第4章 核素心肌灌注显像

第4章核素心肌灌注显像核素心肌灌注显像（myocardial perfusion imaging, MPI）作为影像学重要组成部分之一,对心血管疾病的临床诊断，可以提供多方面的信息，包括：解剖形态学、心脏功能、心肌血流灌注、心肌代谢、心肌受体和组织定征等。

单就用于心血管疾病诊断的核素显像而言，其仪器常用的有单光子发射型断层仪（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）、正电子发射型断层仪（Positron Emission Tomography，PET）。

与其他影像学不同的是，核素显像是一种显示生物体内生理、病理和生化功能与代谢过程的无创性功能性显像检查方法。

国内绝大多数心肌灌注显像剂是适用于单光子发射型断层(SPECT)的99m Tc -甲氧基异丁基异腈(99m Tc-MIBI),少数单位使用正电子类放射性核素标记的显像剂(PET),如15O-水、13N-氨(13N-NH3)等。

核素心肌灌注显像在临床上主要作为心肌存活的检测技术手段。

存活心肌是心脏血流灌注与功能均降低，但代谢仍维持在低水平状态；冠状动脉再通后，心肌功能异常可得到改善或恢复，包括心肌顿抑、心肌冬眠和重伤心肌。

心肌顿抑是指冠状动脉急性完全闭塞后遭受严重缺血的打击，引起左心室功能急剧下降的心肌，在血流灌注后，这些心肌功能在数十分钟至数周后可自行恢复。

心肌冬眠是心肌结构无改变但心肌代谢维持在低水平，一旦血流灌注改善后，心脏舒缩功能可即刻恢复，可能是侧支形成及残余血流维持心肌存活，使心肌细胞维持在低水平状态。

重伤心肌是指缺血持续数小时后，出现心内膜下心肌梗死，这种梗死区域心肌不完全致死、可逆性不完全的状态，再灌注时，重伤心肌功能可部分恢复。

在临床上，心肌顿抑、心肌冬眠及重伤心肌可同时存在，有时很难严格区分。

准确识别这些存活心肌,对其治疗选择和预后评估均十分重要。

存活心肌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。

因此反映心肌血流灌注和代谢的两种显像剂均可以判定心肌细胞的存活性。

存活心肌的特征是：①具有代谢功能；②具有完整的细胞膜；③有血流灌注；④有收缩期储备即对正性肌力药有收缩增强反应。

存活心肌的判断方法很多，主要从心肌代谢、心肌血流灌注、心室壁运动及解剖、形态等方面来判断，最常见的是：SPECT、PET、超声心动图、MRI 及多层螺旋CT（MSCT）等。

每种检查方法都有其优缺点和适用范围。

核素显像评价存活心肌的研究应用主要包括SPECT心肌显像和PET心肌显像。

心肌灌注显像剂静脉注射后，在心肌内的初始分布取决于局部心肌血流灌注量，随后心肌对心肌灌注显像剂的摄取与清除处于一个动态平衡的过程，呈现“再分布”。

心肌灌注显像剂在心肌内的聚集量与局部心肌血量成正比，与局部心肌细胞的功能或活性密切相关。

当冠状动脉狭窄达到一定程度时，局部心肌血流灌注的绝对降低，或者在运动试验或药物负荷试验时，正常冠状动脉供血区的心肌血流灌注明显增加，而有病变的冠状动脉供血区的心肌血流灌注相对少于正常的冠状动脉供血区，从而导致局部心肌血流分布的不平衡，心肌对显像剂的摄取绝对或相对减少，在心肌显像图上表现为放射性稀疏或缺损区。

冠状动脉具有很强的代偿功能，即使冠状动脉存在明显狭窄，由于冠状动脉自身的调节作用，仍能使静息状态的冠状动脉血流保持正常，因此，对于诊断冠心病，心肌显像常需与运动试验或药物负荷试验相结合。

一、心肌核素灌注显像方法（一）单光子发射型断层（SPECT）SPECT 心肌灌注断层显像成本较低，使用方便，是心脏病学的常规方法。

通常自右前斜位45°至左后斜位45°，旋转180°或行360°采集，采集30 ~ 60个投影。

每个投影采集时间为30 ~ 40 s，矩阵为64 × 64。

探头配置低能通用或高分辨型准直器。

可获得左心室心肌短轴、水平和垂直长轴断层图。

（二）正电子发射型断层（PET）PET具有高图像分辨率,可以提高敏感性和特异性,定量测量存活心肌绝对数,对理解发病机制很重要。

国际上通常认为18F-脱氧葡萄糖正电子发射型计算机断层显像(18F Glucose Positron Emission Computed Tomography，18F-FDG-PET)是检测存活心肌最准确的方法,称为“金标准”。

18F-FDG是葡萄糖的类似物，在血液、组织中的转运与葡萄糖相似，通过相同的转运载体进入心肌细胞内，在己糖激酶催化下磷酸化为6-磷酸FDG。

因为结构差异，6-磷酸FDG不能沿着糖酵解途径继续代谢，而且由于其带负电荷，不能自由通过细胞膜。

此外，心肌细胞的葡萄糖-6-磷酸酶活性低，脱磷酸作用弱，因此以6-磷酸FDG的形式滞留在心肌细胞内。

18F-FDG的结构类似于葡萄糖,摄取过程开始类似于葡萄糖的糖酵解过程,经细胞转运后,在己糖激酶作用下被磷酸化,但与葡萄糖不同,18F-FDG磷酸化后不再参与进一步的代谢过程,滞留在心肌细胞中,可作为示踪剂进行显像以反映心肌细胞的葡萄糖摄取过程。

正电子发射型计算机断层显像法,通过血流灌注及细胞膜的完整性两个方面来反映心肌是否存活。

201Tl心肌灌注显像因有其固有物理和生物学特性,可无创、准确地反映心肌血流灌注及心肌细胞的活动,认为是仅次于18F-FDG-PET显像的有效方法。

最近研究发现,201Tl 心肌灌注显像在有过心肌梗死病史的非糖尿病患者中能更好地判定心肌的存活。

缺血心肌201Tl摄取峰值时间延长,缺血周边正常心肌细胞中的201Tl也会慢慢弥散到缺血区,因而出现再分布现象,借此可区别缺血与坏死心肌,即有再分布表现提示为存活心肌,否则为坏死或瘢痕组织。

由于201Tl固有的物理和生物学特性及其量化、简便、无创、灵敏等特点,特别适用于不便行介入试验的患者,且可操作性强,对基层医院,更具安全性,对了解心肌血供和心肌的存活不失为一种有效方法。

在18F-FDG-PET显像中,顿抑心肌表现为血流正常而18F-FDG代谢降低;冬眠心肌表现为血流降低与18F-FDG高摄取;而坏死心肌或心肌梗死瘢痕则表现为血流减少,18F-FDG代谢降低,血流代谢缺损匹配。

18F-FDG存在两个局限性:①心肌对18F-FDG的摄取取决于饮食状态;②它只反映了葡萄糖代谢的初始过程,在急性心肌梗死早期,坏死心肌也能摄取18F-FDG；另外,18F-FDG-PET需在医院内配置专业加速器,其费用昂贵、技术复杂,使用不方便,使PET的临床使用受到很大限制。

（三）门控心肌显像门控心肌SPECT 和非门控心肌SPECT的不同之处在于，门控心肌SPECT数据采集时，用心电图作为门控信号（通常取R波），在每一个投影，每个心动周期采集8~16帧图像（通常采集8帧），RR窗值为20﹪。

在显示断层影像同时，可观察室壁运动，获得众多心功能参数。

研究表明门控与非门控心肌断层显像在诊断CAD方面无明显差异，但门控心肌断层显像可提高对小范围灌注异常的检出率，当用于评价心肌活性时，虽然非门控心肌断层显像也能直观地显示心肌梗死部位灌注减低区，但有明显低估存活心肌的缺点，特别是心肌顿抑或心肌冬眠往往与坏死心肌、心肌瘢痕混合存在，显示放射性减低而难以区分，而门控SPECT 通过测定舒张末期和收缩末期图像心室壁计数变化，可准确获得心室壁局部收缩功能的定量信息，结合局部运动变化及室壁增厚率等门控信息有助于存活心肌的检出。

（四）符合线路SPECT 显像近年来，随着符合线路在SPECT仪器中的应用，使SPECT检测存活心肌得到很大的发展。

用18F-FDG作为心肌灌注显像剂，患者禁食12小时，测定腹血糖水平，通过口服葡萄糖或注射胰岛素等，调节血糖适当范围，对于糖尿病患者，在口服阿甘莫司后，图像质量更好。

一般注射18F-FDG 111～370MBq 1小时后进行发射扫描。

在心肌缺血过程中，能量的产生由游离脂肪酸的氧化转变为葡萄糖，葡萄糖成为心肌能量主要来源，故其葡萄糖利用率增加，18F-FDG 显像时，缺血区显像剂摄取增加，而不可逆心肌损害的心肌节段组织中葡萄糖的利用与血流量呈平行降低。

一般公认18F-FDG-PET显像是判定心肌细胞存活的“金标准”，而18F-FDG符合线路SPECT显像在评价心肌活性的准确率方面与18F-FDG-PET 显像有较好的一致性，文献报道符合率达88%。

符合线路SPECT仪器中配备除常规高能准直器（400ke V）外，还配备超高能准直器（511ke V），它不仅有常规单光子核素显像的优势，而且能完成18F标记正电子核素显像，价格明显低于PET，更有利于临床推广应用。

18F-FDG SPECT 显像与18F-FDG-PET显像在评价活心肌方面有较好的一致性。

（五）双核素显像主要有: 99m Tc-MIBI /18F-FDG、99m Tc -HL91/201Tl 和99m Tc-MIBI /201Tl三种双核素心肌显像,可以提高存活心肌阳性预测值。

随着99m Tc-MIBI作为心肌灌注显像剂在临床应用的日益广泛以及18F-FDG SPECT成像技术的日趋完善,采用18F-FDG-SPECT显像与99m Tc-MIBI门控心肌灌注SPECT显像来联合评估存活心肌是可行的,既可以利用99m Tc-MIBI门控SPECT量化信息弥补非门控显像低估心肌活力的不足,又利用18F-FDG心肌代谢显像的“金标准”,进一步提高检出存活心肌的敏感度和准确度,是当前存活心肌研究的热点。

（六）其它近年来,在SPECT和PET基础上添加X线CT成像系统,形成SPECT/CT和PET/CT,实现了图像融合,一幅图像可以同时提供病变部位的功能代谢状况和精确的解剖结构,从而把心脏核医学的发展向前推进了一步。

二、心肌灌注显像类型（一）静息显像检查前空腹，静脉注射201Tl 92.5~111MBq 后5 min，采用SPECT进行断层显像，有明显心肌灌注异常时，应加做3~4h延迟显像。

若采用99m Tc-MIBI，则于静脉注射740 ~925 MBq后30 min，嘱患者进食500ml牛奶，以促进肝脏放射性的清除，1~1.5 h后进行心肌断层显像。

（二）负荷试验显像为了获得理想的显像结果，患者应在负荷试验前3~4 h开始禁食，停用β阻滞药等所有可能影响患者的心率或心肌血流灌注的药物。

在24h前停用普萘洛尔，4 h前停用长效硝酸盐、硝酸甘油等。

①运动试验：通常采用活动平板或踏车试验，一般从25W开始，每2~3min递增25W，在达到运动次极量时，静脉注201Tl 110~174MBq、99m Tc-MIBI或99m Tc-tetrofosmin，再鼓励患者运动30~60 s；②双密达莫试验：双密达莫具有强有力的血管扩张作用，是间接通过增加内源性腺苷而发生作用的。