心肌灌注成像在冠心病诊断中的应用进展

心血管疾病导致的死亡人数接近全球死亡总数的三分之一，冠心病(coronary heart disease，CHD)在心血管疾病中占比例最高[1]。冠心病指冠状动脉发生粥样硬化引起管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病，也称缺血性心肌病。研究表明，冠状动脉狭窄程度与是否存在心肌缺血及心肌缺血的程度并非呈线性相关[3]，即冠状动脉狭窄的形态学评估很少反映心肌缺血的实际水平[4]。在明确冠状动脉狭窄程度的同时，早期发现心肌微循环灌注异常具有重要意义[5]。心肌灌注则是指在单位时间内通过心肌微循环的血流量[6]，心肌灌注尤其是负荷心肌灌注检查作为一种评价心肌微循环的方法已广泛开展[5]。基于心肌灌注的多种影像学检查方法，包括CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion imaging)、核素心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)、MR心肌灌注成像(MR myocardial perfusion imaging，MRMPI)及心脏声学造影(contrast echocardiography，CE)[2]均取得了显著进展。心肌灌注储备降低被认为是心肌缺血的标志之一，也越来越引起学者关注。本研究综述基于心肌灌注的各种成像方法在冠心病诊断中的应用进展。

1 CT心肌灌注成像

CT心肌灌注成像的现有技术包括静态成像技术和动态成像技术[4]，两种影像都可以用单能或双能技术完成[7]。静态CT灌注成像与核素心肌灌注成像原理相似[8]，在注射造影剂达峰值时分别在静息和负荷状态下进行扫描，通过首过阶段随血流而来的造影剂在心肌分布的特点来判断心肌血流灌注情况。静息状态下的静态心肌灌注评估通常采用已获得的CT血管造影(CT angiography，CTA)图像进行冠状动脉的形态学评估[9]，不需要额外的采集时间或辐射。对于负荷显像，Rocha Filho等[10]对35例冠状动脉疾病高风险病人的研究表明，当CT方案补充负荷灌注评估时，其诊断的敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV)均显著改善。Rochitte等[11]最近发表的一项多中心研究评估了381例经冠状动脉造影与单光子发射计算机断层扫描(SPECT)联合诊断为灌注缺损的冠心病病人，联合CTA和静态CT负荷灌注成像的诊断准确率为87%，而在无心肌梗死或既往冠状动脉疾病病人中的准确度分别为90%和93%。通过增加静态CT负荷灌注成像显著改善了CTA的准确性，并可以帮助识别血流动力学变化显著的冠状动脉疾病病人[11]。有研究指出，与心脏MRI相比，双能CT心肌灌注成像具有相似的准确性[12-13]。

动态CT心肌灌注成像是唯一可以直接测量心肌灌注的CT技术[4]。随着第三代双源CT的推出，高时间分辨率动态心肌灌注成像的扫描范围已扩展至105 mm，因此即使在更大的扩张心脏中也可以覆盖整个心脏的范围[4]。最近一项关于动态CT心肌灌注成像的研究显示，灌注缺损的存在和数量与发生不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE)相关，其与心血管疾病的临床危险因素和梗阻性冠状动脉狭窄有关[14]。联合动态CT心肌灌注成像及CTA可使下游分支有创性冠状动脉造影及血运重建减少5倍，CTA提示存在梗阻性冠状动脉狭窄但负荷CT心肌灌注成像正常病人12个月的MACE发生率较低[15]。在一项Meta分析中，以有创性的冠状动脉造影作为金标准诊断狭窄程度>50%的冠状动脉狭窄时，联合CTA和动态CT心肌灌注成像，灵敏度和特异性分别为85%和93%[16]。另一项以有创性血流储备分数(flow reserve fraction，FFR)为金标准诊断冠状动脉疾病的Meta分析发现，动态CT心肌灌注成像可筛查存在显著血流动力学改变的狭窄冠状动脉，并作为有创性的冠状动脉造影的有效守门人，每例病人的阴性似然比为0.12，与MRI(0.14)和正电子发射断层扫描(PET)(0.14)相当，并优于SPECT(0.39)和超声(0.42)[17]。一项纳入146例病人的多中心研究也得出结论，应用动态CT心肌灌注显像定量评估左心室灌注是可行的，并证实了动态CT心肌灌注成像中对于灌注情况的视觉评估和CTA影像的冠状动脉狭窄具有相关性[18]。最近另一项多中心研究中证实动态CT心肌灌注成像和MR灌注成像诊断冠心病的准确性相似[19]。自动管电流调节技术是近年的一项技术进步，还可以显著减少动态CT心肌灌注显像中的辐射剂量[20]。使用CTA对冠心病低危或中危组病人进行诊断和风险评估是有效的，而对于冠心病高危组或粥样硬化斑块较重的病人，CTA易高估病变血管的狭窄程度[21]。CTA联合CT心肌灌注成像提高了冠心病诊断的阴性预测值和特异性，能够准确检测冠状动脉中度狭窄引起的缺血，并据此选择合适的病人进行有创性血管造影和血运重建[7]，预测2年MACE发生率、远期MACE发生率和无事件生存率的作用与冠状动脉造影和单光子发射计算机断层显像相近[22]。

2 核素心肌灌注成像

核素心肌灌注成像的应用始于1973年的201Tl 心肌平面显像[23]，负荷心肌灌注成像是心肌灌注成像的进一步发展，其具有无创、安全、诊断准确性高、价格便宜等优点[24]。探测器所使用的是碘化钠(NaI)晶体，而半导体探测器碲锌镉(cadmium zinc telluride，CZT)的问世标志着核医学仪器硬件上的新突破。CZT 探测器的成像原理是将γ 射线直接转化为电信号。与传统SPECT相比，CZT晶体相机进行心肌成像可显著缩短扫描时间，大幅降低辐射剂量，减少运动伪影，并提升病人舒适度。高速CZT晶体相机可提供与标准SPECT相当的图像质量，且具有相同的诊断效能[25-28]。用于SPECT核素心肌灌注成像的显像剂包括201Tl、99mTc-MIBI、99mTc-替曲膦等。在1项针对48例临床诊断为X综合征(又名微血管性心绞痛)的病人行多巴酚丁胺负荷-再分布201Tl SPECT心肌灌注显像的研究结果显示，心肌放射性分布稀疏节段与主要冠状动脉供血区域不完全一致，该研究认为上述结果是由微血管病变或内皮功能紊乱导致的，从而得出结论201Tl SPECT心肌灌注成像反映的是心肌血流灌注情况，在X综合征病人的检查中能合理解释其劳力性心绞痛的症状[29]。近期1项对70例经冠状动脉造影确诊为CHD的病人行腺苷负荷99mTc-MIBI心肌灌注成像的研究证实，单独的核素心肌灌注成像对于CHD诊断的符合率显著高于心脏超声[30]。另一项研究也证实，CHD病人行99mTc-MIBI心肌灌注成像显示的灌注稀疏缺损与冠状动脉造影相一致[31]。张乐乐等[32]研究了99mTc-替曲膦心肌灌注成像的结果证实99mTc-替曲膦心肌灌注显像对CHD诊断及治疗方案选择方面有重要的临床应用价值，而且99mTc-替曲膦与99mTc-MIBI相比有着在肝脏内清除时间短等优势。Kapur等[33]的研究表明，应用以上3种显像剂进行心肌核素灌注成像，3组间多数临床变量及诊断准确性差异无统计学意义。最近的1项Meta分析总结出使用衰减校正(attenuation correction，AC)MPI提高了CHD诊断的准确性[34]。Huang等[35]的研究表明，使用计算机断层衰减校正(computed tomography attenuation correction，CTAC)可增加CHD诊断的特异性进而显著改善诊断效能，特别在肥胖病人和男性病人中的用处更大。目前使用SPECT进行心肌灌注成像诊断心肌缺血的常规方法仍是视觉评估，而对于由多支血管病变引起的均匀的、全心的心肌灌注减少常无法进行准确预测。克服这一缺陷的可靠方法是测量负荷成像时的局部心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)和冠状动脉血流储备(coronary flow reserve，CFR)[36-37]。PET在心肌灌注成像方面拥有高分辨率、高灵敏度和低组织衰减的优势，被认为是检查存活心肌的“金标准”。Rimoldi等[38]在猪的模型上已证实PET可以测量正常厚度的左室室壁MBF分布，并提出这项技术将促进在病理生理学层面上对于心肌缺血的理解，从而使患有冠状动脉疾病的病人受益。贾志新等[39]对20例确诊为陈旧性心肌梗死病人行13N-氨水(13N-NH3)、18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)PET心肌显像来预测存活心肌，并在血运重建后对其中12例病人行13N-NH3、18F-FDG PET随访。研究结果显示，术前PET判断为存活的心肌节段，术后有85.7%的血流灌注及代谢恢复正常，从而证实了13N-NH3、18F-FDG PET显像对冠心病心肌存活的预估、血运重建的疗效预测及术后评估等方面具有重要的临床应用价值。在Hiroshima等[40]用11C-羟基麻黄碱(11C-HED)PET测定心肌血流量，并与15O-H2O PET比较，证明了从11C-HED PET显像评估MBF是可靠的，即可从11C-HED PET测得MBF并同时评估交感神经功能。由于PET检查费用昂贵，在临床中很难广泛开展。在Shrestha等[41]对16例病人行99mTc-替曲膦动态SPECT和13N-NH3PET显像的对比研究，两者测得的MBF具有显著相关性，相应的CFR也具有相关性。从而得出结论，使用99mTc-替曲膦进行动态心脏SPECT成像是评估MBF的好方法。

3 MR心肌灌注成像

MR心肌灌注成像主要应用在心肌活性的检测方面。目前最常用的对比剂是Gd-DTPA，MR心肌灌注成像对心肌细胞存活能力的分析是以Gd-DTPA的分布特性为基础的。MR首过心肌灌注的最佳显像方法是经团注缩短T1时间的对比剂后进行快速T1WI成像[42]。Lipinski等[43]的1项Meta分析证实负荷MR心肌灌注成像对于判断CHD病人的预后具有重要作用，并有助于指导已知或疑似CHD病人的危险分层。延迟增强MR成像能够发现心肌的不可逆性损伤，梗死的心肌因对比剂潴留表现为信号增强或亮色，可肉眼分辨[44]。在行MR心肌灌注成像的同时行延迟显像时，可准确获得心肌梗死的范围及梗死心肌的形状[45]，杨滔等[46]研究表明延迟增强MR对冠状动脉旁路移植术后病人心功能改善也有着良好的预测价值。

冠状动脉磁共振成像(coronary magnetic resonance imaging，cMRI)可抑制血管周围组织和管腔内血流的信号，只显示管壁情况，而在CHD中，通常会存在血管壁增厚的改变，相比于用有创的方法检测血流储备分数，cMRI可无创性的获得冠状动脉管壁的厚度及截面积[47]。MR心肌灌注成像可在一次检查中完善心脏的形态及功能的成像，且具有无创、无电离辐射的优势，已越来越多的应用于临床。

4 心脏声学造影

心脏声学造影是近年来超声心动图的一项新技术，分为左心腔声学造影(left ventricle opacification，LVO)和心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)，分别反映的是心室壁的运动情况和心肌灌注情况。心脏声学造影的成像原理是使用不同的信号处理技术增强造影剂的非线性谐波信号，抑制组织和组织运动产生的线性和(或)非线性回波信号[48]。心肌声学造影使用的造影剂是直径<10 μm的小气泡，造影剂浅静脉注入后流经冠状动脉进入心肌微循环，微泡不能透过血管壁进入到外间隙，留在血管内而反映出心肌缺血的部位及程度[49]。心肌声学造影可显示直径在4 μm以下心肌微血管灌注状态，弥补了冠状动脉造影仅能显示心外膜外直径>100 μm血管的不足。在灌注正常的区域补充对比度，而在明显冠状动脉阻塞的区域补充延迟或缺失[50]。Porter等[51]研究表明，心肌声学造影能够显著提高心肌节段异常的检出率。

5 图像融合

在图像融合技术方面，CTA联合SPECT[52-54]和PET已被广泛应用[55]，有研究证实，CTA与SPECT进行图像融合能够提供更多的关于病变血管的信息，进而更好地指导临床治疗方案的制定[56-57]；CTA与PET进行图像融合可以做到优势互补，避免单纯PET或CTA造成的假阳性和假阴性，能明显提高CHD的诊断准确性[58]。而CTA与MR的图像融合应用较少。Spiczak等[59]研究认为，CTA/3D-MR成像的图像融合证实冠状动脉病变和负荷诱发的心肌灌注缺损的解剖学相关性，有助于完善CHD的诊断评估，进而证明将CTA与MR进行图像融合可指导临床，避免不必要的血运重建。

PET/MRI是一种将PET的功能代谢显像和MRI的解剖结构显像结合在一起的设备，将心肌灌注、心肌代谢及冠状动脉解剖融合成图像，在诊断冠心病心肌缺血、心肌梗死、判断存活心肌等方面具有独特的临床价值，尤其在冠状动脉硬化斑块的检测方面有着独特的优势[60]。已有研究证实PET/ MRI测得的颈动脉FDG的代谢情况(炎症指标)与PET/CT获得的结果相近，而且MRI具有软组织分辨率高的特点，与PET/CT相比能更好地区分管腔和管壁[61]。PET/MRI还可以为心肌梗死后的重构提供更全面的评估，并指导治疗方案的制定[60]。

综上所述，心肌灌注成像反映的是心肌微循环状态，已被广泛应用于临床冠心病的诊断及预后评价。各种心肌灌注成像的方法都有其独特的优势，随着影像诊断技术的发展，心肌灌注成像可不断结合新技术更全面地诊断评估心脏疾病，为临床提供更丰富的诊断信息。