衰减校正对碲锌镉SPECT定量分析心肌血流量与心肌血流储备的影响

庞泽堃,李剑明

(泰达国际心血管病医院核医学科,天津 300457)

碲锌镉(cadmium zinc tellurium, CZT)SPECT用于心肌灌注显像(myocardial perfusion imaging, MPI)具有辐射剂量低、显像快、灵敏度高及图像质量好等优势,可定量分析心肌血流量(myocardial blood flow, MBF)及心肌血流储备(myocardial flow reserve, MFR),对于诊断及评估冠心病(coronary heart disease, CHD)具有重要价值[1-3]。PET为现阶段无创定量分析心肌血流的金标准,评估前常需以CT进行数据衰减校正(attenuation correction, AC)[4],但目前临床多数CZT-SPECT仪并未常规配备CT功能。本研究观察AC对CZT-SPECT定量分析冠状动脉各主要分支MBF与MFR结果的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2021年5月—7月79例于泰达国际心血管病医院接受CZT-SPECT MPI的疑诊或确诊CHD患者,男39例、女40例,年龄39～83岁、平均(61.9±9.5)岁,体质量指数(body mass index, BMI)15.01～38.37 kg/m2、平均(25.86±3.57)kg/m2;高血压史54例、高脂血症史35例、糖尿病史18例、吸烟史24例、CHD家族史30例;既往20例接受经皮冠状动脉介入治疗、1例接受冠状动脉旁路移植术。排除陈旧性心肌梗死、近1个月内发作的无不稳定型心绞痛、二或三度房室传导阻滞、病态窦房结综合征、严重二尖瓣或主动脉瓣疾病、心肌病、低血压(收缩压<90 mmHg)及慢性阻塞性肺疾病。本研究经院伦理委员会批准(2022-0429-1);检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery NM530c CZT-SPECT扫描仪,99Tcm-甲氧基异丁基异腈(methoxyisobutylisonitrile, MIBI),放射化学纯度>95%,以“一日法”进行检查。SPECT显像前,先以GE Discovery Elite PET/CT采集CT衰减校正数据,扫描范围自肺尖至肝脏中下部,参数为电压120 kV,电流20 mA,层厚10 mm,矩阵512×512。之后先行静息显像,经静脉预注射99Tcm-MIBI 18.5～37.0 MBq以定位心脏,行5～10 s动态采集;再次注射99Tcm-MIBI 185～296 MBq,以表模式采集10 min,间隔60～90 min后行静息门控断层显像。间隔1～4 h行腺苷药物负荷显像[5],于预定位心脏、药物负荷达高峰(第3分钟)时注射3倍静息显像剂量(555～888 MBq)99Tcm-MIBI,以表模式采集10 min后,间隔45～60 min行负荷门控断层显像。参数:8帧/心动周期,心率窗宽±15%,能峰140 keV,窗宽±10%,分别静息采集6 min、行负荷门控显像4 min。

1.3 图像处理 由分别具有10年、20年工作经验的核医学医师各1名共同处理图像。于GE Xeleris 4DR工作站利用Corridor 4DM软件对及SPECT图像与CT图像依次进行融合对位、轴位调整及衰减校正;通过自动/手动调整心血池曲线输入函数ROI及心肌基底部位置,分别获得左心室(left ventricle, LV)心血池动态曲线及拟合曲线、LV心肌动态曲线及拟合曲线;校正负荷显像显像剂残留量后,以软件内置Net模型[6]分别测量LV、左前降支(left anterior descending, LAD)、左回旋支(left circumflex, LCX)及右冠状动脉(right coronary artery, RCA)的静息心肌血流量(rest MBF, rMBF)及负荷心肌血流量(stress MBF, sMBF),并根据公式MFR=sMBF/rMBF计算LV、LAD、LCX及RCA的MFR。分别对静息显像及负荷显像图像进行AC处理,以处理前图像为非AC组,以处理后图像为AC组,测量并计算2组rMBF、sMBF及MFR(图1);以LV-sMBF<1.8 ml/(g·min)为标准评定 MBF减低[7],记录2组MBF减低例数。

图1 患者男,51岁,冠心病,对CZT-SPECT定量分析心肌血流行AC处理后依次获得冠状位、矢状位及轴位CT(A)、SPECT(B)及SPECT/CT融合图(C)

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料,行配对t检验。以Pearson相关分析观察组间LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF与MFR的相关性:│r│≥0.8为高度相关,0.5≤│r│<0.8为中度相关,0.3≤│r│<0.5为低度相关,0<│r│<0.3为弱相关。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

AC组LV、LAD、LCX及RCA的rMBF与sMBF均低于非AC组(P均<0.001),而组间MFR差异均无统计学意义(P均>0.05)。非AC组LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF及MFR均与AC组上述指标呈中度正相关(P均<0.001)。见表1及图1。

表1 非AC组与AC组冠状动脉各主要分支rMBF、sMBF与MFR比较

非AC组57例(57/79,72.15%)、AC组76例(76/79,96.20%)MBF减低。

3 讨论

以SPECT 行MPI过程中,心肌周围组织阻挡并吸收γ射线可造成伪影致显像质量下降而影响诊断,亦可使定量分析结果产生一定误差。目前临床常采用AC技术克服射线衰减。AC可通过测量γ射线在组织中的吸收程度而计算每像素吸收校正系数,将所得系数用于原始数据可对衰减射线进行物理补偿[8],在一定程度上提高SPECT MPI诊断冠状动脉多支病变的准确性[9-10]。

目前针对AC对CZT-SPECT定量分析MBF结果的影响尚存在分歧。GIUBBINI等[11]回顾性分析54例疑诊或确诊冠心病患者,结果显示AC组CZT-SPECT与PET所测sMBF的相关性高于非AC组,且非AC组sMBF及rMBF均被高估。马荣政等[8]以动力学建模评估物理校正对CZT-SPECT定量分析心肌血流结果的影响,发现完整的物理校正可提高数据-模型一致性和测量MBF的准确率。另有学者[12]观察AC对于CZT-SPECT 测值的影响,发现AC组MBF、rMBF及sMBF均明显低于非AC组,而组间MFR无明显差异。上述研究结果提示,AC可影响MBF,而对MFR无显著影响。相反,WELLS等[13]认为心肌射线衰减存在区域异质性,各区域MBF存在差异;AC对于定量分析LV-MBF结果无明显影响,且并不能明显提高诊断效能,可能原因在于心肌和动脉输入函数的平均衰减相似,在一定程度上抵消了整体衰减效应。本研究结果显示,相比非AC组,AC组LV整体及各分支区域rMBF和sMBF均有不同程度减低(P均<0.001),支持GIUBBINI等[11]的观点。分析本研究组间LV整体及各分支MFR未见明显差异(P均>0.05)的主要原因,尽管经AC处理后rMBF和sMBF测值减低,但MFR为二者的比值,其衰减效应可能相互抵消,导致MFR无明显变化。值得注意的是,不能仅凭MFR正常即判断单支血管血流无异常,如在陈旧性心肌梗死患者,梗死区域内往往同时存在rMBF和sMBF减低,使其MFR可能正常;相反,在高血压患者,由于血压长期维持在较高水平,静息态下心肌耗氧量增加可致rMBF过高而MFR相应减低。定量分析心肌血流时,应综合考虑rMBF、sMBF及MFR加以评估。

本研究采集CT和SPECT图像时尽可能保证患者体位一致,以减少因体位变化而在两次采集间产生偏差;进行AC处理时,对SPECT与 CT图像中的心影轮廓进行严格对位,以减少定量计算误差。本研究结果显示,非AC组LV、LAD、LCX及RCA的rMBF、sMBF及MFR均与AC组上述指标呈中度正相关(r=0.698～0.790),上述指标经AC后变化情况呈同向趋势且程度较为一致,提示AC技术用于定量血流分析较为稳定、可靠;AC组LV整体及其各分支区域MFR数据变异性均小于非AC组,同样提示经AC后测量数据更为可靠。

本研究以LV-sMBF<1.8 ml/(g·min)为参考标准判定MBF减低,发现非AC组与AC组MBF诊断减低率分别为72.15%及96.20%,提示采用AC技术可提高CHD诊断率。

综上所述,AC可致CZT-SPECT定量分析结果中的MBF减低,但对MFR无明显影响。本研究的主要局限性:为回顾性分析,且样本量较小;未涉及噪声及散射效应;未对不同程度冠状动脉狭窄患者进行分层分析;缺乏与PET结果的比较;目前CZT-SPECT定量心肌血流尚未统一标准,有待后续进一步观察。