CT心肌灌注成像研究進(jìn)展

李又潔

?

·綜述·

CT心肌灌注成像研究進(jìn)展

李又潔

體層攝影術(shù)； 冠心??； 心肌灌注成像； 心肌缺血

冠心病是發(fā)達(dá)國(guó)家人口致死的主要原因之一，美國(guó)每年新增100多萬(wàn)例患者[1]。冠狀動(dòng)脈CT血管造影(computed tomographic angiography，CTA)已經(jīng)成為一種檢查低、中危冠心病危險(xiǎn)因素人群中冠狀動(dòng)脈狹窄無(wú)創(chuàng)且有效的方法[2]。但是，對(duì)于可能患有高危冠心病或粥樣硬化斑塊較重的患者，CTA易高估病變部位的狹窄程度[3]，可能會(huì)增加有創(chuàng)性造影檢查概率。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描心肌灌注成像(single-photon emission computed tomography myocardial perfusion imaging，SPECT-MPI)或磁共振掃描心肌灌注成像(magnetic resonance imaging-myocardial perfusion imaging，MRI-MPI)能夠明確具有血流動(dòng)力學(xué)意義上狹窄的冠心病患者，診斷能力與有創(chuàng)的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(fractional flow reserve，F(xiàn)FR)檢查效果相似。近期研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于負(fù)荷狀態(tài)下的心肌缺血患者，接受冠狀動(dòng)脈介入治療更加獲益[4]。為了能夠保證更有效地進(jìn)行冠狀動(dòng)脈再血管化，功能學(xué)成像檢查方式成為一種發(fā)展趨勢(shì)。CTA能夠明確冠狀動(dòng)脈粥樣硬化情況，但對(duì)于該病變引起的心肌缺血程度并不能準(zhǔn)確評(píng)估[5],且不具備評(píng)估患者在負(fù)荷狀態(tài)下心肌血流狀態(tài)的能力[6]。但是，CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion，CTP)可以評(píng)估心肌血流狀態(tài)，并且可以在同臺(tái)設(shè)備上同步實(shí)現(xiàn)形態(tài)成像與功能成像[7-8]。

1 CTP成像技術(shù)原理

計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography，CT)在對(duì)比劑首過(guò)過(guò)程中能夠顯示心肌瘢痕[9]。有學(xué)者研究認(rèn)為，CT在顯示延遲成像強(qiáng)化方面的能力與磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)相似[10]。對(duì)比劑注入一定時(shí)間后，心肌組織延遲成像的強(qiáng)化程度在CTA中要遠(yuǎn)低于MRI，而且對(duì)比劑劑量多于單純冠狀動(dòng)脈CT成像。這種方法也可用于評(píng)估已完成冠狀動(dòng)脈介入治療患者中非存活心肌組織，且無(wú)需額外注射對(duì)比劑，因?yàn)樵诮槿胫委熯^(guò)程中，碘對(duì)比劑已經(jīng)直接注入冠狀動(dòng)脈，此時(shí)掃描非存活心肌組織顯影良好，與多巴酚丁胺負(fù)荷超聲心動(dòng)圖成像效果具有一致性[11]。雙源CT能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)球管不同管電壓(140 kVp和80 kVp)同時(shí)對(duì)同一解剖部位曝光，因此可以得到該部位不同的衰減系數(shù)，再采用不同后處理技術(shù)進(jìn)行物質(zhì)分離并顯示碘對(duì)比劑的分布圖，運(yùn)用定量和半定量的方法分析心肌血流狀態(tài)。

2 CTP的藥物負(fù)荷檢查

已明確心肌缺血的患者能夠從介入治療中獲益更多。因此，可以通過(guò)負(fù)荷藥物(如腺苷)使缺血心肌與正常心肌區(qū)別顯示。腺苷是一種血管擴(kuò)張劑，冠心病患者靜脈注射腺苷后，冠狀動(dòng)脈血流量明顯增加，但對(duì)病變血管會(huì)發(fā)生“竊血”現(xiàn)象，造成該供血區(qū)血流進(jìn)一步減少。腺苷靜脈注射總量為140 μg/(kg·min)，持續(xù)3 min至檢查開(kāi)始，擴(kuò)張效應(yīng)在注射停止后即刻消失，隨后可靜脈注射對(duì)比劑。Regadenoson為一種選擇性A2A腺苷受體激動(dòng)劑，與靜息CTP比較，使用Regadenoson的CTP能夠提高冠心病診斷的準(zhǔn)確性[12]。Patel等[13]研究顯示，即使在放射劑量明顯降低的條件下，使用Regadenoson的前瞻性心電門(mén)控CTP同樣可以檢測(cè)到灌注缺損。

3 動(dòng)態(tài)負(fù)荷CTP檢查

CTP用于研究對(duì)比劑首次通過(guò)心肌組織的分布情況，心肌血供決定了對(duì)比劑分布。低密度區(qū)對(duì)比劑含量少，該區(qū)域就有可能存在灌注缺損。要進(jìn)行全面的CTP評(píng)估，需要行靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描[14]。這種方法可以區(qū)分出僅在負(fù)荷期出現(xiàn)的低密度區(qū)為可逆性灌注缺損，而靜息期的低密度區(qū)為不可逆性缺血即持續(xù)性灌注缺損。靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描方案在功能學(xué)檢查前提供了完整的冠狀動(dòng)脈情況，減少額外掃描和不必要的曝光。由于靜息期對(duì)比劑的污染可以掩蓋負(fù)荷期的缺血心肌區(qū)域，因此，建議靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描之間設(shè)置10～20 min的對(duì)比劑洗脫延遲時(shí)間。先掃描負(fù)荷期可以避免對(duì)比劑污染，使正常組織區(qū)域和缺血組織區(qū)域?qū)Ρ茸畲蠡?，不足之處是?fù)荷期易升高患者心率，從而降低了靜息期灌注掃描的圖像質(zhì)量。另外，可在對(duì)比劑注射10 min后，選擇性掃描明確延遲強(qiáng)化成像的心肌瘢痕區(qū)。

有關(guān)靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描的先后順序尚未明確。一種方式是首先行負(fù)荷期灌注掃描再行靜息期灌注掃描，優(yōu)點(diǎn)是可避免缺血心肌由于前期對(duì)比劑注射造成心肌預(yù)強(qiáng)化。腺苷注射停止后可立即行靜息期灌注掃描。Regadenoson相對(duì)于腺苷有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它高效且具有選擇性，也可用于慢性阻塞性肺疾病患者。然而Regadenoson的擴(kuò)張血管作用持續(xù)15～20 min，因此，當(dāng)使用Regadenoson代替腺苷時(shí)，靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描間隔時(shí)間至少15 min，或者靜脈注射氨茶堿終止Regadenoson的作用。需要指出的是使用Regadenoson可能會(huì)導(dǎo)致心率過(guò)快而降低圖像質(zhì)量。

靜息期灌注掃描也可選擇性先于負(fù)荷期灌注掃描，可以評(píng)估冠狀動(dòng)脈的管腔狹窄情況。當(dāng)冠心病診斷不明確時(shí)，可立即行Regadenoson負(fù)荷期灌注掃描。心肌預(yù)強(qiáng)化造成心肌缺血區(qū)的不明確，但靜息-負(fù)荷兩次灌注掃描間隔時(shí)間20 min以上會(huì)減少該影響的發(fā)生。

早期CTP采用后置心電門(mén)控技術(shù)采集。Blankstein等[15]研究顯示,與有創(chuàng)的冠狀動(dòng)脈造影比較，負(fù)荷期CTP對(duì)狹窄>50%以上的冠狀動(dòng)脈敏感度和特異度分別為92%和67%，CTP采用后置心電門(mén)控技術(shù)產(chǎn)生的放射劑量在10 mSv以內(nèi)。

與后置心電門(mén)控技術(shù)相比，前置心電門(mén)控技術(shù)能夠降低輻射劑量。根據(jù)探測(cè)器的寬度，前置心電門(mén)控技術(shù)掃描可以在2～3個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成心肌圖像采集。假設(shè)患者心率在65次/min以下，320排探測(cè)器CT能夠在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成心臟掃描，不會(huì)存在這樣的限制，而且在負(fù)荷期灌注掃描過(guò)程中，即使心率升高，設(shè)備也可檢測(cè)到，使數(shù)據(jù)采集在2～3個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成。但當(dāng)探測(cè)器寬度不能完全覆蓋整個(gè)心臟時(shí)，由于心肌不同部位的掃描在不同的時(shí)間點(diǎn)，因此可能會(huì)出現(xiàn)“假灌注缺損區(qū)”。

如果采用單次灌注掃描方案評(píng)價(jià)缺血心肌，就應(yīng)行負(fù)荷與靜息兩種灌注掃描方式進(jìn)行比較。如果灌注缺損僅出現(xiàn)在負(fù)荷期或負(fù)荷與靜息兩期灌注掃描的強(qiáng)化差別較大，此部分心肌有可能是可逆性的缺血。相反，如果低密度區(qū)在負(fù)荷與靜息兩種灌注掃描中均有顯示，該部分有可能心肌纖維化。通常單次掃描采用對(duì)比劑60 ml，注射速率5 ml/s可達(dá)到心肌最佳強(qiáng)化[16]。目前，這種低劑量對(duì)比劑掃描方案的臨床價(jià)值尚未得到證實(shí)。

定量評(píng)估心肌血流量需要在少量對(duì)比劑團(tuán)注進(jìn)入心肌時(shí)反復(fù)掃描心肌，能夠?qū)π募⊙鬟M(jìn)行半定量測(cè)量。Bamberg等[17]報(bào)道，與有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影比較，當(dāng)心肌血流量低于75 ml/(100 ml·min)時(shí)心肌缺血有臨床意義，建議介入治療。

動(dòng)態(tài)負(fù)荷CTP的主要優(yōu)勢(shì)是用數(shù)學(xué)模型分析時(shí)間-密度曲線，直接定量分析心肌血流量(myocardial blood flow, MBF)、心肌血流量比及心肌血容量(myocardial blood volume, MBV)。對(duì)動(dòng)態(tài)心肌灌注數(shù)據(jù)主要有定量和半定量?jī)煞N分析方法。

在半定量分析方法中，感興趣區(qū)心肌CT值均在時(shí)間基礎(chǔ)上獲得，生成時(shí)間-密度曲線，進(jìn)一步得到血流相關(guān)參數(shù)，如峰值、達(dá)峰時(shí)間、曲線下面積。最常用的半定量分析方法是斜率法。其主要優(yōu)勢(shì)是輻射劑量低，只需要分析時(shí)間-密度曲線的峰值時(shí)間前的數(shù)據(jù)。定量分析基于的數(shù)學(xué)模型是通過(guò)血流的流入/流出函數(shù)分析和對(duì)比劑從血管外滲入組織比率評(píng)估心肌灌注參數(shù)。最常用的數(shù)學(xué)模型是去卷積法，該模型用于MRI-MPI分析，經(jīng)過(guò)調(diào)整后也已在CTP評(píng)估中應(yīng)用。而且，目前的半自動(dòng)分析軟件也用于定量分析。Ebersberger等[18]研究顯示，其對(duì)于MBF[142.85 ml/(100 ml·min) 比142.39 ml/(100 ml·min]和MBV(18.6 ml/100 ml比 18.8 ml/100 ml)計(jì)算的準(zhǔn)確性與手動(dòng)分析比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但處理分析的所需時(shí)間 [(16.5±3.7)min比 (49.1±11.2)min，P<0.001]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Huber等[19]采用半定量分析方法將動(dòng)態(tài)CTP評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄的情況與有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影比較，結(jié)果顯示MBF的敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為75.9%、100%、100%和90.5%。Baxa等[20]以有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影做金標(biāo)準(zhǔn)研究發(fā)現(xiàn)，在無(wú)癥狀人群中，與單獨(dú)CTA診斷比較，CTA+負(fù)荷期CTP的特異度較高(每段：特異度96%比 68%，P=0.02；每支血管：特異度95% 比75%，P=0.012)。而Greif等[21]報(bào)道在有血流動(dòng)力學(xué)意義狹窄的冠心病診斷方面，采用動(dòng)態(tài)CTP掃描敏感度95%和陰性預(yù)測(cè)值98%較高。

動(dòng)態(tài)CTP與不同的無(wú)創(chuàng)檢查設(shè)備的比較研究也常見(jiàn)報(bào)道。在一項(xiàng)動(dòng)態(tài)CTP負(fù)荷期灌注掃描與心臟核磁(cardiac magnetic resonance, CMR)比較的研究中，Bastarrika等[22]發(fā)現(xiàn)CTP的敏感度、特異度、陽(yáng)性及陰性預(yù)測(cè)值分別為86.1%、98.2%、93.9%和95.7%。MRI-MPI目前已常規(guī)應(yīng)用于臨床，由于釓對(duì)比劑濃度與MRI-MPI信號(hào)并非線性關(guān)系，心肌血流的定量分析比較復(fù)雜，因此常規(guī)只能定性評(píng)估。相反，CTP可以通過(guò)直接定量分析心肌血流量及更高的空間分辨率，獲得更加準(zhǔn)確可靠的評(píng)估結(jié)果。

整體評(píng)價(jià)心肌灌注對(duì)于多支血管病變的患者尤其有用。在最近一項(xiàng)多中心研究中，Meinel等[23]手動(dòng)分析了146例患者完整左心室的心肌灌注數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)對(duì)三支病變灌注缺損的診斷，當(dāng)MBF和MBV小于等于臨界值105 ml/(100 ml·min)和15 ml/100 ml時(shí)， MBF的敏感度和特異度是100%和89%，MBV是100%和96%。

CTP存在主要不足有3個(gè)方面：(1)即使在最佳條件下，放射劑量也高于常規(guī)冠狀動(dòng)脈CT檢查[12]。(2)動(dòng)態(tài)圖像采集需要患者屏氣時(shí)間較長(zhǎng)(30～40 s)，對(duì)很多患者而言很難配合完成[13]。(3)掃描范圍依賴于探測(cè)器寬度，z軸方向上至少7～8 cm完全覆蓋心臟。320排CT能夠完全覆蓋整個(gè)心臟，但對(duì)于探測(cè)器寬度較小的CT，掃描床需要間隔一個(gè)心跳或1 s后移動(dòng)一次以增加z軸覆蓋。然而這種方法導(dǎo)致時(shí)間分辨率下降和易受室性早搏或心律不齊的影響[24]。

與SPECT-MPI對(duì)比，CTP在診斷心肌缺血方面具有一定的準(zhǔn)確性，并且與有創(chuàng)的FFR測(cè)量具有很好的相關(guān)性[25]。在CTP成為一種在冠心病診治過(guò)程中能夠提供解剖及功能信息的手段之前，應(yīng)該在掃描方案標(biāo)準(zhǔn)化和評(píng)估后，再進(jìn)行大樣本人群研究，并且也應(yīng)充分考慮增加的輻射劑量及對(duì)比劑劑量。

[1] Roger VL, Go AS, Lloyd-Jones DM, et al. Heart disease and stroke statistics--2011 update: a report from the American Heart Association. Circulation,2011,123(4):e18-e209.

[2] Williams MC,Hunter A,Shah AS,et al. Use of coronary computed tomographic angiography to guide management of patients with coronary disease. J Am Coll Cardiol,2016,67(15):1759-1768.

[3] Taylor AJ，Cerqueira M，Hodgson JM，et al.ACCF/SCCT/ACR/AHA/ASE/ASNC/SCAI/SCMR 2010 appropriate use criteria for cardiac computed tomography. Circulation,2010 , 4 (6) :407.e1-407.e33.

[4] Tonino PA, Fearon WF, De Bruyne B, et al. Angiographic versus functional severity of coronary artery stenoses in the FAME study fractional flow reserve versus angiography in multivessel evaluation. J Am Coll Cardiol,2010,55(25):2816-2821.

[5] Rocha-Filho JA, Blankstein R, Shturman LD,et al. Incremental value of adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging with dual-source CT at cardiac CT angiography. Radiology,2010,254(2):410-419.

[6] Arbab-Zadeh A, Miller JM, Rochitte CE, et al. Diagnostic accuracy of computed tomography coronary angiography according to pre-test probability of coronary artery disease and severity of coronary arterial calcification. The CORE-64 (coronary artery evaluation using 64-row multidetector computed tomography angiography) international multicenter study. J Am Coll Cardiol,2012,59(4):379-387.

[7] Caruso D, Eid M, Schoepf UJ, et al. Dynamic CT myocardial perfusion imaging. Eur J Radiol,2016,85(10):1893-1899.

[8] Rossi A, Merkus D, Klotz E, et al. Stress myocardial perfusion: imaging with multidetector CT. Radiology,2014,270(1):25-46.

[9] Cannaò PM, Schoepf UJ, Muscogiuri G, et al. Technical prerequisites and imaging protocols for dynamic and dual energy myocardial perfusion imaging. Eur J Radiol,2015 ,84(12):2401-2410.

[10] Nikolaou K, Knez A, Sagmeister S, et al.Assessment of myocardial infarctions using multidetector-row computed tomography. J Comput Assist Tomogr,2004,28(2):286-292.

[11] Krombach GA, Niendorf T, Günther RW, et al. Characterization of myocardial viability using MR and CT imaging. Eur Radiol,2007,17(6):1433-1444.

[12] Habis M, Capderou A, Ghostine S,et al. Acute myocardial infarction early viability assessment by 64-slice computed tomography immediately after coronary angiography: comparison with low-dose dobutamine echocardiography. J Am Coll Cardiol,2007,49(11):1178-1185.

[13] Patel AR, Lodato JA, Chandra S, et al. Detection of myocardial perfusion abnormalities using ultra-low radiation dose regadenoson stress multidetector computed tomography. J Cardiovasc Comput Tomogr,2011,5(4):247-254.

[14] Meinel FG, De Cecco CN, Schoepf UJ, et al. First-arterial-pass dual-energy CT for assessment of myocardial blood supply: do we need rest, stress, and delayed acquisition? Comparison with SPECT. Radiology,2014,270(3):708-716.

[15] Blankstein R, Shturman LD, Rogers IS,et al. Adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging using dual-source cardiac computed tomography. J Am Coll Cardiol,2009,54(12):1072-1084.

[16] Feuchtner G, Goetti R, Plass A,et al. Adenosine stress high-pitch 128-slice dual-source myocardial computed tomography perfusion for imaging of reversible myocardial ischemia: comparison with magnetic resonance imaging. Circ Cardiovasc Imaging,2011 ,4(5):540-549.

[17] Bamberg F, Becker A, Schwarz F, et al. Detection of hemodynamically significant coronary artery stenosis: incremental diagnostic value of dynamic CT-based myocardial perfusion imaging. Radiology,2011,260(3):689-698.

[18] Ebersberger U, Marcus RP, Schoepf UJ, et al. Dynamic CT myocardial perfusion imaging: performance of 3D semi-automated evaluation software. Eur Radiol,2014 ,24(1):191-199.

[19] Huber AM, Leber V, Gramer BM, et al. Myocardium: dynamic versus single-shot CT perfusion imaging. Radiology,2013,269(2):378-386.

[20] Baxa J, Hromádka M,edivy J, et al. Regadenoson-stress dynamic myocardial perfusion improves diagnostic performance of CT angiography in assessment of intermediate coronary artery stenosis in asymptomatic patients. Biomed Res Int,2015,2015:105629.

[21] Greif M, von Ziegler F, Bamberg F,et al. CT stress perfusion imaging for detection of haemodynamically relevant coronary stenosis as defined by FFR. Heart,2013 ,99(14):1004-1011.

[22] Bastarrika G, Ramos-Duran L, Rosenblum MA, et al. Adenosine-stress dynamic myocardial CT perfusion imaging: initial clinical experience. Invest Radiol,2010 ,45(6):306-313.

[23] Meinel FG, Ebersberger U, Schoepf UJ,et al. Global quantification of left ventricular myocardial perfusion at dynamic CT: feasibility in a multicenter patient population. AJR Am J Roentgenol,2014,203(2):W174-W180.

[24] George RT, Mehra VC, Chen MY, et al. Myocardial CT perfusion imaging and SPECT for the diagnosis of coronary artery disease: a head-to-head comparison from the CORE320 multicenter diagnostic performance study. Radiology, 2015,274(2):626.

[25] Takx RA, Blomberg BA, El Aidi H, et al. Diagnostic accuracy of stress myocardial perfusion imaging compared to invasive coronary angiography with fractional flow reserve meta-analysis. Circ Cardiovasc Imaging,2015,8(1). pii: e002666.

10.3969/j.issn.1004-8812.2017.06.011

300450 天津，天津市第五中心醫(yī)院放射科

李又潔，Email: 29474362@qq.com

R541.4

2017-02-23)