门电路心肌灌注断层显像对左室射血分数的评估
作者:童裕维 陈玉琼
单位:童裕维(广州暨南大学医学院内科,广东 广州 510632);陈玉琼(广州暨南大学医 学院附属医院老年科,广东 广州 510632)
关键词:
心血管病学杂志000115分类号: R817.4 文献标识码:A
文章编号:1004-3934(2000)01-0048-04
Evaluation of Left Ventricular Ejection Fraction
From Gated Myocardial Perfusion SPECT
TONG Yu-wei
, 百拇医药
(Department of Internal Medicine,The Guangzhou Jinan University Medical College, Guangdong Guangzhou 510632)
CHEN Yu-qiong
(Department of Gerontology,Th e Affiliated Hospital of Guangzhou Jinan University Medical College, Guangdong Guangzhou 510632)▲
核素心肌灌注显像在无创诊断心血管疾病上可谓独树一帜,与其它方法不同,核素心肌 显像展示心血管疾病的病理生理演变,从而进行诊断与组织定征。近年来心肌灌注显像已经 取得重大进步,包括新的99m锝(99mTc)标灌注示踪剂的发展,药物负荷试验和 单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)技术,以及评价心肌灌注功能和活力的定量、半定量 方法的进一步发展。门电路SPECT显像(GSPECT)代表了最近这个领域发展的最重要的进步。 心肌SPECT多年来主要采用非门电路心肌断层显像的方法,并已形成常规。80年代中末期, 国外开始试用门电路心肌灌注断层显像(心肌灌注GSPECT),使核心脏病学的研究有了新的进 展。心肌灌注GSPECT不但可以提高冠状动脉疾病(CAD)诊断灵敏度、准确性,尤其对于病情 较轻的心绞痛患者,而且对灌注缺损的定位及灌注心室室壁运动的定量更加准确[1,2 ]。心肌灌注GSPECT对于评估心肌质量、局部收缩期增厚和局部灌注等指数有额外的潜力 。最近在计算机程序方面的改进使GSPECT易推广应用,因而对使用此技术定量评估心室功能 产生了广泛的兴趣[3]。好几种技术可以用于评估心肌灌注或左室功能,但能同时 做到这两点的却极少。超声心动图、MRI和计算机X线断层都是评估心肌运动、厚度的技术, 而且也被用于评价心肌灌注,但是目前还没有任何方法比放射性核素心肌显像检测灌注异常 更加准确[4]因此,心肌灌注显像合并功能显像有着广泛的临床应用前景。与单纯 的灌注显像相比,它对于CAD的诊断效能明显提高,而且提供极有价值的判断预后的信息[5,6]。左室射血分数(LVEF)不仅反映左室整体功能,更是与CAD预后相关最有价值 的指标,所以近年来很多研究人员致力于心肌灌注GSPECT评估LVEF的工作,并取得了很大的 进展。
, 百拇医药
1 心肌灌注GSPECT的优点
1.1 GSPECT是利用心电图的R波触发SPECT断层显像的采集装置,在建立图像的过程中,它 克服了因心脏搏动而引起的常规心肌断层显像中心室壁图像边缘不清的缺点,提高了图像分 辨率。由于门电路显像时,心动周期舒张期部分相应的影像会叠加在一起从而产生删除收缩 期的影像,这样就避免了收缩期和舒张期数据混合而造成的影像模糊以及由于节段收缩不一 致而产生的伪影,门电路还可帮助鉴别由组织衰减产生的伪影[7,8]。马志海等 [9]人对29例门电路和非门电路心肌灌注断层图像的分析表明,门电路断层图像的分 辨率明显高于非门电路断层图像,作者认为门电路心肌灌注断层检测微小病变和多支血管病 变的阳性率明显高于非门电路断层显像。
1.2 心肌灌注GSPECT可以获得单独的心脏收缩期和舒张期断层图像,由于舒张期图像心腔 放大,心室壁较薄,消除了局部容积效应的影响,从而使舒张期图像更真实地反映心肌血流 灌注情况,能显示传统断层图像难以分辨的微细心肌灌注异常及小心腔和小左室腔患者的心 肌灌注异常[7,10]。Mannting等[10]研究发现舒张末的各项结果与临床 资料更符合,认为左室灌注异常在舒张期的研究中显示得更为逼真。
, http://www.100md.com
1.3 心肌灌注GSPECT能同时评价心肌血流灌注与心肌舒缩活动。舒张和收缩图像的心室径 线变化同时可提供左心室壁收缩厚度、室壁向心运动和LVEF等参数,评价室壁运动和心肌灌 注、心肌组织存活性的关系,为临床心脏疾病的诊断提供了较多的依据[1]。以往C AD患者需进行心肌显像配合心脏超声、X线心室造影或放射性核素心室显像,才能评价心功 能,心肌灌注GSPECT同时分析心室壁运动可以增加缺血性心脏病的诊断准确性[11] ,并提供预后的重要信息。评估LVEF作为左室整体收缩功能指标,ST、STR、WCF等作为局部 功能的指标,进一步增强了门电路SPECT的临床应用。
对于拟诊为CAD的病人是否进行进一步的冠状动脉造影,心肌灌注GSPECT具有“gatekeeper ”的作用,既心肌灌注显像正常的病人,基本上不需要进行有创的冠状动脉造影,而显像有 心肌缺血或梗塞的病人则可进行冠脉造影以确定其狭窄部位,和是否行再血管化治疗[ 12]。心肌灌注GSPECT已常规用于诊断CAD,确定心肌缺血,梗塞部位,严重程度与范围 ,判断梗塞心肌内是否有存活心肌,其诊断敏感性和特异性都很高。
, 百拇医药
2 心肌灌注GSPECT显像剂的应用
用门电路心肌断层显像评价左心功能及室壁运动时,显像剂宜用99mTc-MIBI,因为99mTc的物理特性好,与TI相比具有光子能量高及可注射较大剂量的优点。心肌摄取 99mTc-MIBI与冠状动脉血流成比例,无论正常灌注还是心肌缺血,静息还是运动试 验 ,99mTc-MIBI的分布在几小时内相当恒定,在不严重的梗塞区无再分布现象,而且 99mTc-MIBI的高统计计数支持它与门电路配合使用[1,8]。门电路技术发挥 了 99mTc灌注示踪剂的全部优点,心肌内示踪剂的分布具有稳定性、空间性,而且心动 周期中心肌示踪剂活性的短暂变化反映出局部室壁运动和室壁增厚[13]。
Tetrofosmin是近几年发展起来的一种新型心肌显像剂,它无需加热、冷却而使标记时间缩 短,心/肝、心/肺比值高,而且显像的时间较为合适(0.5~4小时)。大多数作者认为, 99mTc-Tetrofosmin心肌灌注显像图的质量要优于TI显像图。99mTc标记的心肌 显像剂的发展使心肌灌注GSPECT在临床上越来越实用[14,15]。
, 百拇医药
3 心肌灌注GSPECT评估LVEF的临床价值
对于CAD患者,治疗的主要目的是降低心肌梗塞、严重心律不齐和心因性死亡的发病率,所 以区分低危病人与易发生心脏事件的高危病人是非常必要的,这有助于临床医师决定最佳治 疗方案。结合心电图检查进行核素心肌灌注显像与心室造影是目前临床上最为广泛应用的无 创性方法。心肌灌注GSPECT结合介入性负荷试验不但提高CAD的诊断灵敏度,而且从有无灌 注异常,灌注缺损的可逆性、部位、范围,肺摄取情况及有无左室暂时性扩大等几个方面帮 助判断CAD患者的预后,决定治疗方案。核素心室造影则主要是根据所测心功能情况评价预 后,最有价值的是LVEF,又包括负荷与静息LVEF的变化[16]。心室功能和CAD病变 范围一致性很好。杜克大学的研究者发现在对CAD病人的7年随访期内,有严重左室功能不全 和正常左室功能的人之间生存率有着显著的差别。静息LVEF在慢性稳定性CAD病人中对用药 和外科治疗有同等重要的预测价值。CAD病人有相对正常的LVEF和降低的LVEF间11年生存率 有显著差别[17]。多中心梗塞后研究组显示与心脏相关的死亡率在静息LVEF从45% ~65%的CAD病人是相似的,然而一旦静息LVEF降至40%以下,死亡率则显著增加[18] 。据此可以提供CAD病人极有价值的估计预后的信息。
, http://www.100md.com
心肌灌注显像及LVEF正常者预后良好,发生心脏意外的危险性较少;而多室壁心肌灌注异常 ,有可诱发的心肌缺血(或逆性灌注缺损),LVEF降低者,发生心因性死亡及非致命心肌梗塞 等心脏意外的危险性高度增加。在临床上病人只需注射一次放射性药物,即可同时获得两方 面的信息,提供更多诊断和判断预后的资料,又节约了花费。同时,心肌灌注GSPECT为非创 伤性检查,其所测LVEF值与X线造影所测值良好相关,又避免了X线心室造影心脏插管过程中 的血流动力学风险和肾毒性风险[3]。
4 心肌灌注GSPECT评估LVEF的方法及有效性
心肌灌注GSPECT是从心肌收缩期和舒张期的差别入手,利用公式计算容积,从而获得左室容 积收缩分数即LVEF,在一定程度上受心室形态和经验因素的影响。X线心室造影是测定LVEF 的金标准,但由于它是创伤性检查,应用受到一定限制。而门电路核素心室显像通过心室腔 内放射性随心脏收缩与舒张涨落的变化计算LVEF,因而不受和较少受心室几何形态改变的影 响,较为准确地估测LVEF,尤其对于左室室壁瘤患者[19]。目前临床上多选用核素 心室显影作为标准判断心肌灌注GSPECT评估LVEF方法的有效性。而核素心室显影又包括平衡 法心血池显像和首次通过法心血池显像。
, http://www.100md.com
4.1 平面法测定LVEF:
Depuey等人[20]发展了一种方法计算LVEF,是通过人工画出门电路心室中间垂直和 水平长轴片层的舒张末(ED)和收缩末(ES)心内边界,凭借椭圆形转换的Simpson规则进行心 内容积的评估。尽管此法估测的LVEF与平衡法心室显影所测值相关性很好(平均r=0.93 sEE - 5.1),但观察者内、观察者间的重复性欠佳(r=0.75 r=0.75)。而造成不准确的原因主要是 有梗塞和广泛严重灌注缺损的病人需人工勾画其心内边界,此外在实际操作过程中仅仅勾画 每个时期的两幅图画的边界,而且强行认定心内几何形状为完美的椭圆形均为此方法的缺陷 [21,8]。Williams的修正方法是心内边界中数字矩阵转化后半自动确定从而改善 边界测定。此法所用的数字阵转化技术,即影像中的计数倒转使心腔“热”、室壁“冷”, 并与通常在核医学计算机系统中用于心血池显影的边界测定系统配合应用,增强边界测定。 此法所测LVEF与X线心室造影良好相关(r=0.93 sEE=6.2),与首次通过心血池显像间相关也 很好(r=0.87 sEE=8.2)。观察者内和观察者间的差别都非常小,相关系数从0.93至0.99, 重复性有明显提高[3]。然而,在有严重灌注缺损的病人,仍需手工画出感兴趣区( ROI)作为片层的外界[21]。
, http://www.100md.com
Mochizuki等人[14]采用面积长度法在EKG门电路SPECT中评估左室容积和LVEF。取 左室中间的垂直和水平长轴片层用于测量左室容积,靠近基底的两个短轴片层(距基底1/3) 和靠近心尖的两个短轴片层(距心尖1/3)也参与其动态显示。根据模型研究、作者的经验以 及Holman等人的报道,采用最大心肌象素计数的65%作为阈值,用肉眼判断的方法确定ED和E S的图像,应用面积长度法计算EDV和ESV,从而得出LVEF。由水平长轴和垂直长轴图像所估 测的LVEF值与左室造影相关良好(r=0.87,0.83p<0.001),与MRI相关系数 分别为0.89、0.89(p<0.001)。周颖等采用相同的方法得到类似的结 果,进一步证明了其在临床上的实用价值,因为在ES图像中心腔面积较小,勾画心腔边界时 受象素大的影响更为明显,使ES心腔ROI面积测量值比实际值减少的程度要大于ED心腔ROI的 情况,所以与心室造影相比高估了LVEF[22]。
Miron等人[23]的门电路99mTc-MIBI心肌显像测量LVEF所用的室径几何法则 是以左室中间垂直和水平长轴片层的长轴和短轴的测量为基础。此法采用近似椭圆体模型计 算ED和ES容积,而这种模型常用于X线心室造影和二维的超声心动图。此技术应用方便,而 且与超声心动图所测LVEF值一致性很好(r=0.78 p<0.001)。最近Tsujimu ra等[24]提出一种新的方法,从放射长轴断层显像评估LVEF。因为放射长轴断层显 像可以提供类似对比心室造影的图像,包括左室基底和心尖部,而这些在常规的短轴断层是 不可能的。Fukushi[25]设计了一种新的由EKG门电路SPECT心肌短轴影像计算左室E DV、ESV和EF值。采用阈值法自动检测心内边界,由心肌SPECT模型得出的最佳阈值是45%。1 2个病人用此法算出的EDV、ESV、LVEF与左室造影良好相关(r=0.918 EDV,r=0.935 ESV,r=0. 900 LVEF),此法由于自动测定边界,所以客观性和重复性很好。
, http://www.100md.com
采用平面法测定LVEF的方法具有无需复杂的计算机软件,应用方便,与传统方法相关性好等 优点,但仅用于三维断层影像中的两个平面部分,对于主要发生在水平长轴和垂直长轴以外 的心肌片层的局部功能失调,则会过低取样,高估EF值[3]。此外还存在人工勾画 心内边界,强行认定心内几何形状为完美的椭圆形等缺陷,三维测定法是进一步的改进。
4.2 三维法测定LVEF
Nuyts等人[26]提出一个三维模式定量分析心肌灌注SPECT,尽管它可用于计算腔容 积,但仍未用于门电路研究。Faber等[27]描绘了一个三维表面测定系统,可从门 电路SPECT放射性核素心室显影和MIBI显像找出心内和心外各点。完成此过程左室长轴必须 在操作者选择的心室中间图像中人工画出,长轴的位置和长度决定了瓣膜水平的位置、方向 及分析中应用的调整系统的参数。此外如果此法中假定心脏比周围结构有更高的计数是正确 的,长轴的准确定位是决定左室边界的关键。此法的缺点是依赖于操作者人工分节段、瓣膜 平面和寻找限制界限[8]。此法的临床有效性还未证明,而且对于有严重灌注缺损 的病人其作用如何不清楚[21]。
, 百拇医药
Everaert等人[21]研究一种建立在心室壁计数率密度放射性分布基础之上的计算LV EF 的方法。心室壁的定位是通过统计参数规定,而非边界探测,系统在三维空间操作,从左室 腔中 心放射,所有到心室壁距离的立方和用于计算腔的容积。结果与传统的平面平衡法心血池显 影对比,证明有效(r=0.93,p=0.023),而且观察者内、观察者间的重复性 很好(r=0.97,0.97)。此法包括网化和定域值两个基本步骤。
Germano等人[8]发展了一套完全自动的计算系统用于门电路99mTc-MIBI 心肌 灌注SPECT测定LVEF。计算系统成功地用于65例(100%),临床病人,采用16帧和8帧门电路, 并与标准的静息首次通过心血池显像对比,结果显示良好的相关性和重复性。其8帧门电路S PECT所测LVEF与首次通过法所测得值高度相关(r=0.909,p<0.001,sEE=6. 87),16帧和8帧门电路所测值也是高度相关(r=0.988,p<0.001,sEE=2.65 )。此法中自动定量计算LVEF包括三步:(1)左室心肌分段;(2)提取出左室心肌中间表面;( 3)根据不对称的高斯式通过心肌中间表面的计数曲线决定心内和心外表面。此方法完全不受 操作者的影响,计算快速,它的完成依赖于一个相对便宜的计算机,可携带,无需任何专利 硬件或特殊程序[8]。它基本上克服了以往各种方法所存在的缺陷,对于有严重灌 注缺损的病人也能成功地进行。
, 百拇医药
5 小结
随着心肌灌注GSPECT的发展,其测定LVEF的方法也在不断进步。从平面到三维,由人工到自 动,所估测的结果与X线心室造影或放射性核素心室显影的结果在一个很宽的EF值范围内都 能有良好的相关,而且观察者内、观察者间的重复性也越来越好,即使对那些有严重灌注缺 损的病人也是如此。在临床上,病人只需接受一次放射性,即可获得灌注和功能两方面的信 息,为缺血性心脏病,尤其是CAD提供了更多诊断和判断预后的信息,同时也节约了花费, 避免了X线心室造影等创伤检查所带来的不良反应,值得在临床上推广应用。■
作者简介:童裕维 综述 陈玉琼 审校
参考文献:
[1]曾 骏,王凤琴.门电路心肌灌注断层显像的临床评价[J].国外医学.放 射医学.核医学分册,1994,18;27-31
, 百拇医药
[2]屈婉莹,杨品瑞,朱 明,等.99mTc-MIBI门控心肌断层显像──第四届全国核医学学术会议论文摘要汇编[C].北京:中华核医学杂志编辑部,1994.起止页码?
[3]Williams KA,Taillon LA.Left ventricular function in patients with coronary artery disease assessed by gated tomographic myocardial perfusion images[J].J Am Coll Cardiol,1996,27:173-181
[4]Gunning MG,Anagnostopoulos C,Davise G,et al.Gated technetium-99m-tetrofosmin SPECT and cine MRI to assess left ventricular contraction[J].J
, 百拇医药
Nucl Med,1997,38;438-442
[5]Imai K,Asakawa K,Hoshino H,et al.Efficacy of simultaneous function and perfusion imaging on Tc-tetrofosmin in myocardial scintigraphy[J].Kaku I gaku,1995,32:997-1005
[6]Boonyaprapa S,Ekmahachai M,Thanachaikun N,et al.measurment of left ventricular ejection fraction from gated technetium-99m sestamibi myocardioal images[J].Eur J Nucl Med,1995,22:528-531
[7]曾 骏,赵惠杨,王凤琴,等.静息门控99mTc-MIBI心肌断层显像 定量分析在诊断心肌缺血中的临床价值[J].中华核医学杂志,1995,15:90-92
, 百拇医药
[8]Germano G,Kiat H,Kavanagh PB,et al.Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT[J].J Nucl Med,1995,36:213 8-2147
[9]马志海,张放林,吴晓凤,等.门控99mTc-MIBI心肌灌注显像分析 [J].兰州医学院学报,1994,20:213-215
[10]Mannting F,Morgan-Mannting MG.Gated SPECT with Tc-sestamibi for a ssessment of myocardial perfusion abnormalities[J].J Nucl Med,1993,34:601
[11]Nakajima K,Taki J,Matsnyama T,et al.Functional imaging of gated T c-99m Tetrofosmin study as a simple method to quantify ventricular wall motion [J].Ann Nucl Med,1997,11:87-94
, http://www.100md.com
[12]Zaret BL.Implications of nuclear cardiology as a gatekeeper[J]. J Nucl Cardiol,1996,3:1
[13]BONOW RO.Gated myocardial perfusion imaging for measuring left ve ntricular Function[J].J Am Coll Cardiol,1997,30:1649-1650
[14]Mochizuki T,Murase K,Tanaka H,et al.Assessment of left ventricular volume using ECG-gated SPECT with technetium-99m-MIBI and tech-
netium-99m tetrofosmin[J].J Nucl Med,1997,38;53-57
, 百拇医药
[15]钱忠豪,蒋长英,赵惠杨.心肌灌注显像剂99mTc-Tetrofosmin[J].国外医学.放射医学.核医学分册,1996,20:17-19
[16]蒋茂松.放射性核素显像在冠心病预后估测中的应用[J].引进国外医药 技术与设备,1998,4:15-17
[17]Veterans Administration Coronary Artery Bypass Surgery Cooperative Study Group.Eleven year survival in the Veterans Administration ran-
domised trial of coronery bypass surgery for stable angina[J].N Engl J Med,1984,311;1333-1339
, 百拇医药
[18]The multicenter Postinfarction Research Group.Risk stratifioation and survival after myocardial infarction[J].N Engl J Med,1983,309:331-336
[19]周 颖,何 青,屈婉莹,等.Tc-MIBI门控心肌断层显像同时评价心肌 灌注和左室功能[J].中华核医学杂志,1995,15:87-89
[20]Depuey EG,Nichols K,Dobrinsky C.Left ventricular ejection fraction assessed from gated technetium-99m-sestamibi SPECT[J].J Nucl Med,1993,34:1 871-1876
[21]Everaert H,Franken PR,Flamen P,et al.Left ventricular ejection fr action from gated SPET.myocardial perfusion studies:a method based on the radial distribution of count rate density across the myocardial wall[J].Eur J Nucl Med,1996,23:1628-1633
, 百拇医药
[22]李亚明,赵春雷,白景明,等.门腔心肌显像评价左心功能三种方法的比较[J].中华核医学杂志,1997,17:243-243
[23]Miron SD,Finkelhor R,Penuel JH,et al.A geometric method of measur ing the left ventricular ejection fraction on gated Tc-99m sestamibi myocardial imaging[J].Clin Nucl Med,1996,21:439-444
[24]Tsujimura E,Kusuoka H,Uehara T,et al.Evaluation of left ventricular ejection fraction from radial long-axis tomography:a new reconstruction algo r ithm for ECG-gated technetium-99m sestamibi SPECT[J].Ann Nucl Med,1997,11:189-193
, 百拇医药
[25]Fukushi S,Teraoka S.Calculation of left ventricular volume and ejection fraction from ECG-gated myocardial SPECT:automatic detection of endocardial borders by threshold method[J].Kaku Igaku,1997,34:1-6
[26]Nuyts J,Mortelmans L,Suetens P,et al.Model-based quantification of myocardial perfusion images from SPECT[J].J Nucl Med,1989,30:1992-2001
[27]Faber TL,Akers MS,Peshock PM,et al.Three-dimensional motion and perfusion quantification in gated single-photon emission computed tomograms[J].J Nucl Med,1991,32:2311-2317
收稿日期:1998-10-12, 百拇医药
单位:童裕维(广州暨南大学医学院内科,广东 广州 510632);陈玉琼(广州暨南大学医 学院附属医院老年科,广东 广州 510632)
关键词:
心血管病学杂志000115分类号: R817.4 文献标识码:A
文章编号:1004-3934(2000)01-0048-04
Evaluation of Left Ventricular Ejection Fraction
From Gated Myocardial Perfusion SPECT
TONG Yu-wei
, 百拇医药
(Department of Internal Medicine,The Guangzhou Jinan University Medical College, Guangdong Guangzhou 510632)
CHEN Yu-qiong
(Department of Gerontology,Th e Affiliated Hospital of Guangzhou Jinan University Medical College, Guangdong Guangzhou 510632)▲
核素心肌灌注显像在无创诊断心血管疾病上可谓独树一帜,与其它方法不同,核素心肌 显像展示心血管疾病的病理生理演变,从而进行诊断与组织定征。近年来心肌灌注显像已经 取得重大进步,包括新的99m锝(99mTc)标灌注示踪剂的发展,药物负荷试验和 单光子发射计算机体层摄影术(SPECT)技术,以及评价心肌灌注功能和活力的定量、半定量 方法的进一步发展。门电路SPECT显像(GSPECT)代表了最近这个领域发展的最重要的进步。 心肌SPECT多年来主要采用非门电路心肌断层显像的方法,并已形成常规。80年代中末期, 国外开始试用门电路心肌灌注断层显像(心肌灌注GSPECT),使核心脏病学的研究有了新的进 展。心肌灌注GSPECT不但可以提高冠状动脉疾病(CAD)诊断灵敏度、准确性,尤其对于病情 较轻的心绞痛患者,而且对灌注缺损的定位及灌注心室室壁运动的定量更加准确[1,2 ]。心肌灌注GSPECT对于评估心肌质量、局部收缩期增厚和局部灌注等指数有额外的潜力 。最近在计算机程序方面的改进使GSPECT易推广应用,因而对使用此技术定量评估心室功能 产生了广泛的兴趣[3]。好几种技术可以用于评估心肌灌注或左室功能,但能同时 做到这两点的却极少。超声心动图、MRI和计算机X线断层都是评估心肌运动、厚度的技术, 而且也被用于评价心肌灌注,但是目前还没有任何方法比放射性核素心肌显像检测灌注异常 更加准确[4]因此,心肌灌注显像合并功能显像有着广泛的临床应用前景。与单纯 的灌注显像相比,它对于CAD的诊断效能明显提高,而且提供极有价值的判断预后的信息[5,6]。左室射血分数(LVEF)不仅反映左室整体功能,更是与CAD预后相关最有价值 的指标,所以近年来很多研究人员致力于心肌灌注GSPECT评估LVEF的工作,并取得了很大的 进展。
, 百拇医药
1 心肌灌注GSPECT的优点
1.1 GSPECT是利用心电图的R波触发SPECT断层显像的采集装置,在建立图像的过程中,它 克服了因心脏搏动而引起的常规心肌断层显像中心室壁图像边缘不清的缺点,提高了图像分 辨率。由于门电路显像时,心动周期舒张期部分相应的影像会叠加在一起从而产生删除收缩 期的影像,这样就避免了收缩期和舒张期数据混合而造成的影像模糊以及由于节段收缩不一 致而产生的伪影,门电路还可帮助鉴别由组织衰减产生的伪影[7,8]。马志海等 [9]人对29例门电路和非门电路心肌灌注断层图像的分析表明,门电路断层图像的分 辨率明显高于非门电路断层图像,作者认为门电路心肌灌注断层检测微小病变和多支血管病 变的阳性率明显高于非门电路断层显像。
1.2 心肌灌注GSPECT可以获得单独的心脏收缩期和舒张期断层图像,由于舒张期图像心腔 放大,心室壁较薄,消除了局部容积效应的影响,从而使舒张期图像更真实地反映心肌血流 灌注情况,能显示传统断层图像难以分辨的微细心肌灌注异常及小心腔和小左室腔患者的心 肌灌注异常[7,10]。Mannting等[10]研究发现舒张末的各项结果与临床 资料更符合,认为左室灌注异常在舒张期的研究中显示得更为逼真。
, http://www.100md.com
1.3 心肌灌注GSPECT能同时评价心肌血流灌注与心肌舒缩活动。舒张和收缩图像的心室径 线变化同时可提供左心室壁收缩厚度、室壁向心运动和LVEF等参数,评价室壁运动和心肌灌 注、心肌组织存活性的关系,为临床心脏疾病的诊断提供了较多的依据[1]。以往C AD患者需进行心肌显像配合心脏超声、X线心室造影或放射性核素心室显像,才能评价心功 能,心肌灌注GSPECT同时分析心室壁运动可以增加缺血性心脏病的诊断准确性[11] ,并提供预后的重要信息。评估LVEF作为左室整体收缩功能指标,ST、STR、WCF等作为局部 功能的指标,进一步增强了门电路SPECT的临床应用。
对于拟诊为CAD的病人是否进行进一步的冠状动脉造影,心肌灌注GSPECT具有“gatekeeper ”的作用,既心肌灌注显像正常的病人,基本上不需要进行有创的冠状动脉造影,而显像有 心肌缺血或梗塞的病人则可进行冠脉造影以确定其狭窄部位,和是否行再血管化治疗[ 12]。心肌灌注GSPECT已常规用于诊断CAD,确定心肌缺血,梗塞部位,严重程度与范围 ,判断梗塞心肌内是否有存活心肌,其诊断敏感性和特异性都很高。
, 百拇医药
2 心肌灌注GSPECT显像剂的应用
用门电路心肌断层显像评价左心功能及室壁运动时,显像剂宜用99mTc-MIBI,因为99mTc的物理特性好,与TI相比具有光子能量高及可注射较大剂量的优点。心肌摄取 99mTc-MIBI与冠状动脉血流成比例,无论正常灌注还是心肌缺血,静息还是运动试 验 ,99mTc-MIBI的分布在几小时内相当恒定,在不严重的梗塞区无再分布现象,而且 99mTc-MIBI的高统计计数支持它与门电路配合使用[1,8]。门电路技术发挥 了 99mTc灌注示踪剂的全部优点,心肌内示踪剂的分布具有稳定性、空间性,而且心动 周期中心肌示踪剂活性的短暂变化反映出局部室壁运动和室壁增厚[13]。
Tetrofosmin是近几年发展起来的一种新型心肌显像剂,它无需加热、冷却而使标记时间缩 短,心/肝、心/肺比值高,而且显像的时间较为合适(0.5~4小时)。大多数作者认为, 99mTc-Tetrofosmin心肌灌注显像图的质量要优于TI显像图。99mTc标记的心肌 显像剂的发展使心肌灌注GSPECT在临床上越来越实用[14,15]。
, 百拇医药
3 心肌灌注GSPECT评估LVEF的临床价值
对于CAD患者,治疗的主要目的是降低心肌梗塞、严重心律不齐和心因性死亡的发病率,所 以区分低危病人与易发生心脏事件的高危病人是非常必要的,这有助于临床医师决定最佳治 疗方案。结合心电图检查进行核素心肌灌注显像与心室造影是目前临床上最为广泛应用的无 创性方法。心肌灌注GSPECT结合介入性负荷试验不但提高CAD的诊断灵敏度,而且从有无灌 注异常,灌注缺损的可逆性、部位、范围,肺摄取情况及有无左室暂时性扩大等几个方面帮 助判断CAD患者的预后,决定治疗方案。核素心室造影则主要是根据所测心功能情况评价预 后,最有价值的是LVEF,又包括负荷与静息LVEF的变化[16]。心室功能和CAD病变 范围一致性很好。杜克大学的研究者发现在对CAD病人的7年随访期内,有严重左室功能不全 和正常左室功能的人之间生存率有着显著的差别。静息LVEF在慢性稳定性CAD病人中对用药 和外科治疗有同等重要的预测价值。CAD病人有相对正常的LVEF和降低的LVEF间11年生存率 有显著差别[17]。多中心梗塞后研究组显示与心脏相关的死亡率在静息LVEF从45% ~65%的CAD病人是相似的,然而一旦静息LVEF降至40%以下,死亡率则显著增加[18] 。据此可以提供CAD病人极有价值的估计预后的信息。
, http://www.100md.com
心肌灌注显像及LVEF正常者预后良好,发生心脏意外的危险性较少;而多室壁心肌灌注异常 ,有可诱发的心肌缺血(或逆性灌注缺损),LVEF降低者,发生心因性死亡及非致命心肌梗塞 等心脏意外的危险性高度增加。在临床上病人只需注射一次放射性药物,即可同时获得两方 面的信息,提供更多诊断和判断预后的资料,又节约了花费。同时,心肌灌注GSPECT为非创 伤性检查,其所测LVEF值与X线造影所测值良好相关,又避免了X线心室造影心脏插管过程中 的血流动力学风险和肾毒性风险[3]。
4 心肌灌注GSPECT评估LVEF的方法及有效性
心肌灌注GSPECT是从心肌收缩期和舒张期的差别入手,利用公式计算容积,从而获得左室容 积收缩分数即LVEF,在一定程度上受心室形态和经验因素的影响。X线心室造影是测定LVEF 的金标准,但由于它是创伤性检查,应用受到一定限制。而门电路核素心室显像通过心室腔 内放射性随心脏收缩与舒张涨落的变化计算LVEF,因而不受和较少受心室几何形态改变的影 响,较为准确地估测LVEF,尤其对于左室室壁瘤患者[19]。目前临床上多选用核素 心室显影作为标准判断心肌灌注GSPECT评估LVEF方法的有效性。而核素心室显影又包括平衡 法心血池显像和首次通过法心血池显像。
, http://www.100md.com
4.1 平面法测定LVEF:
Depuey等人[20]发展了一种方法计算LVEF,是通过人工画出门电路心室中间垂直和 水平长轴片层的舒张末(ED)和收缩末(ES)心内边界,凭借椭圆形转换的Simpson规则进行心 内容积的评估。尽管此法估测的LVEF与平衡法心室显影所测值相关性很好(平均r=0.93 sEE - 5.1),但观察者内、观察者间的重复性欠佳(r=0.75 r=0.75)。而造成不准确的原因主要是 有梗塞和广泛严重灌注缺损的病人需人工勾画其心内边界,此外在实际操作过程中仅仅勾画 每个时期的两幅图画的边界,而且强行认定心内几何形状为完美的椭圆形均为此方法的缺陷 [21,8]。Williams的修正方法是心内边界中数字矩阵转化后半自动确定从而改善 边界测定。此法所用的数字阵转化技术,即影像中的计数倒转使心腔“热”、室壁“冷”, 并与通常在核医学计算机系统中用于心血池显影的边界测定系统配合应用,增强边界测定。 此法所测LVEF与X线心室造影良好相关(r=0.93 sEE=6.2),与首次通过心血池显像间相关也 很好(r=0.87 sEE=8.2)。观察者内和观察者间的差别都非常小,相关系数从0.93至0.99, 重复性有明显提高[3]。然而,在有严重灌注缺损的病人,仍需手工画出感兴趣区( ROI)作为片层的外界[21]。
, http://www.100md.com
Mochizuki等人[14]采用面积长度法在EKG门电路SPECT中评估左室容积和LVEF。取 左室中间的垂直和水平长轴片层用于测量左室容积,靠近基底的两个短轴片层(距基底1/3) 和靠近心尖的两个短轴片层(距心尖1/3)也参与其动态显示。根据模型研究、作者的经验以 及Holman等人的报道,采用最大心肌象素计数的65%作为阈值,用肉眼判断的方法确定ED和E S的图像,应用面积长度法计算EDV和ESV,从而得出LVEF。由水平长轴和垂直长轴图像所估 测的LVEF值与左室造影相关良好(r=0.87,0.83p<0.001),与MRI相关系数 分别为0.89、0.89(p<0.001)。周颖等采用相同的方法得到类似的结 果,进一步证明了其在临床上的实用价值,因为在ES图像中心腔面积较小,勾画心腔边界时 受象素大的影响更为明显,使ES心腔ROI面积测量值比实际值减少的程度要大于ED心腔ROI的 情况,所以与心室造影相比高估了LVEF[22]。
Miron等人[23]的门电路99mTc-MIBI心肌显像测量LVEF所用的室径几何法则 是以左室中间垂直和水平长轴片层的长轴和短轴的测量为基础。此法采用近似椭圆体模型计 算ED和ES容积,而这种模型常用于X线心室造影和二维的超声心动图。此技术应用方便,而 且与超声心动图所测LVEF值一致性很好(r=0.78 p<0.001)。最近Tsujimu ra等[24]提出一种新的方法,从放射长轴断层显像评估LVEF。因为放射长轴断层显 像可以提供类似对比心室造影的图像,包括左室基底和心尖部,而这些在常规的短轴断层是 不可能的。Fukushi[25]设计了一种新的由EKG门电路SPECT心肌短轴影像计算左室E DV、ESV和EF值。采用阈值法自动检测心内边界,由心肌SPECT模型得出的最佳阈值是45%。1 2个病人用此法算出的EDV、ESV、LVEF与左室造影良好相关(r=0.918 EDV,r=0.935 ESV,r=0. 900 LVEF),此法由于自动测定边界,所以客观性和重复性很好。
, http://www.100md.com
采用平面法测定LVEF的方法具有无需复杂的计算机软件,应用方便,与传统方法相关性好等 优点,但仅用于三维断层影像中的两个平面部分,对于主要发生在水平长轴和垂直长轴以外 的心肌片层的局部功能失调,则会过低取样,高估EF值[3]。此外还存在人工勾画 心内边界,强行认定心内几何形状为完美的椭圆形等缺陷,三维测定法是进一步的改进。
4.2 三维法测定LVEF
Nuyts等人[26]提出一个三维模式定量分析心肌灌注SPECT,尽管它可用于计算腔容 积,但仍未用于门电路研究。Faber等[27]描绘了一个三维表面测定系统,可从门 电路SPECT放射性核素心室显影和MIBI显像找出心内和心外各点。完成此过程左室长轴必须 在操作者选择的心室中间图像中人工画出,长轴的位置和长度决定了瓣膜水平的位置、方向 及分析中应用的调整系统的参数。此外如果此法中假定心脏比周围结构有更高的计数是正确 的,长轴的准确定位是决定左室边界的关键。此法的缺点是依赖于操作者人工分节段、瓣膜 平面和寻找限制界限[8]。此法的临床有效性还未证明,而且对于有严重灌注缺损 的病人其作用如何不清楚[21]。
, 百拇医药
Everaert等人[21]研究一种建立在心室壁计数率密度放射性分布基础之上的计算LV EF 的方法。心室壁的定位是通过统计参数规定,而非边界探测,系统在三维空间操作,从左室 腔中 心放射,所有到心室壁距离的立方和用于计算腔的容积。结果与传统的平面平衡法心血池显 影对比,证明有效(r=0.93,p=0.023),而且观察者内、观察者间的重复性 很好(r=0.97,0.97)。此法包括网化和定域值两个基本步骤。
Germano等人[8]发展了一套完全自动的计算系统用于门电路99mTc-MIBI 心肌 灌注SPECT测定LVEF。计算系统成功地用于65例(100%),临床病人,采用16帧和8帧门电路, 并与标准的静息首次通过心血池显像对比,结果显示良好的相关性和重复性。其8帧门电路S PECT所测LVEF与首次通过法所测得值高度相关(r=0.909,p<0.001,sEE=6. 87),16帧和8帧门电路所测值也是高度相关(r=0.988,p<0.001,sEE=2.65 )。此法中自动定量计算LVEF包括三步:(1)左室心肌分段;(2)提取出左室心肌中间表面;( 3)根据不对称的高斯式通过心肌中间表面的计数曲线决定心内和心外表面。此方法完全不受 操作者的影响,计算快速,它的完成依赖于一个相对便宜的计算机,可携带,无需任何专利 硬件或特殊程序[8]。它基本上克服了以往各种方法所存在的缺陷,对于有严重灌 注缺损的病人也能成功地进行。
, 百拇医药
5 小结
随着心肌灌注GSPECT的发展,其测定LVEF的方法也在不断进步。从平面到三维,由人工到自 动,所估测的结果与X线心室造影或放射性核素心室显影的结果在一个很宽的EF值范围内都 能有良好的相关,而且观察者内、观察者间的重复性也越来越好,即使对那些有严重灌注缺 损的病人也是如此。在临床上,病人只需接受一次放射性,即可获得灌注和功能两方面的信 息,为缺血性心脏病,尤其是CAD提供了更多诊断和判断预后的信息,同时也节约了花费, 避免了X线心室造影等创伤检查所带来的不良反应,值得在临床上推广应用。■
作者简介:童裕维 综述 陈玉琼 审校
参考文献:
[1]曾 骏,王凤琴.门电路心肌灌注断层显像的临床评价[J].国外医学.放 射医学.核医学分册,1994,18;27-31
, 百拇医药
[2]屈婉莹,杨品瑞,朱 明,等.99mTc-MIBI门控心肌断层显像──第四届全国核医学学术会议论文摘要汇编[C].北京:中华核医学杂志编辑部,1994.起止页码?
[3]Williams KA,Taillon LA.Left ventricular function in patients with coronary artery disease assessed by gated tomographic myocardial perfusion images[J].J Am Coll Cardiol,1996,27:173-181
[4]Gunning MG,Anagnostopoulos C,Davise G,et al.Gated technetium-99m-tetrofosmin SPECT and cine MRI to assess left ventricular contraction[J].J
, 百拇医药
Nucl Med,1997,38;438-442
[5]Imai K,Asakawa K,Hoshino H,et al.Efficacy of simultaneous function and perfusion imaging on Tc-tetrofosmin in myocardial scintigraphy[J].Kaku I gaku,1995,32:997-1005
[6]Boonyaprapa S,Ekmahachai M,Thanachaikun N,et al.measurment of left ventricular ejection fraction from gated technetium-99m sestamibi myocardioal images[J].Eur J Nucl Med,1995,22:528-531
[7]曾 骏,赵惠杨,王凤琴,等.静息门控99mTc-MIBI心肌断层显像 定量分析在诊断心肌缺血中的临床价值[J].中华核医学杂志,1995,15:90-92
, 百拇医药
[8]Germano G,Kiat H,Kavanagh PB,et al.Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT[J].J Nucl Med,1995,36:213 8-2147
[9]马志海,张放林,吴晓凤,等.门控99mTc-MIBI心肌灌注显像分析 [J].兰州医学院学报,1994,20:213-215
[10]Mannting F,Morgan-Mannting MG.Gated SPECT with Tc-sestamibi for a ssessment of myocardial perfusion abnormalities[J].J Nucl Med,1993,34:601
[11]Nakajima K,Taki J,Matsnyama T,et al.Functional imaging of gated T c-99m Tetrofosmin study as a simple method to quantify ventricular wall motion [J].Ann Nucl Med,1997,11:87-94
, http://www.100md.com
[12]Zaret BL.Implications of nuclear cardiology as a gatekeeper[J]. J Nucl Cardiol,1996,3:1
[13]BONOW RO.Gated myocardial perfusion imaging for measuring left ve ntricular Function[J].J Am Coll Cardiol,1997,30:1649-1650
[14]Mochizuki T,Murase K,Tanaka H,et al.Assessment of left ventricular volume using ECG-gated SPECT with technetium-99m-MIBI and tech-
netium-99m tetrofosmin[J].J Nucl Med,1997,38;53-57
, 百拇医药
[15]钱忠豪,蒋长英,赵惠杨.心肌灌注显像剂99mTc-Tetrofosmin[J].国外医学.放射医学.核医学分册,1996,20:17-19
[16]蒋茂松.放射性核素显像在冠心病预后估测中的应用[J].引进国外医药 技术与设备,1998,4:15-17
[17]Veterans Administration Coronary Artery Bypass Surgery Cooperative Study Group.Eleven year survival in the Veterans Administration ran-
domised trial of coronery bypass surgery for stable angina[J].N Engl J Med,1984,311;1333-1339
, 百拇医药
[18]The multicenter Postinfarction Research Group.Risk stratifioation and survival after myocardial infarction[J].N Engl J Med,1983,309:331-336
[19]周 颖,何 青,屈婉莹,等.Tc-MIBI门控心肌断层显像同时评价心肌 灌注和左室功能[J].中华核医学杂志,1995,15:87-89
[20]Depuey EG,Nichols K,Dobrinsky C.Left ventricular ejection fraction assessed from gated technetium-99m-sestamibi SPECT[J].J Nucl Med,1993,34:1 871-1876
[21]Everaert H,Franken PR,Flamen P,et al.Left ventricular ejection fr action from gated SPET.myocardial perfusion studies:a method based on the radial distribution of count rate density across the myocardial wall[J].Eur J Nucl Med,1996,23:1628-1633
, 百拇医药
[22]李亚明,赵春雷,白景明,等.门腔心肌显像评价左心功能三种方法的比较[J].中华核医学杂志,1997,17:243-243
[23]Miron SD,Finkelhor R,Penuel JH,et al.A geometric method of measur ing the left ventricular ejection fraction on gated Tc-99m sestamibi myocardial imaging[J].Clin Nucl Med,1996,21:439-444
[24]Tsujimura E,Kusuoka H,Uehara T,et al.Evaluation of left ventricular ejection fraction from radial long-axis tomography:a new reconstruction algo r ithm for ECG-gated technetium-99m sestamibi SPECT[J].Ann Nucl Med,1997,11:189-193
, 百拇医药
[25]Fukushi S,Teraoka S.Calculation of left ventricular volume and ejection fraction from ECG-gated myocardial SPECT:automatic detection of endocardial borders by threshold method[J].Kaku Igaku,1997,34:1-6
[26]Nuyts J,Mortelmans L,Suetens P,et al.Model-based quantification of myocardial perfusion images from SPECT[J].J Nucl Med,1989,30:1992-2001
[27]Faber TL,Akers MS,Peshock PM,et al.Three-dimensional motion and perfusion quantification in gated single-photon emission computed tomograms[J].J Nucl Med,1991,32:2311-2317
收稿日期:1998-10-12, 百拇医药