衰減校正對碲鋅鎘SPECT定量分析心肌血流量與心肌血流儲備的影響

龐澤堃,李劍明

(泰達國際心血管病醫(yī)院核醫(yī)學科,天津 300457)

碲鋅鎘(cadmium zinc tellurium, CZT)SPECT用于心肌灌注顯像(myocardial perfusion imaging, MPI)具有輻射劑量低、顯像快、靈敏度高及圖像質量好等優(yōu)勢,可定量分析心肌血流量(myocardial blood flow, MBF)及心肌血流儲備(myocardial flow reserve, MFR),對于診斷及評估冠心病(coronary heart disease, CHD)具有重要價值[1-3]。PET為現階段無創(chuàng)定量分析心肌血流的金標準,評估前常需以CT進行數據衰減校正(attenuation correction, AC)[4],但目前臨床多數CZT-SPECT儀并未常規(guī)配備CT功能。本研究觀察AC對CZT-SPECT定量分析冠狀動脈各主要分支MBF與MFR結果的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2021年5月—7月79例于泰達國際心血管病醫(yī)院接受CZT-SPECT MPI的疑診或確診CHD患者,男39例、女40例,年齡39～83歲、平均(61.9±9.5)歲,體質量指數(body mass index, BMI)15.01～38.37 kg/m2、平均(25.86±3.57)kg/m2;高血壓史54例、高脂血癥史35例、糖尿病史18例、吸煙史24例、CHD家族史30例;既往20例接受經皮冠狀動脈介入治療、1例接受冠狀動脈旁路移植術。排除陳舊性心肌梗死、近1個月內發(fā)作的無不穩(wěn)定型心絞痛、二或三度房室傳導阻滯、病態(tài)竇房結綜合征、嚴重二尖瓣或主動脈瓣疾病、心肌病、低血壓(收縮壓<90 mmHg)及慢性阻塞性肺疾病。本研究經院倫理委員會批準(2022-0429-1);檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery NM530c CZT-SPECT掃描儀,99Tcm-甲氧基異丁基異腈(methoxyisobutylisonitrile, MIBI),放射化學純度>95%,以“一日法”進行檢查。SPECT顯像前,先以GE Discovery Elite PET/CT采集CT衰減校正數據,掃描范圍自肺尖至肝臟中下部,參數為電壓120 kV,電流20 mA,層厚10 mm,矩陣512×512。之后先行靜息顯像,經靜脈預注射99Tcm-MIBI 18.5～37.0 MBq以定位心臟,行5～10 s動態(tài)采集;再次注射99Tcm-MIBI 185～296 MBq,以表模式采集10 min,間隔60～90 min后行靜息門控斷層顯像。間隔1～4 h行腺苷藥物負荷顯像[5],于預定位心臟、藥物負荷達高峰(第3分鐘)時注射3倍靜息顯像劑量(555～888 MBq)99Tcm-MIBI,以表模式采集10 min后,間隔45～60 min行負荷門控斷層顯像。參數:8幀/心動周期,心率窗寬±15%,能峰140 keV,窗寬±10%,分別靜息采集6 min、行負荷門控顯像4 min。

1.3 圖像處理 由分別具有10年、20年工作經驗的核醫(yī)學醫(yī)師各1名共同處理圖像。于GE Xeleris 4DR工作站利用Corridor 4DM軟件對及SPECT圖像與CT圖像依次進行融合對位、軸位調整及衰減校正;通過自動/手動調整心血池曲線輸入函數ROI及心肌基底部位置,分別獲得左心室(left ventricle, LV)心血池動態(tài)曲線及擬合曲線、LV心肌動態(tài)曲線及擬合曲線;校正負荷顯像顯像劑殘留量后,以軟件內置Net模型[6]分別測量LV、左前降支(left anterior descending, LAD)、左回旋支(left circumflex, LCX)及右冠狀動脈(right coronary artery, RCA)的靜息心肌血流量(rest MBF, rMBF)及負荷心肌血流量(stress MBF, sMBF),并根據公式MFR=sMBF/rMBF計算LV、LAD、LCX及RCA的MFR。分別對靜息顯像及負荷顯像圖像進行AC處理,以處理前圖像為非AC組,以處理后圖像為AC組,測量并計算2組rMBF、sMBF及MFR(圖1);以LV-sMBF<1.8 ml/(g·min)為標準評定 MBF減低[7],記錄2組MBF減低例數。

圖1 患者男,51歲,冠心病,對CZT-SPECT定量分析心肌血流行AC處理后依次獲得冠狀位、矢狀位及軸位CT(A)、SPECT(B)及SPECT/CT融合圖(C)

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料,行配對t檢驗。以Pearson相關分析觀察組間LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF與MFR的相關性:│r│≥0.8為高度相關,0.5≤│r│<0.8為中度相關,0.3≤│r│<0.5為低度相關,0<│r│<0.3為弱相關。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

AC組LV、LAD、LCX及RCA的rMBF與sMBF均低于非AC組(P均<0.001),而組間MFR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。非AC組LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF及MFR均與AC組上述指標呈中度正相關(P均<0.001)。見表1及圖1。

表1 非AC組與AC組冠狀動脈各主要分支rMBF、sMBF與MFR比較

非AC組57例(57/79,72.15%)、AC組76例(76/79,96.20%)MBF減低。

3 討論

以SPECT 行MPI過程中,心肌周圍組織阻擋并吸收γ射線可造成偽影致顯像質量下降而影響診斷,亦可使定量分析結果產生一定誤差。目前臨床常采用AC技術克服射線衰減。AC可通過測量γ射線在組織中的吸收程度而計算每像素吸收校正系數,將所得系數用于原始數據可對衰減射線進行物理補償[8],在一定程度上提高SPECT MPI診斷冠狀動脈多支病變的準確性[9-10]。

目前針對AC對CZT-SPECT定量分析MBF結果的影響尚存在分歧。GIUBBINI等[11]回顧性分析54例疑診或確診冠心病患者,結果顯示AC組CZT-SPECT與PET所測sMBF的相關性高于非AC組,且非AC組sMBF及rMBF均被高估。馬榮政等[8]以動力學建模評估物理校正對CZT-SPECT定量分析心肌血流結果的影響,發(fā)現完整的物理校正可提高數據-模型一致性和測量MBF的準確率。另有學者[12]觀察AC對于CZT-SPECT 測值的影響,發(fā)現AC組MBF、rMBF及sMBF均明顯低于非AC組,而組間MFR無明顯差異。上述研究結果提示,AC可影響MBF,而對MFR無顯著影響。相反,WELLS等[13]認為心肌射線衰減存在區(qū)域異質性,各區(qū)域MBF存在差異;AC對于定量分析LV-MBF結果無明顯影響,且并不能明顯提高診斷效能,可能原因在于心肌和動脈輸入函數的平均衰減相似,在一定程度上抵消了整體衰減效應。本研究結果顯示,相比非AC組,AC組LV整體及各分支區(qū)域rMBF和sMBF均有不同程度減低(P均<0.001),支持GIUBBINI等[11]的觀點。分析本研究組間LV整體及各分支MFR未見明顯差異(P均>0.05)的主要原因,盡管經AC處理后rMBF和sMBF測值減低,但MFR為二者的比值,其衰減效應可能相互抵消,導致MFR無明顯變化。值得注意的是,不能僅憑MFR正常即判斷單支血管血流無異常,如在陳舊性心肌梗死患者,梗死區(qū)域內往往同時存在rMBF和sMBF減低,使其MFR可能正常;相反,在高血壓患者,由于血壓長期維持在較高水平,靜息態(tài)下心肌耗氧量增加可致rMBF過高而MFR相應減低。定量分析心肌血流時,應綜合考慮rMBF、sMBF及MFR加以評估。

本研究采集CT和SPECT圖像時盡可能保證患者體位一致,以減少因體位變化而在兩次采集間產生偏差;進行AC處理時,對SPECT與 CT圖像中的心影輪廓進行嚴格對位,以減少定量計算誤差。本研究結果顯示,非AC組LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF及MFR均與AC組上述指標呈中度正相關(r=0.698～0.790),上述指標經AC后變化情況呈同向趨勢且程度較為一致,提示AC技術用于定量血流分析較為穩(wěn)定、可靠;AC組LV整體及其各分支區(qū)域MFR數據變異性均小于非AC組,同樣提示經AC后測量數據更為可靠。

本研究以LV-sMBF<1.8 ml/(g·min)為參考標準判定MBF減低,發(fā)現非AC組與AC組MBF診斷減低率分別為72.15%及96.20%,提示采用AC技術可提高CHD診斷率。

綜上所述,AC可致CZT-SPECT定量分析結果中的MBF減低,但對MFR無明顯影響。本研究的主要局限性:為回顧性分析,且樣本量較小;未涉及噪聲及散射效應;未對不同程度冠狀動脈狹窄患者進行分層分析;缺乏與PET結果的比較;目前CZT-SPECT定量心肌血流尚未統(tǒng)一標準,有待后續(xù)進一步觀察。