负荷心肌计算机断层摄影术灌注成像研究进展及前景

贾崇富综述，王照谦审校

负荷心肌计算机断层摄影术灌注成像研究进展及前景

贾崇富综述，王照谦审校

负荷心肌计算机断层摄影术(CT)灌注成像作为一种新兴的技术可同时评价冠状动脉形态学和心肌微循环功能，对冠心病的早期诊断、治疗和预后有重要价值。本文就此新技术的研究进展及前景做一综述。

断层摄影术，X线计算机;负荷;心肌灌注

随着计算机断层摄影术(CT)技术的进展，CT已成功实现了无创冠状动脉(冠脉)评价，但仅能提供解剖学信息，对冠脉狭窄是否导致功能学异常无能为力。另外，冠脉CT血管造影术(CTA)易受广泛钙化和支架的影响。针对以上不足，很多研究联合冠脉CTA和核素心肌灌注显像评价冠脉的解剖和功能，显示两种方法具有较好的互补性。缺点是检查流程复杂和辐射剂量较高。

最近，研究显示负荷心肌CT灌注成像(CTP)从解剖学及功能学两个方面为冠心病无创诊断提供了全面、准确的信息［1-5］。克服了传统冠脉CTA的缺点，方便、快捷，具有广阔的临床应用前景。本文就此新技术的研究进展及前景做一综述。

1 成像方法

与核素心肌灌注显像一样，负荷心肌CTP包括负荷相和静息相两次心肌灌注扫描;同时利用静息相评价冠脉解剖，而不增加检查成本和辐射剂量。除此之外，可行延迟扫描，评价有无延迟强化的梗死心肌。

负荷药物选择:研究显示药物和运动负荷心肌灌注显像诊断冠心病的准确性无明显差别［6］。药物负荷有以下优点:①药物所致的冠脉扩张强于运动试验;②可以统一标准化;③不受抗心绞痛药物的影响。所有已发表的关于负荷心肌CTP的研究均采用药物负荷。所以，本文重点讨论药物负荷心肌CTP。

目前腺苷和双嘧达莫的可行性已得到证实并应用于临床［2，3］。它们通过“冠脉窃血”机制(正常冠脉较病变部分明显扩张)暴露潜在的心肌缺血。腺苷直接作用于腺苷受体，起作用极快，半衰期在10 s以内，扫描过程需连续注射［7］。双嘧达莫间接抑制跨细胞膜的腺苷再摄取，从而增加内源性腺苷在受体部位的浓度，起作用慢，半衰期较长，常需氨茶碱拮抗［8］。两种药物具有相似的副作用和禁忌症，多数副作用是轻微、短暂的，相比较而言，腺苷的安全性更高。禁忌症包括支气管哮喘、严重慢性阻塞性肺病、病态窦房结综合征及Ⅱ度以上房室传导阻滞者等。其他负荷药物如Regadenoson在负荷心肌CTP中的有效性还未得到充分的证实。与腺苷不同的是，它对A2A受体具有更高的选择性，从而引起冠脉扩张而减少副作用的发生率。Regadenoson无需专门的注射泵，不同体重无需调整剂量且药效持续时间长。但也可引起心动过速等副作用甚至多于腺苷。

扫描方法:开始注射负荷药物(腺苷注射速率为140 μg/(kg·min)，时间 3 ～4 min;双嘧达莫注射 560 μg/kg，时间 4～6 min)，负荷药物达到峰值时，以4～5 ml/s的速率注入60～70 ml造影剂，根据小剂量团注实验法测定最佳延迟时间或采用人工智能触发扫描行负荷CTP。负荷相CTP结束，立即停止注射负荷药物(双嘧达莫结束后注入氨茶碱拮抗)。负荷相CTP扫描方式有前瞻性门控触发轴扫、回顾性门控螺旋扫描或动态扫描。前瞻性门控触发轴扫的优点是辐射剂量低，负荷—静息相 CTP 共约4 ～8 mSv［9］，Feuchtner等［10］采用新一代双源CT的flash扫描模式行负荷心肌CTP成像，辐射剂量低至2.5 mSv。缺点是不能多相位评价心肌。回顾性门控螺旋扫描的优点是可以选择最佳相位图像评价心肌，并可利用多相位鉴别灌注缺损真伪。动态灌注的优点是记录了对比剂进入到大部分离开心肌全过程，可根据不同的数学模型计算出血容量、流量等参数定量评价心肌灌注。后两者的缺点是辐射剂量相对较高，分别为(11.8±4.5)mSv和(12.8±2.4)mSv，与单光子发射计算机断层成像术(SPECT)相似［11，12］。静息相CTP一般采用前瞻性门控触发轴扫。

图像后处理及分析:采用平滑滤波将上述2或3个期相(负荷、静息和延迟)的原始数据重建为0.7 mm层厚的轴面图像。通过多平面重组获得8～10 mm层厚的左心室短轴、两腔和四腔心重组图像，最小密度投影法有助于检出微小缺血灶，缺点是易受噪声影响导致假阳性［13］。最大密度投影法价值不大。窗宽一般为100～200 Hu，窗位为100 Hu。CTP鉴别存活和梗死心肌的方法与核素心肌显像相似，存活心肌表现为负荷相灌注缺损，静息相正常，延迟无强化。梗死心肌在负荷和静息相上均为灌注缺损，延迟强化。延迟强化的机制可能是梗死心肌或瘢痕细胞外间隙明显增大，残留在坏死区的对比剂由于梗死细胞功能丧失，无法及时排空，导致延迟增强［14］。

2 文献回顾

1978年，Siemers等［15］首先应用增强CT检测到心肌灌注缺损，并未投入临床应用，原因可能是早期CT软、硬件的限制。随着CT技术的进展，2005年，Kurata等［16］首次尝试使用16层螺旋CT行腺苷负荷心肌CTP成像，结果显示CTP和铊-201心肌灌注显像相关性较好，但负荷导致心率加快而使冠脉可评价性明显下降(仅48%的冠脉段可评价)。George等［3］最先对狗的心肌缺血模型行腺苷负荷64层螺旋CTP成像，结果显示心肌CT值与左室血池CT值之比与微球法测定的心肌血流速度有较好的相关性。进一步研究显示，微球法和CTP测定猪心肌梗死模型的冠脉血流储备亦有较好的相关性［4］。随后的多组临床研究也证实了动物实验研究的结果［1，2，5，17，18］。需要指出的是，这些初步的临床研究并没有采用统一的CT扫描参数。George等［5］采用64层和256层螺旋CT行腺苷负荷CTP，以冠脉造影联合SPECT作为参考标准，把每支冠脉供应区的CTA联合CTP与之分析比较得到敏感性、特异性、阳性和阴性预测值分别是75%、87%、60%和93%。Blankstein等［1］采用具有更高时间分辨率的双源CT，对所有病人行“一站式”CTP成像(腺苷负荷相+静息相+延迟)。结果显示CTP诊断心肌缺血的敏感性、特异性和阴性预测值分别为96%、73%和98%。尽管负荷导致心率加快，但仍可获得中等质量负荷CTA图像。随后的多个研究进一步证实了CTP的可行性和价值。Okada等［19］和发现CTP与SPETC在负荷和静息状态下评价心肌灌注缺损大小和严重程度方面均具有较好的一致性。Cury等［2］使用另一种负荷药物——双嘧达莫，结果也显示心肌CTP诊断冠脉狭窄的价值至少不低于SPECT。

近几年来，有学者尝试行双能量和动态 CTP 成像［17，18，20，21］。双能量扫描模式是利用物质对X线的吸收特性不同能够加以区分，得到碘在心肌血池中的分布从而显示心肌缺血。Ruzsics等［20］的初步研究结果显示，与SPECT相比，双能量CTP检测心肌固定性缺损和可逆性缺损的敏感性和特异性分别为96%、95%和88%、89%。但双能量扫描模式的时间分辨率相对低，能否用于负荷心肌CTP存在较大的争议。最近，Ko等［17］以负荷MR心肌灌注成像为参考标准，研究显示腺苷负荷双能量CTP检测心肌灌注缺损的敏感性、特异性和准确性分别为89%、78%和82%。

动物模型和人体心肌动态CTP成像初步研究结果显示具有较好的价值。Ho等［18］使用新一代双源CT对35例病人行负荷和静息相动态灌注成像，与SPECT相比，CTP具有较高的准确性(每个心肌段的敏感性、特异性、阳性和阴性预测值分别为83%、78%、79%和82%)，并可计算出血流量参数定量评价心肌灌注，但该研究的辐射剂量高达20 mSv。

3 局限性

辐射剂量和对比剂:关于负荷心肌CTP成像方面争论比较大的是辐射剂量和对比剂用量问题。采用64层或双源CT的造影剂用量约150 ml，采用宽探测器如320层CT用量为100～140 ml［1，21］。不管采用何种扫描系统，对于肾功能不全的患者应避免此检查。尽管动态扫描可以对灌注血流进行量化，但相应带来辐射剂量的增加。负荷心肌CTP的总辐射量约12～14 mSv，与SPECT相似［21］。随着 CT技术的进展，我们相信负荷心肌CTP的辐射剂量和对比剂用量会逐步减少。

伪影:负荷药物暴露潜在心肌缺血的同时引起心率加快(平均心率＞75次/分)，导致运动伪影而影响诊断。随着CT时间分辨率的提高，运动伪影的影响正逐步减少。射线硬化束伪影也类似灌注缺损，导致假阳性。CTP图像上，心室下侧壁较易见到低密度区域的射线硬化束伪影，可能是对比剂充盈的降主动脉和高密度的椎体所致。当前使用射线硬化的校正算法及多方面努力减少此伪影的发生。两种伪影可结合多相位、阶段性室壁运动和相应的冠脉情况来鉴别灌注缺损真伪。

4 展望

负荷心肌CTP成像动物实验和前瞻性单中心临床的初步研究获得了令人振奋的结果，研究显示CTP在诊断心肌缺损方面与SPECT具有相似的诊断价值。而且，负荷心肌CTP成像可同时评价冠脉形态学和心肌灌注，明显优于单独CTA或SPECT。负荷心肌CTP的最高辐射剂量与SPECT相似，而且，随着CT技术的发展，辐射剂量会逐步减少。但是，负荷心肌CTP仍处在临床研究的较早期阶段。以往研究结果均为单中心的初步经验总结，研究对象局限在具有中高度危险因素的冠心病患者。而且，扫描参数不统一。需要进一步研究尤其是大宗病人的多中心研究来验证CTP的有效性。相信随着负荷心肌CTP技术的不断完善，它会成为一种极有前途的功能成像模式，将在冠心病的诊断、治疗和预后判断中发挥重要作用。

［1］Blankstein R，Shturman LD，Rogers IS，et al.Adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging using dual-source cardiac computed tomography.J Am Coll Cardiol，2009，54(12):1072-1084.

［2］Cury RC，Magalhães TA，Borges AC，et al.Dipyridamole stress and rest myocardial perfusion by 64-detector row computed tomography in patients with suspected coronary artery disease.Am J Cardiol，2010，106(3):310-315.

［3］George RT，Silva C，Cordeiro MA，et al.Multidetector computed tomography myocardial perfusion imaging during adenosine stress.J Am Coll Cardiol，2006，48(1):153-160.

［4］Christian TF，Frankish ML，Sisemoore JH，et al.Myocardial perfusion imaging with first-pass computed tomographic imaging:Measurement of coronary flow reserve in an animal model of regional hyperemia.J Nucl Cardiol，2010，17(4):625-630.

［5］George RT，Arbab-Zadeh A，Miller JM，et al.Adenosine stress 64-and 256-row detector computed tomography angiography and perfusion imaging:a pilot study evaluating the transmural extent of perfusion abnormalities to predict atherosclerosis causing myocardial ischemia.Circ Cardiovasc Imaging，2009，2(3):174-182.

［6］Levine MG，Ahlberg AW，Mann A，et al.Comparison of exercise，dipyri-damole，adenosine，and dobutamine stress with the use of Tc-99m tetrofosmin tomographic imaging.J Nucl Cardiol，1999，6:389-396.

［7］Belardinelli L，Shryock JC，Snowdy S，et al.The A2A adenosine receptor mediates coronary vasodilation.J Pharmacol Exp Ther，1998，284(3):1066-1073.

［8］Knabb RM，Gidday JM，Ely SW，et al.Effects of dipyridamole on myocardial adenosine and active hyperemia.Am J Physiol，1984，247(5 Pt 2):H804-810.

［9］Earls JP，Berman EL，Urban BA，et al.Prospectively gated transverse coronary CT angiography versus retrospectively gated helical technique:improved image quality and reduced radiation dose.Radiology，2008，246(3):742-753.

［10］Feuchtner G，Goetti R，Plass A，et al.Adenosine stress high-pitch 128-slice dual-source myocardial computed tomography perfusion for imaging of reversible myocardial ischemia:comparison with magnetic resonance imaging.Circ Cardiovasc Imaging，2011，4(5):540-549.

［11］Rocha-Filho JA，Blankstein R，Shturman LD，et al.Incremental value of adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging with dualsource CT at cardiac CT angiography.Radiology，2010，254(2):410-419.

［12］Weininger M，Schoepf UJ，Ramachandra A，et al.Adenosine-stress dynamic real-time myocardial perfusion CT and adenosine-stress firstpass dual-energy myocardial perfusion CT for the assessment of acute chest pain:Initial results.Eur J Radiol，2010，29.［Epub ahead of print］

［13］Rogers IS，Cury RC，Blankstein R，et al.Comparison of postprocessing techniques for the detection of perfusion defects by cardiac computed tomography in patients presenting with acute ST-segment elevation myocardial infarction.J Cardiovasc Comput Tomogr，2010，4(4):258-266.

［14］Gerber BL，Belge B，Legros GJ，et al.Characterization of acute and chronic myocardial infarcts by multidetector computed tomography:comparison with contrast-enhanced magnetic resonance.Circulation，2006，113(6):823-833.

［15］Siemers PT，Higgins CB，Schmidt W，et al.Detection，quantitation and contrast enhancement of myocardial infarction utilizing computerized axial tomography:comparison with histochemical staining and 99mTcpyrophosphate imaging.Invest Radiol，1978，13(2):103-109.

［16］Kurata A，Mochizuki T，Koyama Y，et al.Myocardial perfusion imaging using adenosine triphosphate stress multi-slice spiral computed tomography:alternative to stress myocardial perfusion scintigraphy.Circ J，2005，69(5):550-557.

［17］Ko SM，Choi JW，Song MG，et al.Myocardial perfusion imaging using adenosine-induced stress dual-energy computed tomography of the heart:comparison with cardiac magnetic resonance imaging and conventional coronary angiography.Eur Radiol，2011，21(1):26-35.

［18］Ho KT，Chua KC，Klotz E，et al.Stress and rest dynamic myocardial perfusion imaging by evaluation of complete time-attenuation curves with dual-source CT.JACC Cardiovasc Imaging，2010，3(8):811-820.

［19］Okada DR，Ghoshhajra BB，Blankstein R，et al.Direct comparison of rest and adenosine stress myocardial perfusion CT with rest and stress SPECT.J Nucl Cardiol，2010，17(1):27-37.

［20］Ruzsics B，Schwarz F，Schoepf UJ，et al.Comparison of dual-energy computed tomography of the heart with single photon emission computed tomography for assessment of coronary artery stenosis and of the myocardial blood supply.Am J Cardiol，2009，104(3):318-326.

［21］George RT，Arbab-Zadeh A，Cerci RJ，et al.Diagnostic performance of combined noninvasive coronary angiography and myocardial perfusion imaging using 320-MDCT:the CT angiography and perfusion methods of the CORE320 multicenter multinational diagnostic study.AJR Am J Roentgenol，2011，197(4):829-837.

116011 辽宁省，大连医科大学附属第一医院心血管检查中心

贾崇富 主治医师 硕士 研究方向:心血管影像Email:jiadayi@yahoo.com.cn 通讯作者:王照谦 Email:wangzq2000@hotmail.com

R541

A

1000-3614(2012)06-0477-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2012.06.023

2012-03-19)

(编辑:漆利萍)