CT心肌灌注成像研究进展

李又洁



·综述·

CT心肌灌注成像研究进展

李又洁

体层摄影术； 冠心病； 心肌灌注成像； 心肌缺血

冠心病是发达国家人口致死的主要原因之一，美国每年新增100多万例患者[1]。冠状动脉CT血管造影(computed tomographic angiography，CTA)已经成为一种检查低、中危冠心病危险因素人群中冠状动脉狭窄无创且有效的方法[2]。但是，对于可能患有高危冠心病或粥样硬化斑块较重的患者，CTA易高估病变部位的狭窄程度[3]，可能会增加有创性造影检查概率。单光子发射计算机断层扫描心肌灌注成像(single-photon emission computed tomography myocardial perfusion imaging，SPECT-MPI)或磁共振扫描心肌灌注成像(magnetic resonance imaging-myocardial perfusion imaging，MRI-MPI)能够明确具有血流动力学意义上狭窄的冠心病患者，诊断能力与有创的血流储备分数(fractional flow reserve，FFR)检查效果相似。近期研究发现，对于负荷状态下的心肌缺血患者，接受冠状动脉介入治疗更加获益[4]。为了能够保证更有效地进行冠状动脉再血管化，功能学成像检查方式成为一种发展趋势。CTA能够明确冠状动脉粥样硬化情况，但对于该病变引起的心肌缺血程度并不能准确评估[5],且不具备评估患者在负荷状态下心肌血流状态的能力[6]。但是，CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion，CTP)可以评估心肌血流状态，并且可以在同台设备上同步实现形态成像与功能成像[7-8]。

1 CTP成像技术原理

计算机断层扫描(computed tomography，CT)在对比剂首过过程中能够显示心肌瘢痕[9]。有学者研究认为，CT在显示延迟成像强化方面的能力与磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)相似[10]。对比剂注入一定时间后，心肌组织延迟成像的强化程度在CTA中要远低于MRI，而且对比剂剂量多于单纯冠状动脉CT成像。这种方法也可用于评估已完成冠状动脉介入治疗患者中非存活心肌组织，且无需额外注射对比剂，因为在介入治疗过程中，碘对比剂已经直接注入冠状动脉，此时扫描非存活心肌组织显影良好，与多巴酚丁胺负荷超声心动图成像效果具有一致性[11]。双源CT能够实现两个球管不同管电压(140 kVp和80 kVp)同时对同一解剖部位曝光，因此可以得到该部位不同的衰减系数，再采用不同后处理技术进行物质分离并显示碘对比剂的分布图，运用定量和半定量的方法分析心肌血流状态。

2 CTP的药物负荷检查

已明确心肌缺血的患者能够从介入治疗中获益更多。因此，可以通过负荷药物(如腺苷)使缺血心肌与正常心肌区别显示。腺苷是一种血管扩张剂，冠心病患者静脉注射腺苷后，冠状动脉血流量明显增加，但对病变血管会发生“窃血”现象，造成该供血区血流进一步减少。腺苷静脉注射总量为140 μg/(kg·min)，持续3 min至检查开始，扩张效应在注射停止后即刻消失，随后可静脉注射对比剂。Regadenoson为一种选择性A2A腺苷受体激动剂，与静息CTP比较，使用Regadenoson的CTP能够提高冠心病诊断的准确性[12]。Patel等[13]研究显示，即使在放射剂量明显降低的条件下，使用Regadenoson的前瞻性心电门控CTP同样可以检测到灌注缺损。

3 动态负荷CTP检查

CTP用于研究对比剂首次通过心肌组织的分布情况，心肌血供决定了对比剂分布。低密度区对比剂含量少，该区域就有可能存在灌注缺损。要进行全面的CTP评估，需要行静息-负荷两次灌注扫描[14]。这种方法可以区分出仅在负荷期出现的低密度区为可逆性灌注缺损，而静息期的低密度区为不可逆性缺血即持续性灌注缺损。静息-负荷两次灌注扫描方案在功能学检查前提供了完整的冠状动脉情况，减少额外扫描和不必要的曝光。由于静息期对比剂的污染可以掩盖负荷期的缺血心肌区域，因此，建议静息-负荷两次灌注扫描之间设置10～20 min的对比剂洗脱延迟时间。先扫描负荷期可以避免对比剂污染，使正常组织区域和缺血组织区域对比最大化，不足之处是负荷期易升高患者心率，从而降低了静息期灌注扫描的图像质量。另外，可在对比剂注射10 min后，选择性扫描明确延迟强化成像的心肌瘢痕区。

有关静息-负荷两次灌注扫描的先后顺序尚未明确。一种方式是首先行负荷期灌注扫描再行静息期灌注扫描，优点是可避免缺血心肌由于前期对比剂注射造成心肌预强化。腺苷注射停止后可立即行静息期灌注扫描。Regadenoson相对于腺苷有几个优点，它高效且具有选择性，也可用于慢性阻塞性肺疾病患者。然而Regadenoson的扩张血管作用持续15～20 min，因此，当使用Regadenoson代替腺苷时，静息-负荷两次灌注扫描间隔时间至少15 min，或者静脉注射氨茶碱终止Regadenoson的作用。需要指出的是使用Regadenoson可能会导致心率过快而降低图像质量。

静息期灌注扫描也可选择性先于负荷期灌注扫描，可以评估冠状动脉的管腔狭窄情况。当冠心病诊断不明确时，可立即行Regadenoson负荷期灌注扫描。心肌预强化造成心肌缺血区的不明确，但静息-负荷两次灌注扫描间隔时间20 min以上会减少该影响的发生。

早期CTP采用后置心电门控技术采集。Blankstein等[15]研究显示,与有创的冠状动脉造影比较，负荷期CTP对狭窄>50%以上的冠状动脉敏感度和特异度分别为92%和67%，CTP采用后置心电门控技术产生的放射剂量在10 mSv以内。

与后置心电门控技术相比，前置心电门控技术能够降低辐射剂量。根据探测器的宽度，前置心电门控技术扫描可以在2～3个心动周期内完成心肌图像采集。假设患者心率在65次/min以下，320排探测器CT能够在一个心动周期内完成心脏扫描，不会存在这样的限制，而且在负荷期灌注扫描过程中，即使心率升高，设备也可检测到，使数据采集在2～3个心动周期内完成。但当探测器宽度不能完全覆盖整个心脏时，由于心肌不同部位的扫描在不同的时间点，因此可能会出现“假灌注缺损区”。

如果采用单次灌注扫描方案评价缺血心肌，就应行负荷与静息两种灌注扫描方式进行比较。如果灌注缺损仅出现在负荷期或负荷与静息两期灌注扫描的强化差别较大，此部分心肌有可能是可逆性的缺血。相反，如果低密度区在负荷与静息两种灌注扫描中均有显示，该部分有可能心肌纤维化。通常单次扫描采用对比剂60 ml，注射速率5 ml/s可达到心肌最佳强化[16]。目前，这种低剂量对比剂扫描方案的临床价值尚未得到证实。

定量评估心肌血流量需要在少量对比剂团注进入心肌时反复扫描心肌，能够对心肌血流进行半定量测量。Bamberg等[17]报道，与有创冠状动脉造影比较，当心肌血流量低于75 ml/(100 ml·min)时心肌缺血有临床意义，建议介入治疗。

动态负荷CTP的主要优势是用数学模型分析时间-密度曲线，直接定量分析心肌血流量(myocardial blood flow, MBF)、心肌血流量比及心肌血容量(myocardial blood volume, MBV)。对动态心肌灌注数据主要有定量和半定量两种分析方法。

在半定量分析方法中，感兴趣区心肌CT值均在时间基础上获得，生成时间-密度曲线，进一步得到血流相关参数，如峰值、达峰时间、曲线下面积。最常用的半定量分析方法是斜率法。其主要优势是辐射剂量低，只需要分析时间-密度曲线的峰值时间前的数据。定量分析基于的数学模型是通过血流的流入/流出函数分析和对比剂从血管外渗入组织比率评估心肌灌注参数。最常用的数学模型是去卷积法，该模型用于MRI-MPI分析，经过调整后也已在CTP评估中应用。而且，目前的半自动分析软件也用于定量分析。Ebersberger等[18]研究显示，其对于MBF[142.85 ml/(100 ml·min) 比142.39 ml/(100 ml·min]和MBV(18.6 ml/100 ml比 18.8 ml/100 ml)计算的准确性与手动分析比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，但处理分析的所需时间 [(16.5±3.7)min比 (49.1±11.2)min，P<0.001]，差异有统计学意义。

Huber等[19]采用半定量分析方法将动态CTP评估冠状动脉狭窄的情况与有创冠状动脉造影比较，结果显示MBF的敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为75.9%、100%、100%和90.5%。Baxa等[20]以有创冠状动脉造影做金标准研究发现，在无症状人群中，与单独CTA诊断比较，CTA+负荷期CTP的特异度较高(每段：特异度96%比 68%，P=0.02；每支血管：特异度95% 比75%，P=0.012)。而Greif等[21]报道在有血流动力学意义狭窄的冠心病诊断方面，采用动态CTP扫描敏感度95%和阴性预测值98%较高。

动态CTP与不同的无创检查设备的比较研究也常见报道。在一项动态CTP负荷期灌注扫描与心脏核磁(cardiac magnetic resonance, CMR)比较的研究中，Bastarrika等[22]发现CTP的敏感度、特异度、阳性及阴性预测值分别为86.1%、98.2%、93.9%和95.7%。MRI-MPI目前已常规应用于临床，由于钆对比剂浓度与MRI-MPI信号并非线性关系，心肌血流的定量分析比较复杂，因此常规只能定性评估。相反，CTP可以通过直接定量分析心肌血流量及更高的空间分辨率，获得更加准确可靠的评估结果。

整体评价心肌灌注对于多支血管病变的患者尤其有用。在最近一项多中心研究中，Meinel等[23]手动分析了146例患者完整左心室的心肌灌注数据，发现对三支病变灌注缺损的诊断，当MBF和MBV小于等于临界值105 ml/(100 ml·min)和15 ml/100 ml时， MBF的敏感度和特异度是100%和89%，MBV是100%和96%。

CTP存在主要不足有3个方面：(1)即使在最佳条件下，放射剂量也高于常规冠状动脉CT检查[12]。(2)动态图像采集需要患者屏气时间较长(30～40 s)，对很多患者而言很难配合完成[13]。(3)扫描范围依赖于探测器宽度，z轴方向上至少7～8 cm完全覆盖心脏。320排CT能够完全覆盖整个心脏，但对于探测器宽度较小的CT，扫描床需要间隔一个心跳或1 s后移动一次以增加z轴覆盖。然而这种方法导致时间分辨率下降和易受室性早搏或心律不齐的影响[24]。

与SPECT-MPI对比，CTP在诊断心肌缺血方面具有一定的准确性，并且与有创的FFR测量具有很好的相关性[25]。在CTP成为一种在冠心病诊治过程中能够提供解剖及功能信息的手段之前，应该在扫描方案标准化和评估后，再进行大样本人群研究，并且也应充分考虑增加的辐射剂量及对比剂剂量。

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10.3969/j.issn.1004-8812.2017.06.011

300450 天津，天津市第五中心医院放射科

李又洁，Email: 29474362@qq.com

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2017-02-23)