CT動態(tài)負(fù)荷心肌灌注臨床研究進(jìn)展

王成英， 孫凱 綜述 呂濱 審校

·綜述·

CT動態(tài)負(fù)荷心肌灌注臨床研究進(jìn)展

王成英， 孫凱 綜述 呂濱 審校

心肌灌注成像可評估心肌血流灌注的生理學(xué)信息，間接反映心肌微循環(huán)狀態(tài)。許多研究表明，心肌功能學(xué)信息對指導(dǎo)臨床診療及評價遠(yuǎn)期預(yù)后至關(guān)重要。傳統(tǒng)的心肌灌注方法包括PET、MRI、SPECT心肌灌注，CT心肌灌注是近年興起的新技術(shù)，不僅可以定性診斷，還能得到心肌灌注的量化信息，從而進(jìn)行功能學(xué)評價，指導(dǎo)臨床診療，然而其作為一項新技術(shù)也存在諸多未確定的問題。本文回顧近年來該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對CT心肌灌注的方法、臨床應(yīng)用價值、與傳統(tǒng)心肌灌注方法的比較、輻射劑量及存在的問題進(jìn)行綜述。

體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)； 心肌灌注； 冠心??； 預(yù)后

冠心病(coronary artery disease,CAD)是在冠狀動脈粥樣硬化的基礎(chǔ)上，引起冠狀動脈供血減少，心肌微循環(huán)狀態(tài)失衡，從而引發(fā)心肌缺血。CT冠狀動脈造影(coronary CT angiography,CCTA)對冠心病有較高的診斷敏感度和陰性預(yù)測值，與冠狀動脈造影金標(biāo)準(zhǔn)具有良好的一致性[1-3]；其臨床應(yīng)用包括冠狀動脈鈣化積分評估、冠狀動脈解剖學(xué)評價、左心功能評估等。然而CCTA依然存在高估血管狹窄程度、鈣化嚴(yán)重者評價受限等不足，只能提供血管的解剖學(xué)信息，不能顯示心肌微循環(huán)障礙所引起的血流動力學(xué)改變[4]。CT心肌灌注成像(myocardial CT perfusion,CTP)是在解剖學(xué)成像的基礎(chǔ)上通過連續(xù)動態(tài)掃描獲取功能學(xué)成像信息，評價冠狀動脈狹窄與心肌血供的關(guān)系，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)CCTA臨床應(yīng)用的不足。

心肌灌注是反映流經(jīng)心肌冠狀動脈血管網(wǎng)的血流，即血流從小動脈經(jīng)毛細(xì)血管網(wǎng)到靜脈流出的過程[5]，可直接反映心肌微循環(huán)的狀態(tài)[6-7]。許多研究表明，心肌功能學(xué)信息對指導(dǎo)臨床診療及評價長期預(yù)后至關(guān)重要[8-10]。傳統(tǒng)的心肌灌注方法包括PET、MRI、SPECT心肌灌注，CTP不僅可以得到傳統(tǒng)方法的定性診斷信息，還能得到心肌灌注的量化信息。近年來隨著CT掃描和成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，CTP亦有了長足進(jìn)展，但也存在諸多未確定的問題。本文回顧近年來該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對CTP的方法學(xué)、臨床應(yīng)用價值、與傳統(tǒng)心肌灌注方法的比較、輻射劑量及存在的問題進(jìn)行綜述。

CT負(fù)荷心肌灌注方法學(xué)

1.CT負(fù)荷心肌灌注掃描技術(shù)

多項研究表明[11-13]，行動態(tài)CT心肌灌注前，先進(jìn)行CCTA掃描，可以了解冠脈血管的解剖情況?；颊咝袆討B(tài)負(fù)荷試驗前晚和當(dāng)日晨起不飲濃茶、咖啡及含咖啡類飲品(如可樂)；停服硝酸酯類擴(kuò)血管藥、β受體阻滯劑和鈣拮抗劑2個半衰期[14-15]，檢查前向患者說明檢查目的、藥物的安全性及可能發(fā)生的不良反應(yīng)，并簽署知情同意書。同時對患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，囑患者輕輕憋氣30 s，必要時腹帶加壓。負(fù)荷檢查時先以140 μg/kg·min或160 μg/kg·min速度經(jīng)左肘前靜脈泵入腺苷(或ATP)持續(xù)3～6 min，采用前瞻性門控，于升主動脈對比劑開始上升前4 s進(jìn)行掃描，根據(jù)心率于R波后175～250 ms進(jìn)行觸發(fā)掃描以獲取收縮末期圖像。體重指數(shù)(body mass index，BMI)≤30 kg/m2的患者，管電壓和管電流分別為80～100 kV和200 mAs。采用雙期注射方案先以5.0 mL/s的流率注入濃度為370 mg I/mL的對比劑40 mL，然后以5.0 mL/s的流率注入20 mL鹽水。動態(tài)負(fù)荷掃描歷時約30 s。負(fù)荷試驗20～30 min后，以相同的掃描參數(shù)進(jìn)行靜息期掃描[11,14-15]。此外，約有1/3的研究選擇性行延遲期掃描，以查看心肌不可逆性缺損；也可先行靜息期再行負(fù)荷期掃描。兩種掃描方式的變化主要考慮到首次掃描對比劑的“洗脫”問題。因此，為防止對比劑污染第二期圖像，兩期掃描時間至少間隔20～30 min[16]。檢查期間隨時監(jiān)測患者血壓及心電圖變化[14-15]。CTP負(fù)荷藥物多為腺苷(或ATP)、潘生丁等擴(kuò)血管藥物。潘生丁半衰期長，超過20 min，患者發(fā)生不良反應(yīng)的風(fēng)險高；腺苷作用迅速，半衰期極短(<10 s)，雖有較多不良反應(yīng)，一旦發(fā)生不良反應(yīng)，停止輸注1～2 min內(nèi)癥狀即可自行緩解[17]，患者尚可接受。其他負(fù)荷藥物如多巴酚丁胺等氧耗型藥物，目前多用于負(fù)荷超聲心動圖及核素心肌灌注[16]，在CTP的可行性上還未充分證實。

2.CT負(fù)荷心肌灌注圖像處理

灌注圖像利用標(biāo)準(zhǔn)的工作站及專用灌注軟件進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)處理，通過對左心室心肌(單位HU)閾值的界定和峰值增強(qiáng)的分析，動脈輸入功能(arterial input function,AIF)分別定位于降主動脈頭足位的2個橢圓的感興趣區(qū)(ROI)圖像集中取樣，得出ROI的時間衰減曲線(time-attenuation curve,TAC)。使用去卷積技術(shù)，最后得到灌注量化指標(biāo)，包括心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)、心肌血容量(myocardial blood volume，MBV)、達(dá)峰時間(time to peak，TTP)、組織通過時間(tissue transit time，TTT)和血管組織滲透率(Ktrans)。MBF的評估有3種模型、1種方法，即雙室模型、軸向分布模型、絕熱近似組織均勻模型及非模型slop-based方法等。相關(guān)研究表明[18]，這4種方式對MBF的評估無明顯差異，但綜合MBF評估的標(biāo)準(zhǔn)誤差，slop方法是最理想的。

CT動態(tài)負(fù)荷心肌灌注的臨床應(yīng)用

1.評估心肌缺血及心肌梗死

CTP是利用某些藥物增加心肌耗氧或“冠狀動脈竊血”狀態(tài)[17]，正常冠脈血管擴(kuò)張，血流增加至靜息狀態(tài)的4～5倍[19]，病變冠狀動脈向心肌供血減少，造成相應(yīng)心肌缺血，碘對比劑滲入病變區(qū)緩慢，使正常冠狀動脈供血區(qū)和狹窄病變供血區(qū)心肌內(nèi)出現(xiàn)碘分布差異。如冠狀動脈持續(xù)阻塞，心肌出現(xiàn)不可逆性功能改變，即心肌梗死。心肌梗死患者由于心肌微血管床損害，導(dǎo)致細(xì)胞間隙擴(kuò)大，對比劑在梗死心肌的細(xì)胞間隙聚集，從而出現(xiàn)延遲強(qiáng)化[20]。CTP全定量圖像分析可以提供絕對定量的灌注信息，并能在心肌缺血嚴(yán)重程度、檢測微血管病變及生存質(zhì)量分析中進(jìn)行客觀和可重復(fù)性的評估[14,16]；但由于灌注量化指標(biāo)較多，較為公認(rèn)的量化指標(biāo)為心肌血流量。Ho等[14]對35例患者進(jìn)行研究，得出正常人靜息期MBF值為(74.08±16.30) mL/100g·min，負(fù)荷期MBF為(135.24±28.89) mL/100g·min，心肌缺血患者靜息期MBF為(82.29±16.87) mL/100g·min，負(fù)荷期為(107.95±25.25) mL/100g·min，心肌梗死患者靜息期MBF為(81.98±18.54) mL/100g·min，負(fù)荷期為(106.93±32.91) mL/100g·min；此外，該研究也計算了冠狀動脈血流儲備(coronary flow reserve,CFR)，CFR=MBF負(fù)荷/MBF靜息或MBF負(fù)荷/MBF校正，得出正常人群CRF值為(1.86±0.38)，可逆性心肌缺血患者CRF值為(1.33±0.27)，不可逆性缺血者CRF為(1.33±0.46)。但是由于樣本量小，并且選擇的是亞洲人群，不能作為全球正常人群的參考值。此外有文獻(xiàn)指出[21-22]透壁灌注比率(trans-myocardial perfusion ratio，TPR，TPR=心內(nèi)膜下心肌密度/心外膜下心肌密度)較MBF更能反映心肌血流量的跨壁梯度，研究發(fā)現(xiàn)冠心病患者的血流跨壁梯度與正常人相比不管在靜息態(tài)還是負(fù)荷態(tài)都有差異，認(rèn)為TPR<0.99時存在心肌缺血。由于量化指標(biāo)沒有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)，目前多采用定性分析方法，與傳統(tǒng)心肌灌注方法相比，具有良好的一致性[2,23]。彭晉等[24]對犬的急性心肌梗死模型進(jìn)行研究，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)CTP診斷急性心肌梗死的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為85.0%、84.1%、65.4%、94%。Bamberg等[25]以血流儲備分?jǐn)?shù)(fractional flow reserve，F(xiàn)FR)為金標(biāo)準(zhǔn)，CTP診斷心肌缺血的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為93%、87%、75%、96.7%。因此，CTP對臨床鑒別梗死心肌和缺血心肌具有重要價值。

2.提高CT對冠心病的診斷效能

CCTA對評估和排除冠脈有意義狹窄具有較高的診斷準(zhǔn)確度[26]，目前已被臨床廣泛應(yīng)用。但CCTA存在以下不足：首先CCTA僅提供解剖學(xué)信息，而冠狀動脈功能學(xué)信息對臨床診療及長期預(yù)后有重要意義，且血管解剖學(xué)狹窄與心肌功能學(xué)異常往往無明顯相關(guān)性[27]。其次，受鈣化斑塊及支架的影響，CCTA往往高估血管狹窄[16]，從而對臨床診療途徑的選擇帶來一定影響。因此，CCTA/CTP聯(lián)合檢查，可同時提供冠狀動脈形態(tài)學(xué)與功能學(xué)相關(guān)信息，為臨床診斷缺血性心臟病提供依據(jù)，是一種重要、無創(chuàng)的“一站式”檢查技術(shù)。Rocha-Filho等[28]研究表明，CCTA與CTP兩者聯(lián)合檢查較單一CCTA檢查，敏感度由83%提高到91%，特異度由71%提高到91%，陽性預(yù)測值由66%提高到86%，陰性預(yù)測值由87%提高到93%。Ladeiras-Lopes等[29]對95例冠脈鈣化患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CCTA檢查鈣化積分>400分的患者進(jìn)一步行心臟CTP檢查，可彌補(bǔ)CCTA因鈣化較重而狹窄評估受限的不足。Ko等[30]以FFR為標(biāo)準(zhǔn)，評價320排CT對冠心病的診斷價值，得出CTP診斷病變血管供血區(qū)心肌缺血的敏感度為70%，特異度為84%；CCTA聯(lián)合CTP診斷心肌缺血的特異度為98%，陰性預(yù)測值為100%。因此，CCTA/CTP聯(lián)合檢查可進(jìn)一步提供心臟功能學(xué)信息，矯正CCTA診斷過度及易受鈣化影響的問題，提高CT對冠心病的診斷效能[31]。

與傳統(tǒng)心肌灌注方法的比較

心肌灌注的方法有很多，包括PET、SPECT、心臟MR及CT心肌灌注。其中，SPECT心肌灌注顯像已經(jīng)得到臨床的廣泛應(yīng)用[32]，但其空間分辨力較低，檢查時間長，不能早期顯示心內(nèi)膜下梗死，尤其對于三支病變的患者易出現(xiàn)假陰性且不能顯示冠脈的管腔結(jié)構(gòu)[33]。相比之下，心臟MR無輻射，對軟組織具有較高的空間分辨力，可清晰顯示心內(nèi)膜下病變，并能判斷心臟功能；但成像時間較長，檢查禁忌癥較多，有心臟起搏器、除顫器及幽閉癥患者不能接受該檢查[34]。許多研究表明CTP與PET、SPECT、心臟MR灌注成像具有良好的一致性(表1)；且CTP空間分辨率高，能夠定量分析，進(jìn)行解剖和功能一站式成像，其輻射劑量同核醫(yī)學(xué)相比也不會太高[16]。Wang等[11]以SPECT為參考標(biāo)準(zhǔn)，得出CTP診斷心肌缺血的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為85%、92%、55%、98%；George等[35]以同樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，其結(jié)果分別為78.0%、62%、58%、81%。Ho等[15]以SPECT為標(biāo)準(zhǔn)，其評估心肌缺血的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為83%、78%、79%、82%；Weininger等[36]以MR為參考標(biāo)準(zhǔn)，CTP評估梗死心肌的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為86%、98%、94%、96%。因此，CT心肌灌注不僅具有較高的診斷準(zhǔn)確度，還能彌補(bǔ)傳統(tǒng)灌注方法的不足，具有重要的臨床應(yīng)用價值。

表1 幾篇文獻(xiàn)的CTP診斷效能比較

輻射劑量

相關(guān)文獻(xiàn)報道[21-22]動態(tài)負(fù)荷CTP輻射劑量相對較高，100 kV管電壓、300～330 mAs管電流的掃描參數(shù)下輻射劑量為9.2～12.5 mSV，靜息灌注掃描的劑量小于5.3 mSV；Wang等[11]在腺苷動態(tài)負(fù)荷CTP與傳統(tǒng)冠狀動脈造影和SPECT心肌灌注顯像的對比性研究中，顯示CCTA/CTP聯(lián)合檢查的總平均有效輻射劑量為(12.8±1.6) mSV。Kim等[37]在腺苷負(fù)荷心肌灌注管電壓、管電流及碘對比劑濃度對圖像質(zhì)量和輻射劑量影響的研究中，通過設(shè)置不同管電壓、管電流及對比劑濃度，以評估負(fù)荷試驗下的圖像質(zhì)量及輻射劑量；該研究發(fā)現(xiàn)，對BMI≤30 kg/m2的患者，在不影響圖像質(zhì)量情況下，80 kV管電壓、自動管電流及400 mg/mL對比劑濃度時的輻射劑量為(4.6±1.1) mSV；從而得出80 kV管電壓及高濃度對比劑掃描，可有效降低輻射劑量。因此，隨著CT技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，可以優(yōu)化掃描方案，使輻射劑量進(jìn)一步降低。

存在的問題及展望

1.正常參考值的問題

目前CTP對心肌缺血及心肌梗死的診斷包括定性診斷、半定量診斷及定量診斷[14]。定性診斷主要是觀察心肌強(qiáng)化缺損區(qū)，因此，經(jīng)驗積累尤其重要。有文獻(xiàn)報道[38]，適合心肌灌注定性診斷的窗寬、窗位分別為200～300 HU及100～150 HU。另外，心肌不同節(jié)段密度值不同[23]，因此，心肌強(qiáng)化密度值降低是由于心肌節(jié)段不同還是心肌缺血還需進(jìn)一步鑒別。此外，各種量化指標(biāo)沒有統(tǒng)一的參考值，例如反映冠狀動脈血流儲備的CRF值，可能因負(fù)荷藥物的不同而出現(xiàn)差異[14]。

2.偽影

主要是運動偽影及線束硬化偽影(beam-hardening，BH)，特別是BH。BH是由于部分組織優(yōu)先吸收了混合能量X線束里的低能光子束能量，影響了心肌組織CT值衰減程度，導(dǎo)致在心肌灌注成像中出現(xiàn)低灌注區(qū)域，從而出現(xiàn)假陽性[21，39]。然而BH也有一些特征，包括呈三角形；在心肌高密度周圍呈放射狀低密度分布；且主要分布于左室后壁、室間隔及基底段。目前應(yīng)用迭代重建算法來降低BH正在研究當(dāng)中[16]。

3.患者檢查風(fēng)險

CTP負(fù)荷藥物中腺苷最為常用[17，40]，然而其不良反應(yīng)發(fā)生率較高(80%～90%)，多為面色潮紅、呼吸急促、胸悶頭暈等輕度不良反應(yīng)[41]，嚴(yán)重不良反應(yīng)很少見(<1%)，包括嚴(yán)重心絞痛伴ST段明顯壓低、急性支氣管發(fā)作、嚴(yán)重竇房傳導(dǎo)阻滯、急性心肌梗死等。目前雖沒有死亡病例報告，但仍存在藥物負(fù)荷風(fēng)險。此外，也有可能存在對比劑過敏的風(fēng)險等。

4.展望

隨著對CTP研究的深入，其成像方法更成熟、可靠、安全；特別是近年來MSCT球管的改良及掃描速度的增快，使得掃描條件進(jìn)一步優(yōu)化，輻射劑量大大降低；未來需要通過前瞻性隨機(jī)大樣本的研究，進(jìn)一步統(tǒng)一診斷標(biāo)準(zhǔn)，CTP有望作為一項診斷冠心病的無創(chuàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床。

綜上所述，CT心肌灌注方法學(xué)基本建立，能夠量化心肌灌注，評價心肌缺血及心肌梗死，且與傳統(tǒng)方法相比，具有較高的診斷準(zhǔn)確度。但是，目前也存在該技術(shù)沒有統(tǒng)一掃描方案及圖像分析方法，又受到線束硬化偽影的影響，輻射劑量相對較高等諸多問題，其真正在臨床的廣泛應(yīng)用尚需要大規(guī)模的前瞻性隨機(jī)研究的支持。

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014010 內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院，包頭市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科(王成英、孫凱 )；100037 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院放射影像科(呂濱)

王成英(1990-)，女，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，主要從事心血管病影像學(xué)診斷工作。

呂濱，E-mail：blu@vip.sina.com

國家自然科學(xué)基金項目(2012-GZ20)

R542.2; R814.42

A

1000-0313(2017)01-0542-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.01.024

2016-05-09

2016-07-15)