心肌灌注成像在冠心病診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

心血管疾病導(dǎo)致的死亡人數(shù)接近全球死亡總數(shù)的三分之一，冠心病(coronary heart disease，CHD)在心血管疾病中占比例最高[1]。冠心病指冠狀動(dòng)脈發(fā)生粥樣硬化引起管腔狹窄或閉塞，導(dǎo)致心肌缺血缺氧或壞死而引起的心臟病，也稱缺血性心肌病。研究表明，冠狀動(dòng)脈狹窄程度與是否存在心肌缺血及心肌缺血的程度并非呈線性相關(guān)[3]，即冠狀動(dòng)脈狹窄的形態(tài)學(xué)評估很少反映心肌缺血的實(shí)際水平[4]。在明確冠狀動(dòng)脈狹窄程度的同時(shí)，早期發(fā)現(xiàn)心肌微循環(huán)灌注異常具有重要意義[5]。心肌灌注則是指在單位時(shí)間內(nèi)通過心肌微循環(huán)的血流量[6]，心肌灌注尤其是負(fù)荷心肌灌注檢查作為一種評價(jià)心肌微循環(huán)的方法已廣泛開展[5]?；谛募」嘧⒌亩喾N影像學(xué)檢查方法，包括CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion imaging)、核素心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)、MR心肌灌注成像(MR myocardial perfusion imaging，MRMPI)及心臟聲學(xué)造影(contrast echocardiography，CE)[2]均取得了顯著進(jìn)展。心肌灌注儲(chǔ)備降低被認(rèn)為是心肌缺血的標(biāo)志之一，也越來越引起學(xué)者關(guān)注。本研究綜述基于心肌灌注的各種成像方法在冠心病診斷中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 CT心肌灌注成像

CT心肌灌注成像的現(xiàn)有技術(shù)包括靜態(tài)成像技術(shù)和動(dòng)態(tài)成像技術(shù)[4]，兩種影像都可以用單能或雙能技術(shù)完成[7]。靜態(tài)CT灌注成像與核素心肌灌注成像原理相似[8]，在注射造影劑達(dá)峰值時(shí)分別在靜息和負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行掃描，通過首過階段隨血流而來的造影劑在心肌分布的特點(diǎn)來判斷心肌血流灌注情況。靜息狀態(tài)下的靜態(tài)心肌灌注評估通常采用已獲得的CT血管造影(CT angiography，CTA)圖像進(jìn)行冠狀動(dòng)脈的形態(tài)學(xué)評估[9]，不需要額外的采集時(shí)間或輻射。對于負(fù)荷顯像，Rocha Filho等[10]對35例冠狀動(dòng)脈疾病高風(fēng)險(xiǎn)病人的研究表明，當(dāng)CT方案補(bǔ)充負(fù)荷灌注評估時(shí)，其診斷的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值(PPV)和陰性預(yù)測值(NPV)均顯著改善。Rochitte等[11]最近發(fā)表的一項(xiàng)多中心研究評估了381例經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影與單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(SPECT)聯(lián)合診斷為灌注缺損的冠心病病人，聯(lián)合CTA和靜態(tài)CT負(fù)荷灌注成像的診斷準(zhǔn)確率為87%，而在無心肌梗死或既往冠狀動(dòng)脈疾病病人中的準(zhǔn)確度分別為90%和93%。通過增加靜態(tài)CT負(fù)荷灌注成像顯著改善了CTA的準(zhǔn)確性，并可以幫助識別血流動(dòng)力學(xué)變化顯著的冠狀動(dòng)脈疾病病人[11]。有研究指出，與心臟MRI相比，雙能CT心肌灌注成像具有相似的準(zhǔn)確性[12-13]。

動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像是唯一可以直接測量心肌灌注的CT技術(shù)[4]。隨著第三代雙源CT的推出，高時(shí)間分辨率動(dòng)態(tài)心肌灌注成像的掃描范圍已擴(kuò)展至105 mm，因此即使在更大的擴(kuò)張心臟中也可以覆蓋整個(gè)心臟的范圍[4]。最近一項(xiàng)關(guān)于動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像的研究顯示，灌注缺損的存在和數(shù)量與發(fā)生不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE)相關(guān)，其與心血管疾病的臨床危險(xiǎn)因素和梗阻性冠狀動(dòng)脈狹窄有關(guān)[14]。聯(lián)合動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像及CTA可使下游分支有創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈造影及血運(yùn)重建減少5倍，CTA提示存在梗阻性冠狀動(dòng)脈狹窄但負(fù)荷CT心肌灌注成像正常病人12個(gè)月的MACE發(fā)生率較低[15]。在一項(xiàng)Meta分析中，以有創(chuàng)性的冠狀動(dòng)脈造影作為金標(biāo)準(zhǔn)診斷狹窄程度>50%的冠狀動(dòng)脈狹窄時(shí)，聯(lián)合CTA和動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像，靈敏度和特異性分別為85%和93%[16]。另一項(xiàng)以有創(chuàng)性血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(flow reserve fraction，F(xiàn)FR)為金標(biāo)準(zhǔn)診斷冠狀動(dòng)脈疾病的Meta分析發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像可篩查存在顯著血流動(dòng)力學(xué)改變的狹窄冠狀動(dòng)脈，并作為有創(chuàng)性的冠狀動(dòng)脈造影的有效守門人，每例病人的陰性似然比為0.12，與MRI(0.14)和正電子發(fā)射斷層掃描(PET)(0.14)相當(dāng)，并優(yōu)于SPECT(0.39)和超聲(0.42)[17]。一項(xiàng)納入146例病人的多中心研究也得出結(jié)論，應(yīng)用動(dòng)態(tài)CT心肌灌注顯像定量評估左心室灌注是可行的，并證實(shí)了動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像中對于灌注情況的視覺評估和CTA影像的冠狀動(dòng)脈狹窄具有相關(guān)性[18]。最近另一項(xiàng)多中心研究中證實(shí)動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像和MR灌注成像診斷冠心病的準(zhǔn)確性相似[19]。自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)是近年的一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，還可以顯著減少動(dòng)態(tài)CT心肌灌注顯像中的輻射劑量[20]。使用CTA對冠心病低危或中危組病人進(jìn)行診斷和風(fēng)險(xiǎn)評估是有效的，而對于冠心病高危組或粥樣硬化斑塊較重的病人，CTA易高估病變血管的狹窄程度[21]。CTA聯(lián)合CT心肌灌注成像提高了冠心病診斷的陰性預(yù)測值和特異性，能夠準(zhǔn)確檢測冠狀動(dòng)脈中度狹窄引起的缺血，并據(jù)此選擇合適的病人進(jìn)行有創(chuàng)性血管造影和血運(yùn)重建[7]，預(yù)測2年MACE發(fā)生率、遠(yuǎn)期MACE發(fā)生率和無事件生存率的作用與冠狀動(dòng)脈造影和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像相近[22]。

2 核素心肌灌注成像

核素心肌灌注成像的應(yīng)用始于1973年的201Tl 心肌平面顯像[23]，負(fù)荷心肌灌注成像是心肌灌注成像的進(jìn)一步發(fā)展，其具有無創(chuàng)、安全、診斷準(zhǔn)確性高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)[24]。探測器所使用的是碘化鈉(NaI)晶體，而半導(dǎo)體探測器碲鋅鎘(cadmium zinc telluride，CZT)的問世標(biāo)志著核醫(yī)學(xué)儀器硬件上的新突破。CZT 探測器的成像原理是將γ 射線直接轉(zhuǎn)化為電信號。與傳統(tǒng)SPECT相比，CZT晶體相機(jī)進(jìn)行心肌成像可顯著縮短掃描時(shí)間，大幅降低輻射劑量，減少運(yùn)動(dòng)偽影，并提升病人舒適度。高速CZT晶體相機(jī)可提供與標(biāo)準(zhǔn)SPECT相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量，且具有相同的診斷效能[25-28]。用于SPECT核素心肌灌注成像的顯像劑包括201Tl、99mTc-MIBI、99mTc-替曲膦等。在1項(xiàng)針對48例臨床診斷為X綜合征(又名微血管性心絞痛)的病人行多巴酚丁胺負(fù)荷-再分布201Tl SPECT心肌灌注顯像的研究結(jié)果顯示，心肌放射性分布稀疏節(jié)段與主要冠狀動(dòng)脈供血區(qū)域不完全一致，該研究認(rèn)為上述結(jié)果是由微血管病變或內(nèi)皮功能紊亂導(dǎo)致的，從而得出結(jié)論201Tl SPECT心肌灌注成像反映的是心肌血流灌注情況，在X綜合征病人的檢查中能合理解釋其勞力性心絞痛的癥狀[29]。近期1項(xiàng)對70例經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影確診為CHD的病人行腺苷負(fù)荷99mTc-MIBI心肌灌注成像的研究證實(shí)，單獨(dú)的核素心肌灌注成像對于CHD診斷的符合率顯著高于心臟超聲[30]。另一項(xiàng)研究也證實(shí)，CHD病人行99mTc-MIBI心肌灌注成像顯示的灌注稀疏缺損與冠狀動(dòng)脈造影相一致[31]。張樂樂等[32]研究了99mTc-替曲膦心肌灌注成像的結(jié)果證實(shí)99mTc-替曲膦心肌灌注顯像對CHD診斷及治療方案選擇方面有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，而且99mTc-替曲膦與99mTc-MIBI相比有著在肝臟內(nèi)清除時(shí)間短等優(yōu)勢。Kapur等[33]的研究表明，應(yīng)用以上3種顯像劑進(jìn)行心肌核素灌注成像，3組間多數(shù)臨床變量及診斷準(zhǔn)確性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。最近的1項(xiàng)Meta分析總結(jié)出使用衰減校正(attenuation correction，AC)MPI提高了CHD診斷的準(zhǔn)確性[34]。Huang等[35]的研究表明，使用計(jì)算機(jī)斷層衰減校正(computed tomography attenuation correction，CTAC)可增加CHD診斷的特異性進(jìn)而顯著改善診斷效能，特別在肥胖病人和男性病人中的用處更大。目前使用SPECT進(jìn)行心肌灌注成像診斷心肌缺血的常規(guī)方法仍是視覺評估，而對于由多支血管病變引起的均勻的、全心的心肌灌注減少常無法進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。克服這一缺陷的可靠方法是測量負(fù)荷成像時(shí)的局部心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)和冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備(coronary flow reserve，CFR)[36-37]。PET在心肌灌注成像方面擁有高分辨率、高靈敏度和低組織衰減的優(yōu)勢，被認(rèn)為是檢查存活心肌的“金標(biāo)準(zhǔn)”。Rimoldi等[38]在豬的模型上已證實(shí)PET可以測量正常厚度的左室室壁MBF分布，并提出這項(xiàng)技術(shù)將促進(jìn)在病理生理學(xué)層面上對于心肌缺血的理解，從而使患有冠狀動(dòng)脈疾病的病人受益。賈志新等[39]對20例確診為陳舊性心肌梗死病人行13N-氨水(13N-NH3)、18F-脫氧葡萄糖(18F-FDG)PET心肌顯像來預(yù)測存活心肌，并在血運(yùn)重建后對其中12例病人行13N-NH3、18F-FDG PET隨訪。研究結(jié)果顯示，術(shù)前PET判斷為存活的心肌節(jié)段，術(shù)后有85.7%的血流灌注及代謝恢復(fù)正常，從而證實(shí)了13N-NH3、18F-FDG PET顯像對冠心病心肌存活的預(yù)估、血運(yùn)重建的療效預(yù)測及術(shù)后評估等方面具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。在Hiroshima等[40]用11C-羥基麻黃堿(11C-HED)PET測定心肌血流量，并與15O-H2O PET比較，證明了從11C-HED PET顯像評估MBF是可靠的，即可從11C-HED PET測得MBF并同時(shí)評估交感神經(jīng)功能。由于PET檢查費(fèi)用昂貴，在臨床中很難廣泛開展。在Shrestha等[41]對16例病人行99mTc-替曲膦動(dòng)態(tài)SPECT和13N-NH3PET顯像的對比研究，兩者測得的MBF具有顯著相關(guān)性，相應(yīng)的CFR也具有相關(guān)性。從而得出結(jié)論，使用99mTc-替曲膦進(jìn)行動(dòng)態(tài)心臟SPECT成像是評估MBF的好方法。

3 MR心肌灌注成像

MR心肌灌注成像主要應(yīng)用在心肌活性的檢測方面。目前最常用的對比劑是Gd-DTPA，MR心肌灌注成像對心肌細(xì)胞存活能力的分析是以Gd-DTPA的分布特性為基礎(chǔ)的。MR首過心肌灌注的最佳顯像方法是經(jīng)團(tuán)注縮短T1時(shí)間的對比劑后進(jìn)行快速T1WI成像[42]。Lipinski等[43]的1項(xiàng)Meta分析證實(shí)負(fù)荷MR心肌灌注成像對于判斷CHD病人的預(yù)后具有重要作用，并有助于指導(dǎo)已知或疑似CHD病人的危險(xiǎn)分層。延遲增強(qiáng)MR成像能夠發(fā)現(xiàn)心肌的不可逆性損傷，梗死的心肌因?qū)Ρ葎╀罅舯憩F(xiàn)為信號增強(qiáng)或亮色，可肉眼分辨[44]。在行MR心肌灌注成像的同時(shí)行延遲顯像時(shí)，可準(zhǔn)確獲得心肌梗死的范圍及梗死心肌的形狀[45]，楊滔等[46]研究表明延遲增強(qiáng)MR對冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后病人心功能改善也有著良好的預(yù)測價(jià)值。

冠狀動(dòng)脈磁共振成像(coronary magnetic resonance imaging，cMRI)可抑制血管周圍組織和管腔內(nèi)血流的信號，只顯示管壁情況，而在CHD中，通常會(huì)存在血管壁增厚的改變，相比于用有創(chuàng)的方法檢測血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)，cMRI可無創(chuàng)性的獲得冠狀動(dòng)脈管壁的厚度及截面積[47]。MR心肌灌注成像可在一次檢查中完善心臟的形態(tài)及功能的成像，且具有無創(chuàng)、無電離輻射的優(yōu)勢，已越來越多的應(yīng)用于臨床。

4 心臟聲學(xué)造影

心臟聲學(xué)造影是近年來超聲心動(dòng)圖的一項(xiàng)新技術(shù)，分為左心腔聲學(xué)造影(left ventricle opacification，LVO)和心肌聲學(xué)造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)，分別反映的是心室壁的運(yùn)動(dòng)情況和心肌灌注情況。心臟聲學(xué)造影的成像原理是使用不同的信號處理技術(shù)增強(qiáng)造影劑的非線性諧波信號，抑制組織和組織運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的線性和(或)非線性回波信號[48]。心肌聲學(xué)造影使用的造影劑是直徑<10 μm的小氣泡，造影劑淺靜脈注入后流經(jīng)冠狀動(dòng)脈進(jìn)入心肌微循環(huán)，微泡不能透過血管壁進(jìn)入到外間隙，留在血管內(nèi)而反映出心肌缺血的部位及程度[49]。心肌聲學(xué)造影可顯示直徑在4 μm以下心肌微血管灌注狀態(tài)，彌補(bǔ)了冠狀動(dòng)脈造影僅能顯示心外膜外直徑>100 μm血管的不足。在灌注正常的區(qū)域補(bǔ)充對比度，而在明顯冠狀動(dòng)脈阻塞的區(qū)域補(bǔ)充延遲或缺失[50]。Porter等[51]研究表明，心肌聲學(xué)造影能夠顯著提高心肌節(jié)段異常的檢出率。

5 圖像融合

在圖像融合技術(shù)方面，CTA聯(lián)合SPECT[52-54]和PET已被廣泛應(yīng)用[55]，有研究證實(shí)，CTA與SPECT進(jìn)行圖像融合能夠提供更多的關(guān)于病變血管的信息，進(jìn)而更好地指導(dǎo)臨床治療方案的制定[56-57]；CTA與PET進(jìn)行圖像融合可以做到優(yōu)勢互補(bǔ)，避免單純PET或CTA造成的假陽性和假陰性，能明顯提高CHD的診斷準(zhǔn)確性[58]。而CTA與MR的圖像融合應(yīng)用較少。Spiczak等[59]研究認(rèn)為，CTA/3D-MR成像的圖像融合證實(shí)冠狀動(dòng)脈病變和負(fù)荷誘發(fā)的心肌灌注缺損的解剖學(xué)相關(guān)性，有助于完善CHD的診斷評估，進(jìn)而證明將CTA與MR進(jìn)行圖像融合可指導(dǎo)臨床，避免不必要的血運(yùn)重建。

PET/MRI是一種將PET的功能代謝顯像和MRI的解剖結(jié)構(gòu)顯像結(jié)合在一起的設(shè)備，將心肌灌注、心肌代謝及冠狀動(dòng)脈解剖融合成圖像，在診斷冠心病心肌缺血、心肌梗死、判斷存活心肌等方面具有獨(dú)特的臨床價(jià)值，尤其在冠狀動(dòng)脈硬化斑塊的檢測方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢[60]。已有研究證實(shí)PET/ MRI測得的頸動(dòng)脈FDG的代謝情況(炎癥指標(biāo))與PET/CT獲得的結(jié)果相近，而且MRI具有軟組織分辨率高的特點(diǎn)，與PET/CT相比能更好地區(qū)分管腔和管壁[61]。PET/MRI還可以為心肌梗死后的重構(gòu)提供更全面的評估，并指導(dǎo)治療方案的制定[60]。

綜上所述，心肌灌注成像反映的是心肌微循環(huán)狀態(tài)，已被廣泛應(yīng)用于臨床冠心病的診斷及預(yù)后評價(jià)。各種心肌灌注成像的方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢，隨著影像診斷技術(shù)的發(fā)展，心肌灌注成像可不斷結(jié)合新技術(shù)更全面地診斷評估心臟疾病，為臨床提供更豐富的診斷信息。