冠状动脉旁路移植术前13N-NH3/18F-FDG PET显像检测冬眠心肌的临床研究

孙茉茉，李剑明*，刘志刚(.天津医科大学心血管病临床学院 泰达国际心血管病医院核医学科，.心脏外科，天津 300457)

血运重建术是治疗严重冠状动脉粥样硬化性心脏病(以下简称冠心病)的有效方法，冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting, CABG)对治疗冠状动脉左主干和/或三支(左前降支、左旋支、右冠状动脉)病变具有重要价值，而术前准确评估存活心肌数量对于伴有左心衰竭的缺血性心脏病患者的临床决策、预测术后效果及远期预后均属必要。本研究采用PET显像技术检测心肌血流和葡萄糖代谢，定量分析存活心肌数量；并通过追踪冠心病患者左心室射血分数(left ventricle ejection fraction， LVEF)变化和主要心脏不良事件(major adverse events, MACE)发生率，分析CABG术后预测LVEF改善的冬眠心肌数量界值及MACE发生率的影响因素，为临床制定治疗方案提供准确、客观的参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2014年6月—2016年12月于我院接受CABG的46例冠心病患者，男38例，女8例，年龄45～78岁，平均(61.8±7.3)岁；体质量指数(body mass index, BMI)19.0～31.0 kg/m2，平均(25.83±2.94)kg/m2；27例有吸烟史，21例有饮酒史，3例有心血管病家族史，16例有高血压病史、17例有糖尿病史、8例有高血脂病史、35例有心肌梗死，12例既往接受冠状动脉支架介入治疗，16例室壁瘤形成，5例合并肺动脉高压，23例合并二尖瓣重度反流，10例合并心律失常；29例冠状动脉3支病变，5例左主干合并3支病变。

纳入标准：①经冠状动脉DSA检查确诊冠心病，左主干和/或多支血管病变；②术前LVEF≤40%；③既往未接受CABG。排除标准：①未合并心肌梗死或心功能减退；②肝、肾功能不全或肺功能不全；③扩张型或肥厚型心肌病；④合并风湿性心脏病。

术前行超声心动图检查和13N-NH3/18F-FDG PET/CT心肌灌注-代谢显像评估冬眠心肌数量、心功能情况；术后3～32个月再次行超声心动图检查，评价术后LVEF改善情况，并记录MACE(心源性死亡、再发非致死性心肌梗死、再发心绞痛、充血性心力衰竭)发生情况。根据手术前后LVEF差值(ΔLVEF)将患者分为LVEF改善组(ΔLVEF>5%，n=24)和LVEF未改善组(ΔLVEF≤5%，n=22)。根据MACE发生与否分为发生MACE组(n=13)与未发生MACE组(n=33)。

1.2 仪器与方法 于CABG前1周内行13N-NH3·H2O PET心肌灌注显像和18F-FDG PET心肌代谢显像。采用GE Discovery Elite PET/CT及GE Qilin 医用回旋加速器。正电子药物为本科室自产。

1.2.1 PET显像13N-NH3·H2O PET心肌灌注显像：检查当日患者至少禁食4 h，24 h内停用心脏相关药物，12 h内禁服含有咖啡因、茶碱类的饮料及药物，提前建立静脉通道、贴置电极片。嘱患者仰卧，以电极片连接门控，于静息状态下注射13N-NH3·H2O 370～555 MBq，注射后10～15 min开始显像。CT扫描参数：管电压120 kV，管电流80 mAs；PET采集为门控采集，10分钟/床位，8帧/心动周期，心率窗为±15%。

18F-FDG PET心肌代谢显像：隔日患者禁食4～6 h，根据血糖情况口服葡萄糖10～40 g，1 h后测量血糖，酌情静脉快速注射胰岛素1～4 IU，注射30 min后复测血糖，必要时再次静脉给予胰岛素1～4 IU。当血糖浓度为7.8～8.8 mmol/L时，经静脉通道推注18F-FDG 185～370 MBq，使患者平卧休息40～60 min后行PET/CT显像检查，扫描参数同13N-NH3·H2O PET心肌灌注显像。

1.2.2 超声心动图检查 采用GE Vivid E9彩色多普勒超声诊断仪，探头频率1.7～3.4 MHz。嘱患者左侧卧，于胸骨旁长轴切面测量左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter, LVDd)、左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume, LVESV)和左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume, LVEDV)，取心尖四腔心切面并采用Simpsons计算方法计算左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)。

1.2.3 图像处理与分析 将所有图像均传输至专用工作站Xeleris2.0，由1名高年资核医学医师采用Myovation、ECToolbox软件包进行图像重建及定量后处理。以OSEM法重建图像，显示心脏水平长轴、垂直长轴和短轴图像，应用短轴图像重建极坐标靶心图。按AHA标准将左心室分为17个节段[1]。诊断标准：①正常心肌，灌注显像和代谢显像均正常；②冬眠心肌，灌注显像表现为局部心肌节段放射性稀疏-缺损，代谢显像上述放射性缺损的心肌节段出现放射性填充，即灌注-代谢不匹配；③瘢痕心肌，灌注显像和代谢显像均表现为放射性稀疏-缺损，即灌注-代谢匹配。软件自动计算冬眠心肌和瘢痕心肌占左心室壁面积的百分比。

1.3 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。计量资料以±s表示，2组间比较采用独立样本t检验；率的比较采用χ2检验；以二元Logistic回归分析差异有统计学意义的指标与术后LVEF改善情况之间的关系，包括回归系数B、比值比(odds ratio, OR)和95%CI；绘制ROC曲线，计算曲线下面积(area under curve, AUC)，确定预测CABG术后LVEF能否改善的冬眠心肌数量的界值；分析与术后MACE发生相关的因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

术前患者心功能NYHA分级为(2.1±0.9)级，LVEF为(35.37±3.85)%，LVESV为(125.14±38.33)ml，LVEDV为(166.57±57.92)ml；术后LVEF为(42.79±1.82)%、ΔLVEF为(6.91±9.18)%，冬眠心肌数量为(14.20±13.63)%，瘢痕心肌数量为(17.11±11.82)%，术后随访时长为(7.85±5.34)个月。

LVEF改善组冬眠心肌、瘢痕心肌和术前LVESV为(21.33±14.65)%、(13.00±10.04)%和(112.01±28.78) ml，LVEF未改善组分别为(6.44±6.56)%、(21.65±12.24)%和(139.41±4.28)ml，差异均有统计学意义(t值分别为-4.379、2.638、2.525，P值为<0.001、0.011、0.016)，而2组间其他指标差异均无统计学意义(P均>0.05)。二元Logistic回归分析结果表明，冬眠心肌数量 [B=0.128，OR=1.137，95%CI为(1.048，1.233)]及术前LVESV[B=-0.023，OR=0.977，95%CI为(0.957，0.977)]是影响冠心病患者CABG术后LVEF改善的独立影响因素。

以冬眠心肌数量为21%预测CABG术后LVEF改善的AUC为0.802，95%CI(0.676，0.928)，敏感度为85.53%，特异度为61.19%；以术前LVESV为118 ml预测CABG术后LVEF改善的AUC为0.674，95%CI(0.518，0.830)，敏感度为77.34%，特异度为50.81%。联合采用上述2个指标，AUC为0.852，95%CI(0.717，0.939)。见图1。

图1 冬眠心肌数量、LVESV及二者联合预测CABG术后LVEF改善的ROC曲线

随访期间13例发生术后MACE，其中7例再发非致死性心肌梗死，1例再发心绞痛，1例死于心律失常，4例死于心力衰竭。术后发生MACE组与未发生MACE组患者间二尖瓣重度反流率差异有统计学意义(χ2=4.059，P=0.032)，而PET和超声所测参数均差异无统计学意义。

3 讨论

并非所有冠心病患者均能从CABG中获益，存活心肌数量为其重要影响因素，故术前测定存活心肌是决定治疗方案的关键因素之一。PET/CT是评价存活心肌的无创影像学手段，且被国际公认为判断存活心肌的“金标准”[2]。

图2 患者男，67岁，间断气短2年，加重1月余，CABG术前LVEF为30%，术后LVEF为28%，无明显改善 PET核素-心肌代谢/灌注显像显示冬眠心肌位于左心室心尖段、部分前壁心尖段，约占左心室壁面积的9%；瘢痕心肌位于下壁、下侧壁、部分前侧壁，约占左心室壁面积的39% (REST_ACSC：心肌灌注显像靶心图； DELAY_ACSC：心肌代谢靶心图；Apical：心尖部；Basal：基底部；Septal/SEP：室间隔；Lateral/LAT：侧壁； Inferior/INF：下壁；Anterior/ANT：前壁)

既往由于设备限制，国内许多研究[3-6]采用SPECT评价心肌血流或代谢，由于其射线能量低、图像分辨率较差，故准确率有限。本研究采用13N-NH3·H2O/18F-FDG PET/CT成像，并采用软件定量分析冬眠心肌数量，克服了既往手段的不足。本研究发现LVEF未改善组(图2)冬眠心肌数量较少，瘢痕心肌数量较多；LVEF改善组(图3)冬眠心肌数量较多，瘢痕心肌数量较少，提示冬眠心肌和瘢痕心肌是CABG术后LVEF改善的影响因素，与国外报道[7-12]一致。通过ROC曲线分析得出，预测LVEF改善的冬眠心肌数量为21%，与任少阳等[5-6]研究结果一致，表明冬眠心肌数量超过左心室面积21%的患者，CABG术后LVEF能够得到较好的改善。本研究亦发现术前LVESV是CABG术后LVEF改善的另一独立影响因子，LVESV≥118 ml者术后LVEF改善较小。国际上对于LVESV影响血运重建术后LVEF改善的阈值尚不统一，本研究结果与既往研究[12-13]存在差异，可能与入组患者数量较少有关。

图3 患者男，71岁，间断心前区疼痛6个月余，CABG术前LVEF为40%，术后LVEF改善为64% PET核素-心肌代谢/灌注显像显示冬眠心肌位于下间壁基底段、前壁中段、下侧壁中段及基底段，合计占左心室壁面积的48%；瘢痕心肌位于部分心尖与部分前壁心尖段、间壁中段，合计占左心室壁面积的18% (REST-ACSC：心肌灌注显像靶心图；DELAY-ACSC：心肌代谢靶心图；Apical：心尖部； Basal：基底部； Septal/SEP：室间隔； Lateral/LAT：侧壁； Inferior/INF：下壁；Anterior/ANT：前壁)

本研究观察到部分有大量冬眠心肌者CABG术后LVEF改善不明显，可能与慢性心肌缺血导致心室重塑、扩张，最终使心功能改善不显著，可能需要更长时间观察恢复情况有关[14-15]。对于心室严重扩大的患者，不能仅以冬眠心肌数量作为再血管化后心功能恢复情况的唯一预测指标。本研究LVEF改善组3例冬眠心肌数量<21%，但LVEF却改善明显，可能与左心室室壁瘤切除折叠术使左心腔人工重构减小、降低了收缩末期容量、改善有效射血容积有关；2例心肌梗死面积较大者术后LVEF得到一定改善，可能与术后梗死心肌周围的心肌细胞收缩功能代偿性恢复、造成结果偏差有关。多种因素可能影响CABG术后左心室功能改善，包括术前缺血程度、冬眠心肌数量、左心室重塑程度、血运重建后观察时间以及重建成功性等[16]。同时，本研究发现，在诸多因素中，重度二尖瓣反流是CABG术后发生MACE的影响因子，与Wrobel等[17]的研究结果一致。

综上所述，冬眠心肌数量及术前LVESV是冠心病患者CABG术后LVEF改善的独立影响因素；冬眠心肌数量≥21%为预测LVEF改善的界值；伴有二尖瓣重度反流患者术后早期更易发生MACE事件。