融合影像技術評價冠脈功能改變對2型糖尿病合并冠心病早期診斷的臨床價值

趙 英 王 蒨

隨著社會經濟的發(fā)展和人均壽命的延長，糖尿病，特別是Ⅱ型糖尿病的患病率逐年增加，據統(tǒng)計全球已有超過 2億的Ⅱ型糖尿病患者。研究顯示：糖尿病患者與非糖尿病患者相比, 冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ê喎Q冠心?。┑陌l(fā)病率和病死率提高了2～4倍[1]。融合影像技術對2型糖尿病患者早期診斷冠心病的研究成為熱點。

1 評價2型糖尿病冠脈功能改變的臨床意義

有報道，2型糖尿病合并冠心病時，病變冠脈支數、冠脈病變彌漫程度、重度冠脈狹窄、左主干病變及微血管病變等的發(fā)生率均明顯高于非糖尿病者[2]。已成共識的是，冠心病的發(fā)生是 2型糖尿病大血管病變的重要標志，冠狀動脈彌漫性病變（簡稱冠脈病變）是2型糖尿病致死的首要原因。同時，微血管病變引發(fā)自主神經損傷，對心肌缺血引發(fā)的心絞痛痛覺閾值明顯增高，致 2型糖尿病患者更易發(fā)生無痛性心肌缺血或心肌梗死，因此，2型糖尿病合并冠心病常起病隱匿, 病情進展較快, 當發(fā)現(xiàn)時冠脈病變所導致的心肌缺血已相當嚴重[3，4]。早期對 2型糖尿病進行冠脈病變和心肌血供的功能評價，對及時發(fā)現(xiàn)和治療 2型糖尿病合并冠心病，降低心臟事件的發(fā)生具有重要的臨床意義。

2 臨床常用的檢查和評價冠脈病變和功能的方法及局限性

準確診斷冠心病應涵蓋了對冠脈病變和心肌血流灌注兩方面的評價。目前，臨床用于評價冠脈病變的解剖影像方法有：CT 冠狀動脈成像（computed tomography coronary angiogra- phy，CTCA）和冠狀動脈造影（coronaryangiography，CAG）。用于評價心肌血流灌注和心肌細胞活性的功能影像方法有：利用單光子發(fā)射型計算機斷層（SPECT）或正電子發(fā)射型計算機斷層（PET）完成的心肌灌注成像（myocardial perfusion imaging，MPI）?？梢粤私夤诿}解剖和功能的有磁共振冠狀動脈成像（coronary magnetic resonance angiography，CMRA）。

2.1 CTCA CTCA可直觀顯示冠脈及其分支血管內病變情況，包括：冠脈斑塊（鈣化斑塊或脂質斑塊）及管腔狹窄的部位與程度等解剖形態(tài)學信息。國外研究報道CTCA檢測冠脈管腔狹窄的敏感性和特異性可達 95%，但包括遠段細小血管及側枝血管時，敏感性和特異性分別下降至81%和82%。CTCA可檢測出80% 2型糖尿病合并的無臨床癥狀的冠脈病變（其中阻塞性病變?yōu)?6%，非阻塞性病變?yōu)?4%）[5，6]。因此，CTCA用于2型糖尿病患者群冠脈病變的篩選有較大價值，但不能評價冠脈病變的功能改變，即冠脈病變是否引起心肌血供異常，同時對冠脈“臨界”病變、三級以下冠脈微血管病變及嚴重鈣化斑塊等評價均存在局限性。

2.2 CAG CAG是診斷冠心病的“金標準”，可直觀評價冠脈及分支狹窄性病變及嚴重程度。隨著對冠脈血流動力學及病理生理學的深入研究,單純 CAG已不能滿足臨床對冠脈狹窄性病變解剖特征和生理功能評價的需要。CAG的TIM I心肌灌注分級（TIM I myocardial perfusion grades，TMPG）已用于臨床，該技術以染料為對比劑，觀察其在心肌的灌注與清除，被稱為“心肌血管造影術”，用于識別冠脈病變嚴重程度，可對急性胸痛患者進行危險分層等。心肌血流儲備分數（myocardial fractional flow reserve, FFRmyo）是評價冠脈血流的新指標，其通過計算壓力導絲測得的冠脈狹窄遠端壓力與由指引導管同步測定的主動脈壓力比值獲得，可檢測單個血管狹窄性病變。Sahinarslan等[7]將FFRmyo用于糖尿病合并冠心病評價的臨床應用中，發(fā)現(xiàn)其局限性是糖尿病血管病變限制冠脈獲得最大血流，從而低估了FFRmyo的測定值。同時，CAG是有創(chuàng)性診斷手段，患者依從性較差，限制其廣泛臨床應用。

2.3 MPI MPI直觀顯示冠脈病變導致的心肌血流灌注異常和心肌細胞功能改變，是診斷冠心病重要的無創(chuàng)性評價手段。Giri等[8]的多中心研究，對4755名研究對象（其中20%為糖尿病患者）行負荷MPI后隨訪2.5年，結果發(fā)現(xiàn)：負荷MPI異常在 2型糖尿病和非糖尿病患者群均為嚴重心臟事件的獨立預測因素；如果負荷MPI正常，無論有無糖尿病，未來不良事件的發(fā)生率都較低，但 2型糖尿病的這一低危期要短于非糖尿病患者群。Kang等[9]對1271名可疑或確診冠心病的糖尿病患者的研究，證實負荷MPI在糖尿病患者群中對心肌梗死和心臟性死亡事件具有增量的預后判斷價值。 MPI的局限性在于無法顯示導致心肌血供異常的病變冠脈的解剖形態(tài)學改變[10]。

2.4 CMRA 該技術具有無創(chuàng)性、無電離輻射、可識別急性心肌梗死冠脈再灌注后的微血管阻塞，定量測定心肌瘢痕和存活心肌等優(yōu)點。但文獻報道，CMRA 在顯示冠脈狹窄性病變與多排螺旋 CT 相比存在明顯差距, 對各主干遠段管腔狹窄的判斷受觀察者主觀影響使準確性較低[11,12]。同時，價格昂貴、脈沖序列、活動補償以及新型對比劑的應用等方面的限制，目前仍沒有一種CMRA技術可廣泛推廣應用。

臨床實踐證實：CTCA、CAG、MPI、CMRA等技術從不同層面評價冠心病的成因和結果，是診斷冠心病不可或缺的元素，但單獨應用任一影像技術用于冠心病的準確評價均存在該技術本身不可避免的局限性。

3 醫(yī)學影像技術的“革命”，即融合影像技術問世

隨著臨床對疾病研究的深入，促使醫(yī)學影像技術進行再次“革命”，融合影像技術問世。融合影像技術是多種影像（如SPECT與CT，PET與CT，PET與MRI等）的集合體，彌補單一影像應用的局限性。融合影像技術分 2類：一類為異機圖像融合，是基于軟件平臺的融合，即通過計算機融合軟件將不同設備采集到的臟器影像（例如CTCA和MPI）整合成三維一體圖像；另一類為同機圖像融合，是基于硬件平臺的融合，即將 2種設備整合在同一機架內，同機采集的臟器影像（例如CTCA和MPI），經計算機軟件整合成三維一體圖像。目前，這 2類設備均已在臨床工作中發(fā)揮著重要作用[13]。

融合影像技術的特點和優(yōu)勢：可同時“捕獲”病變的功能信息和解剖信息，利于在疾病發(fā)展的不同階段發(fā)現(xiàn)更多異常信息，利于早期診斷疾病。融合影像技術實現(xiàn)了一站式診斷，意義在于：打破以往各學科之間、多種影像技術之間的界限，實現(xiàn)多影像技術“優(yōu)勢互補”，提高對疾病診斷的及時性、準確性和科學性。

4 融合技術在冠心病診斷中的應用

4.1 PET/CT 利用PET設備獲得的心肌灌注顯像（MPI）或心肌代謝顯像（MM I）與CT 冠脈成像（CTCA）融合，是一種評估CAD患者局部心肌血流灌注和細胞代謝以及冠脈病變的有效方法，與其他評價方法相比，明顯提高圖像質量和診斷能力，有利于對冠脈分支血管和微血管導致的心肌缺血進行評價。Sampson等[14]對64名患者行Rb-82 PET/CT顯像診斷冠心病的研究顯示：敏感性和特異性分別為93%和83%。對無癥狀糖尿病合并冠心病者可利用 PET/CT分子技術識別冠脈鈣化斑塊，利于冠心病的檢出[15]。但是 PET/CT設備和檢查費用昂貴，顯像劑需有回旋加速器生產，操作復雜，且半衰期短等限制臨床的廣泛應用。

4.2 PET/MRI PET/MRI可獲得較PET/CT更高軟組織分辨率的圖像，提供PET和MRI融合圖像，是國外近年研究的熱點。MRI提供的功能數據（DWI、PWI、MRS等）能與PET提供的代謝數據結合，為分子影像的科研和臨床應用提供了更強大的工具[16]。目前PET/MRI在腦神經受體、軟組織腫瘤等方面的研究取得一定進展，但在冠脈和冠心病診斷的報道較少，有待于進一步研究。

4.3 SPECT/CT 利用SPECT獲得MPI已有近40年的臨床應用經驗，與冠脈CTCA圖像融合，可為冠心病診斷提供更多信息。Gaemperli等[17]和 Schenker等[18]報道了 SPECT/CT融合影像在冠心病，特別在微血管病變引發(fā)心肌缺血的診斷價值，發(fā)現(xiàn)1/3患者的SPECT/CT融合圖像比單獨應用MPI和CTCA可提供更多的診斷信息。據統(tǒng)計，在美國每年有超過1 000萬人，而歐洲每年每百萬人中大約761人接受MPI SPECT檢查[19]。MPI SPECT廣泛應用使SPECT/CT融合影像技術前景廣闊；SPECT/CT融合顯像與前2種融合影像技術相比，技術最成熟、操作最簡便、價格最低廉，應用最廣泛。因此，以下主要介紹SPECT/CT融合影像的臨床應用。

5 融合影像技術診斷2型糖尿病合并冠心病的臨床價值

在Ⅱ型糖尿病合并冠心病診斷中關鍵是確定“功能相關冠脈病變”?！肮δ芟嚓P冠脈病變（functionally relevant coronary artery lesions, FRCAL）”[20]，是近年提出的概念，即指引起相應供血區(qū)域心肌血供異常（心肌缺血或心肌梗死）、功能改變的冠脈病變，真正揭示了冠脈病變與缺血心肌之間的關系（圖1）。

2型糖尿病冠脈血管病變彌漫，既有大血管病變，亦有微血管病變，冠脈斑塊類型亦既有鈣化斑塊，亦有脂質斑塊，且不是所有冠脈病變均引起心肌血流灌注異常；針對Ⅱ型糖尿病合并冠心病在成因和結果上的復雜性，單一的解剖或功能影像技術均不能滿足同時獲得冠脈血管病變和心肌血供異常之間的相關關系，即無法準確判斷FRCAL。

融合影像技術對“FRCAL”的檢測能力，可滿足診斷 2型糖尿病合并冠心病既要評價冠脈病變也要評價心肌血供的要求。近年研究顯示：MPI/CTCA融合影像在評價2型糖尿病微血管病變引起心肌缺血和冠脈病變關系方面具有獨特診斷價值，同時，作為制訂 2型糖尿病治療方案的重要依據，及冠脈血管重建術療效評估的重要手段[21，22]。

一項前瞻性研究顯示[23]，將MPI結合CAG作為參考標準，MPI/CTCA融合顯像診斷心肌血流灌注異常的敏感性和特異性為100%；更重要的是，發(fā)現(xiàn)76%施行了冠脈血管重建術后的冠脈供血區(qū)域與心肌缺血無關，提示心肌缺血并非都是冠脈大血管病變所致。2型糖尿病合并冠心病通過MPI/CTCA融合顯像準確判斷冠脈病變部位、嚴重程度和心肌血流分布異常之間的對應關系，可授益于冠脈血管重建術的2型糖尿病患者，降低醫(yī)療風險和醫(yī)療費用。另一方面，2型糖尿病在冠脈血管重建術，特別是冠脈內支架術后，仍有較高的再次血運重建率和其他嚴重心血管事件發(fā)生率。因此，融合影像技術可有效的評價冠脈血管重建術療效及對術后發(fā)生胸痛進行鑒別診斷。

圖1 同機SPECT/CT獲得的MPI/CTCA融合圖像患者，男性，52歲，8年前因“心絞痛”發(fā)作，于當地醫(yī)院就診，既往有糖尿病史1年余；冠脈造影示左前降支近中段狹窄性病變，行冠脈支架術（前降支內放置1枚支架）。4年前因心前區(qū)不適再行冠脈支架術（前降支內放置1枚支架）；近1年多次發(fā)生活動后心前區(qū)不適、疼痛等癥狀，又行冠脈支架術（前降支內放3枚支架）。術后10d來患者癥狀無明顯改善，臨床無法解釋原因，為進一步明確診斷申請行MPI/CTCA融合顯像。A～D. CTCA示：左前降支分支—間隔支，管腔通暢，無明顯狹窄和斑塊（黃箭頭示）；左前降支主干自近段連續(xù)5個支架，支架內通暢（粉箭頭示）；E.圖MPI：左心室前壁偏前間隔部位心肌內呈“可逆性”放射性缺損（紅箭頭示），提示該部位心肌明顯缺血；F～G.圖為MPI/CTCA融合示：左心室前壁偏前間隔心肌缺血區(qū)，與左前降支分支—間隔支密切相關（綠箭頭示）；黃色箭頭所示為間隔支。提示：左心室前壁偏前間隔心肌缺血為間隔支異常所致，經MPI/CTCA融合顯像確定左前降支的分支—間隔支病變?yōu)椤肮δ芟嚓P冠脈病變”，而非左前降支病變。

當今，心血管疾病的診療越來越依賴于解剖和功能影像的融合圖像[24，25]。盡管融合影像技術給醫(yī)學界帶來一抹曙光，但SPECT/CT診斷冠心病的研究尚在起步階段，其軟件應用存在一定局限性，例如自動化程度較低，后期三維處理技術有待提高，融合圖像的失真等；同機融合與異機融合之間診斷的準確性是否存在差異，還需要進一步的探討。同時，針對SPECT/CT融合顯像帶來的放射劑量增大的問題，提出對患者制定個性化方案[26，27]。

總之，相信隨著影像技術的不斷改進，SPECT/CT功能與影像的完美融合，必將開啟心血管核醫(yī)學影像的新時代，成為心臟核醫(yī)學和其他功能影像的新起點。由于融合影像檢查的無創(chuàng)性和相對較低費用，有望成為評價Ⅱ型糖尿病合并冠心病的冠脈病變與心肌血供關系最重要的診斷手段。

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