存活心肌无创影像学评估的研究进展

靳志涛 胡莉华（综述） 刘宏斌 胡桃红（审校）

存活心肌无创影像学评估的研究进展

靳志涛 胡莉华（综述） 刘宏斌 胡桃红（审校）

存活心肌；无创影像学；评估技术

冠状动脉血运重建在冠心病治疗中发挥着越来越重要的作用，但仅有部分患者经血运重建后射血分数得到改善。一部分患者在梗死相关血管恢复血供后，原梗死区无收缩功能或收缩功能降低的心肌可以逐渐恢复正常，这种可以“苏醒”的心肌即为存活心肌（viablemyocardium）。存活心肌包括冬眠心肌和顿抑心肌。1978年Diamond等[1]发现某些慢性心肌缺血而无心肌梗死病史的患者在冠状动脉旁路搭桥（coronary artery bypass graft，CABG）术后心功能显著改善，提出了心肌可能存在冬眠状态。Rahimtoola[2]将这一现象正式命名为心肌冬眠（hibernating myocardium）。1982年Braunwald和 Kloner[3]提出心肌顿抑（myocardial stunning）的概念，指出在严重而短暂的心肌缺血后，心肌尚未坏死，但其结构和代谢均发生改变，收缩功能障碍经过一段时间才能恢复正常。Al-Mohammad等[4]观察了27例冠心病合并严重左心功能不全（LVEF≤30%）的患者，使用正电子放射计算机断层显像（positron emission tomography，PET）观察，其中14例（52%）患者存在冬眠心肌。Gunning等[5]观察了47例LVEF＜35%的CABG术后患者，术前使用单光子发射型计算机断层显像（single-photon emission computed tomography，SPECT）或心脏磁共振（cardiacmagnetic resonance，CMR）进行存活心肌评估，证实有冬眠心肌的患者接受血运重建治疗后左心室功能的改善较那些无冬眠心肌的患者更为明显。因此，鉴别坏死和瘢痕组织与存活心肌具有重要意义。

对于心肌缺血或心肌梗死的区域内有存活心肌的左心室功能受损患者，血运重建治疗后局部心肌功能可以得到一定改善，进而防止心功能进一步恶化。而对于无存活心肌的左心室功能受损患者，血运重建治疗对于心功能的改善帮助有限，而且围手术期并发症及住院期间死亡率较高，对患者的远期生存并无益处。存活心肌的评估对于临床诊断和治疗的决策至关重要，因此本文复习国内外文献，对存活心肌无创影像学评估的最新研究进展进行简要综述。

当前，临床实践中评估存活心肌常用的无创影像学方法主要包括超声心动图（echocardiography）、PET、SPECT、CMR和对比剂增强多层扫描计算机断层成像（contrast-enhanced multidetector computed tomography，CE-MDCT）等。

1 超声心动图

超声心动图是临床常用的影像学检查方法，可以在静息及负荷状态下观察心脏结构的变化，判断缺血相关的室壁运动异常，评估冠状动脉血流储备等[6]。其操作简便，但诊断的准确性依赖于操作者的经验。

1.1 多巴酚丁胺负荷超声心动图（dobutamine stress echocardiography，DSE） 为用于评价存活心肌常用的方法。DSE是利用小剂量多巴酚丁胺作用于β1受体显现正性肌力作用，而利用大剂量多巴酚丁胺刺激α1、β1受体表现出增加心率和心肌收缩力进而诱发心肌缺血的原理来工作的，对识别存活心肌和评价心肌缺血有重要价值[7]。其有三种特征性影像学表现：第一种表现是给予小剂量多巴酚丁胺（5～10μg·kg-1·min-1）时可以刺激存活心肌节段功能改善，收缩力加强，而给予大剂量多巴酚丁胺（20～40 μg·kg-1·min-1）可进一步刺激使存活心肌节段功能恶化，其活动减弱或消失，呈缺血改变[8]，即在有存活心肌的患者中呈现典型的“双期反应”，这种“双期反应”通常是血运重建治疗后心肌功能能否恢复的有利预测因素。第二种表现是，无论哪种剂量多巴酚丁胺的刺激，心肌节段均无任何反应，或者左心室功能迅速恶化，这种表现提示缺血区仅存在瘢痕组织，无存活心肌存在。第三种表现是给予多巴酚丁胺后，心肌节段功能持续改善，左心室射血分数随多巴酚丁胺的用量增加而持续升高，说明该处心肌并无缺血表现。De Bello等[9]观察到，与冠状动脉造影相比，DSE对冠状动脉狭窄率＞50%的患者诊断的敏感率为76%，特异性为82%。

1.2 心肌对比超声心动图（myocardial contrast perfusion echocardiography，MCE） 又称心肌声学造影，是评价微循环水平心肌灌注的技术[10]，通过注入微气泡使心肌实时显影，心肌灌注正常的区域因微气泡均匀充盈而表现均一增强，心肌缺血区则因为微气泡不能有效充盈而表现为回声不均匀或充盈缺损。MCE对存活心肌的判断在于，当MCE显示局部心肌内有微气泡充盈时，即使室壁运动减弱或消失，仍表明局部心肌组织存活，血运重建后心功能可能恢复。若MCE显示局部心肌内既无微气泡充盈又伴有室壁运动减弱或消失时，表明此处无存活心肌，缺乏血运重建的指征[11]。

1.3 心肌造影负荷超声心动图（myocardial contrast stress echocardiography，MCSE） 将DSE与MCE结合即为 MCSE，能够实现心肌灌注和收缩功能储备的同时评价，使对存活心肌的检测准确率显著提高。Elhendy等[12]对28例合并糖尿病的冠心病患者在同一个月内进行MCSE和冠状动脉造影检查发现，MCSE在冠脉造影证实狭窄＞50%的冠状动脉分支的诊断准确率LAD为75%，LCX为71%，RCA为67%，对多支血管病变患者的存活心肌检出率为89%（95%CI 83～95）。

2 PET

PET显像主要采用18F放射性核素标记的脱氧葡萄糖（FDG）作为示踪剂，氟［18F］脱氧葡萄糖（F-18 fluoro-D-deoxyglucose，18F-FDG）结构类似于葡萄糖，它在己糖激酶作用下参与心肌细胞糖代谢，磷酸酸化后不再参与进一步的代谢，被滞留在心肌细胞中作为显像剂进行显像。冠状动脉狭窄或闭塞时心肌血流减少，氧供降低，心肌细胞有氧代谢受抑制，无氧酵解利用增加，因此通过对比PET心肌灌注和代谢两种图像，可以区别存活和坏死心肌[13]。判断心肌节段存活，特征是血流减少、18F-FDG摄取正常或增加，即所谓血流－代谢不匹配；而诊断无心肌存活，特征性表现是血流、18F-FDG摄取均减少，即所谓血流－代谢匹配；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。

通过PET心肌灌注和心肌代谢显像可以进一步区别冬眠心肌和顿抑心肌[14]，局部心肌血流减低，18F-FDG摄取正常或增强提示为冬眠心肌；而心肌血流正常，18F-FDG摄取正常或增强则提示为顿抑心肌。Gropler等[15]指出，顿抑心肌片段的心肌血流量正常，心肌耗氧量和底物利用没有发生变化；而冬眠心肌则血流量减少，心肌耗氧量降低，心肌对葡萄糖利用增加。Di Carli等[16]对平均LVEF为25%的93例患者随访13.6个月发现，PET提示有存活心肌的患者中，接受血运重建治疗的患者年生存率优于接受药物治疗组（88%比50%，P=0.03）。

18F-FDG PET心肌代谢显像也存在一定局限：①心肌对18F-FDG的摄取取决于饮食状态；②它只反映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18FFDG，因此会干扰识别。PET图像质量较高，诊断精确性高，敏感性较强，被作为其他检测存活心肌方法作对比的“金标准”[17]。但PET需在医院内配置医用回旋加速器，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。

3 SPECT

SPECT是目前临床上常用的核素心脏病学检查方法，主要通过静脉注射放射性核素标记的显影剂，经心肌细胞摄取后通过SPECT实现心肌显像。心肌节段聚集放射性的多少与该部位冠脉血流灌注呈正相关，因此可以评估心肌灌注，并能定量分析心肌室壁运动及心室功能。存活心肌虽然血流灌注降低，但仍有微弱的室壁运动，而坏死心肌既无血流灌注，也无室壁运动[18]。SPECT常常低估存活心肌，因此可以同时加用小剂量多巴酚丁胺滴注，来提高存活心肌的检出率和准确性。常用的心肌灌注显影剂有氯化亚铊［201Tl］（thallous-201 chloride，201TlCl)和锝［99mTc］甲氧基异丁基异腈（technetium-99m-hexakismethoxy isobutyl isonitrile，99mTc-sestamibi，99mTc-MIBI）[19]。

3.1201Tl心肌SPECT显像 静脉注射5 min后201Tl在心肌内浓度即达峰值，被局部心肌摄取的量和随后被清除的速度与该局部心肌冠状动脉血流量呈正相关。正常心肌摄取后会显影，而梗死部位的缺血坏死心肌对放射性核素的摄取减少或无摄取，出现放射性缺损。由于201Tl从缺血心肌的洗脱慢，而在正常心肌中清除快，即存在“差异洗脱”，因此在静脉注射3～4小时后，缺血心肌的放射性活度会接近正常心肌，此现象被称为“再分布”，它是心肌缺血的特征性表现，而坏死区或瘢痕组织对201Tl摄取不明显，故即刻显像和再分布显像可表现为放射性稀疏、缺损，且无再分布。

3.299mTc-MIBI心肌显像 锝［99mTc］作为示踪剂，在许多方面优于铊，如半衰期较短，患者接触的放射线较少，发射的能量较高可以减少软组织的衰减，并可行门控心肌显像。99mTc-MIBI无明显再分布。De Bello等[9]观察到，和冠状动脉造影相比，SPECT对冠状动脉狭窄率＞50%的患者诊断的敏感度为87%，特异性为86%。Cuocolo等[20]对比了20例［LVEF（30±8）%］冠心病患者的运动试验、静息99mTc-MIBI心肌显像和运动试验、再注射201Tl心肌显像，常规3～4“再分布”显像为不可逆性灌注缺损的122个节段中，再注射201Tl心肌显像有再分布的为57个（43%）节段，但99mTc-MIBI显像有再充填的只有22个（18%）节段。有研究显示[21]，对于血流灌注已经恢复的顿抑心肌，99mTc-MIBI可以作为反映存活心肌的可靠指标；对于冬眠心肌，99mTc-MIBI心肌显像可能会低估存活心肌，99mTc-MIBI价格便宜，故临床应用广泛。静脉滴注多巴酚丁胺或舌下含服硝酸甘油能够增加存活心肌的检出率。

双核素SPECT显像即18F-FDG与99mTc-MIBI同时采集法SPECT[22]（Dual-isotope simultaneous acquisition single-photon emission computed tomography，DISA-SPECT）作为一种新的检测存活心肌的方法，可以分别反映心肌的代谢和血流灌注，可进一步提高检出存活心肌的敏感度和准确度。

4 CMR

CMR具有良好的空间分辨率，可以准确识别心内膜、外膜界线，尤其是近些年一些新的脉冲序列的应用，使得心室腔的边界划分更加清晰[23]。

4.1 首过心肌灌注显像（cardiac magnetic resonancemyocardial perfusion） 是良好的评估存活心肌以及预测血运重建术后左心室功能恢复情况的影像学方法，其主要优势在于没有射线的电离辐射，不使用放射性核素或碘对比剂；其次是CMR组织对比度清晰，配合电影模式，能够提供解剖结构成像、组织结构判断、心脏功能甚至心肌灌注信息[24]。通常用静态舒张末期左心室壁厚度＜5.5 mm作为排除存活心肌的标准[25]。一般来讲，当静态舒张末期左心室壁厚度正常但左心室收缩功能减低时，若给予小剂量多巴酚丁胺后左心室收缩功能恢复或室壁厚度增加≥2mm，则说明存在存活心肌。

4.2 对比剂延迟增强心脏磁共振成像（contrast delay-enhanced cardiovascular magnetic resonance imaging，DECMR） 钆螯合物可以弥散进入心肌细胞间隙内，但无法进入心肌细胞内，正常心肌、缺血心肌和坏死心肌在首过灌注和延迟增强时信号强度有差别[26]。首过灌注时表现为灌注缺损，提示微血管受损，存在心肌缺血；15～30分钟延迟增强时，瘢痕区的细胞外间隙扩大，钆剂在这些区域浓集且排出时间延长，若表现为“过度增强”，提示有心肌损伤。当“过度增强”的室壁节段＜25%时提示为存活心肌，当“过度增强”的室壁节段＞75%时强烈提示为不可逆的坏死心肌。延迟增强显像可以准确地判断急性心肌梗死的心肌坏死范围和陈旧性心肌梗死的瘢痕组织范围，预测血运重建术后心肌组织功能恢复情况。

在安全性方面，美国心脏病学基金会公布的《心血管磁共振专家共识》[27]中指出，CMR的高场强可能会导致患者体温升高，快速切换的梯度磁场可能会导致心律失常。另外，随着心血管置入物的增多，CMR时置入物的安全问题需要重视。共识指出，冠状动脉支架、下腔静脉滤器等在小于3T场强下扫描是安全的，但是药物洗脱支架进行CMR检查的安全性尚待评估，普通的永久起搏器则为CMR检查的禁忌。因此，对于血运重建术后的患者，需要了解置入物性质，以确定安全性。

5 CE-MDCT

CE-MDCT的优势在于空间分辨率高，扫描速度快，造影剂具有与CMR对比剂相似的药代动力学，可以与CMR相似的方式来预测心肌活性。在增强后初期表现为低密度强化，延时扫描时呈现高密度强化。Gerber等[28]发现，CEMDCT早期灌注的低密度区域与DE-CMR早期灌注的缺损区一致，延迟强化的高密度强化灶也与DE-CMR延迟扫描的强化灶吻合。Mahnken等[29]也证实，CE-MDCT在评估急性心肌梗死梗死面积和心肌存活性方面同样可靠。随着CT应用技术的进展，心肌存活性的评估更加可行，而且初步结果也显示了希望[30]。然而，患者需要接受X线辐射并需要注射碘对比剂，这是一个不利于患者反复检查的限制因素。

血运重建后左心室收缩功能的改善受到多方面因素的影响，选择适当的血运重建方式和时机是非常重要的。虽然PARR-2研究[31]发现用18F-FDG PET心肌代谢显像等影像学方法检测存活心肌来指导血运重建策略的结局并不完美，存活心肌检测对指导临床诊疗决策的实际价值还需要进一步深入探讨。但是目前多数研究都观察到了存活心肌检测的指导意义，存活心肌对于左心室功能的作用是毋庸置疑的。随着对顿抑心肌、冬眠心肌基础认识的深入研究，无创影像学手段的不断进步，更多循证医学证据的不断完善，未来将会有更加客观的评价手段来识别存活心肌进而指导血运重建策略。

［1］Diamond GA，Forrester JS，deLuz PL，et al.Post-extrasystolic potentiation of ischemic myocardium by atrial stimulation.Am Heart J，1978，95：204-209.

［2］Rahimtoola SH.A perspective on the three large multicenter randomized clinical trials of coronary bypass surgery for chronic stable angina.Circulation，1985，72：V123-135.

［3］Braunwald E，Kloner RA.The stunned myocardium：prolonged，postischemic ventricular dysfunction.Circulation，1982，66：1146-1149.

［4］Al-Mohammad A，Mahy IR，Norton MY，et al.Prevalence of hibernating myocardium in patients with severely impaired ischaemic left ventricles.Heart，1998，80：559-564.

［5］Gunning MG，Chua TP，Harrington D，et al.Hibernating myocardium：clinical and functional response to revascularisation.Eur JCardiothorac Surg，1997，11：1105-1112.

［6］McLean DS，Anadiotis AV，Lerakis S.Role of echocardiography in the assessment of myocardial viability.Am J Med Sci，2009，337：349-354.

［7］Ijem JK.Use of dobutamine stress echocardiography in determination ofmyocardial viability.SD JMed，2001，54：97-102.

［8］Rizzello V，Poldermans D，Schinkel AF，et al.Long term prognostic value of myocardial viability and ischaemia during dobutamine stress echocardiography in patients with ischaemic cardiomyopathy undergoing coronary revascularisation. Heart，2006，92：239-244.

［9］De Bello V，Bellina CR，Molea N，et al.Simultaneous dobutamine stress echocardiography and dobutamine scintigraphy（99mTc-MIBI-SPET）for assessment of coronary artery disease.Int JCard Imaging，1996，12：185-190.

［10］Dijkmans PA，Senior R，Becher H，et al.Myocardial contrast echocardiography evolving as a clinically feasible technique for accurate，rapid，and safe assessment of myocardial perfusion：the evidence so far.JAm Coll Cardiol，2006，48：2168-2177.

［11］Lindner JR.Assessment of myocardial viability with myocardial contrast echocardiography.Echocardiography，2002，19：417-425.

［12］Elhendy A，Tsutsui JM，O’Leary EL，et al.Noninvasive diagnosis of coronary artery disease in patients with diabetes by dobutamine stress real-time myocardial contrast perfusion imaging.Diabetes Care，2005，28：1662-1667.

［13］Gould KL.Positron emission tomography in coronary artery disease.Curr Opin Cardiol，2007，22：422-428.

［14］Ghesani M，Depuey EG，Rozanski A.Role of F-18 FDG positron emission tomography （PET） in the assessment of myocardial viability.Echocardiography，2005，22：165-177.

［15］Gropler RJ，Soto P.Recent advances in cardiac positron emission tomography in the clinical management of the cardiac patient.Curr Cardiol Rep，2004，6：20-26.

［16］Di Carli MF，Davidson M，Little R，et al.Value of metabolic imaging with positron emission tomography for evaluating prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction.Am JCardiol，1994，73：527-533.

［17］Schinkel AF，Poldermans D，Elhendy A，et al.Assessment of myocardial viability in patients with heart failure.J Nucl Med，2007，48：1135-1146.

［18］Fine DG，Clements IP，Callahan MJ.Myocardial stunning in hypertrophic cardiomyopathy：recovery predicted by single photon emission computed tomographic thallium -201 scintigraphy.JAm Coll Cardiol，1989，13：1415-1418.

［19］Tange S，Kondo C，Ohta Y，et al.Significance of Tc-99m pyrophosphate accumulation in unstable angina：clinical characteristics and evidence for myocardial stunning.J Cardiol，1993，23：19-28.

［20］Cuocolo A，Pace L，Ricciardelli B，et al.Identification of viable myocardium in patients with chronic coronary artery disease: comparison of thallium -201 scintigraphy with reinjection and technetium-99m-methoxyisobutyl isonitrile.J Nucl Med，1992，33：505-511.

［21］Matsunari I，Fujino S，Taki J，et al.Quantitative rest technetium-99m tetrofosmin imaging in predicting functional recovery after revascularization：comparison with restredistribution thallium-201.JAm Coll Cardiol，1997，29：1226-1233.

［22］Slart RH，Bax JJ，de Boer J，et al.Comparison of99mTcsestamibi/18FDG DISA SPECT with PET for the detection of viability in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction.Eur JNucl Med Mol Imaging，2005，32：972-979.

［23］Futamatsu H，Wilke N，Klassen C，et al.Usefulness of cardiac magnetic resonance imaging for coronary artery disease detection.Minerva Cardioangiol，2007，55：105-114.

［24］Arai AE.The cardiac magnetic resonance （CMR）approach to assessing myocardial viability.J Nucl Cardiol，2011，18：1095-1102.

［25］Baer FM，Theissen P，Crnac J，et al.Head to head comparison of dobutamine -transoesophageal echocardiography and dobutamine-magnetic resonance imaging for the prediction of left ventricular functional recovery in patients with chronic coronary artery disease.Eur Heart J，2000，21：981-991.

［26］Fieno DS，Kim RJ，Chen EL，et al.Contrast-enhanced magnetic resonance imaging of myocardium at risk：distinction between reversible and irreversible injury throughout infarct healing.JAm Coll Cardiol，2000，36：1985-1991.

［27］Hundley WG，Bluemke DA，Finn JP，et al.ACCF/ACR/AHA/NASCI/SCMR 2010 expert consensus document on cardiovascular magnetic resonance：a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents.JAm Coll Cardiol，2010，55：2614-2662.

［28］Gerber BL，Belge B，Legros GJ，et al.Characterization of acute and chronic myocardial infarcts by multidetector computed tomography:comparison with contrast-enhanced magnetic resonance.Circulation，2006，113：823-833.

［29］Mahnken AH，Spuntrup E，Wildberger JE，et al.Quantification of cardiac function with multislice spiral CT using retrospective EKG-gating:comparison with MRI.Rofo，2003，175：83-88.

［30］Dattilo G，Carerj S，Lamari A，et al.The chance finding at multislice computed tomography coronary angiography of myocardial bridging.Int JCardiol，2012，154：e21-23.

［31］Beanlands RS，Nichol G，Huszti E，et al.F-18-fluorodeoxyglucose positron emission tomography imaging-assisted management of patients with severe left ventricular dysfunction and suspected coronary disease：a randomized,controlled trial（PARR-2）.JAm Coll Cardiol，2007，50：2002-2012.

Myocardial viability；Non-invasive imaging technology；Technology assessment

10.3969/j.issn.1672－5301.2014.02.023

R445

A

1672-5301（2014）02-0167－04

100088北京市，第二炮兵总医院心血管内科（靳志涛、胡莉华、胡桃红）；解放军总医院心血管内科（刘宏斌）

刘宏斌，E-mail:liuhbin301@sohu.com；胡桃红，E-mail:hutaohong2010@163.com

2013-11-21）