在接受 PET 扫描以治疗与大脑无关的疾病的患者中，对大脑进行额外的正电子发射断层扫描 (PET) 扫描

背景与意义：

尽管在疼痛管理方面取得了进步，但许多患者的疼痛缓解和患者满意度仍然不足。 功能成像技术最近使识别人类伤害感受系统的主要大脑成分成为可能。 这些包括至少两个主要的人类伤害感受组件，它​​们并行工作，称为内侧和外侧疼痛系统。 这为人类疼痛矩阵的概念提供了一个物理结构。 仔细研究人脑的这些区域有可能推动新型镇痛化合物的开发。 PET 是一种成像技术，可以量化大脑选定区域神经细胞活动的增加 (1-5)。 PET 提供了测量大脑和其他组织中标记药物的组织浓度以及测量受体占有率变化的方法。

早期的研究已经检查了实验诱发的急性疼痛 (2) 和慢性疼痛综合征 (1,3,5) 后大脑活动增加的模式。 远端疼痛通路（例如 脊髓丘脑束）投射到丘脑，然后通过丘脑皮质投射到皮质的离散区域。 在人类和猴子中涉及感觉、知觉和注意力的皮层区域包括前扣带回、岛叶皮层、初级体感皮层和次级体感皮层。 对实验性人类疼痛的 PET 研究也证明了与感觉运动整合相关的大脑区域的激活。 然而，根据伤害性刺激的类型，大脑的不同区域会被激活 (2)。 初级体感 (SI) 皮层等侧系统的组成部分似乎确实经常被强直性疼痛（非阶段性实验性疼痛）和阶段性疼痛激活（分别有 67% 和 69% 的研究显示激活）。 但只有 23% 的慢性临床疼痛研究证明了 SI 的激活。

我们进行了第一项临床研究（IRB 研究 #05121504）来研究与显着术后疼痛相关的大脑活动变化 (6)。 这是一项 IRB 批准的研究，只有一名患者可以确定我们开发的方法将足够灵敏，可以进行更完整的随机临床试验。 我们确定术后疼痛与对侧初级体感皮层活动增加有关。 显示术后活动增加的其他大脑区域是对侧顶叶皮层、双侧丘脑枕核和同侧内侧背核、对侧壳核、对侧颞上回、同侧梭状回、同侧后叶和对侧小脑前叶。 我们已获得 IRB 的许可，可以对 21 名患者进行更大规模的研究（IRB 研究 #07050273）。

尽管 fMRI 也已用于功能性脑成像，但 PET 相对于 fMRI 的优势是 (7)：

在神经组织中检测到 PET，而在静脉室中检测到 fMRI

1. PET 与 18F-fluoro-2-deoxyglucose (FDG) 可直接测量葡萄糖代谢，而 fMRI 通过测量脱氧血红蛋白浓度的变化来测量血流量
2. PET 比 fMRI 具有更大的信噪比
3. PET 比 fMRI 更不容易受到运动伪影的影响
4. 对于大脑的 PET，只有头部在扫描仪中，幽闭恐惧症比 fMRI 少
5. PET 没有 fMRI 的不均匀伪影
6. PET 有能力进行未来的配体结合研究（例如 阿片受体）

由于在不使用麻醉剂的情况下很难让动物在扫描期间不动，因此尚未在灵长类动物中进行可比较的脑成像研究。

为了更好地解释我们在上述临床试验中的 PET 大脑图像，我们需要更多关于人与人之间大脑激活差异的基线数据，尤其是在没有或只有轻微疼痛的人群中。 临床肿瘤学利用 PET 成像来诊断和监测多种类型的癌症，例如癌症。 霍奇金病、非霍奇金淋巴瘤和肺癌。 这些人的大脑可以被认为在正常范围内，并且可以作为我们涉及术后疼痛及其缓解的其他研究的对照。 为了获得这些“对照”脑部扫描，接受脑外疾病扫描的患者不必进行额外的放射性核素注射。 取而代之的是，在主要身体扫描完成后，患者平台会稍微移动，使头部现在位于扫描仪的中心，然后扫描过程将继续进行大约 20 分钟。 由于 FDG 放射性核素的半衰期约为 110 分钟，因此在二次扫描期间仍会有足够的信号可供检测器接收。