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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
中文計畫名稱: 鎝-99m HMPAO 腦部單光子電腦斷層掃描於亞急
性期缺血性腦中風之預測價值
英文計畫名稱: Predictive Value of Tc-99m HMPAO Brain SPECT in
Subacute Ischemic Stroke
計畫編號：NSC 89-2314-B-006-100-M08
執行期限：89 年 8 月 1 日至 90 年 7 月 31 日
主持人: 邱南津(ntchiu@mail.ncku.edu.tw)
執行機構:成功大學醫學院醫學系 核醫科
中文摘要
正確的預測中風患者之預後對於臨床照顧 病患及決定其治療策略是相當重要的，過 去就有研究以核子醫學腦血流灌注單光子 電 腦 斷 層 掃 描 (Single photon emission computed tomography, 簡稱 SPECT) 的技 術來做此預測；然而其結果卻不太一致，
推敲其原因，可能是由於中風發生至核醫 檢查之間的間隔未能固定所致。在此研究 中我們希望能在中風病患亞急性期，藉著 分析結構性檢查(磁振造影)與功能性檢查 (核醫腦血流灌注 SPECT)所顯示的病變大 小之範圍不同與放射線活性的變化，做出 正確預後的評估。為此我們收集發生單側 中大腦動脈支配區缺血性中風的患者，於 其亞急性期做核醫腦血流灌注 SPECT 和 磁振造影檢查，以電腦軟體做二種影像之
定位融合，分析出其一致與不一致的病變 區，從而與三個月後的恢復狀況做比較分 析，來評估此方法的實用性。結果發現腦 部 SPECT 和 MRI 病灶區體積的比值，可 用 來 評 估 病 患 預 後 ， 至 於 由 Luxury perfusion 則不適合。
關鍵字: Tc-99m HMPAO 腦部單光子電腦 斷層掃描、缺血性中風、預後價值。
英文摘要
Accurate predictions of final clinical outcome in patients with stroke are of value for both planning the care of individual patients and organizing therapeutic strategies. Radionuclide cerebral blood flow (CBF) single photon emission computed tomography (SPECT) techniques have been used to predict stroke outcome. However, conclusions have been conflicting about the
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value of radionuclide CBF SPECT in stroke prognosis. The discrepancies may be explained by the lack of a fixed time interval between stroke onset and examination by radionuclide CBF SPECT. Therefore we proposed this project to evaluate predictive value of Tc-99m HMPAO brain SPECT in subacute ischemic stroke by comparing the differences between structural imaging (MRI) and functional imaging (Tc-99m HMPAO brain SPECT). We collected patients with unilateral middle cerebral territory ischemic stroke. Tc-99m HMPAO and MRI were performed during subacute phase. By development of computer softwares, SPECT and MRI images were fused for analyzing the size and radioactivity of the consistent and inconsistent lesions.
Then the results were compared to the patients’ outcomes at 3 months following stroke to evaluate the usefulness of predictive value of Tc-99m HMPAO brain SPECT in subacute ischemic stroke. We found the ratio of the SPECT defect to MRI defect was suitable to predict patient’s outcome while the presence and size of luxury perfusion area was not.
Key wor ds: Tc-99m HMPAO brain SPECT, Ischemic stroke, Prognostic value
計畫緣由
中風嚴重威脅著眾多國人的健康，在國 人死亡原因當中排名第二位。於臨床上 對於中風病患預後的正確預測是相當重 要的，因為它可提供臨床醫師決定治療 策略的參考、知道哪一些病患將可藉由 復健得到較佳的效果，另外也可做為治 療成效的目標。
由於核醫藥物的進步，已發展出一些 放射性製劑能反映出局部腦血流量，因此 便有學者應用核醫此類的藥物 (例如 Tc-99m HMPAO) 配合上核醫腦血流灌注 單光子電腦斷層掃描 (Single photon emission computed tomography，簡稱 SPECT) 來診斷中風，發現在急性期核醫 檢查能比電腦斷層掃描更靈敏的偵測出缺 血性中風的區域[1]，另外也發現在中風急 性期做的核醫腦血流灌注單光子電腦斷層 掃描具有預後評估的價值，但在臨床上患 者往往未能在急性期就及時做到此核醫檢 查，而在亞急性期才做檢查其效果又如何 則仍不清楚；如果中風病患在亞急性期同 時做結構性影像檢查(電腦斷層掃描 CT 或 磁振造影 MRI)與核醫腦血流灌注
SPECT，然後將二者做影像整合，再計算 分析出二種影像中不一致與一致病變區的 範圍大小，放射線活性強度
(Radioactivity)，並與病患後來的結果做分 析，應能發展出一套在亞急性期預測中風 患者預後的方法。
因此我們收集發生單側中大腦動脈支 配區缺血性中風的患者，於其亞急性期做 核醫腦血流灌注 SPECT 和磁振造影檢 查，以電腦軟體做二種影像之定位融合，
分析出其一致與不一致的病變區，從而與 三個月後的恢復狀況做比較分析，來評估 此方法的實用性。
計畫目的
本計畫的目的在瞭解中風病患於其亞急性 期，藉比較 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 與磁振造影之病變區，是否可正確評估未 來的預後。另外也要開發具有臨床及研究 價值的影像分析系統整合 HMPAO 腦部
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SPECT 與磁振造影之影像。
結果
我們收集發生單側中大腦動脈支配區皮質 梗塞的病患，並經其同意成為此計劃之研 究對象；病患於中風發生後七至十天接受 核醫 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 與磁振 造影檢查。另外在神經學檢查方面，患者 則於住院時，中風發生後七天及至少三個 月 後 ， 分 別 做 Barthel Index 、 National Institutes of Health Stroke Scale、Rankin Scale，以評估其神經學方面變化的情況。
在發展 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 與磁振造影二種影像檢查定位融合之技 術方面，我們以兩個眼球的球心為特徵 點，再做部份體積資料的轉換。在 MRI 與 SPECT 影像中，從亮度與梯度值可以 很容易區分眼球與周圍的組織。我們提出 以一個數學模式求出眼球範圍每個 pixel 的特徵值，並以這些特徵值來選定一個圓 環，作為眼球邊界（我們假設眼球能以一 個圓球來表示）。當我們對一顆眼球所含 的兩切面分割出圓後，就可以決定一個三 維的球體。分別在 MRI 與 SPECT 上找到 一對眼球後，各對眼球再自行連成軸線。
對準眼球軸線後，剩下的一個旋轉參數，
可以用腦部的輪廓來求得。分別在 MRI、
SPECT 的體積資料中，找出通過眼球軸線 中心且與眼球軸線方向垂直的二維縱向
（sagittal）影像，運用影像分割的技術，
從中粹取出腦部表面輪廓。應用此技術我 們得以將 HMPAO 腦部 SPECT 影像與 MRI 影像登錄在一起，結果如下圖所示。
MRI 與 SPECT 影像融合圖。（a）是 MRI 的原圖，（b）是 SPECT 的放大圖，（c）紫 色的部份是 MRI 的原圖，綠色的部份是 SPECT 的登錄。
利用上述之電腦影像處理技術，對本 計劃中的患者之亞急性期核醫腦血流灌注 SPECT 與腦部 MRI 檢查做分析，計算出 二種影像中不一致與一致病變區的範圍大 小，以及放射線活性強度(Radioactivity)的 改變，並再與病患後來神經學檢查的變化 做分析比較。
對於腦部 SPECT 影像中的病灶區，我 們依其與正常腦部組織比較而分成為高與 低放射線活度的區域，即分別代表不正常 高與低腦部血流的區域，而其中前者就是 發生了 luxury perfusion 的區域。另外我們 也分別計算了腦部 SPECT 影像和磁振造 影中，病灶區的體積，然後求得 SPECT 病灶區除以 MRI 病灶區體積的比值，最後 再統計分析 Luxury perfusion 的區域、前 述 SPECT 和 MRI 病灶區比值、以及病患 後來恢復狀況之間的關係。
結果發現 Luxury perfusion 的出現與 否以及其體積的大小，與病患的預後之間 並沒有很好的相關性。至於 SPECT 和 MRI 病灶區體積的比值，則可用做為評估預後 的一個依據，即此比值越高，則病人將來 的恢復狀況會越好。
討論
本計畫的目的是要藉比較在亞急性期 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 和磁振造影 的結果評估缺血性腦中風患者的預後，結 果發現藉計算腦部 SPECT 和 MRI 影像中 病灶體積的比值，可做為後來預後的一個 指標，至於腦部 SPECT 呈現的 luxury perfusion 則不適於做為預後的參考。
由於核醫腦部 SPECT 是屬於功能性
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的檢查，因此在過去的文獻中便曾提及在 中風的患者之核醫 SPECT 病灶通常大都 於解剖性檢查（例如電腦斷層掃描）所見 之病灶[2]，這當然是顯示出腦部功能性的 改變先於解剖上的變化，所以核醫的影像 會顯示出較大的病變區域。而在本次研究 中則進一步發現，SPECT 所顯現的病變區 大小若與解剖性檢查（磁振造影）越相近，
則病患的預後將較差；我們推測此現象是 由於腦部受損較嚴重的區域才比較容易由 解剖性檢查偵測出來，因此其未來恢復狀 況也就會比較不好。
腦部缺血後，低新陳代謝區域不正常 的高血流灌注即是 luxury perfusion[3]，關 於此現象對於病患預後的影響，有些研究 認為有利[4,5]，但有些則得到相反的結果 [6]，而我們研究的結果是 Luxury perfusion 不 適 於 做 為 預 後 的 指 標 。 因 為 Luxury perfusion 可 能 會 造 成 所 謂 steal phenomenon，使得其他腦部缺血區域的惡 化，但另一方面 Luxury perfusion 所代表的 血流再灌注又是腦部修復的過程中所需 [7]，可能因這些因素交互的結果，導致由 Luxury perfusion 無法判斷預後。
計畫成果自評
藉由本計畫瞭解到在中風病患於其亞急性 期，可憑靠計算 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 與磁振造影病灶體積的比值，做為 評估病患預後的依據。此外也促成核醫與 工 程 人 員 的 合 作 研 究 ， 開 發 出 Tc-99m HMPAO 腦部 SPECT 與磁振造影二種影像 檢查定位融合的電腦處理系統，而可應用 此電腦處理系統於將來其他的臨床及研究 上。
參考文獻
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cerebrovascular disease. Curr Concepts Cerebrovasc Dis Stroke 1991;26:7-12.
2. Higa T, Tanaka T, Ikekubo K, Komatsu T, Torizuka K. SPECT with
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3. Lassen NA. The luxury-perfusion syndrome and its possible relation to acute metabolic acidosis loalized within the brain. Lancet 1966;2: 1113-1115.
4. Marchal G, Serrati C, Rioux P, et al. PET imaging of cerebral perfusion and
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5. Jorgensen HS, Sperling B, Nakayama H, Raaschou HO, Skyhoj Olesen T.
Spontaneous reperfusion of cerebral infarcts in patients with acute stroke.
Arch Neurol 1994;51:865-873.
6. Skyhoj Olesen T, Larsen B, Bech Skriver E, Herning M, Enevoldsen E, Lassen NA. Focal cerebral hyperemia in acute stroke: Incidence, pathophysiology and clinical significance. Stroke
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7. Tran Dinh YR, Mamo H, Cervoni J, Caulin C, Saimot AG. Disturbances in the cerebral perfusion of human immune deficiency virus-1 seropositive
asymptomatic subjects: a quantitative tomography study of 18 cases. J Nucl Med 1990;31:1601-1607.
