分子影像是指应用影像学方法,对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。分子影像将分子生物学与医学影像学相结合,反映作为疾病基础的分子水平的异常,而非分子变化导致的终末效应,因而成为了人类进一步探索自身生理病理改变内在机制的理想手段。PET神经分子显像作为其中较为成熟的技术,依赖于高亲和力、高结合特异性的分子探针,敏感、快速、高分辨力的成像技术,简便而可靠的图像分析手段。目前,5-羟色胺与多巴胺能神经系统的PET分子显像研究较多,主要得益于相应正电子显像剂的发展。其中,多巴胺转运蛋白和5-羟色胺受体均具备了性能优越的显像剂,然而PET显像方法和数据分析手段的复杂性限制了其进一步运用。本研究的主要目的为①实现自主制备适用于人体脑部5-羟色胺受体及多巴胺转运蛋白的PET显像剂；②分析5-羟色胺受体、多巴胺转运蛋白两种PET显像剂的代谢动力学及脑内正常分布,寻找合适的图像采集、处理及分析方法,从而建立5-羟色胺受体及多巴胺转运蛋白PET显像技术平台；③利用PET显像研究针刺镇痛相关穴位对中枢神经系统5-羟色胺及多巴胺转运蛋白的影响,验证上述显像方法学的可行性,同时进一步完善PET神经分子影像学技术平台。第一部分中枢神经系统5-HT1A受体及DAT PET显像剂的制备及质量控制(一)5-HT1A受体显像剂18F-MPPF的制备、质量控制目的：根据国内外合成经验,建立利用前体进行的5-HT1A受体PET显像剂18F-MPPF的快速而有效的标记方法,并对产物进行质量控制。方法：以氟化聚铵(氨基聚醚/K18F)为亲核试剂,在二甲亚砜溶液中与MPPF的前体MPPNO2进行氟代亲核置换反应,用HPLC法检测放射性化学纯度,并对产物进行物理、化学及生物学鉴定。结果：合成产物18F-MPPF的放射性图谱与标准品MPPF的紫外图谱一致,放射性化学纯度大于95%,物理、化学及生物学鉴定结果符合要求。结论：利用亲核取代法标记18F-MPPF操作简便,产物各项指标均符合要求。高效、快捷的制备方法为18F-MPPF显像的广泛开展奠定了坚实基础。(二)DAT显像剂11C-CFT的制备、质量控制目的：根据国内外研究经验,建立应用国产11C模块在线自动化制备多巴胺转运蛋白PET显像剂11C-CFT的方法,并对合成产物进行质量控制。方法：使用单管法合成11C-碘代甲烷,反应生成11C-三氟甲基磺酰甲烷,继而与前体nor-β-CFT反应,生成产物在线转移到反相C-18柱上进行纯化。检测产物放射性化学纯度,并进行物理、化学及生物学鉴定。结果：合成产物11C-CFT的放射性图谱与标准品CFT的紫外图谱一致,放射性化学纯度大于95%,物理、化学及生物学鉴定结果符合要求。结论：利用国产11C模块制备11C-CFT实现了全程自动化,产品各项指标均符合要求,为临床研究的广泛开展提供了基本条件。第二部分：正常人脑部5-HT1A受体及DAT PET显像方法学的建立(一)正常人脑部18F-MPPF5-HT1A受体PET显像方法学探讨及正常分布研究目的：本研究主要通过分析18F-MPPF在健康人脑部的正常分布及代谢变化,摸索合适的静态显像及图像分析方法,建立人体中枢神经系统5-HT1A受体PET显像的方法学。方法：使用18F-MPPF对9例正常人进行脑部5-HT1A受体PET显像,其中1例进行60min动态显像,其余8例进行静态显像；利用感兴趣区(ROI)方法,获得TAC曲线、BP值、放射性计数半定量比值(RI,ROI放射性计数/小脑放射性计数-1)、SUV值、SUVR值,进而分析显像剂在各脑区的分布及动力学情况；使用配对t检验的方法比较正常人左右侧5-HT1A受体分布的差异,使用两独立样本t检验的方法比较不同性别之间5-HT1A受体分布的差异。结果：18F-MPPF注射后全脑放射性摄取迅速达到峰值后又迅速下降,约20min各脑区分布达到稳定；海马及杏仁核摄取最高(BP值为2.2-3.2),洗脱最慢；岛叶、颞极及颞叶内侧、扣带回、中缝核群洗脱较快,BP值为1-1.8；小脑、基底节、丘脑、额、顶、枕叶洗脱最快,BP值均<1。正常人杏仁核、海马结构、扣带回、颞极、岛叶、中缝核群的放射性计数半定量比值(双侧均值)分别为4.47±1.23、5.29±1.32、1.52±0.42、2.46±0.64、2.67±0.64、2.94±0.69;SUV值分别为0.40±0.13、0.46±0.13;SUVR值分别为5.47±1.23、6.29±1.32、2.52±0.42、3.46±0.64、3.67±0.64、0.19±0.07、0.25±0.06、0.27±0.08、0.29±0.07。左右侧18F-MPPF摄取的差异无统计学意义(P均>0.05)；男性与女性双侧岛叶及颞极的18F-MPPF SUV值差异具有统计学意义(P(右侧岛叶)=0.046；P(左侧岛叶)=0.037；P(右侧颞极)=0.06；P(左侧颞极)=0.04；均<0.05),其余脑区的SUV值及所有脑区RI及SUVR值的差异无统计学意义(P值均>0.05)。结论：18F-MPPF在脑内的摄取与5-HT1A受体分布基本一致,注射后20min达到动态平衡,是一种较为理想的5-HT1A受体PET显像剂；规范的图像采集和分析方法有利于保证显像结果的准确性。(二)正常人脑部11C-CFT PET显像方法学探讨及正常分布研究目的：本研究通过分析11C-CFT在健康人脑部的正常分布及代谢情况,摸索合适的静态显像及图像分析方法,分析和建立放射性计数半定量正常值,为临床DATPET显像的广泛开展提供方法学基础。方法：对1例健康受试者进行90min11C-CFT动态显像,利用ROI方法分析各脑区TAC曲线及BP值；将31例健康受试者分为三组,分别在注射11C-CFT后40-60min、60-80min和80-100min进行PET静态显像,使用SPM自动ROI方法,获得不同显像时间窗内尾状核及壳核放射性计数半定量比值(ROI放射性计数/顶枕叶放射性计数-1),使用单因素方差分析法对不同脑区半定量比值进行比较。同时分析年龄和性别对尾状核及壳核半定量比值的影响。结果：注射11C-CFT后,双侧尾状核、壳核放射性摄取持续增加,60min后达到平衡；小脑、顶叶及枕叶、眶回5-10min抵达摄取峰值后迅速洗脱。左右侧尾状核、前壳核、后壳核的BP值分别为1.7545、1.9083、2.1113、1.9917、2.2323、1.9053,明显高于其它脑区。左侧尾状核、右侧前壳核、双侧后壳核的放射性计数RI在三个时间窗内的差异具有统计学意义(F=3.588、4.479、3.557；P<0.05),其中,40-60min显像与60-80min、80-100min相比,尾状核、壳核RI差异具有统计学意义(P<0.05)；而60-80min与80-100min显像差异不具有统计学意义；60岁以下的正常人尾状核、壳核RI高于60岁以上(左右侧尾状核、前壳核及后部比较t值分别为-3.26、-3.09、-3.27、-3.19、-2.27及-3.11,P值均<0.05)；不同性别尾状核及壳核RI差异无统计学意义。结论11C-CFT主要分布在脑内尾状核及壳核,与DAT分布一致,其摄取具有显著的年龄差异；注射后60min达到动态平衡,最佳静态显像时间窗为注射后60-80min。SPM自动勾画法为定量分析提供了便捷而有效的途径。显像时间窗的统一,不同年龄段正常摄取值的建立,有助于推动11C-CFT PET显像的广泛应用。第三部分：针刺疼痛相关穴位对脑部5-HT1A受体及DAT的影响目的：利用已初步建立的18F-MPPF及11C-CFT显像方法学,分析针刺镇痛相关穴位对正常人脑部DAT及5-HT1A受体的影响,验证并进一步完善上述方法学。方法：选取9位健康受试者,对其双侧合谷、太冲及金门穴进行2-100Hz电针刺激,针刺时间为20～40min。受试者先后在静息和电针刺激两种状态下进行脑部11C-CFI、18F-MPPF PET显像,利用ROI方法分析相关脑区放射性计数半定量比值及SUVR值。使用配对t检验的方法比较针刺前后的上述摄取参数的变化,并根据性别分组进行上述统计分析。结果：全部受试者针刺前后脑部DAT及5-HT1A受体的差异无统计学意义；男性与女性受试者分组分析,针刺前后脑部DAT及5-HT1A受体的差异亦无统计学意义；个体分析显示,针刺后DAT呈现下降趋势,5-HT1A受体则出现上调趋势。结论：本研究将PET神经分子显像技术成功运用于针刺镇痛中枢机制分子水平的研究,实现了方法学上的突破。针刺双侧合谷、太冲、金门穴对人脑内DAT及5-HT1A受体不产生显著影响,仅存在DAT下调,同时5-HT1A受体上调的大体趋势。灵活处理显像方法与研究目的之间的矛盾,最大程度地发挥前者的功能同时满足后者的需求,是完善神经分子影像学技术平台的根本问题。小结1.18F-MPPF采用亲核取代法进行标记,是一种简便、高效的合成方式；18F-MPPF注射后20min脑内摄取达到平衡,主要分布在边缘系统,与5-HT1A受体分布基本一致；注射后20～40min适于静态显像；利用其进行5-HT1A受体静态显像的定量分析时,可采用以小脑为参考区的SUVR值或放射性计数半定量比值。2. 11C-CFT利用标记前体nor-β-CFT在线自动化合成,方法简便,比活度高；注射后60min脑内摄取达到平衡,主要分布在双侧尾状核及壳核,与DAT脑内分布一致。最佳静态显像时间窗为60-80min,年龄对11C-CFT的摄取有明显影响。SPM软件自动勾画法是定量分析的有效手段。3.针刺镇痛相关的双侧合谷、太冲、金门穴对正常人脑内DAT及5-HT1A受体不产生显著影响,仅存在DAT下调,同时5-HT1A受体上调的大体趋势。4.神经分子影像学技术平台的建立主要依靠分子探针、成像技术、图像分析方法的逐渐成熟,而技术平台进一步的完善则有赖于在实践中灵活处理显像方法学与研究目的之间的矛盾,充分发挥方法学优势的同时,尽量满足研究需要。