负荷及静息门控心肌SPECT显像左室功能的差异及与心肌缺血间的关系

李 娜,周久贸,李雪娜,尹雅芙,李亚明,王丽娟,何作祥

(1.中国医科大学附属第一医院核医学科,辽宁沈阳 110001;2.中国医科大学附属第一医院 心内科,辽宁沈阳 110001;3.中国医学科学院 阜外心血管病医院核医学科,北京 100037)

门控心肌灌注断层显像(MPI)广泛应用于缺血性心脏病的诊断及预后评价[1]。它除了能提供心肌的血流灌注以外,还能同时对心脏功能进行评价。由于99Tcm-MIBI具有短的半衰期,合适的γ射线能量,能获得高的计数率及图像质量,在心肌灌注断层显像中应用最多。对于心脏功能评价,使用最多的参数为左室射血分数(LVEF),它是左室收缩功能最准确的评价指标。临床普遍认为,在负荷状态下,心肌血流灌注量增加,心肌放射性计数增大,因此通常在负荷状态下采用门控分析得到的LVEF来代替静息显像时的LVEF。近年来,缺血后左室功能变化逐渐引起学者关注[2],冠心病病人和正常人群在运动负荷状态下,心脏功能可能会有相应的变化。本工作拟对腺苷负荷状态下左室功能的变化进行研究,分析该变化与心肌缺血程度之间的关系。

1 材料及方法

1.1 研究对象

2007～2009年在我院核医学科行一日法腺苷负荷-静息心肌灌注显像的疑似或确诊的冠心病患者104例,其中男性61例,女性43例,年龄58.31±10.33岁(27～82岁)。试验前停服β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂及钙拮抗剂至少48 h,停用茶碱类药物至少12 h。排除标准:①先天性心脏病、瓣膜病或心肌病患者;②严重高血压(3级);③急性心肌梗塞(＜14 d);④病态窦房结综合征、Ⅱ～Ⅲ度房室传导阻滞或严重心律失常;⑤支气管哮喘。

1.2 仪器及药物

Millennium VG型SPECT仪:美国GE公司,配低能高分辨平行孔准直器。99TcmO4-:原子高科股份有限公司;MIBI:江苏原子医学研究所江原制药厂,按说明书制备99Tcm-MIBI,放化纯度＞95%;腺苷注射液:沈阳光大制药有限公司生产。

1.3 研究方法

所有患者采用一日法负荷-静息显像,显像剂剂量及操作方法按照课题组要求执行。

腺苷负荷:建立静脉通道,由静脉匀速缓慢滴注腺苷 0.14 mg/(kg·min-1),共 6 min。3 min时,于对侧肘静脉注射99Tcm-MIBI 925 MBq(25 mCi);静脉滴注腺苷前、注射过程中第3 min、注射终止时及注射终止后5 min分别记录一次血压及心电图,同时全程监测患者的血压、心率、临床症状等[3]。终止标准:总剂量达到0.84 mg/kg。注射99Tcm-MIBI后 30 min进食脂餐,90 min行核素门控心肌血流灌注断层显像。

静息显像:脂餐后4 h行静息MPI,其药物剂量及采集条件同负荷显像。SPECT采集:探头 180°采集,从右前斜 45°到左后斜 45°,6°/体位,40 s/体位,每心动周期8帧,矩阵64×64,放大倍数为2。采用Emory大学的ECToolbox软件对门控断层图像进行处理,包括Butterworth低通滤波前处理(截止频率0.52,权重因子5)和Ramp滤波反投影重建断层图像,层厚6.91 mm,得到短轴、垂直长轴和水平长轴的断层图像及左室射血分数(LVEF)、收缩末容积(ESV)、舒张末容积(EDV)、每博输出量(SV)等功能学参数。

1.4 图像分析

将左室分为17节段,心肌灌注根据放射性稀疏或缺损程度采用5点评分法:正常为0分,轻度稀疏为1分,中等稀疏为2分,重度稀疏为3分,完全缺损为4分[4]。由两名不了解患者心功能参数且有经验的核医学医生进行缺损评分。将17个节段的负荷灌注和静息图像的评分分别相加即得到总负荷评分SSS和总静息评分SRS,二者的差值即为总差值分SDS(SDS=SSS-SRS)[4]。SSS 0～3为正常,将 SSS≥4作为缺血存在指标;将SDS作为可逆性缺血的标准,SDS 0～2分为无可逆性灌注异常,SDS≥3为可逆性灌注异常。

2 结果与讨论

2.1 静息及负荷显像的LVEF关系

104例患者静息及负荷后LVEF示于图1。分析图1可得其相关方程为 y=0.847x+8.778,r=0.85,p＜0.01,说明静息与负荷后的LVEF有较好的相关性。以所有患者为整体来观察,静息显像 LVEF为 59.5%±9.7%,负荷显像LVEF为59.9%±8.9%,两者间无显著性差异,t=-0.655,P＞0.05。

在心脏病的核医学检查中,心肌灌注及左室功能同时评价是门控心肌血流灌注的主要优点。这种方法已在疑似或确诊冠心病病人诊断及愈后评价中得到了广泛应用[5]。评价心室功能有许多方法,所有临床常用的显像方法,包括超声、MRI、心血管造影和CT,都能提供每搏输出量、心输出量、射血分数、心室容积、心室压力、心室内径、室壁运动及室壁增厚率等心室功能信息。此外,门控心肌灌注断层显像也可准确测量左室功能参数。99Tcm-MIBI负荷门控SPECT在评价心室壁局部功能方面与超声心动图相似,且与传统核素测量射血分数有较好的一致性[6]。心脏功能可在静息或负荷后静息状态测定,两种状态下LVEF均能代表不同状态下的左室功能。

图1 静息及负荷显像心肌LVEF相关性分析

2.2 可逆性缺血及非可逆性缺血患者静息及负荷后LVEF等功能参数间的关系

将所有患者分为可逆性心肌缺血组及非可逆性心肌缺血组,分别比较两组静息及负荷后LVEF、EDV、ESV 值之间的关系,结果列于表1。由表1可以看出,非可逆性缺血患者组静息及负荷后 LVEF、EDV、ESV之间均无显著差异;而可逆性缺血组负荷显像,其LVEF、EDV、ESV均显著低于静息显像。“心肌顿抑”可能是引发这种变化的主要原因。

表1 按有无心肌缺血分组后静息及负荷心功能参数比较

“心肌顿抑”是指可逆性缺血后左室收缩和舒张功能异常。有研究指出,运动负荷心肌灌注断层显像,负荷后会出现可逆的局部室壁运动异常,这也可作为严重或进展期冠心病的指征[7]。“心肌顿抑”是这种室壁运动异常的原因之一。Paul等[8]的研究结果显示,23%缺血病人运动后心肌缺血会造成收缩功能降低,舒张功能也会降低,且舒张功能降低会持续1 h,这是由于心肌缺血造成心肌运动能力下降所致。Sakamoto等[9]报道心绞痛及心肌梗塞病人运动负荷后,EF、PER和 PFR都会比静息时下降。Nakae等[10]的研究结果显示,心肌缺血患者运动负荷后EF、1/3充盈分数、PFR均比静息时降低。除运动负荷以外,扩血管药物可造成心肌内部血流分配异常,最终引起“心肌顿抑”。由于广泛缺血后“心肌顿抑”,与静息显像相比,药物负荷显像中的心脏功能参数会有相应变化。本研究也进一步证实存在可逆性心肌缺血患者,腺苷负荷后LVEF、EDV、ESV 均有所下降,这种降低也是由于腺苷诱导心肌缺血进而诱发室壁运动异常所致。

除了“心肌顿抑”以外,心脏储备功能降低也可能在缺血后心肌功能参数变化中起了重要作用。在基础状态下心肌的冠状动脉供血良好,而在负荷状态下,由于可逆性缺血心肌冠状动脉扩张的储备能力下降,虽然心肌总供血量没有减少或增加,但可逆性缺血心肌的供血量明显减少,因此,临床上心肌缺血患者即使冠状动脉正常、静息心电图无缺血,负荷试验时也会因心肌供血量不足而出现缺血性改变,以致引起心脏功能参数变化。

相关研究指出,冠心病患者心肌负荷显像时负荷导致的室壁运动异常通常会在4 h后恢复。而LVEF降低的程度也决定了缺血的严重程度[7]。文献[11]认为,腺苷负荷显像时多血管病变患者LVEF比单血管病变患者下降明显,这还有待进一步证实。

2.3 LVEF变化预测心肌缺血

按静息-负荷显像LVEF值降低与否将所有患者分为LVEF下降组及无下降组。比较两组间缺血患者的发生率。LVEF无下降组,缺血病变的发生率为20%(7/35);LVEF下降组,缺血病变的发生率为60.3%(22/62)。两组间差异有显著性(χ2=15.1,P＞0.05)。这也进一步说明负荷显像LVEF较静息显像低,预示其心肌缺血的可能性明显增加。

临床实践中,对于负荷心肌灌注断层显像,更多关注于有无心肌缺血。而有相当多已确诊的冠心病患者,其腺苷负荷心肌显像时并没有心肌血流灌注量降低。如果腺苷负荷不引起心肌窃血,轻微的心肌血流灌注降低在腺苷负荷显像中并不能被发现,在这种情况下,腺苷负荷带来的心室容量增加进而引起的心肌功能异常或传导异常可能是引起冠心病的主要原因。对于这类患者,LVEF等心脏功能变化可能对冠心病诊断有非同寻常的作用。本研究也提示,对于负荷显像中LVEF有所下降的患者,心肌缺血的发病率明显高于无LVEF变化的患者。在临床腺苷负荷心肌显像中,在评价心肌血流灌注的同时,可观察负荷-静息心肌显像中LVEF的变化,并以此预测心肌缺血的发生及程度;尤其是对于没有心肌血流灌注异常的患者,如果负荷显像LVEF明显低于静息显像,其患冠心病的可能性明显增加。缺血后心室功能降低的程度及持续时间依赖于缺血损伤的严重程度,而缺血后心室功能变化在辅助诊断冠心病可逆性心肌缺血中也起着重要的作用。

3 结 论

(1)腺苷诱导所致可逆性缺血患者负荷显像LVEF明显低于静息显像。

(2)负荷显像LVEF有所降低,也预示其心肌缺血的可能性明显增加。

[1] Hesse B,Tagil K,Cuocolo A,et al.EANM/ESC procedural guidelines for myocardial perfusion imaging in nuclear cardiology[J].Eur J Nucl Med Mol Imaging,2005,32(7):855-897.

[2] Horigome M,Yamazaki K,Ikeda U.Assessment of left ventricular dyssynchrony in patients with coronary artery disease during adenosine stress using ECG-gated myocardial perfusion single-photon emission computed tomography[J].Nucl Med Commun,2010,31(10):864-873.

[3] Ohtaki Y,Chikamori T,Hida S,et al.Clinical characteristics in patients showing ischemic electrocardiographic changes during adenosinetriphosphate loading single-photon emission computed tomography[J].J Cardiol,2010,55(3):370-376.

[4] Taillefer R,Ahlberg AW,Masood Y,et al.A-cute beta-blockade reduces the extent and severity of myocardial perfusion defects with dipyridamole Tc-99m sestamibi SPECT imaging[J].J Am Coll Cardiol,2003,42(8):1 475-1 483.

[5] Tadehara F,Yamamoto H,Tsujiyama S,et al.Feasibility of a rapid protocol of 1-day single-isotope rest/adenosine stress Tc-99m sestamibi ECG-gated myocardial perfusion imaging[J].Journal of Nuclear Cardiology,2008,15(1):35-41.

[6] Chun KA,Cho IH.Adenosine-induced long-standing postischemic lef t ventricular dysfunction evaluated with gated SPECT[J].Clin Nucl Med,2005,30(1):18-22.

[7] Lee WW,Park EK,Eo JS,et al.Evaluation of immediate post-stress wall motion on adenosine stress/rest Thallium-201 gated myocardial SPECT[J].Int JCardiovasc Imaging,2006,22(2):213-222.

[8] Paul AK,Kusuoka H,Hasegawa S,et al.Prolonged diastolic dysfunction following exercise induced ischaemia:a gated myocardial perfusion SPECT study[J].Nucl Med Commun,2002,23(11):1 129-1 136.

[9] Sakamoto K,Nakamura T,Zen K,et al.Identification of exercise-induced left ventricular systolic and diastolic dysfunction using gated SPECT in patients with coronary artery disease[J].J Nucl Cardiol,2004,11(2):152-158.

[10]Nakae I,Matsuo S,Matsumoto T,et al.Clinical significance of diastolic function as an indicator of myocardial ischemia assessed by 16-frame gated myocardial perfusion SPECT[J].Ann Nucl Med,2008,22(8):677-683.

[11]Hida S,Chikamori T,Tanaka H,et al.Diagnostic value of lef t ventricular function after adenosine triphosphate loading and at rest in the detection of multi-vessel coronary artery disease using myocardial perfusion imaging[J].J Nucl Cardiol,2009,16(1):20-27.