無創(chuàng)影像學(xué)評估急性心肌梗死患者存活心肌方法的研究進展

鐘昌莉(綜述), 黎榮山(審校)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是指冠狀動脈出現(xiàn)急性、持續(xù)性阻塞超過40 min,心肌細胞因缺血、缺氧而壞死,導(dǎo)致心臟功能嚴重受損,是危及患者生命的急性病癥之一[1-2]。AMI發(fā)生后,心肌細胞產(chǎn)生一種自我保護機制,從缺血心肌變成頓抑心肌再發(fā)展為冬眠心肌[3]。其中頓抑心肌的細胞功能并未失去,在血流再灌注后數(shù)小時、數(shù)天或數(shù)周內(nèi)可恢復(fù)正常[4],而冬眠心肌則需更長一段時間方可恢復(fù)至正常。因頓抑心肌和冬眠心肌均可在血流再灌注后恢復(fù)心肌細胞原有功能,兩者統(tǒng)稱為存活心肌[5]。介入治療技術(shù)的應(yīng)用使AMI患者早期病死率明顯下降,預(yù)后及生存期往好的方向發(fā)展[6-7]。研究表明,基于評估存活心肌采取的血運重建及定期復(fù)查使AMI患者的預(yù)后得到改善,生命質(zhì)量進一步提高。評估存活心肌的無創(chuàng)影像技術(shù)主要包括超聲心動圖、單光子發(fā)射計算機斷層成像術(shù)(single photon emission computed tomography,SPECT)、正電子發(fā)射斷層掃描顯像(positron emission tomography,PET)、心臟磁共振成像(cardiovascular magnetic resonance,CMR)等[8]?，F(xiàn)對無創(chuàng)影像學(xué)方法在存活心肌評估中的應(yīng)用作一綜述,以期為臨床診療提供參考。

1 超聲心動圖評估

超聲心動圖在臨床實踐中廣泛應(yīng)用,操作簡易方便,可迅速評估心室壁的心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)及運動功能,其中包括負荷超聲心動圖(stress echocardiography,SE)評估、心肌聲學(xué)造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)評估和斑點跟蹤超聲心動圖評估。

1.1SE評估 SE是研究AMI患者存活心肌的最方便、經(jīng)濟且無創(chuàng)的影像學(xué)方法之一。通過藥物(多巴酚丁胺)或者運動刺激心肌細胞反應(yīng),評估室壁運動強度,從而評估存活心肌。多巴酚丁胺從5 μg/(kg·min)劑量開始,每間隔3 min逐漸增加至10、20、30和40 μg/(kg·min),注射后觀察心肌細胞是否存在心肌收縮反應(yīng)能力來區(qū)分壞死心肌、頓抑心肌和冬眠心肌。頓抑心肌隨著多巴酚丁胺劑量的增加,收縮功能表現(xiàn)為持續(xù)性改善,室壁運動能力增強。冬眠心肌在小劑量多巴酚丁胺作用下表現(xiàn)為心肌細胞短暫收縮力增加;當(dāng)使用大劑量多巴酚丁胺時,心率和心肌耗氧量逐漸增加,心肌組織因沒有足夠的收縮儲備而出現(xiàn)收縮功能惡化,在超聲心動圖中表現(xiàn)為雙向運動[9]。當(dāng)心肌細胞對多巴酚丁胺沒有任何反應(yīng)時,可認為局部缺乏存活心肌,亦稱為壞死心肌,主要位于瘢痕組織中。SE檢查有操作方便、快捷的優(yōu)點,但也存在局限性:操作人員對室壁運動變化程度的解釋具有較強的主觀性;患者身體習(xí)慣或肺部疾病引起的聲阻抗、過度換氣和心動過速引起的過度心臟運動等因素導(dǎo)致圖像質(zhì)量不佳,降低了診斷的準(zhǔn)確性。

1.2MCE評估 MCE是一種超聲造影劑在微血管循環(huán)灌注中應(yīng)用的無電離輻射、精準(zhǔn)的床旁檢查技術(shù)[10]。冠狀動脈微循環(huán)的血流灌注影響心肌功能和心肌代謝,是心肌存活的前提條件。超聲造影劑由直徑約為2.5 μm的微氣泡構(gòu)成,具有類似紅細胞的血流動力學(xué),在輸注過程中濃度逐步增加直至達到穩(wěn)態(tài),此時微氣泡在收縮期發(fā)出的超聲顯像可反映微血管血容量。同時,微氣泡會被高能超聲波破壞,造影劑的再充盈速度可反映出心肌血流速度。微循環(huán)血容量與微循環(huán)血流速度的乘積表示心肌灌注。MCE基于超聲造影劑在血液循環(huán)中與紅細胞具有相似的血流動力學(xué),實時評估微血管灌注和微血管完整性,為快速評估心肌存活提供重要信息。與CMR及SPECT相比,MCE評估存活心肌的靈敏度及特異度具有較高一致性[11]。

1.3斑點跟蹤超聲心動圖評估 斑點跟蹤超聲心動圖具有分層特異性分析的能力,可用于分析心肌應(yīng)變率,客觀量化局部和整體心肌變形,預(yù)測AMI后左心室功能恢復(fù)和重構(gòu)[12]。使用斑點跟蹤超聲心動圖對36例既往心肌梗死患者進行存活心肌評估,發(fā)現(xiàn)當(dāng)徑向應(yīng)變率>9.5%時,靈敏度和特異度分別為83.9%和81.4%;當(dāng)縱向應(yīng)變率>14.6%時,靈敏度和特異度分別為86.7%和90.2%[13]。斑點跟蹤超聲心動圖在預(yù)測AMI后左心室功能恢復(fù)和重構(gòu)方面,準(zhǔn)確性與對比劑延遲增強磁共振成像(late gadolinium-enhanced cardiac magnetic resonance,LGE-CMR)相當(dāng)。然而,圖像采集和數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜性限制了這項技術(shù)在臨床上的廣泛應(yīng)用。

2 SPECT評估

SPECT主要通過檢測心肌細胞膜的完整性及心肌灌注來評估存活心肌[14]。其原理是利用放射性核素標(biāo)記示蹤劑來測量心肌區(qū)域示蹤劑的濃度,并通過測定示蹤劑攝取率的峰值來測量心肌存活[15]。心肌細胞攝取示蹤劑依賴鈉鉀泵或被動轉(zhuǎn)運,離不開細胞膜完整性,而心肌細胞膜完整和心肌細胞代謝依賴于心肌灌注[16]。當(dāng)冠脈血流充足時,心肌細胞可以大量攝取示蹤劑,核顯像正常;當(dāng)冠狀動脈血流灌注不足時,心肌細胞因缺血缺氧而發(fā)生壞死,細胞膜完整性被破壞,不能有效攝取示蹤劑,缺血區(qū)域表現(xiàn)為放射性核素降低或缺損[17]。SPECT在預(yù)測心肌梗死血運重建后左室功能恢復(fù)方面的靈敏度和特異度分別為84%和77%[18]。與PET相比,其心肌灌注顯像劑的半衰期長,較為經(jīng)濟,對疾病預(yù)后判斷更準(zhǔn)確。但其檢測存活心肌主要以“全”或“無”形式表現(xiàn),空間分辨率低,不能反映心肌梗死后心肌壞死的透壁程度[19]。

3 PET評估

PET通過反映心肌血流灌注和心肌代謝評價存活心肌[20-23]。18F標(biāo)記的氟代脫氧葡萄糖(18F-fluoro-2-deoxy-D-glucose,18F-FDG)是葡萄糖類似物,存活心肌可攝取18F-FDG而顯像,而壞死心肌細胞無攝取能力[24]。13N-氨水(13N-ammonia,13N-NH3)示蹤劑常被注入心肌血管中,當(dāng)檢測到有示蹤劑顯像時,代表局部心肌有血流灌注。當(dāng)心肌灌注減少時,PET顯像出現(xiàn)18F-FDG攝取增加,表明心肌灌注與心肌代謝不相匹配,心肌細胞雖然缺血但仍存活。但當(dāng)心肌灌注與心肌代謝相匹配,即心肌灌注明顯減少時,PET顯像18F-FDG攝取亦減少,提示心肌以瘢痕為主,該節(jié)段無存活心肌[25]。一項薈萃分析指出,PET預(yù)測心肌梗死血運重建后左心室功能恢復(fù)的靈敏度和特異度分別為90%和60%。與SPECT相比,PET具有良好的空間分辨率、時間分辨率以及較高的計數(shù)率,并提供了衰減校正的可能性。此外,多通道螺旋CT可作為PET成像的重要輔助手段。多通道螺旋CT血管造影可提供關(guān)于心外膜冠狀動脈管腔狹窄程度的信息,而PET可提供關(guān)于這種解剖性病變下心臟功能的信息[21]。新型的混合PET/CT系統(tǒng)實現(xiàn)冠脈非侵入性可視化,可以在同一成像期間獲得解剖學(xué)和生理學(xué)的信息,為同時評估AMI、心肌灌注、代謝活力和心室功能等提供了可能。但糖尿病患者可能因18F-FDG示蹤劑攝取量減少而影響PET/CT顯像結(jié)果。

4 CMR評估

CMR經(jīng)過“一站式”掃描的方式,能夠提供心臟解剖、灌注和功能等信息,并且沒有電離輻射,可以更準(zhǔn)確地識別存活心肌和預(yù)測心臟功能結(jié)果[26],在評估存活心肌技術(shù)中有著重要地位[27-28]。

4.1多巴酚丁胺負荷CMR評估 多巴酚丁胺負荷CMR是一種類似于多巴酚丁胺超聲心動圖的方法,通過分析心肌的收縮儲備能力來評估存活心肌。基線顯像后,分階段(低劑量和高劑量)靜脈注射多巴酚丁胺,并在每個階段對左心室功能進行成像顯像。以具有雙向反應(yīng)(在低劑量多巴酚丁胺輸注期間局部心肌功能改善,但在高劑量多巴酚丁胺輸注時心肌收縮功能出現(xiàn)惡化)的特異性,作為評估冬眠心肌的指標(biāo);當(dāng)多巴酚丁胺注射后收縮期室壁厚度增加≥2 mm提示存在存活心肌。有研究應(yīng)用低劑量的多巴酚丁胺負荷CMR和LGE-CMR,對29例冠心病患者經(jīng)血管重建后進行了預(yù)測功能恢復(fù)的比較,得出結(jié)論是多巴酚丁胺負荷CMR能更好預(yù)測心肌功能恢復(fù)[29]。多巴酚丁胺負荷CMR用于評估存活心肌不需要釓造影,可以用于嚴重腎臟疾病的患者。

4.2LGE-CMR評估 LGE-CMR通過測量釓?fù)砥谠鰪姵潭?從而評估透壁心肌梗死的范圍[30]。釓造影劑是一種特殊材料,可溢出血管,但因其分子量大不易進入細胞內(nèi)而被滯留在組織間隙中。細胞膜破裂導(dǎo)致釓造影劑進入梗死心肌細胞的細胞內(nèi),造成造影劑排出延遲,因此AMI患者比正常心肌顯像增強的程度更大。透壁心肌梗死程度<50%時,認為有存活心肌[31],可通過血運重建改善患者的癥狀及心功能,減少不良心血管事件發(fā)生;而透壁心肌梗死的范圍>75%時,冠狀動脈血運重建功能恢復(fù)的可能性越小[32]。與SPECT相比,LGE-CMR對診斷心肌梗死有更高的靈敏度(SPECT 94% vs LGE-CMR 99%)。冠狀動脈造影術(shù)和LGE-CMR兩種檢測方法相結(jié)合可促進心肌梗死的診斷及存活心肌的識別[33]。

4.3磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,MRS)評估 MRS主要是經(jīng)過觀察細胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的變化來診斷疾病,通常以檢測細胞中31P及23Na原子核最為常見[34]。心臟磷酸肌酸(phosphocreatine,PCR)減少和三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)增加是心肌缺血最早的代謝反應(yīng),PCR/ATP比值被認為是心臟能量代謝的指標(biāo),當(dāng)PCR/ATP比值<0.75,考慮心肌存活;當(dāng)PCR/ATP比值>1,考慮心肌壞死。MRS不僅可以通過檢測PCR和ATP評估心肌存活情況,還可以用于心力衰竭評估。PCR/ATP比值降低程度可為心力衰竭患者臨床嚴重程度分級、射血分數(shù)和預(yù)后提供參考。當(dāng)心肌細胞壞死時,細胞膜完整性喪失,Na+-K+泵功能異常,導(dǎo)致細胞內(nèi)的Na+增加。23Na磁共振成像通過檢測心肌損傷時細胞內(nèi)外Na+的變化來評估存活心肌,但該檢查時間過長,不適用于急診患者。

5 結(jié)語

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,越來越多的AMI患者可及時得到有效的治療,但仍有部分患者在血運重建后未能獲益。無創(chuàng)影像技術(shù)已成為評估存活心肌的重要方法。不同的無創(chuàng)影像技術(shù)存在不同的優(yōu)缺點,有進一步改進空間,臨床上需結(jié)合患者的病情選擇個體化的影像學(xué)檢查,致力于精準(zhǔn)評估存活心肌,提高患者的生存率及改善預(yù)后。未來更高的靈敏度及特異度評估存活心肌的方法仍需進一步研究。