趙守松,孫文杰,陸路,秦杰,付巍
核素心肌顯像評估存活心肌的研究進(jìn)展
趙守松,孫文杰,陸路,秦杰,付巍
桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,廣西桂林 541001
冠心病可導(dǎo)致心肌缺血,根據(jù)血流再通后受損心肌收縮功能的恢復(fù)情況,可將其分為存活心肌和壞死心肌,準(zhǔn)確評估存活心肌對冠心病治療決策的制定和預(yù)后有重要意義。近年來,隨著核醫(yī)學(xué)的發(fā)展,核素心肌顯像評估存活心肌更加常用,其檢查操作簡單,照射劑量不大,且沒有創(chuàng)傷性損害,大多數(shù)患者都能接受,已廣泛應(yīng)用于冠心病患者的評估。本研究對單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層攝影心肌顯像和正電子發(fā)射體層攝影心肌顯像技術(shù)評估存活心肌的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
冠心病;存活心肌;單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層攝影心肌顯像;正電子發(fā)射體層攝影心肌顯像
近年來,冠心病(coronary heart disease,CHD)的發(fā)病率逐步上升,是發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家人口死亡的主要原因之一[1]。根據(jù)心肌缺血發(fā)生的速度、范圍、程度及側(cè)支循環(huán)建立等,CHD患者心肌細(xì)胞的損害會出現(xiàn)壞死心肌、冬眠心肌和頓抑心肌等情況。當(dāng)冠狀動脈再通血流恢復(fù)后,冬眠心肌和頓抑心肌功能可逐步恢復(fù)正常,即為存活心肌。血運(yùn)重建后,有存活心肌的患者不僅能夠改善生存率及心力衰竭癥狀[2],而且可以防止患者未來發(fā)生心肌梗死、心臟病住院心源性死亡,還能防止左室功能的進(jìn)一步惡化[3]。準(zhǔn)確評估CHD患者的存活心肌對臨床決策和預(yù)后評估具有重要意義。通過冠脈造影或心電圖運(yùn)動試驗(yàn)檢查CHD,只能從解剖學(xué)角度或室壁運(yùn)動情況判斷有無冠脈狹窄,不能直接反映心肌血流灌注情況及存活狀態(tài)。核素心肌顯像評估存活心肌具有更加準(zhǔn)確、無創(chuàng)、安全等優(yōu)點(diǎn)。本研究對單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層攝影(single-photon emission computed tomography,SPECT)心肌顯像和正電子發(fā)射體層攝影(positron emission tomography,PET)心肌顯像評估存活心肌的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
201Tl是K+類似物,由回旋加速器生成,物理半衰期為73h。利用“再分布”現(xiàn)象可判斷缺血存活心肌。Malhotra等[4]利用201Tl負(fù)荷/24h方案準(zhǔn)確預(yù)測晚期再分布95%心肌節(jié)段的存活能力,對血運(yùn)重建后心肌灌注的改善有重要價(jià)值。Schinkel等[5]對40項(xiàng)201Tl評估心肌生存能力成像研究進(jìn)行綜合分析,結(jié)果顯示其預(yù)測血運(yùn)重建術(shù)后局部心肌功能恢復(fù)的平均敏感度和特異性分別為87%和54%,陽性預(yù)測值(positive predictive value,PPV)和陰性預(yù)測值(negative predictive value,NPV)分別為67%和79%。研究發(fā)現(xiàn),在使用201Tl靜息/再分布顯像的28項(xiàng)研究中,心肌功能恢復(fù)的平均敏感度和特異性分別為87%和56%,PPV和NPV分別為71%和78%;在使用201Tl再注射方案的12項(xiàng)研究中,其敏感度和特異性分別為87%和50%,PPV和NPV分別為58%和81%。表明201Tl靜息/再分布顯像較201Tl再注射顯像具有更高的特異性和PPV,而二者的敏感度和NPV相似。201Tl的各種顯像方案會不同程度低估存活心肌。綜上,通過201Tl的“再分布”現(xiàn)象可有效判斷心肌存活狀態(tài),預(yù)測血運(yùn)重建術(shù)后心功能恢復(fù)情況。但201Tl輻射大、成本高、易產(chǎn)生衰減偽影、空間分辨率較差,其臨床應(yīng)用受到限制。
99mTc是一種產(chǎn)生于鉬–锝發(fā)生器的陽離子示蹤劑,物理半衰期為6h。99mTc-MIBI是一種脂溶性、小分子單價(jià)陽離子,靜脈注射后通過擴(kuò)散方式進(jìn)入心肌細(xì)胞,與細(xì)胞線粒體結(jié)合,可反映心肌細(xì)胞存活情況[6]。研究表明,99mTc-MIBI預(yù)測血運(yùn)重建心功能恢復(fù)的敏感度和特異性分別為81%和66%[7],硝酸甘油介入可進(jìn)一步提高99mTc-MIBI心肌顯像對缺血存活心肌的檢出率[8]。王軍等[9]對急性心肌梗死患者進(jìn)行靜息及硝酸甘油介入99mTc-MIBI心肌灌注顯像,提示有存活心肌者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療,其左心收縮功能明顯改善,療效確切。研究發(fā)現(xiàn),使用小劑量多巴酚丁胺能提高存活心肌的檢出率[10],而99mTc-MIBI可能會低估心肌的細(xì)胞活性[11]。與201Tl相比,99mTc-MIBI心肌灌注顯像在評估存活心肌方面更具優(yōu)勢,應(yīng)用廣泛,但其通過消化系統(tǒng)排泄速度慢,易對心肌下壁顯影造成干擾。
99mTc-HL91是一種非硝基咪唑類乏氧顯像劑,其制備簡單、價(jià)格低廉、無細(xì)胞毒性,可提供心肌組織缺氧但存活的直接證據(jù),從而識別缺血但存活的心肌[12-13]。國外研究表明,99mTc-HL91乏氧顯像在大鼠長時(shí)間缺血再灌注急性期評估存活心肌方面具有極高的臨床價(jià)值[14]。亦有國內(nèi)研究表明,99mTc-HL91乏氧顯像對于評估存活心肌具有一定價(jià)值。Liu等[15]以臨床隨訪判斷心肌存活情況為標(biāo)準(zhǔn),得出99mTc-HL91乏氧顯像結(jié)合99mTc-MIBI心肌灌注顯像診斷66個(gè)存活心肌節(jié)段的敏感度、特異性、準(zhǔn)確性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為90.9%、100%、92.3%、100%和66.7%。研究表明,99mTc-HL91乏氧顯像結(jié)合心肌灌注顯像可判斷隱匿型CHD患者的心肌活性,指導(dǎo)其治療方式的選擇及判斷預(yù)后情況[16]。但Okada等[17]認(rèn)為,99mTc-HL91只有在氧含量降低至足夠低時(shí)才有可能滯留于心肌內(nèi)而顯像。心肌頓抑時(shí)心肌氧含量可能是正常的,此時(shí)對99mTc-HL91攝取不敏感。綜上,99mTc-HL91乏氧顯像對CHD患者存活心肌的評估有重要臨床價(jià)值,其獲取簡單,為暫無PET/CT的科室提供檢測心肌活性的新方法。
目前,PET心肌代謝顯像是無創(chuàng)評估心肌存活的“金標(biāo)準(zhǔn)”,最常用的顯像劑是18F-氟代脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)[18]。18F-FDG心肌代謝顯像通常與心肌灌注顯像結(jié)合來判斷心肌活性。Dong等[19]利用18F-FDG PET/CT判斷冠狀動脈慢性完全閉塞(coronary chronic total occlusion,CTO)患者側(cè)支循環(huán)血流與心肌存活率的關(guān)系,結(jié)果證實(shí)側(cè)支循環(huán)不是預(yù)測心肌存活的有效方法,需通過18F-FDG PET/CT代謝顯像對存活心肌進(jìn)行評估,以指導(dǎo)血運(yùn)重建,提高生存率。Namdar等[20]研究表明,通過18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像能夠檢測老年CHD患者的存活心肌,行血運(yùn)重建術(shù)后可明顯改善其左室射血分?jǐn)?shù)及存活率。崔雅麗等[21]采用18F-FDG心肌代謝顯像聯(lián)合99mTc-MIBI心肌灌注顯像,有效評估36例急性心肌梗死患者經(jīng)皮腔內(nèi)冠狀動脈成形術(shù)前后存活心肌情況。綜上,18F-FDG心肌代謝顯像在評估心肌活性及預(yù)測血運(yùn)重建療效方面具有重要臨床應(yīng)用價(jià)值,是無創(chuàng)性評估存活心肌最準(zhǔn)確的方法,但PET/CT存在檢查費(fèi)用高、無法檢測心內(nèi)膜下微小梗死灶等局限性,且18F-FDG的攝取可能會受到某些藥物、糖尿病、年齡、性別和心力衰竭的影響。
2.2.113N-NH3應(yīng)用最早和最為廣泛的正電子心肌灌注顯像劑為13N-NH3,其物理半衰期約為10min。13N-NH3心肌灌注顯像可通過心肌血流灌注參數(shù)定量評估存活心肌,NH3清除率可反映心肌細(xì)胞的代謝完整性,是高準(zhǔn)確率判斷心肌活性的標(biāo)志[22]。研究表明,靜息和負(fù)荷狀態(tài)缺血性心肌病患者存活心肌的心肌血流量(myocardial blood flow,MBF)均高于非存活心肌[23]。Wang等[24]研究表明,13N-NH3PET靜息MBF可作為18F-FDG PET顯像的補(bǔ)充,用于評估存活心肌及預(yù)測冠狀動脈旁路移植術(shù)后左室射血分?jǐn)?shù)的潛在改善。Benz等[25]利用13N-NH3心肌灌注聯(lián)合18F-FDG心肌代謝顯像對180例缺血性心肌病患者的冬眠心肌進(jìn)行識別,結(jié)果表明負(fù)荷MBF、靜息MBF和13N-NH3清除率、心肌血流儲備和分布容積的曲線下面積分別為0.564、0.635、0.520、0.553、0.560;當(dāng)靜息MBF閾值設(shè)為0.45ml/(min·g)時(shí),預(yù)測存活心肌的敏感度為96%,特異性為12%。冬眠心肌和瘢痕心肌之間的靜息MBF有較大重疊,13N-NH3PET心肌灌注顯像定量參數(shù)對預(yù)測缺血性心肌病患者心肌活性具有低到中等的診斷價(jià)值。
2.2.215O-H2O15O-H2O由加速器生產(chǎn),半衰期為2min。15O-H2O PET成像是MBF測定的金標(biāo)準(zhǔn)[26]。可灌注組織分?jǐn)?shù)(perfusable tissue fraction,PTF)、可灌注組織指數(shù)(perfusable tissue index,PTI)是心肌存活的有效標(biāo)志物。研究表明,基于15O-H2O PET灌注成像的靜息MBF、PTF和PTI對豬心肌梗死模型心肌存活的評估是可行的,心肌節(jié)段梗死體積分?jǐn)?shù)≥75%定義為無存活心肌,梗死心肌節(jié)段的MBF和PTF低于非梗死心肌節(jié)段;MBF的節(jié)段分析顯示,MBF、PTF和PTI在評估存活心肌(梗死體積分?jǐn)?shù)<75%)時(shí)有相似的AUC,分別為0.85、0.86和0.90,當(dāng)以相對MBF≥67%、PTF≥66%為截?cái)嘀禃r(shí),評估存活心肌的正確率分別為90%和81%[27]。
2.2.382Rb82Rb由發(fā)生器獲得,半衰期為1.25min,其與201Tl類似,亦是K+類似物,心肌攝取82Rb的多少受局部血流灌注、Na+水平、Na+-K+-腺苷三磷酸酶的活力及膜結(jié)構(gòu)完整性的控制,可反映心肌存活情況。Moody等[28]以82Rb和18F-FDG灌注-代謝PET顯像為標(biāo)準(zhǔn)探討82Rb藥代動力學(xué)與存活心肌的關(guān)系,結(jié)果表明通過常規(guī)82Rb MBF測定的房室模型計(jì)算出的82Rb動力學(xué)參數(shù)K2和分配系數(shù)KP可有效區(qū)分冬眠心肌和瘢痕心肌。僅含82Rb的KP替代18F-FDG心肌代謝顯像評估的缺點(diǎn)是82Rb相對于18F-FDG PET/CT的空間分辨率較低,可能不利于82Rb圖像識別小的非跨壁瘢痕。
2.2.418F-氟哌啶酮18F-氟哌啶酮是新開發(fā)的PET心肌灌注顯像劑,半衰期為108min,屬于還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸拮抗劑[29]。Sherif等[30]研究發(fā)現(xiàn),18F-氟哌啶酮可準(zhǔn)確評估永久性冠狀動脈閉塞和缺血再灌注大鼠模型的心肌梗死面積,從而確定存活心肌數(shù)量的多寡。Wang等[31]進(jìn)一步探討18F-氟哌啶酮在小型豬體內(nèi)的生物分布及定量分析價(jià)值,并與13N-NH3·H2O進(jìn)行對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)18F-氟哌啶酮心肌灌注顯像攝取程度高、清除率快、圖像質(zhì)量好、心功能參數(shù)測定準(zhǔn)確,具備心肌血流定量的潛力,其在人體中也能較好的定量MBF[32]。目前,國外已完成18F-氟哌啶酮的Ⅲ期-1試驗(yàn),但其在國內(nèi)的研究仍較少[33]。
綜上所述,利用13N-NH3、15O-H2O、82Rb及18F-氟哌啶酮等可準(zhǔn)確測定PET心肌血流定量參數(shù),從而有效評估存活心肌;但13N-NH3、15O-H2O、82Rb半衰期短,不便于遠(yuǎn)距離輸送,需回旋加速器或發(fā)生器進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn),成本高,導(dǎo)致未能在臨床廣泛應(yīng)用[34]。18F-氟哌啶酮作為一種新型PET顯像劑,具有廣闊的臨床應(yīng)用前景,但仍需大量臨床試驗(yàn)研究予以證實(shí)。
PET/MR成像是利用MR成像數(shù)據(jù)提供PET的衰減校正,近年來已發(fā)展成為常用的綜合成像方式。MR成像使用釓造影劑和延遲增強(qiáng)成像來判斷心肌存活。MR成像對心肌存活的評估最終取決于延遲釓增強(qiáng)(late gadolinium enhancement,LGE)厚度的百分比[35]。研究發(fā)現(xiàn),20例心肌梗死患者接受PET/MR成像檢查,其FDG-PET成像和LGE-MR成像結(jié)果基本一致[36]。Rischpler等[37]對28例原發(fā)性急性心肌梗死患者于經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術(shù)后5~7d行PET/MR成像檢查,評價(jià)局部心肌節(jié)段18F-FDG攝取和LGE透壁程度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)18%功能受損的心肌節(jié)段的PET和MR成像結(jié)果不一致,對于該部分心肌節(jié)段,F(xiàn)DG攝取率對心功能恢復(fù)有更好的預(yù)測作用。綜上,PET/MRI具有MRI多參數(shù)成像及PET分子成像的優(yōu)勢,且相比PET/CT其輻射小,在評估存活心肌方面有很大潛力。但PET/MR成像成本高、價(jià)格昂貴,仍有許多尚待解決的問題[38]。
對CHD患者的心肌存活情況進(jìn)行早期評估,從而選擇合適的治療方式是目前臨床醫(yī)師亟需解決的問題。與心肌X線造影相比,SPECT和PET心肌顯像是一種無創(chuàng)檢查方式,可直接從分子水平反應(yīng)心肌存活狀態(tài),從而解決這一難題。但每種顯像方式亦有其局限性,如何結(jié)合患者患病情況、經(jīng)濟(jì)水平及醫(yī)院設(shè)備,選擇合適的顯像方案仍是CHD患者存活心肌的評估、療效評價(jià)及預(yù)后判斷等臨床實(shí)踐中面臨的重要問題。
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(2022–11–01)
(2023–06–19)
R81
A
10.3969/j.issn.1673-9701.2023.20.032
付巍,電子信箱:380015540@qq.com