心肌存活性的无创评估方法

孙冬冬 王海昌

冠心病患者存在不同程度的心肌缺血，在行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)前，采用无创心肌缺血方法准确评估存活心肌对于患者PCI 的预后至关重要。PCI 目的在于改善存活心肌的血流灌注，恢复局部心肌功能。如果冠心病患者靶血管支配区域无存活心肌，即使采用PCI 术开通血管，也无法改善心肌缺血，同时增加了手术风险和治疗费用。靶血管供血区域有存活心肌时，PCI 术可增加缺血心肌血流灌注，使处于冬眠或顿抑状态的心肌恢复功能，降低心绞痛发生率，改善患者心脏功能。因此，无创心肌缺血检查对冠心病患者治疗策略的选择和预后判断极为重要。

一、存活心肌

存活心肌是指由于严重缺血而导致功能障碍的心肌，根据血流灌注状态分为顿抑心肌和冬眠心肌。顿抑心肌的概念于1982 年由Braunwald 和Klonar 提出，是在急性、短暂、重度心肌缺血缓解后(一般缺血时间＜20 min)心肌细胞虽未坏死，但出现缺血后收缩功能障碍，通常在成功再灌注治疗后2 周内恢复正常功能。冬眠心肌指由于长期慢性低灌注，心肌细胞保持存活但收缩功能降低的一种状态，冠状动脉血供恢复后冬眠心肌的收缩功能可完全恢复正常。心肌冬眠是机体的适应性保护机制，心肌缺血后心肌细胞耗氧量降低，收缩力降低，以适应缺血、缺氧的状态，避免发生心肌坏死，临床可见于稳定型心绞痛、不稳定型心绞痛及心肌梗死等患者。坏死心肌是在严重心肌缺血后出现的不可逆心肌损害、心肌细胞崩解，即使冠状动脉血流恢复，心功能也不会得到改善。除坏死心肌外，顿抑和冬眠心肌都具有收缩功能储备，在恢复血流灌注后都可以部分或全部恢复收缩功能，属于存活心肌［1］。

二、常用无创心肌存活性评价方法

常用的无创心肌存活性评价方法包括正电子发射断层扫描显像、单光子发射计算机断层显像、超声心动图、磁共振成像等。对于存活心肌的检测，上述无创检查方法各有利弊，在临床工作中应结合患者个体情况合理选择。

1. 正电子发射断层扫描显像(PET)

PET 技术采用标记有正电子发射型同位素的营养物质(如葡萄糖、氨基酸、水、氧等)作为示踪剂，在体内可发射出带正电荷的电子，与周围带负电荷的电子碰撞发生“湮没”，并将能量转化为方向相反、能量相等(511KeV)的两个光子，光子可被PET 仪的两个探头同时探测到，通过对体内放射性物质的分布进行准确的定位和定量，评估局部心肌的血流灌注和代谢情况。心肌细胞存活的最可靠标志是代谢活动的存在，而一定量的血流灌注则是保证代谢活动的基础，因而反映心肌血流灌注和代谢的PET 显像法均可达到评价是否有存活心肌的目的。PET 显像是检测心肌存活的“金标准”，包括PET 心肌灌注显像和PET 心肌代谢显像［2］。

(1)PET 心肌代谢显像:PET 心肌代谢显像可采用18F 氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)检测心肌细胞葡萄糖代谢及采用123I 脂肪酸测定心肌细胞脂肪酸代谢，并评估是否存在存活心肌。18F-FDG PET 心肌代谢显像一度被认为是评价心肌存活的“金标准”，其通过比较心肌血流灌注与代谢之间的匹配状态对心肌存活进行评价。当心肌灌注节段性降低时，口服葡萄糖后的FDG PET 显像提示心肌相应节段对FDG 摄取正常或相对增加，即灌注-代谢不匹配，标志着心肌细胞虽缺血但仍然存活。与之相反，心肌相应节段FDG 摄取降低(灌注-代谢匹配)提示无存活心肌［3］。

在急性心肌梗死患者中，上述结果的解读应慎重，因为急性心肌梗死后灌注-代谢不匹配模式可能并非完全代表有心肌存活。有研究发现，急性心肌梗死再灌注后梗死区存活心肌及非存活心肌摄取FDG 都增加，这可能是缺血/再灌注本身增加FDG 摄取所致［4］。心肌梗死后局部心肌炎症反应增强，白细胞摄取FDG 增加，也能导致存活心肌评估时出现假阳性结果。此外，糖尿病患者由于胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗，心肌对18F-FDG 的摄取也会相应降低，干扰存活心肌的判断。因此，PET 心肌代谢显像虽然对于存活心肌的检测敏感性和特异性均较高，仍可能存在假阳性或假阴性结果，在临床应用中，应结合患者病史资料慎重判断。

(2)PET 心肌灌注显像:心肌灌注显像可反映心肌的血流灌注情况，常用的心肌灌注显像示踪剂有82铷(82Rb)、13N-氨水(13NH3-H2O)、15O-水(15O-H2O)、11C-乙酸(11C-AC)等。存活心肌对于上述放射性物质的摄取率很高，放射性核素在心肌局部的分布与心肌血流成正比，因而心肌灌注显像可以根据局部心肌的血流灌注情况来判断局部心肌的存活性。多项研究表明，PET 心肌灌注显像和PET 心肌代谢显像存在较好的相关性。Beanlands 等［5］观察了PET 显像在冠心病合并严重左心室功能障碍患者血运重建中的作用，一级终点事件为随访1 年心源性死亡、心肌梗死及心源性因素再入院发生率。研究结果提示，PET 指导血运重建组患者术后出现首次事件时间晚，心源性死亡发生率低，但与标准治疗组比较，差异无统计学意义。对于左心室瘢痕面积大、冬眠心肌面积小的患者不建议行血运重建治疗;而左心室瘢痕面积小，冬眠心肌面积大的患者建议行血运重建治疗。对于近期无冠状动脉造影检查的患者，PET 指导血运重建组心源性死亡发生率显著低于传统治疗组，此类人群应推广PET 检查。PARR-2 研究［6］亚组分析也提示，PET 检测冬眠心肌对于PCI 具有重要的指导意义。PET 检测提示，大面积心肌缺血的患者血运重建治疗后获益更多。患者肾功能是预后的独立预测因素，FDG PET 检测提示患者为高危人群时血运重建治疗后获益更显著。

(3)PET/CT 血管造影融合显像:多模态影像融合是目前影像诊断的热点，冠状动脉CT 血管造影(CTA)可提供冠状动脉狭窄位置、程度、钙化积分等信息。PET 成像可评估心肌血流灌注、心肌代谢以及心室功能。上述两种影像学手段的准确融合，即PET/CTA 融合图像可全面评估靶血管供血区域存活心肌情况，是冠心病患者靶血管供血区域冬眠心肌和瘢痕组织评估的有效手段。

2. 单光子发射计算机断层显像(SPECT)

(1)SPECT 成像评估存活心肌:SPECT 评估存活心肌的原理在于存活心肌细胞具有完整的细胞膜，可蓄积201铊(201Tl)、99m锝-甲氧基异丁基异腈(99mTc-MIBI)等心肌灌注显像剂。当心肌局部无放射性核素蓄积时，提示该区域心肌已发生不可逆坏死。201Tl SPECT 心肌显像时，心肌细胞通过细胞膜上的Na+-K+-腺苷三磷酸(ATP)酶系统将201Tl 转运至心肌，201Tl 的摄取量与心肌血流量呈正相关。99mTc-MIBI SPECT 心肌显像的原理是99mTc-MIBI 通过细胞膜内外电位差扩散进入心肌细胞，通过检测心肌局部99mTc 放射性核素的聚集情况判断是否有心肌存活。此外，也可采用18F-FDG SPECT 显像评估存活心肌。FDG-SPECT 与FDG-PET 的显像方法不同，但都可对存活心肌的部位、范围进行评估，其结果具有良好的相关性［7］。

(2)CTA/SPECT 融合评估存活心肌:慢性闭塞病变是PCI 治疗中最难攻克的堡垒，病变闭塞时间长，斑块硬度大，开通过程中射线暴露时间长，使用器械多。如果慢性闭塞病变供血区域没有存活心肌，即使开通血管，患者也未能获益。当慢性闭塞病变供血区域存在存活心肌时，成功开通血管可增加心肌血供，增加心肌细胞电稳定性，减缓左心室重构，改善左心室功能。因此，此类患者的存活心肌评估显得尤为重要。虽然PET 显像是评估存活心肌的“金标准”，但PET 显像医疗费用高，PET 设备也未在国内各级医院普及应用，其临床推广存在一定的困难。而SPECT 显像医疗成本低，冠状动脉CTA 显像也在国内大中型医院得到了很好的普及应用。本中心开展的CTA/SPECT 指导慢性闭塞病变患者PCI预后的临床研究提示，CTA/SPECT 融合图像可准确评估靶血管供血区域存活心肌，具有存活心肌的患者开通闭塞血管后，获益显著［8］。

3. 心肌超声造影

心肌超声造影(MCE)采用包裹高分子量气体材料的微气泡即超声微泡对比剂，在超声诊断频率下产生共振，由此产生的背向散射信号引发与血流量成正比的超声信号。微气泡能长时间存在于血管腔内，不扩散或溢出到心肌细胞或细胞间隙，“稳定”地存在于循环系统，与血液均匀混合，且与红细胞具有相似的血流动力学特征。因此，微气泡可作为极好的红细胞示踪剂，反映某一区域心肌微循环的灌注情况。MCE 可评估整体和局部心肌结构、功能、灌注及缺血区域微血管的完整性，检测存活心肌，从而预测该区域功能恢复情况。

目前，MCE 已广泛用于急性心肌梗死微血管血流及完整性评估。PCI 可迅速开通梗死相关动脉，但急性心肌梗死易导致微血管痉挛、微血管栓塞等，PCI 术中一旦出现慢血流或无复流，提示患者预后不良。而MCE 可检测心肌内微血管系统，评估急性心肌梗死再灌注后微血管血流及存活心肌，当梗死区域微血管血容量减少或灌注不足时会出现对比剂灌注分布缺失，提示心肌坏死。存活心肌数量减低与左心室射血分数改善呈显著负相关，进一步验证了检测心肌存活的重要性。

4. 磁共振成像(MRI)

心脏核磁共振成像具有很高的空间分辨力，可准确区分心内膜和心外膜，定量分析收缩功能和储备。静息心脏磁共振可测量室壁厚度改变，多巴酚丁胺负荷磁共振成像可评估心肌收缩功能储备，对比增强心脏磁共振以及磁共振波谱可评估存活心肌，延迟增强技术可诊断心内膜下心肌梗死及非透壁心肌梗死。

(1)多巴酚丁胺负荷磁共振成像(Dob-MRI):多巴酚丁胺注射后收缩期室壁厚度增加≥2 mm 提示存在存活心肌。Schmidt 等［9］报道40 例慢性心肌梗死伴室壁运动功能异常的患者，Dob-MRI 成像舒张期室壁厚度≥5.5 mm，注射负荷剂量药物后心肌增厚≥2 mm 为心肌存活的适应证。与18F-FDG PET 比较，Dob-MRI 成像也可准确检测梗死区存活心肌，预测血运重建后心功能恢复。两种成像方法比较，PET 有较高的敏感性，而Dob-MRI 有较高的特异性。传统的MRI 有很大的主观性，不能评估辐射状或环状的心脏变形，利用心肌标记技术可以最大程度地克服以上缺点。研究表明，多巴酚丁胺及心肌标记MRI 评估存活心肌，敏感度可提高到89%，特异度可提高到93%［10］。

(2)延迟增强心脏磁共振成像(LGE CMR):研究表明，CMR 延迟增强区域与组织病理学心肌梗死区域几乎完全吻合，应用此技术可定量判断非存活心肌［11-12］。Kim 等［13］研究提示，心肌延迟增强范围越大，相应节段的存活心肌越少，再血管化后心功能恢复的可能越低。增强CMR 的分辨率是SPECT 的42 倍，可检出心内膜下心肌梗死，而SPECT 则无法检出。与PET 相比较，CMR 的敏感度和特异度分别为86% ～96%及84% ～94%，对于心内膜下心肌梗死的检测，CMR 同样优于PET［14-16］。

(3)磁共振波谱分析(MRS):磁共振波谱是目前惟一可以从亚细胞水平检测细胞完整性的技术。研究较多的有31P-MR 波谱成像和细胞内23Na 磁共振成像。31P-MR 波谱成像通过检测ATP 和磷酸肌酸(PCr)等能量物质分析心脏能量代谢和紊乱机制;而23Na 磁共振成像通过心肌细胞内Na+浓度评估存活心肌，因为心肌损害不可逆转时其细胞膜的完整性丧失，Na+-K+泵功能异常致细胞内Na+增加。Yabe等［17］研究发现，心肌灌注显像灌注缺损的心肌节段，不论灌注缺损可逆与否，PCr 水平均降低，而ATP 水平在不可逆灌注缺损节段显著降低，在可逆灌注缺损节段降低并不显著。

三、小结

存活心肌的检测深化了临床医师对于缺血心肌的认识，为冠心病患者PCI 治疗提供了客观依据。根据存活心肌具有代谢功能的特征，PET 通过代谢显像结合灌注显像判断心肌的代谢与血流灌注是否匹配来评估存活心肌，是检测存活心肌最有价值、最准确的方法，被认为是检测心肌存活的“金标准”。在临床应用中，由于PET 检查费用高昂，大部分医院不具备PET 检测仪器，其临床推广受到了一定限制。SPECT 检测可准确评估存活心肌，而CTA/SPECT 融合影像技术结合冠状动脉解剖学特点及心肌灌注情况，可准确评估冠心病患者靶血管供血区域存活心肌，其检测结果对于冠心病患者PCI 策略选择至关重要。MRI 可综合利用形态、运动及对比增强等多种技术全面检测心肌活性，清晰显示心内膜至心外膜间心肌梗死的透壁程度及梗死区存活心肌的范围，临床应用颇具前途。此外，超声心动图，特别是药物负荷超声心动图可通过评价异常心肌节段的收缩功能来判断心肌活性，以多切面实时观察、安全、廉价、可重复检查等诸多优点备受关注，具有广阔的应用前景，临床普及率较高。多层螺旋CT 具有较高的时间、空间分辨率，能提供心肌梗死后心脏解剖、形态及功能的综合信息，有望成为一种功能成像模式，在评估存活心肌方面发挥重要作用。

存活心肌评估对于PCI 策略选择至关重要。有存活心肌的患者可行PCI 术进行血运重建，对于此类患者PCI 治疗可开通罪犯血管，改善冬眠或顿抑心肌功能，提高左心室功能，促进心肌细胞电稳定性，减少心律失常发生率，改善预后。对于无存活心肌的患者，即使开通血管，也无法改善心肌供血及心脏功能，并造成大量医疗资源的浪费。因此，临床医师应结合患者的特征和临床可行性，选择适合的方法，早期识别冠心病患者存活心肌，对于有存活心肌的患者尽早实施血运重建治疗恢复局部心肌的血液供应，使患者从血运重建术治疗中受益，降低并发症发生率，减少医疗费用。

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