31P MR波谱在诊断国人心肌梗死中的价值
作者：郜发宝，黄志兰，方虹，赵海涛，索丽萍，高元桂，毛松寿
单位：100853 北京，解放军总医院放射科(郜发宝、高元桂)；西安，第四军医大学西京医院放射科(黄志兰、方虹、赵海涛、毛松寿)，检验科(索丽萍)
关键词：心肌梗死，核磁共振；能量代谢
中华放射学杂志990108 【摘要】 目的 采用31P磁共振波谱(31P MRS)测定国人心肌梗死(MI)病人和正常志愿者心肌细胞内的多种能量代谢化合物含量以及比值，评价31P MRS在心肌缺血领域中的应用价值。 方法 15例MI病人均经过临床和冠状动脉造影证实，8例健康志愿者为正常对照组。采用西门子1.5 T Magneton 63 SP MR扫描机，三维-化学位移成像(3D-CSI)定位技术。7例病人经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)和冠状动脉内溶栓治疗后进行31P MRS复查。结果 正常对照组结果显示，心肌组织磷酸肌酸/β-三磷酸腺苷(PCr/β-ATP)和无机磷酸盐/磷酸肌酸(Pi/PCr)的比值分别是1.58±0.19和0.36±0.17; MI组结果显示,心肌组织PCr/β-ATP 和Pi/PCr比值分别是0.98±0.31和1.22±0.66 (P<0.001) 。接受PTCA和冠状动脉内溶栓治疗后，心肌组织PCr/β-ATP 和Pi/PCr比值恢复到1.21±0.34和0.96±0.21 (P<0.05)。 结论 采用31P MRS首次探讨国人正常心肌和梗死心肌组织的能量代谢。在MI的病人，心肌组织细胞的高能磷酸盐并无全部耗竭。3D-CSI技术是目前31P MRS较理想的空间定位技术，该方法能够应用于临床非侵入性测定心肌能量代谢。31P MRS在评估冠状动脉血流重建后心肌活力、心肌再灌注效果和心肌功能的恢复方面具有很大潜力。
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The value of magnetic resonance spectroscopy in diagnosing myocardial infarction GAO Fabao*, HUANG Zhilan, FANG Hong, et al. * Department of Radiology, PLA General Hospital, Beijing, 100853
【Abstract】 Objective To determine the amount of high-energy phosphates and internal ratios various phosphate metabolites in myocardium of normal subjects and patients with myocardial infarction using 31 P MR spectroscopy (31P MRS), and to assess the clinical value of 31 P MRS in patients with myocardial infarction (MI). Methods Fifteen patients (all men, aged 31-66 years, mean 53.8 years) of MI (acute 5, chronic 10) with ejection fraction of less than 46% and 8 healthy volunteers (normal controls) were studied using a 1.5-T Siemens Magneton 63 SP MR imager. The 10-cm diameter surface coil (1H and 31 P double-tuned surface coil ) was employed. To minimize motion artifacts, the subjects were examined in prone position with chest wall lying just above the surface coil. 31 P MRS study was further conducted in 7 of 15 patients after PTCA and coronary thrombolytic therapy. Results In the control group, the myocardium PCr/β-ATP and Pi/PCr ratio were 1.58±0.19 and 0.36±0.17, respectively, while in patients with MI, these parameters were 0.98±0.31 and 1.22±0.66 (P<0.001). The difference between the control group and MI group was statistically significant. After therapy, these parameters turned out to be 1.21±0.34 and 0.96±0.21 (P<0.05), respectively, which were significantly different compared with those prior to therapy. Conclusions An investigation using 31 P MRS in MI in Chinese population was first reported. The contents of high-energy metabolites and their ratios in myocardium in both normal control and those with MI were studied. Myocardial high energy phosphates were not depleted in human MI. 31 P MRS possesses a great potential in evaluating myocardial viability, effects of reperfusion, and the recovery of myocardial physiologic function after reestablishment of coronary blood flow.
, 百拇医药
【Key words】 Myocardial infarction Nuclear magnetic resonance Energy metabolism
心肌梗死 (MI) 是众多学者研究的热点之一。31P MR波谱(MRS)具有连续不断地非侵入性地测定心肌细胞内的多种能量代谢化合物，如磷酸肌酸(PCr)、三磷酸腺苷(ATP)、无机磷酸盐(Pi)，以及细胞内的pH值。MRS从以往主要作为基础性心脏研究的分析工具发展成为临床心脏诊断性的工具[1]。31P MRS在MI的临床研究报道仍少，我们在前期MI 31 P MRS实验研究工作基础之上，首次进行了国人MI的临床应用研究。
材料与方法
一、 检查对象
1.对照组：健康志愿者8例，男7例，女1例，平均年龄为37.6岁(20～64岁)。
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2.MI组：MI病人来自西京医院心脏内科住院病人，诊断均经过临床体征、血清酶谱、心电图(ECG)、心脏超声和左室及冠状动脉造影证实。MI组15例，均为男性，平均年龄53.8岁(32～66岁)。急性MI5例，慢性MI 10例，其中慢性MI急性发作者7例。有7例进行了经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)和冠状动脉内溶栓治疗，有4例进行了PTCA和冠状动脉内放置支架治疗，4例进行冠状动脉旁路搭桥术。
二、 检查方法及步骤
用1.5T超导型MR机(Siemens Magnetom 63 SP MR)。心脏扫描用心电门控，TR时间由ECG的R-R间期决定。心肌组织31P MRS测定采用三维-化学位移成像(3D-CSI)空间定位技术进行。在完成心脏MRI扫描后，换用H/P 100 mm TLR表面线圈。让患者俯卧于检查床上，将左室前壁区(心尖搏动区)置于表面线圈中央，右侧稍抬高2°～3°。
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采用小角度快速激发反转恢复(FLASH)2D序列扫描，获得心脏轴面和矢状面定位像。TR 102毫秒，TE 18毫秒，翻转角度40°，扫描时间16秒，扫描层数3层，层厚10 mm，视野(FOV)300 mm×300 mm，层距0 mm，矩阵128×256，采集次数1。采用手动或自动方式对整个磁场进行匀场，使磁场的均匀性达到要求。用水的信号作标准，要求其半高宽度(FWHM)小于10 Hz。全部3D-CSI结果采用的相位编码16×16，允许感兴趣区(VOI)达到10 mm×10 mm×10 mm的最大空间分辨率。TR 200毫秒，TE 2毫秒，矩阵8×1 024，层厚40 mm，FOV 160 mm×16 mm，采集次数14，采集时间30.08分钟。对测量所得到的自由感应衰减(FID)信号进行傅立叶转换，得到31P MRS。行相位校正(phase correction)和基线校正(baseline correction)，最后取波谱实数部分进行分析。测定每个共振峰的积分面积为该化合物相对含量值，所获得的波谱图像经自动绘谱仪绘制。测定Pi的化学位移，计算心肌细胞的pH值。研究结果以均数±标准差(
±s)表示，采用两样本均数比较的t检验进行分析。
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结果
一、 病人状况和冠状动脉造影情况(表1)
急性MI占1/3(5/15)，慢性MI占2/3(10/15)，其中慢性MI急性发作者有7例(7/10)。全部病人受累冠状动脉均涉及冠状动脉左前降支(LAD)，发生在LAD第6段和LAD第7段；LAD单支病变者5例，其余为多支病变。左心室射血分数(LVEF)在16%～67%之间[平均为(47.8±
12.1)%]。合并左室室壁瘤7例，合并左心室附壁血栓2例。4例做了冠状动脉旁路搭桥和3例室壁瘤切除术。室壁瘤病理显示心肌纤维被纤维肉芽瘢痕组织分隔成小岛状，伴少量或中等量淋巴细胞浸润，心肌纤维部分退变坏死。
表1 受检MI病人情况和冠状动脉造影结果 病例
年龄(岁)
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MI时间
左室和冠状动脉造影结果
1
54
7天
LAD(6)70%，CX75%,RCA100%, EF40%, 室壁瘤
2
49
7天
LAD(6)100%, EF45%, 室壁瘤
3
57
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3年
LAD(6)99%, CX(13)90%, RCA(3)90%, EF60%，室壁瘤
4
65
4天
LAD(6)90%, LAD(7)95%, EF16%, 室壁瘤
5
62
4周
LAD(7)95%, CX90%, RCA(1)25%, EF50%
6
, 百拇医药
61
3周
LAD(7)90%, EF40%, 室壁瘤
7
46
1年
LAD(6)90%, EF44%
8
66
3年
LAD(7)75%, EF52%, 室壁瘤
9
, 百拇医药
32
2周
LAD(7)75%, EF41%，室壁瘤
10
42
3周
LAD(6)70%, EF58%
11
53
2年
LAD(7)75%, EF51%
12
, 百拇医药 48
1年
LAD(7)80%, EF65%
13
58
2年
LAD(7)90%, CX(13)100%, EF42%
14
51
6周
LAD(7)85%, EF67%
15
, 百拇医药
63
3年
LAD(7)90%, CX(13)50%, EF46%
注：MI：心肌梗死；LAD：左冠状动脉前降支；CX：左冠状动脉旋支；RCA：右冠状动脉；
EF：射血分数(左室)；%表示冠状动脉狭窄程度或左室射血分数；括号内数字表示冠状动脉解剖分布 二、 心肌梗死组与对照组心肌31P MRS结果比较
正常对照组为健康志愿者。MI组均为LAD单支或(和)多支病变MI者。测定心肌组织高能磷酸盐化合物含量比值和pH值(表2，图1～4)。
7例MI患者接受PTCA和冠状动脉内溶栓治疗后进行了31P MRS复查，结果显示，PCr/β-ATP和Pi/PCr比值分别恢复到1.21±0.34和0.96±0.21(P<0.05)。表2 在体人心肌31P MR波谱能量代谢物比值(x±s) 分组
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例数
PCr/ATP
Pi/PCr
Pi/ATP
PCr/Pi
pH
对照组
8
1.58±0.19
0.36±0.17
0.59±0.17
2.86±1.32
, http://www.100md.com 7.19±0.09
MI组
15
0.98±0.31
1.22±0.66
1.04±0.24
1.04±0.40
7.10±0.19
t值
8.875
14.500
7.580
, 百拇医药 3.806
2.951
P值
<0.001
<0.001
<0.001
<0.01
<0.01
注：MI：心肌梗死，PCr/ATP：磷酸肌酸/三磷酸腺酐，Pi：无机磷酸盐；两组含量比值比较采用t检验
Pi：无机磷酸盐 PCr：磷酸肌酸 ATP：三磷酸腺苷
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图1,2 男性患者，61岁，心肌梗死3周。图1为显示患者非梗死区心肌31P MRS(磁共振波谱)图；图2为显示患者左室前侧壁梗死区心肌31P MRS图，PCr信号强度和含量明显下降
Pi：无机磷酸盐 PCr：磷酸肌酸 ATP：三磷酸腺苷
图3，4 男性患者，57岁，心肌梗死3年。图3为显示患者非梗死区心肌31P MR波谱(MRS)图；图4为显示患者左室心尖梗死区心肌31P MRS图，PCr和ATP信号强度和含量明显下降, Pi/PCr和PCr/ATP比值下降
讨论
31P MRS是测定在体心肌组织高能磷酸盐化合物含量的唯一无创伤性方法[2，3]。在应激反应和疾病状态下测定心肌组织能量代谢变化方面，31P MRS具有很大的潜力。在休息状态下，心脏在能量代谢、供应和需要方面起到重要作用，用31P MRS研究能量代谢已经在心脏波谱研究领域成为现实。
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一、 在体人心脏31P MRS研究现状与挑战
波谱的基础研究已10年余，从离体研究到在体研究，最终要过渡到临床研究以及临床应用。向临床应用研究阶段的进度如此缓慢，其主要问题在于临床应用要面临以下四个挑战[4]。
1.在临床应用环境中，波谱技术检测的可行性要得以证明。
2.在体31P MRS测定获得的生化特征性信息，要能够说明不同疾病与化合物之间的关系。
3.在正常和疾病状态下，能够进行波谱的定量分析。
4.应用波谱资料验证疾病的诊断。
31P MRS要能在临床上成功应用，首先需要将各种组织加以分辨，在1.5～2.0 T MR扫描机，心肌组织是31P MRS试验敏感的组织，在足够的信噪比基础上方可获得波谱。敏感性可以通过增加感兴趣区的体积和(或)增加磁体的场强得以增加。其次是使用准确的空间定位技术，限定组织样本的体积; 特定样本组织的体积准确，才能够进行心肌阶段性或整体性代谢改变的研究。第3，由于心脏是一个运动器官，ECG门控常在波谱研究中使用，以降低伪影。但由于呼吸运动的存在，ECG门控在最近研究中未能使用，该技术常增加检测时间，我们采用勿需ECG门控的31P MRS研究。第4，在MRS研究中Pi峰常需与血池中的2，3-二磷酸甘油酯(2，3-DPG)信号进行鉴别，血池常常含有Pi信号。否则，Pi信号的分辨和定性、以及pH的测定(pH是以Pi峰与PCr峰为基础的)常是不可能的。
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二、 MR评估心肌存活的临床应用
MR评估心肌存活有3个应用领域[5]。
1.采用自旋回波图像的信号强度变化的应用，用或不用造影剂的情况下，可以判断急性或亚急性MI时心肌发生的不可逆损伤。
2.使用31P MRS技术测定MI组织内的化合物代谢浓度。
3.慢性MI的病人，在用或不用正性肌力药物的情况下，心肌壁厚度和心肌壁收缩增厚率的定量研究。
在应用MR技术测定存活心肌时，区别急性MI和慢性MI(>16周) 是很有用的。在16周后，坏死心肌组织均转变为瘢痕组织。MRI适用于测定慢性MI，从存活心肌中鉴别瘢痕组织。
在临床判断心肌存活的领域中，31P MRS显示了良好的前景。使用31P MRS测定PCr和ATP含量，以及Pi含量和化合物含量之间的比值关系，能够区别可逆性人心肌缺血或心肌瘢痕组织。与健康者相比较，从心前壁或心尖区获得的31P MRS显示，PCr含量下降显著的MI病人的心肌既有可逆性，又有明确的201铊(TL)缺损，ATP含量显著下降的范围出现在201TL缺损区[6]。采用手握力器试验31P MRS测定心肌缺血是一个敏感的方法[7]，研究表明，对于心肌存活的评价，采用31P MRS方法测定人心肌ATP含量是临床重要方法之一。
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31P MRS的成功临床应用所在，是临床需要了解心肌活力、再灌注效果和冠状动脉血流重建以后的心肌病理生理功能状态。MRS可用于相对稳定的冠心病心肌缺血的定量和定性[8]。在MR波谱的应用研究领域中，31P MRS的研究最为广泛，因为31P MRS与临床关系最密切，该技术能够提供心肌组织的生化特征性变化信息。
三、 MI和正常心肌PCr/ATP 及Pi / PCr含量比值
31P MRS测定的PCr/ATP和Pi/PCr比值是能量代谢的重要标志，有关正常值的标准及定量测定是非常重要的。通过准确测定心肌PCr和ATP水平，既可测定标准浓度的MR信号，又可测定心肌的容积，这样PCr和ATP的组织浓度方能测定。组织的体积通常使用MRI才得以测定，我们对8例健康志愿者测定的结果显示，PCr/ATP比值为1.58±0.19，Pi/PCr比值为0.36±0.17；而Bottomley等[9]研究显示PCr/ATP比值为1.93±0.21，Pi/PCr比值小于0.25。本组MI病人PCr/ATP为0.98±0.31，与对照组比较有非常显著性差异。
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心肌细胞内pH值是通过Pi共振峰的化学位移测定，Pi的化学位移变化范围为(3.7～5.2)10-6(物质量分数)，以PCr为对照。pH在6.0～7.3范围。de Roos等[10]报道了健康人Pi/PCr比值为0.14±0.06，Bottomley等[11]两次测定显示，正常心肌pH为7.15±0.2。在我们的研究中显示，正常心肌组织Pi/PCr为0.36±0.17，MI为1.22±0.66，与健康人比较有非常显著性差异，pH值的结果与Bottomley等[11]的研究报道相近。
采用MRI和31P MRS揭示和确定心肌组织灌注、心肌活力、生物化学及病理生理变化特征，是心肌缺血影像医学研究的重要方向之一。31P MRS在评估心脏冠状动脉血流重建后心肌活力、心肌再灌注效果和心肌功能的恢复方面具有很大的潜力。检测冠心病病人的心肌组织在不同时期的功能和能量代谢状态，对于临床治疗方案的确立有一定的指导意义。但是，31P MRS检测心肌缺血的不足之处在于检测时间仍较长，不适宜危重患者检查。31P MRS检测心肌缺血的特异性仍需进一步探讨。
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参考文献
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, http://www.100md.com
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, 百拇医药
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[11] Bottomley PA, Herfkens RJ, Smith LS, et al. Altered phosphate metabolism in myocardial infarction: 31P MR spectroscopy. Radiology, 1987, 165: 703-707.
(收稿：1998-05-04 修回：1998-07-20), 百拇医药
单位：100853 北京，解放军总医院放射科(郜发宝、高元桂)；西安，第四军医大学西京医院放射科(黄志兰、方虹、赵海涛、毛松寿)，检验科(索丽萍)
关键词：心肌梗死，核磁共振；能量代谢
中华放射学杂志990108 【摘要】 目的 采用31P磁共振波谱(31P MRS)测定国人心肌梗死(MI)病人和正常志愿者心肌细胞内的多种能量代谢化合物含量以及比值，评价31P MRS在心肌缺血领域中的应用价值。 方法 15例MI病人均经过临床和冠状动脉造影证实，8例健康志愿者为正常对照组。采用西门子1.5 T Magneton 63 SP MR扫描机，三维-化学位移成像(3D-CSI)定位技术。7例病人经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)和冠状动脉内溶栓治疗后进行31P MRS复查。结果 正常对照组结果显示，心肌组织磷酸肌酸/β-三磷酸腺苷(PCr/β-ATP)和无机磷酸盐/磷酸肌酸(Pi/PCr)的比值分别是1.58±0.19和0.36±0.17; MI组结果显示,心肌组织PCr/β-ATP 和Pi/PCr比值分别是0.98±0.31和1.22±0.66 (P<0.001) 。接受PTCA和冠状动脉内溶栓治疗后，心肌组织PCr/β-ATP 和Pi/PCr比值恢复到1.21±0.34和0.96±0.21 (P<0.05)。 结论 采用31P MRS首次探讨国人正常心肌和梗死心肌组织的能量代谢。在MI的病人，心肌组织细胞的高能磷酸盐并无全部耗竭。3D-CSI技术是目前31P MRS较理想的空间定位技术，该方法能够应用于临床非侵入性测定心肌能量代谢。31P MRS在评估冠状动脉血流重建后心肌活力、心肌再灌注效果和心肌功能的恢复方面具有很大潜力。
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The value of magnetic resonance spectroscopy in diagnosing myocardial infarction GAO Fabao*, HUANG Zhilan, FANG Hong, et al. * Department of Radiology, PLA General Hospital, Beijing, 100853
【Abstract】 Objective To determine the amount of high-energy phosphates and internal ratios various phosphate metabolites in myocardium of normal subjects and patients with myocardial infarction using 31 P MR spectroscopy (31P MRS), and to assess the clinical value of 31 P MRS in patients with myocardial infarction (MI). Methods Fifteen patients (all men, aged 31-66 years, mean 53.8 years) of MI (acute 5, chronic 10) with ejection fraction of less than 46% and 8 healthy volunteers (normal controls) were studied using a 1.5-T Siemens Magneton 63 SP MR imager. The 10-cm diameter surface coil (1H and 31 P double-tuned surface coil ) was employed. To minimize motion artifacts, the subjects were examined in prone position with chest wall lying just above the surface coil. 31 P MRS study was further conducted in 7 of 15 patients after PTCA and coronary thrombolytic therapy. Results In the control group, the myocardium PCr/β-ATP and Pi/PCr ratio were 1.58±0.19 and 0.36±0.17, respectively, while in patients with MI, these parameters were 0.98±0.31 and 1.22±0.66 (P<0.001). The difference between the control group and MI group was statistically significant. After therapy, these parameters turned out to be 1.21±0.34 and 0.96±0.21 (P<0.05), respectively, which were significantly different compared with those prior to therapy. Conclusions An investigation using 31 P MRS in MI in Chinese population was first reported. The contents of high-energy metabolites and their ratios in myocardium in both normal control and those with MI were studied. Myocardial high energy phosphates were not depleted in human MI. 31 P MRS possesses a great potential in evaluating myocardial viability, effects of reperfusion, and the recovery of myocardial physiologic function after reestablishment of coronary blood flow.
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【Key words】 Myocardial infarction Nuclear magnetic resonance Energy metabolism
心肌梗死 (MI) 是众多学者研究的热点之一。31P MR波谱(MRS)具有连续不断地非侵入性地测定心肌细胞内的多种能量代谢化合物，如磷酸肌酸(PCr)、三磷酸腺苷(ATP)、无机磷酸盐(Pi)，以及细胞内的pH值。MRS从以往主要作为基础性心脏研究的分析工具发展成为临床心脏诊断性的工具[1]。31P MRS在MI的临床研究报道仍少，我们在前期MI 31 P MRS实验研究工作基础之上，首次进行了国人MI的临床应用研究。
材料与方法
一、 检查对象
1.对照组：健康志愿者8例，男7例，女1例，平均年龄为37.6岁(20～64岁)。
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2.MI组：MI病人来自西京医院心脏内科住院病人，诊断均经过临床体征、血清酶谱、心电图(ECG)、心脏超声和左室及冠状动脉造影证实。MI组15例，均为男性，平均年龄53.8岁(32～66岁)。急性MI5例，慢性MI 10例，其中慢性MI急性发作者7例。有7例进行了经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)和冠状动脉内溶栓治疗，有4例进行了PTCA和冠状动脉内放置支架治疗，4例进行冠状动脉旁路搭桥术。
二、 检查方法及步骤
用1.5T超导型MR机(Siemens Magnetom 63 SP MR)。心脏扫描用心电门控，TR时间由ECG的R-R间期决定。心肌组织31P MRS测定采用三维-化学位移成像(3D-CSI)空间定位技术进行。在完成心脏MRI扫描后，换用H/P 100 mm TLR表面线圈。让患者俯卧于检查床上，将左室前壁区(心尖搏动区)置于表面线圈中央，右侧稍抬高2°～3°。
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采用小角度快速激发反转恢复(FLASH)2D序列扫描，获得心脏轴面和矢状面定位像。TR 102毫秒，TE 18毫秒，翻转角度40°，扫描时间16秒，扫描层数3层，层厚10 mm，视野(FOV)300 mm×300 mm，层距0 mm，矩阵128×256，采集次数1。采用手动或自动方式对整个磁场进行匀场，使磁场的均匀性达到要求。用水的信号作标准，要求其半高宽度(FWHM)小于10 Hz。全部3D-CSI结果采用的相位编码16×16，允许感兴趣区(VOI)达到10 mm×10 mm×10 mm的最大空间分辨率。TR 200毫秒，TE 2毫秒，矩阵8×1 024，层厚40 mm，FOV 160 mm×16 mm，采集次数14，采集时间30.08分钟。对测量所得到的自由感应衰减(FID)信号进行傅立叶转换，得到31P MRS。行相位校正(phase correction)和基线校正(baseline correction)，最后取波谱实数部分进行分析。测定每个共振峰的积分面积为该化合物相对含量值，所获得的波谱图像经自动绘谱仪绘制。测定Pi的化学位移，计算心肌细胞的pH值。研究结果以均数±标准差(
±s)表示，采用两样本均数比较的t检验进行分析。, http://www.100md.com
结果
一、 病人状况和冠状动脉造影情况(表1)
急性MI占1/3(5/15)，慢性MI占2/3(10/15)，其中慢性MI急性发作者有7例(7/10)。全部病人受累冠状动脉均涉及冠状动脉左前降支(LAD)，发生在LAD第6段和LAD第7段；LAD单支病变者5例，其余为多支病变。左心室射血分数(LVEF)在16%～67%之间[平均为(47.8±
12.1)%]。合并左室室壁瘤7例，合并左心室附壁血栓2例。4例做了冠状动脉旁路搭桥和3例室壁瘤切除术。室壁瘤病理显示心肌纤维被纤维肉芽瘢痕组织分隔成小岛状，伴少量或中等量淋巴细胞浸润，心肌纤维部分退变坏死。
表1 受检MI病人情况和冠状动脉造影结果 病例
年龄(岁)
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MI时间
左室和冠状动脉造影结果
1
54
7天
LAD(6)70%，CX75%,RCA100%, EF40%, 室壁瘤
2
49
7天
LAD(6)100%, EF45%, 室壁瘤
3
57
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3年
LAD(6)99%, CX(13)90%, RCA(3)90%, EF60%，室壁瘤
4
65
4天
LAD(6)90%, LAD(7)95%, EF16%, 室壁瘤
5
62
4周
LAD(7)95%, CX90%, RCA(1)25%, EF50%
6
, 百拇医药
61
3周
LAD(7)90%, EF40%, 室壁瘤
7
46
1年
LAD(6)90%, EF44%
8
66
3年
LAD(7)75%, EF52%, 室壁瘤
9
, 百拇医药
32
2周
LAD(7)75%, EF41%，室壁瘤
10
42
3周
LAD(6)70%, EF58%
11
53
2年
LAD(7)75%, EF51%
12
, 百拇医药 48
1年
LAD(7)80%, EF65%
13
58
2年
LAD(7)90%, CX(13)100%, EF42%
14
51
6周
LAD(7)85%, EF67%
15
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63
3年
LAD(7)90%, CX(13)50%, EF46%
注：MI：心肌梗死；LAD：左冠状动脉前降支；CX：左冠状动脉旋支；RCA：右冠状动脉；
EF：射血分数(左室)；%表示冠状动脉狭窄程度或左室射血分数；括号内数字表示冠状动脉解剖分布 二、 心肌梗死组与对照组心肌31P MRS结果比较
正常对照组为健康志愿者。MI组均为LAD单支或(和)多支病变MI者。测定心肌组织高能磷酸盐化合物含量比值和pH值(表2，图1～4)。
7例MI患者接受PTCA和冠状动脉内溶栓治疗后进行了31P MRS复查，结果显示，PCr/β-ATP和Pi/PCr比值分别恢复到1.21±0.34和0.96±0.21(P<0.05)。表2 在体人心肌31P MR波谱能量代谢物比值(x±s) 分组
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例数
PCr/ATP
Pi/PCr
Pi/ATP
PCr/Pi
pH
对照组
8
1.58±0.19
0.36±0.17
0.59±0.17
2.86±1.32
, http://www.100md.com 7.19±0.09
MI组
15
0.98±0.31
1.22±0.66
1.04±0.24
1.04±0.40
7.10±0.19
t值
8.875
14.500
7.580
, 百拇医药 3.806
2.951
P值
<0.001
<0.001
<0.001
<0.01
<0.01
注：MI：心肌梗死，PCr/ATP：磷酸肌酸/三磷酸腺酐，Pi：无机磷酸盐；两组含量比值比较采用t检验
Pi：无机磷酸盐 PCr：磷酸肌酸 ATP：三磷酸腺苷
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图1,2 男性患者，61岁，心肌梗死3周。图1为显示患者非梗死区心肌31P MRS(磁共振波谱)图；图2为显示患者左室前侧壁梗死区心肌31P MRS图，PCr信号强度和含量明显下降
Pi：无机磷酸盐 PCr：磷酸肌酸 ATP：三磷酸腺苷
图3，4 男性患者，57岁，心肌梗死3年。图3为显示患者非梗死区心肌31P MR波谱(MRS)图；图4为显示患者左室心尖梗死区心肌31P MRS图，PCr和ATP信号强度和含量明显下降, Pi/PCr和PCr/ATP比值下降
讨论
31P MRS是测定在体心肌组织高能磷酸盐化合物含量的唯一无创伤性方法[2，3]。在应激反应和疾病状态下测定心肌组织能量代谢变化方面，31P MRS具有很大的潜力。在休息状态下，心脏在能量代谢、供应和需要方面起到重要作用，用31P MRS研究能量代谢已经在心脏波谱研究领域成为现实。
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一、 在体人心脏31P MRS研究现状与挑战
波谱的基础研究已10年余，从离体研究到在体研究，最终要过渡到临床研究以及临床应用。向临床应用研究阶段的进度如此缓慢，其主要问题在于临床应用要面临以下四个挑战[4]。
1.在临床应用环境中，波谱技术检测的可行性要得以证明。
2.在体31P MRS测定获得的生化特征性信息，要能够说明不同疾病与化合物之间的关系。
3.在正常和疾病状态下，能够进行波谱的定量分析。
4.应用波谱资料验证疾病的诊断。
31P MRS要能在临床上成功应用，首先需要将各种组织加以分辨，在1.5～2.0 T MR扫描机，心肌组织是31P MRS试验敏感的组织，在足够的信噪比基础上方可获得波谱。敏感性可以通过增加感兴趣区的体积和(或)增加磁体的场强得以增加。其次是使用准确的空间定位技术，限定组织样本的体积; 特定样本组织的体积准确，才能够进行心肌阶段性或整体性代谢改变的研究。第3，由于心脏是一个运动器官，ECG门控常在波谱研究中使用，以降低伪影。但由于呼吸运动的存在，ECG门控在最近研究中未能使用，该技术常增加检测时间，我们采用勿需ECG门控的31P MRS研究。第4，在MRS研究中Pi峰常需与血池中的2，3-二磷酸甘油酯(2，3-DPG)信号进行鉴别，血池常常含有Pi信号。否则，Pi信号的分辨和定性、以及pH的测定(pH是以Pi峰与PCr峰为基础的)常是不可能的。
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二、 MR评估心肌存活的临床应用
MR评估心肌存活有3个应用领域[5]。
1.采用自旋回波图像的信号强度变化的应用，用或不用造影剂的情况下，可以判断急性或亚急性MI时心肌发生的不可逆损伤。
2.使用31P MRS技术测定MI组织内的化合物代谢浓度。
3.慢性MI的病人，在用或不用正性肌力药物的情况下，心肌壁厚度和心肌壁收缩增厚率的定量研究。
在应用MR技术测定存活心肌时，区别急性MI和慢性MI(>16周) 是很有用的。在16周后，坏死心肌组织均转变为瘢痕组织。MRI适用于测定慢性MI，从存活心肌中鉴别瘢痕组织。
在临床判断心肌存活的领域中，31P MRS显示了良好的前景。使用31P MRS测定PCr和ATP含量，以及Pi含量和化合物含量之间的比值关系，能够区别可逆性人心肌缺血或心肌瘢痕组织。与健康者相比较，从心前壁或心尖区获得的31P MRS显示，PCr含量下降显著的MI病人的心肌既有可逆性，又有明确的201铊(TL)缺损，ATP含量显著下降的范围出现在201TL缺损区[6]。采用手握力器试验31P MRS测定心肌缺血是一个敏感的方法[7]，研究表明，对于心肌存活的评价，采用31P MRS方法测定人心肌ATP含量是临床重要方法之一。
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31P MRS的成功临床应用所在，是临床需要了解心肌活力、再灌注效果和冠状动脉血流重建以后的心肌病理生理功能状态。MRS可用于相对稳定的冠心病心肌缺血的定量和定性[8]。在MR波谱的应用研究领域中，31P MRS的研究最为广泛，因为31P MRS与临床关系最密切，该技术能够提供心肌组织的生化特征性变化信息。
三、 MI和正常心肌PCr/ATP 及Pi / PCr含量比值
31P MRS测定的PCr/ATP和Pi/PCr比值是能量代谢的重要标志，有关正常值的标准及定量测定是非常重要的。通过准确测定心肌PCr和ATP水平，既可测定标准浓度的MR信号，又可测定心肌的容积，这样PCr和ATP的组织浓度方能测定。组织的体积通常使用MRI才得以测定，我们对8例健康志愿者测定的结果显示，PCr/ATP比值为1.58±0.19，Pi/PCr比值为0.36±0.17；而Bottomley等[9]研究显示PCr/ATP比值为1.93±0.21，Pi/PCr比值小于0.25。本组MI病人PCr/ATP为0.98±0.31，与对照组比较有非常显著性差异。
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心肌细胞内pH值是通过Pi共振峰的化学位移测定，Pi的化学位移变化范围为(3.7～5.2)10-6(物质量分数)，以PCr为对照。pH在6.0～7.3范围。de Roos等[10]报道了健康人Pi/PCr比值为0.14±0.06，Bottomley等[11]两次测定显示，正常心肌pH为7.15±0.2。在我们的研究中显示，正常心肌组织Pi/PCr为0.36±0.17，MI为1.22±0.66，与健康人比较有非常显著性差异，pH值的结果与Bottomley等[11]的研究报道相近。
采用MRI和31P MRS揭示和确定心肌组织灌注、心肌活力、生物化学及病理生理变化特征，是心肌缺血影像医学研究的重要方向之一。31P MRS在评估心脏冠状动脉血流重建后心肌活力、心肌再灌注效果和心肌功能的恢复方面具有很大的潜力。检测冠心病病人的心肌组织在不同时期的功能和能量代谢状态，对于临床治疗方案的确立有一定的指导意义。但是，31P MRS检测心肌缺血的不足之处在于检测时间仍较长，不适宜危重患者检查。31P MRS检测心肌缺血的特异性仍需进一步探讨。
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参考文献
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[7] Yabe T, Mitsunami K, Okada M, et al. Detection of myocardial ischemia by 31P magnetic resonance spectroscopy during handgrip exercise. Circulation, 1994, 89: 1709-1716.
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[9] Bottomley PA, Hardy CJ, Weiss RG. Correcting human heart 31P NMR spectra for partial saturation: evidence that saturation factors for PCr/ATP are hemogeneous in normal and disease. J Magn Reson, 1991, 95: 341-355.
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[10] De Roos A, Doornbos J, Luyten PR, et al. Cardiac metabolism in patients with dilated and hypertrophic cardiomyopathy: assessment with proton-decoupled 31P MR spectroscopy. J Magn Reson Imaging, 1992, 2: 711-719.
[11] Bottomley PA, Herfkens RJ, Smith LS, et al. Altered phosphate metabolism in myocardial infarction: 31P MR spectroscopy. Radiology, 1987, 165: 703-707.
(收稿：1998-05-04 修回：1998-07-20), 百拇医药