糖的供应，18F标记的脱氧葡萄糖（18F-fluordeoxyglucose，18F-FDG）可以量化葡萄糖的消耗。FDG-PET被广泛用于各种疾病的全身范围检查，可准确反映体内器官/组织的葡萄糖代谢水平。在不可逆损失的脑干损伤造成的脑死亡患者中，FDG-PET显示了一个中空的头骨成像，证实了整个大脑神经功能的缺失。由不同的病因，包括弥漫性双侧皮层损伤、弥散性轴索损伤、脑干损伤等造成的昏迷患者中，皮层灰质代谢平均在正常范围的50%～70%。在缺氧性脑病的患者中，大脑葡萄糖代谢率（cerebral metabolic rates for glucose，CMRG）在正常水平的75%，预示着可能会复苏。

有研究指出CMRG表现出与意识水平的相关性，并且临床症状的改善和全脑葡萄糖代谢水平有明显的相关性。在早期VS患者中，全脑皮层的葡萄糖代谢在正常水平的40%～50%。慢性PVS患者的CMRG在正常水平的30%～40%。颅脑创伤造成的VS患者常显示不均匀的代谢模式，在原发脑损伤组织部位代谢明显降低，剩余的皮层和皮层下结构存在不同程度的降低。还有几项研究表明，创伤后及缺血缺氧性脑病的PVS患者CMRG均有降低，但是葡萄糖代谢在小脑的降低较小，仅有18%～30%的患者低于正常对照组。当PVS患者的意识水平恢复时，PET显示在相关皮层和丘脑核团局部区域代谢改善。

闭锁综合征患者的PET扫描显示，相比PVS患者具有高水平的代谢，这可以帮助早期鉴别诊断。Di等对PET/CT评价意识障碍患者预后的价值进行研究发现，功能影像中大脑联合区皮质高反应的患者预后良好，灵敏度为69%，特异度达93%。Stender等采用PET观察意识障碍患者前额叶和顶叶皮质葡萄糖代谢变化，以预测其意识恢复情况，诊断准确度约为74%。FDG-PET对于测量脑代谢和神经完整性的早期迹象，以及预测意识障碍患者的预后有重要的作用。

3.11C-标记的氟马西尼PET

虽然FDG-PET检测到昏迷和PVS患者的脑葡萄糖代谢明显减少，并不表明这些变化是否表示脑功能的真正失活或不可逆的脑损伤。神经元的完整性体现在皮层的苯二氮卓类受体（benzodiazepines receptors，BZRS）的密度，其是γ氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）受体复合物的一部分；这种受体复合物在皮层中含量丰富，该受体复合物含量的减低是神经元损伤的高度敏感指标。意识障碍的PET研究有一部分就是采用GABA（A）受体显像剂来观察损伤大脑神经元保留情况。

GABA由谷氨酸和琥珀酸盐合成，是三羧酸循环的一个中介，氧和葡萄糖代谢缺乏的脑区GABA会减少。GABA缺乏会导致大脑保持在代谢水平很低的抑制状态，继发造成GABA受体的敏感性增加，GABA（A）受体显像可提供VS患者神经元损失的活体信息。GABA受体分布可用配体11C标记的氟马西尼（11C-flumazenil，11C-FMZ）评估，11C-FMZ是脑卒中不可逆的缺血性脑损伤的早期标志物。FMZ-PET发现VS患者的脑代谢变化并不纯粹表示功能的失活，也反映了神经元的损伤和抑制。

Rudolf等用11C-FMZ作为神经元显像剂观察到9例缺氧引起的VS患者的皮质区BZRS有大量的减少，与皮质18F-FDG代谢降低显著相关；但小脑无明显神经元的损失。随访期间，9例患者中只有1例患者达到微意识状态，4例患者死亡，4例患者进展至PVS。此结果表明，VS患者的大脑同时存在功能失活与不可逆的结构损伤，还提示11C-FMZPET在VS预后评估方面具有重要意义。

4.外部刺激响应性范式

对外界刺激的特异性和定向反应可以用来鉴别诊断PVS与MCS，这些反应可能表明从PVS到MCS的转变，并可解释患者病情有进一步恢复的可能。然而，由于观察的病例数很少，并且均局限于单一病例；文献报道的外部刺激响应性到目前为止，还不能作为患者临床评估和治疗决策的可靠工具。

有文献报道，在1例创伤后VS患者听母亲讲故事时，能观察到H21 5O-PET在患者的前扣带回和颞叶皮质区域动态的变化；这种反应被解释为大脑处理语音或声音的情感属性的激活。简单的听觉刺激引起广泛的激活提示了更为复杂的处理过程。在对另1例患者显示熟悉面孔的照片时，激活了其视觉相关区域。在队列研究中，简单的感觉伤害刺激和听觉刺激激活了初级感觉皮层，但没有影响到高级皮层，显示了主要功能连接的分离。还有研究表明，疼痛刺激增加视觉、躯体感觉、后岛叶区及扣带回的局部脑血流（rCBF），反映PVS患者疼痛相关的脑网络有部分的激活。

在MCS患者具有情感内容的刺激比无意义噪音能引起更广泛的皮层反应，较高的非典型皮质激活水平可作为预后良好的标志。MCS患者内侧顶叶和相邻的后扣带回皮质的代谢要比VS患者稍高，听觉皮层和额颞皮层网络中皮层-皮层之间的功能连接也更高，表明PET准确地反映了不同意识水平患者对于外界刺激响应性的不同。采用H15 2O-PET的研究结果显示，在听觉、视觉和躯体感觉刺激下，初级感觉皮层的低水平激活和高级相关皮质网络的激活出现分离。目前仍需要更为广泛的临床响应性神经成像研究，验证这些技术与临床表现的相关性和可靠性。

5.总结及展望

PET检测意识障碍患者，可以通过测量葡萄糖代谢有效地评估功能障碍的程度和范围，以及通过GABA（A）受体显像识别不可逆的神经元结构损伤，而残余或正在恢复的大脑皮层功能可以通过检测对外部刺激的响应性实现。PET成像在精准区分不同意识水平患者和预测患者的预后方面有着一定的优势，但其可靠性和有效性仍然需要对更大量的意识障碍患者的长期随访证明。

来源：杨艺,何江弘,徐如祥.正电子发射断层扫描技术在意识障碍患者中的应用进展[J].临床神经外科杂志,2018(03):235-237.

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