Brain death perfusion problem

00Overview

腦死（Brain death / Death by Neurologic Criteria, DNC）的法律與醫學定義是不可逆的循環呼吸功能停止，或包含腦幹在內的全腦功能不可逆喪失。腦死的診斷主要是臨床診斷，但當臨床評估條件不足（例如患者使用 CNS 抑制劑如 barbiturates、嚴重失溫、臉部嚴重外傷無法完成腦神經檢查、高位頸椎受損等）時，就需要安排輔助檢查 (ancillary studies)。

核醫腦血流灌注掃描 (Nuclear medicine brain death study) 是最常被使用的輔助工具之一。它的核心任務是客觀且不受藥物或失溫影響地證明全腦（包含大腦與小腦、腦幹）血流灌注完全停止 (cerebral circulatory arrest)。這個主題的重點在於正確選擇 radiopharmaceutical (Lipophilic agents vs. Flow agents)、辨識 typical flow pattern（如 Empty light bulb sign, Trident sign 等）、以及避免把單純的頭皮血流或 false-positives 誤判為大腦存活，因為這個判讀結果會直接成為器官捐贈 (organ donation) 程序的法律與倫理依據。

最容易出錯的地方有三個：第一，使用老舊的 Tc-99m DTPA 卻因為 bolus 技術不佳而將「沒有看到血流」誤判為腦死；第二，在 planar 影像上把強烈的頭皮血流 (scalp uptake) 誤認為是淺層腦皮質的存活；第三，忽視了法律對於「幕下 (infratentorial)」評估的要求，只看了大腦半球卻沒有確認腦幹與小腦的狀態。

01Critical concepts

• 核醫影像為輔助性質 (Ancillary test)：影像的無灌注可以支持腦死，但不能單獨取代臨床診斷。然而，在藥物過量 (drug overdose) 或 locked-in syndrome 的患者中，核醫影像可不必等待超過 5 個 half-lives 的藥物代謝時間即可進行評估，其臨床價值極高。
• Lipophilic agents 絕對優於 Flow agents：Tc-99m HMPAO 或 Tc-99m ECD 會穿過 BBB 並停留在存活腦實質，只需看 delayed phase 是否有 uptake 即可，不依賴完美的 bolus 注射，且能有效評估後顱窩（小腦與腦幹）。Tc-99m DTPA 只能看 anterior circulation，對 posterior fossa 評估極差，不推薦使用。
• 法律對於「全腦」的定義要求：許多地區的法律要求必須確認「大腦幕上 (supratentorial) 與幕下 (infratentorial/brainstem/cerebellum)」均無血流。忽略腦幹評估會導致法律要件不完備。
• Hot nose sign 是次發徵象，非特異性：它代表顱內壓 (ICP) 極度升高，導致血液從內頸動脈系統 shunting 到外頸動脈系統 (ECA)，造成鼻咽部血流增加。這在腦死很常見，但也可能出現在其他原因的嚴重 ICP 升高，不能單靠它下診斷。
• SPECT 的價值：當平面影像 (planar images) 受到強烈 scalp uptake 干擾時，SPECT 能協助確認腦實質內真的沒有 radiotracer 累積，也能更清晰地看見腦幹和小腦。
• 報告用語需明確：不可含糊其辭，必須明確描述「Cerebral and cerebellar perfusion absent」或「...present」，若有 patchy uptake 則描述「present, although abnormal」。若有任何疑慮 (equivocal)，應建議 24 小時後重做。

01正常 anatomy / 常用 modality

Key anatomy to anchor

• Cerebral Hemispheres (幕上大腦)：由 Anterior and Middle Cerebral Arteries (ACA, MCA) 供應。在正常的動脈相 (angiographic phase) 會呈現 Trident sign（三叉戟徵）。
• Posterior Fossa (幕下小腦與腦幹)：由 Vertebrobasilar system 供應。腦死的定義包含腦幹死亡，因此評估此區域的灌注至關重要。
• Scalp & Venous Sinuses：頭皮由外頸動脈 (ECA) 供應，不受高顱內壓直接影響；Superior sagittal sinus (SSS) 在正常時可於 blood pool phase 顯影，若 SSS 缺乏活性，則有助於支持腦血流完全停止的診斷。

Core modalities & tracers

• Lipophilic tracers (Tc-99m HMPAO / Tc-99m ECD)：首選。這兩種 tracer 具有親脂性，能穿透血腦屏障 (BBB) 並與存活細胞結合（注射後 2 分鐘內累積，數小時內不產生顯著 redistribution）。不需要 bolus 技巧。Adult dose 建議為 15-20 mCi。
• Non-diffusible flow tracers (Tc-99m DTPA / Tc-99m Pertechnetate)：舊式做法。這類 tracer 不穿透 BBB，僅留在血管內。影像品質極度依賴完美 bolus 與足夠的 cardiac output。只能評估 anterior circulation，目前指引已不推薦使用。
• Gamma Camera (Planar vs SPECT)：常使用 portable gamma camera 在 ICU 床邊進行 planar imaging (Anterior + Lateral views，Lateral view 必須將下巴微收 chin slightly tucked 以看清 posterior fossa)。若有機器可做 SPECT，則能大幅排除頭皮血流干擾。

02常見 pattern 分類

03Top common diagnoses

• Brain death (Global cerebral circulatory arrest)：因嚴重外傷、廣泛性缺血缺氧 (post-cardiac arrest)、嚴重顱內出血導致的 ICP 飆升，使得顱內壓大大超過全身動脈血壓，導致全腦血流停止。
• Severe hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) with retained minimal flow：病人臨床上可能呈現深度昏迷，但核醫影像上仍可見 patchy 或是微弱的 radiotracer uptake，這表示尚有殘存的腦組織灌注，不符合腦死標準。
• Barbiturate coma / Drug intoxication：病人因藥物過量在臨床呈現類似腦死的狀態，但核醫影像顯示正常的腦實質 uptake，證明只是藥物造成的 CNS 深度抑制，這正是核醫掃描能完美鑑別的典型情境。

04Cannot-miss diagnosis / emergency

05高頻 mimics 與 discriminators

06Next step / protocol / appropriateness

所有執行 Nuclear medicine BD study 的流程應按以下思路進行：

• Patient preparation：確保病人有穩定的平均動脈壓 (stable blood pressure) 並且正常通氣。如果在沒有頭皮外傷或頭骨骨折的情況下，可以在頭部綁上止血帶 (tourniquet encircling head) 來減少頭皮血流的干擾。
• Radiopharmaceutical 選擇：強烈推薦使用 Tc-99m HMPAO 或 Tc-99m ECD (Adult: 15-20 mCi)。不再建議使用 Tc-99m DTPA。
• Image acquisition：
  • Flow images (若需做)：從注射開始每 1-3 秒擷取一張，持續至少 60 秒，觀察從頸動脈到顱頂的動脈灌注。
  • Static planar images：注射後至少等待 20 分鐘以讓 tracer 穩定。取得 Anterior 與 Lateral views。Lateral view 必須要求下巴微收 (chin slightly tucked) 以確保能完整看到 posterior fossa。
  • SPECT：若 planar 影像有干擾、不對稱或難以確認腦幹，強烈建議加做 SPECT。
• Reporting anchors：報告結論必須使用毫無懸念的定式語句。
  • 診斷明確支持腦死："Cerebral and cerebellar perfusion absent. Findings are consistent with global cerebral circulatory arrest."
  • 診斷不支持腦死："Cerebral and/or cerebellar perfusion present. Findings do not support global cerebral circulatory arrest."
  • 局部殘存血流："Cerebral perfusion is absent, however, there is abnormal but retained perfusion in the posterior fossa. Findings do not meet the criteria for complete whole-brain circulatory arrest."

07Pitfalls / normal variants

• 使用 DTPA 導致法律要件不完備：DTPA 只能看 anterior circulation。許多地區的法律明文要求「腦幹」必須證明無血流。使用 DTPA 會導致無法合法宣告全腦死。
• 過度依賴 Hot nose sign：不可因為看到 Hot nose sign 就直接跳到腦死的結論。必須確認顱骨內確實沒有實質 uptake 才能診斷。
• 誤認 Delayed scalp venous drainage 為 SSS flow：大腦血流停止後，頭皮靜脈仍可能向內引流至 SSS，造成 SSS 在晚期微弱顯影。這不代表顱內有存活血流。
• 孩童劑量未調整與生理差異：孩童劑量應依體重調整 (0.3 mCi/kg)，且嬰幼兒未閉合的 fontanelles 或 sutures 可能會改變高顱內壓的分佈與血流減退的進程，必須極度謹慎判讀。
• Tourniquet 綁法錯誤造成假象：若病人有 head trauma，綁 tourniquet 可能會影響已經受傷的皮瓣血流，需事先與臨床醫師確認其適當性。
• Equivocal 卻不敢寫 Equivocal：如果真的看不清楚（例如極差的 portable 影像品質、疑似仍有極微弱的 brainstem uptake），必須如實報告 "equivocal or incomplete perfusion loss"，並強烈建議 24 小時後 repeat exam。