CT心肌灌注成像的临床应用及展望

刘嘉策，张 华

（1.山西医科大学医学影像学系，山西 太原 030001；2.山西医科大学第一医院CT影像科，山西 太原 030001）

近年来，随着我国国民生活水平的提高和人口老龄化的加速，心血管病危险因素流行趋势日益明显，且心血管病导致的死亡在城乡居民总死亡原因中居首位［1］。除人们所熟知的冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）外，冠状动脉微血管疾病（coronary microvascular disease，CMVD）也逐渐受到重视［2］。

冠状动脉CT血管造影（coronaryCTangiography，CCTA）凭借其对冠心病极高的阴性预期值和诊断敏感性得到临床广泛认可，成为无创筛查冠心病的首选技术［3］，但其仅能提供冠状动脉的解剖学信息（狭窄、迂曲、钙化等）。CT心肌灌注成像（CT myocardial perfusion imaging，CTP）可准确反映心肌血流动力学变化，评价心肌灌注分布、心室功能，得到心肌的生理学和功能学信息［4］。CTA和CTP联合的“一站式”成像，可在一次检查中对心脏进行详尽评价，既可提高对心脏疾患诊断特异性，又可避免侵入性检查，减轻患者经济负担，加速病床周转率。本文主要阐述心脏CTP的成像方法、处理分析方法及CT心脏“一站式”成像的临床应用和进展。

1 CTP

1.1 静态CTP 静态CTP，即单次性灌注扫描，仅在对比剂上升期或峰值期进行1～2个心动周期的单次扫描。此种扫描模式既不能获得TDC，也得不到心肌血流量（myocardial blood flow，MBF）、心肌血容量（myocardial blood volume，MBV）等参数值，仅可对心肌灌注进行定性及半定量研究，以用碘图或心肌透壁指数（transmural perfusion ration，TPR）（TPR=心内膜心肌密度/心外膜下心肌密度）进行首过心肌灌注半定量分析评价心肌灌注缺损为主。单次灌注扫描比动态CT扫描辐射剂量降低，但关于对比剂注入后最佳触发扫描时间点及量化指标仍无明确规定，故在临床应用上有一定限制［5-6］。

1.2 动态CTP 动态CTP是指对对比剂随血液流经心肌组织微循环（从冠状动脉小分支流入，经毛细血管网到小静脉流出）的全过程行动态重复扫描，从而利用TDC、MBF及MBV等定量参数对心肌灌注进行定量评价，得到全面、准确的心肌血流动力学变化情况［7］。此外，动态CTP还可获得冠状动脉血流储备（coronary flow reserve，CFR）（CFR= 负荷状态下MBF值/静息状态下MBF值）来评价心肌微循环功能状态，发现心肌微血管的功能异常，从而对具有心肌缺血症状但心外膜下冠状动脉显示无阻塞性病变的CMVD患者进行早期诊断［8-9］。

根据患者心肌功能状态，即是否进行负荷试验（由药物或运动触发），可将动态CTP分为负荷心肌灌注扫描和静息心肌灌注扫描。

1.2.1 负荷心肌灌注成像原理 由于心脏具有很强的代偿功能，明显狭窄冠状动脉供血区的心肌可依靠其自身调节作用（如侧支循环），使心肌灌注显像在静息状态下无明显异常。但在负荷状态下，正常冠状动脉的血流量明显增加（一般增加3～5倍），病变冠状动脉却不能相应扩张，致使血流量不能增加或增加量低于正常冠状动脉，使正常心肌与缺血心肌间的对比剂分布出现明显差异，以提高病变检出率。

1.2.2 心脏负荷试验分类 心脏负荷试验包括药物负荷试验和运动负荷试验。运动负荷主要是通过增加心肌氧耗量来增加冠状动脉血供，但临床适应证较局限，受多因素影响，如年老体弱、过度肥胖或患有关节炎、肌肉病变和严重肺部疾病等；而药物负荷即从外周静脉注入药物来增加心肌氧耗量，分为增强心肌收缩力（如多巴酚丁胺）和扩张小动脉（如腺苷、双嘧达莫等）两大类用药［10-12］。其中，腺苷作为一种被明确证实的冠状动脉显像负荷药物，优点是扩张血管作用强，半衰期极短，绝大多数不良反应均较轻且持续时间短，现已被广泛使用［13］。

2 CTP的数学模型及处理分析方法

任何扫描方式获得的CTP图像，需后处理才能为临床医师所使用。目前常用的后处理数学模型有去卷积法和非去卷积法。其中，非卷积数学方法概念相对简单，便于理解，可定量评估MBF，但易低估，且注射对比剂时要求的团注流率较大，增加了实际操作难度和风险性；而去卷积数学方法计算偏差小，注射流率要求不高（一般 4～5 mL/s）［14］。目前临床上灌注的算法大部分是运用去卷积法。此外，Siemens公司在第3代双源CT机的基础上推出了特有的独立心肌灌注分析软件，对心肌灌注数据进行分析处理，但其诊断准确性缺乏多中心临床研究证实。

CTP数据分析分为定性分析、半定量分析和全定量分析三大部分：①定性分析属于主观评价，即对ROI与远处心肌的CT值进行比较以判断有无心肌缺血或梗死，主要依据心肌内对比剂的分布程度或范围与心肌血流动力学状态呈正相关。该方法简单、易行，但准确性较低，对3支血管平衡缺血区无法作出诊断。②半定量分析通过动态采集获得ROI的TDC，计算相关血流参数，如上升斜率、强化峰值、达峰时间和曲线下面积等，从而分析局部心肌血流灌注情况。相较于正常心肌，缺血心肌表现为对比剂流入量减少但流出过程正常，即强化峰值降低，而梗死心肌表现为对比剂流入、流出均减慢，即强化峰值减低、延迟且对比剂洗脱减慢［4，7］。③全定量分析需采集完整的对比剂心肌微循环过程，获得完整的TDC，从而获得MBF、MBV等定量分析指标，对心肌血流灌注情况进行准确评价，且已有研究［15-16］证明负荷状态下的MBF值可用来预测心脏不良事件，既能发现定性评价所发现不了的心肌灌注缺损，又能对心脏风险性进行评估。这3种分析方法中，仅全定量分析可获得CFR，用于CMVD的诊断。目前已有多项研究［15-16］证实，CTP全定量分析法在3种分析法中准确性最高，与核素心肌灌注显像（心肌灌注显像的“金标准”）及MRI心肌灌注显像相比，具有良好的诊断一致性。

3 心脏CTP与CTA联合“一站式”成像的临床应用

3.1 检测心肌缺血（或梗死） 研究［17］指出，第2代双源CT行心肌灌注显像发现心肌灌注缺损与核素心肌灌注显像结果具有很好的一致性（r=0.639，P=0.000），与核素心肌灌注显像相比，CTP发现灌注缺损的敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别是 0.85、0.92、0.55 和 0.98，且 CTA 与 CTP 联合“一站式”显像可明显提高对有意义狭窄的诊断准确性，同时比单独冠状动脉造影或心肌灌注提供更多信息。与MRI心肌灌注相比，动态负荷CTP具有很好的诊断精确度，可发现心肌灌注缺损，并区分心肌缺血和梗死［18］。对仅表现为冠状动脉迂曲而无冠状动脉狭窄者，CT-核素心肌灌注显像（MPI）也可及早显示缺血心肌，从而及早干预冠状动脉迂曲患者的心肌营养治疗［19］。此外，彭晋等［20］通过建立猪急性心肌缺血再灌注模型，证实CTP可准确判断缺血再灌注损伤的心肌，从而对心肌梗死再通后心肌预后进行评估。

3.2 CFR的应用 近年来CMVD的临床意义受到人们的高度重视。CFR受心外膜冠状动脉和冠状动脉微循环功能的双重影响，对排除心外膜下冠状动脉异常者，可凭借CFR来反映微循环功能。对有缺血症状者行心脏“一站式”成像，凭借CTA极高的阴性预测值，当CFR值降低而冠状动脉CTA无异常时，即可认为症状由冠状动脉微循环障碍所引起，使CMVD患者无需行侵入性冠状动脉造影检查或冠状动脉造影联合核素心肌灌注显像双重检查［2，8］。

4 心脏CTP与CTA联合“一站式”成像的进展

自从1983年电子束CT应用于心血管检查以来，CT技术发展迅速，尤其是近10年来MSCT（256、320等）、双能双源CT等的推出，大大提高了心脏检查的时间分辨力和空间分辨力，明显缩短了扫描时间、减少了辐射剂量，并增加Z轴覆盖范围，实现全心扫描，推动了CTP的发展。且第2代双源CT行低剂量扫描，可将辐射剂量降至（0.56±0.21）mSv［21］，而第3代双源CT以其独特的大螺距心电门控扫描模式，大大降低了CTA检查的辐射剂量和对比剂剂量，最低可达（0.24±0.04）mSv 和 18 mL［22］，这些均为心脏“一站式”成像提供了技术保障。

CT增强扫描难以避免辐射影响和对比剂摄入，林路等［23］研究表明，使用第3代双源CT机行负荷MPI联合冠状动脉CTA的“一站式”成像可将辐射剂量降至（3.8±1.3）mSv，明显低于既往冠状动脉CTA检查的辐射剂量，与其他心肌灌注显像相比其辐射剂量也明显降低。CTP因其特有的扫描方式，对比剂摄入量难以大幅度下降，但随着CT技术的发展，可将心脏“一站式”成像的总对比剂用量维持在100 mL左右。此外，目前已有大量关于CTA获得心肌血流储备分数的研究，使得患者无需行侵入式检查便可获得心肌血流动力学信息，但其价格昂贵，难以在临床大范围应用［24］。

综上所述，CT心脏“一站式”成像依靠其多种优势对心肌缺血性疾病、CMVD提供更加全面的临床诊断和治疗建议，应用前景良好。