门控心肌灌注显像测量左心室功能参数的影响因素研究进展

楚克涛 综述 罗章伟 审校

1.右江民族医学院研究生学院，广西 百色 533000；

2.广西中医药大学第一附属医院核医学科，广西 南宁 530000

左心室舒张末期容积(end-diastolic volume，EDV)、收缩末期容积(end-systolic volume，ESV)、左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)是评价左心室功能的重要参数，对心脏病患者的危险度分层、疗效评价和预后评估均有着重要的意义[1]。门控心肌灌注显像(gated myocardial perfusion imaging，G-MPI)是临床测量左心室功能参数的重要方法，一次检查可同时获得左心室心肌血流灌注、室壁运动和心功能参数多方面信息，其重复性好、准确度高已得到临床的广泛认可[2]。但G-MPI测量左心室功能参数的准确性受诸多因素的影响，如定量分析软件、重建方法、采集条件以及被检者自身差异等。本文就G-MPI 测定左心室功能参数的基本原理及影响因素的研究进展进行综述，旨在为临床更好地应用G-MPI提供理论依据。

1 G-MPI测定左心室功能参数的基本原理及准确性

心肌灌注显像是利用放射性核素标记的显像剂在心肌上的分布而成像的，心肌对显像剂的摄取量与该区域冠状动脉血流量成正比，根据显像剂的分布情况可以判断心肌缺血的部位、程度和范围。G-MPI是心肌灌注显像发展的一个较高水平阶段，它以心电图的R波触发采集，每个心动周期内按设定的时间等时、自动、连续地采集，若干个心动周期相应时段的数据累加，再经过计算机对数据的处理，即可获得左心室从舒张末期到收缩末期再到舒张末期的一系列心肌断层图像。定量分析软件根据一定的模型和算法确定出左心室心肌内外膜的边界，进而勾画出心腔的轮廓，再根据心腔内的像素值算出一个心动周期内某个时刻的心室容积大小，从而得到左心室功能参数[3-5]。

左心室舒张末期容积、收缩末期容积、射血分数是评价左心室功能的重要参数，对心脏病患者的危险度分层、疗效评价及预后评估有着重要的意义。目前临床上测量左心室功能参数的方法有多种[5-7]，包括X线左室造影、超声心动图、心脏MR、冠脉CTA、核素心室显像、门控心肌灌注显像等，其中心脏MR是目前被认为最准确的方法。由于G-MPI 一次检查便可同时获得左心室心肌的血流灌注、室壁运动和心功能参数等多方面信息，使其在临床应用时具有独特的优势。有研究[5，7-8]表明，G-MPI 测量左心室功能参数准确度高、重复性好，与其他测量方法具有良好的相关性和一致性。WANG 等[8]以“金标准”心脏MR 为参考，评价了G-MPI 测定扩张型心肌病患者左心室功能参数的准确性，结果显示，G-MPI 无论使用哪种定量分析软件，所得结果与心脏MR 结果均呈高度相关，其中使用QGS 定量软件处理数据时，测定的EDV 和ESV 与心脏MR 结果无统计学差异，LVEF 平均差值仅为2.0%。

2 G-MPI测定左心室功能参数的影响因素

2.1 定量分析软件 目前全自动定量分析软件主要有四种[3-5，9]：定量门控心肌断层显像软件(Quantitative Gated SPECT，QGS)、爱莫瑞心脏工具箱(the Emory Cardiac Toolbox，ECTb)、四维模型心肌断层显像软件(Four-Dimensional Model SPECT，4D-MSPECT)和门控心肌断层显像灌注与功能分析软件(Perfusion and Functional Analysis for Gated SPECT ，pFAST)。四种软件的主要区别是确定心肌内外膜时使用的模型和算法不同。它们测量的左心室功能参数具有良好的相关性和一致性，但也存在一定的差别[8-10]。NAKAJIMA 等[9]比较了四种软件所测EDV、ESV、LVEF 值，发现它们之间相关性良好，但QGS、ECTb和4D-MSPECT 容易高估小心脏患者的LVEF 值，而pFAST 容易高估大灌注缺陷患者的左心室容积。宋结平等[10]对比了QGS 和ECTb 软件测量结果的差异，发现两种软件所得结果呈高度相关性(r＞0.9)，但QGS所测得EDV、LVEF 值均低于ECTb，而ESV 值又高于ECTb。综上研究可以认为，四种定量软件所得结果相关性良好，但某些结果存在差异，因此不能相互替换。

2.2 图像重建方法 滤波反投影法(filtered backprojection，FBP)和有序子集最大期望值迭代法(ordered subsets expectation maximization，OSEM) 是G-MPI 图像重建的两种主要方法。研究表明，与FBP相比，OSEM重建后的图像具有空间分别率高，噪声伪影少等优势，但相对耗时[11]。MARIE等[12]认为，经OSEM 重建图像得到的左心功能参数要比FBP 更加准确。李家俊等[13]研究发现，在QGS 软件中，使用FBP重建图像测得的LVEF要低于OSEM，而在ECTb软件中，FBP 重建图像测得的LVEF 值又高于OSEM。即便是同一种重建方法，相关参数的设置不同，所得结果也可能存在差异。胡帆等[14]使用OSEM(4～16 个子集数和2～4次迭代次数，共5种方法)重建图像，结果发现，随迭代次数和子集数的增加，EDV 和ESV 逐渐增加，而LVEF 则逐渐减小，其中OSEM(12 个子集、2 次迭代)与心脏彩超结果最为接近。

2.3 工作站类型 美国GE、飞利浦和西门子是G-MPI最常用的3种工作站。由于不同工作站重建图像时使用的程序以及机器内在固有属性的差异，可能导致结果存在差异。蒋志新等[15]对比了飞利浦和西门子工作站对G-MPI测定左心室功能参数的影响，结果表明，两种工作站测量的EDV、ESV、LVEF 之间的差异均有统计学意义(P均＜0.05)，但EDV和ESV的差异均在10 mL以内，LVEF相差5%以内，且两者相关性和一致性良好，从临床角度考虑，认为两种工作站可以相互替换，但对于小心脏患者或同一患者的治疗随访中，建议前后使用同一种工作站。

2.4 采集条件 时间分辨率对于G-MPI 测定左心室功能参数具有较强的影响，KURISU等[16]发现，16帧和8帧采集所得结果相关性良好(r＞0.95)，但16帧采集获得的EDV、LVEF 较8帧采集要大，ESV值较8帧采集要小，表明两种采集模式不可相互替代。而矩阵和放大倍数会影响像素的大小，进而能影响定量分析软件对心室容积的估算，HAMBYE等[17]研究表明，64×64矩阵采集测定的EDV和ESV要比128×128要小，而LVEF 要更大。准直器的灵敏度和分辨率也能影响G-MPI 定量结果的准确性，HAVEL 等[18]发现，与传统SPECT 比较，新型心脏IQ-SPECT 测量的左心室容积更大，而LVEF值更小，究其原因可能与准直器的类型相关。

2.5 衰减矫正 进行心肌灌注显像时，通常会用到衰减校正技术，这是由于心脏周围的软组织(如胸壁、乳房和膈肌等)会对γ射线造成衰减，易产生伪影，降低图像质量。衰减矫正能有效减少这种伪影对图像的干扰，联合门控技术能进一步提高心肌灌注显像结果的准确性[19]。衰减矫正对G-MPI测定左心室功能参数是否有影响，目前尚存争议。冯建林等[20]探究了153Gd 衰减校正对G-MPI 测定左室心功能参数的影响，结果表明，与非衰减矫正比较，153Gd 衰减矫正测得的EDV、ESV会偏大，而LVEF无差异。但国外KIM等[21]研究发现，无论是静息还是负荷显像，CT 衰减矫正都不会影响G-MPI 对左心功能参数的测定，即CT衰减矫正和非衰减矫正测得EDV、ESV、LVEF均无差异。笔者分析，造成以上研究结果存在差异的原因可能为：研究者使用衰减矫正的方法不同(153Gd衰减矫正或CT 衰减矫正)；显像剂类别不同(99mTc-MIBI 或201TI)；数据重建方法不同(FBP 或OSEM)；病例样本的选择不同等。因此，关于衰减矫正对于G-MPI测定左心功能参数的影响还需更多中心的研究。

2.6 显像剂的类别、剂量和开始采集的时间 201T1和99mTc 标记的化合物是目前最常用的SPECT 心肌灌注显像剂，与201T1 相比，99mTc 具有物理半衰期短，发射的γ光子能量高，组织衰减轻，图像质量高等优点，因此99mTc 标记的化合物已成为我国目前最常用的心肌灌注显像剂，其中以99mTc-MIBI 最具代表性。有研究[22]表明，G-MPI 使用这两种显像剂测定的左心功能参数具有良好的相关性和一致性，但使用99mTc显像剂所得数据会更加准确且重复性更好。G-MPI 使用99mTc-MIBI的剂量一般为20～30 mCi，开始采集的时间一般在注射后1 h。当注射的剂量不足时，心肌的放射性计数低下，图像的信噪比低，空间分辨率差，不利于定量软件对心肌内外膜的确定，进而影响结果的准确性。采集过早，肝脏伪影大，而采集过晚，肠道伪影明显。因此，使用更优质的显像剂，采取恰当的剂量和开采时间，有利于提高G-MPI结果的准确性。随着科学的发展，低剂量、快速采集逐渐被实现，如近些年出现的碲锌镉心脏专用SPECT，其探测器具有更高的灵敏度和分辨率，能在保证图像质量和诊断效能的前提下，显著地减少显像剂的剂量，缩短显像时间[23]。

2.7 患者的自身因素 患者性别、年龄、体表面积、左心室容积大小、肌壁厚度、心肌灌注缺损的面积和程度、心律等都是影响G-MPI测量左心室功能参数准确性的因素[24-28]。有研究表明，G-MPI 测量小心脏的结果容易出现偏倚，其原因可能是小心脏的图像空间分辨率低，影响软件对心肌内外膜的勾画，而女性中出现小心脏的概率更高[25-26]。此外，女性乳房对放射性造成的组织衰减也会影响G-MPI测定左心功能参数的准确性，MANRIQUE等[29]发现，在QGS软件中，当对心脏模型加入乳房衰减因素后，测得的左心室容积要小于无乳房衰减的结果。心肌的灌注缺损也会对G-MPI测定左心室功能参数产生影响，KURISU等[27]研究发现，在QGS 软件中，对于小的灌注缺陷，G-MPI会低估EDV 和ESV，而对于大的灌注缺陷，G-MPI 又会高估ESV 和LVEF 值。YAMAGUCHI 等[28]以心脏MR 结果为参考，发现对于心肌肥厚的患者，G-MPI容易高估左心室容积，而低估射血分数。此外，G-MPI 是以心电图的R 波触发采集的，心律失常会降低G-MPI 结果的准确性，因此美国核心脏病学会建议，当20%以上的心律落在窗宽外时不适合做门控采集。

3 结语

G-MPI 测定左心室功能参数受诸多因素的影响，因此，在临床应用时，应该根据科室所用定量软件、工作站、重建方法和采集条件等建立本单位的正常数据库，在对定量参数解读时也应该充分考虑到这些因素的影响。相信随着科学的发展，G-MPI结果会更加准确，能为临床提供更多有价值的信息。