18F-FDG PET/CT心肌代谢显像评价冠状动脉慢性闭塞性病变存活心肌及与侧枝循环形成的相关性

翟光耀 王建龙 刘宇扬 周玉杰

冠状动脉慢性完全闭塞病变(chronic total occlusion, CTO)是指闭塞血管段前向血流为 TIMI 0级，且闭塞时间≥3 个月的病变[1]。在冠状动脉造影术检测到的冠状动脉血管病变中，约有 20%～40%为 CTO 病变[2]。CTO 患者因血流灌注的中断，导致其供血区域心肌缺血，甚至心肌梗死，与非 CTO 病变比较更容易发生心功能不全及心脏事件，临床预后差。冠状动脉侧枝循环(coronary collateral circulation，CCC)的形成对于缓解心肌缺血、防止心肌梗死至关重要。良好的CCC可以通过降低冠状动脉闭塞患者心肌梗死及心力衰竭的发生率从而提高患者的生存率。总体上大约有1/4到1/3的短暂冠状动脉闭塞患者由于CCC的存在可以免于发生心肌梗死[3]。Meier等[4]进行的Meta分析表明，良好的CCC可以使冠心病患者的病死率降低36%。尽管从CTO病变的病理生理学角度认为CCC的良好建立提示心肌血供的改善和心肌活性的数量，但是对于CCC形成与存活心肌的关系还不是很清楚。

PET/CT是将正电子发射计算机断层(positron emission tomography, PET)/X射线计算机体层(computed tomography, CT)有机地一体化组合而成的分子功能影像成像系统。心肌细胞的代谢活性与生理条件和病理状态有关。在正常心肌代谢活动中，脂肪酸提供心肌能量的65%～70%，是心肌细胞能量最重要来源，而在心肌缺血缺氧等病理情况下，脂肪酸在线粒体中的有氧代谢受到抑制，此时心肌代谢转为糖酵解，供应心肌细胞代谢所需要的能量。氟(18F)脱氧葡萄糖(18F-FDG)是葡萄糖的类似物。它通过葡萄糖转运蛋白进入心肌细胞，在己糖激酶的作用下生成6-磷酸-FDG。6-磷酸-FDG不能进入三羧酸循环进一步氧化，从而在细胞内滞留。18F-FDG分子功能显像反映了局部心肌细胞摄取和代谢葡萄糖的过程，可用于评估存活心肌。常用检测存活心肌的方法有：①心肌灌注显像对心肌血流状况和心肌细胞膜完整性的估测[5]；②心肌代谢显像，包括葡萄糖代谢显像、氧代谢、脂肪酸代谢等[6]；③多巴酚丁胺介入的超声心动图或磁共振成像对局部心肌收缩储备功能的检测[7-8]；④增强磁共振成像延迟显像识别存活心肌和梗死心肌[9]。其中18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代谢显像被国际公认为探测存活心肌的“金标准”。

CTO患者血管重建术后心肌梗死部位血流灌注的改善能够提高患者的生存质量，改善患者的预后，其关键在于对存活心肌数量及范围的评估。并不是所有侧枝循环形成良好的CTO 患者血管重建术后都能够取得预期的临床获益。临床医生面临的问题是哪些CTO病变患者血管重建术后会取得较大的临床获益以及如何结合CCC和存活心肌检测综合评估患者的预后，CTO患者存活心肌的范围和程度与侧枝循环的关系是亟待明确的科学问题。

应用非侵袭性的影像技术在血运重建术前评估心肌梗死部位存活心肌，结合侧枝循环形成，识别可能受益于血管重建术治疗的CTO患者，及时进行血运重建，使患者心功能得以部分或完全的恢复，提高患者生活质量及改善预后，对于CTO患者临床治疗具有重要的指导意义。

资料与方法

1.患者资料 2016年4月1日至2016年12月30日期间，经冠状动脉造影确诊CTO病变，血管重建术前评价存活心肌的患者89例，在3d内完成静息心肌灌注GSPECT/CT断层显像(西门子Symbia Intevo)和静息心肌葡萄糖代谢GPET/CT显像(西门子Biograph mCT)。排除标准：①急性心肌梗死患者；② 心肌病患者；③心肌代谢图像质量不理想，影响对存活心肌评估及心功能参数计算的患者。最后入选60例患者，年龄24～80岁，平均(57±11)岁，其中男性54例。

2.18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代谢显像评价存活心肌 (1)心肌图像采集方法：①静息GSPECT/CT心肌灌注显像：仪器采用德国Siemens公司Symbia Intevo双探头SPECT/CT仪，配平行孔低能高分辨准直器。患者在静息状态下，静脉注射740MBq99mTc-MIBI，90～120min后行静息GSPECT/CT断层显像。以心电图R波触发门电路同步采集，采集角度为180°(从右前斜45°到左后斜45°)，每6°采集1帧，共32帧，每帧采集15s，每个心动周期采集8帧，能峰140keV，窗宽20%，矩阵128×128，放大倍数为1。②静息GPET/CT心肌代谢显像：仪器采用德国Siemens公司PET/CT仪器(Biograph mCT，Siemens Healthcare)。患者在禁食状态下口服25～50g葡萄糖后40min测定指尖血糖，根据血糖浓度静脉注射胰岛素[5]，将患者血糖调节到5.55～7.77mmol/L后，静脉注射148～296MBq18F-FDG，60min后行静息GPET/CT心肌代谢显像。采集时间为10min，每个心动周期采集8帧图像，矩阵128×128，放大倍数1.0。

(2)心肌图像处理与分析:GSPECT/CT和GPET/CT数据采用迭代法(OSEM，迭代4次，子集数为8)进行图像重建，得到左心室短轴、垂直长轴和水平长轴断层图像。GPET/CT门控图像采用定量门控心肌断层显像软件QGS进行分析，获得左心室整体功能参数，包括左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF%)、收缩末期容积(end-systolic volumn，ESVmL)和舒张末期容积(end-diastolic volumn，EDVmL)。结合静息SPECT/CT心肌灌注显像和PET/CT心肌代谢显像，通过肉眼半定量分析，采用美国心脏病协会推荐的17节段法5分法，评价各室壁心肌节段存活心肌和梗死心肌的部位、范围、程度。0分为放射性分布正常，放射性分布异常打分：1分为轻度的放射性摄取减低，2分为中度的放射性分布减低，3分为重度放射性摄取减低，4分为放射性分布缺损。存活心肌的判断标准为心肌灌注显像放射性分布稀疏或缺损区，心肌代谢显像放射性分布正常或者较灌注像明显增加，图像表现为“灌注-代谢不匹配”(metabolism mismatch，MM)，灌注异常分-代谢异常分≥1分定义为存活心肌。梗死心肌的判断标准为心肌灌注显像有放射性分布稀疏或缺损区，心肌代谢显像仍表现为放射性分布稀疏或缺损区，定义为“灌注-代谢匹配”(match，M)灌注异常分-代谢异常分=0。分别计算存活心肌节段占左心室(17节段)百分比和梗死心肌节段占左心室百分比(%)。

3.冠状动脉造影及侧枝循环评价 (1)冠状动脉造影的方法：患者取平卧位，常规消毒铺巾，2% 利多卡因局部麻醉，穿刺右侧桡动脉，成功后置入6F动脉鞘(如果穿刺失败、动脉鞘置入困难、导丝送入困难、造影导管送入困难等经桡动脉无法造影者，改为右股动脉途径)，注入肝素3000 IU，地塞米松10mg，送入0.035泥鳅导引导丝(TERUMO，Japan)引导，再送入左右冠共用造影导管(TERUMO，Japan)至左、右冠状动脉窦口分别行左、右冠状动脉造影。(若由于冠状动脉开口异常造影导管无法到位，可分别送入左或右单独造影导管(Cordis，USA)至相应冠状动脉口行冠状动脉造影。X线投影大致位置：①右冠状动脉：左前斜450位，正位(略偏左)+头位300；②左冠状动脉：小蜘蛛位(左前斜200+足位200)，右头位(右前斜200+头位300)，肝位(右前斜300+足位300)，蜘蛛位(左前斜450+足位300)，左肩位(左前斜450+头位250)。造影剂：优维显370。

(2)CCC的评价方法: 冠状动脉造影显示的CTO病变对应的CCC采用Rentrop评分进行评价。Rentrop评分分为4级：0级为侧支血管即冠状动脉造影未出现侧枝血管；I级为病变远端小边枝血管显影；Ⅱ级为病变血管远端大分支部分显影；Ⅲ级为病变血管远端大分支完全显影[10](图1)。

(3)分组：Rentrop分级为0级或I级的患者归为CCC不良组，Rentrop分级为Ⅱ级或Ⅲ级的患者归为CCC良好组。

4.统计学方法 采用SPSS 12.0统计软件。定量资料以均数±标准差表示，采用t检验。若定量资料不满足正态分布或者方差不齐，采用Wilcoxon秩和检验。定性资料以百分数表示，采用卡方检验。以P<0.05表示差异有统计学意义。

结 果

图1 CTO病变患者冠状动脉造影图像 A: 女性，42岁，LAD闭塞1年余(黄色箭头)，RCA向LAD发出侧枝循环(红色箭头)，Rentrop分级Ⅲ级。心肌代谢显像可见心尖、各室壁心尖段、前壁中段及室间隔梗死心肌(白色箭头)，面积约占左心室面积约45%。LVEF 62%，EDV 329Ml，ESV 274mL。B:男性，53岁，RCA远段闭塞1年余(黄色箭头)，未见侧枝循环形成，Rentrop分级0级。心肌代谢显像可见下壁、后侧壁基底段完全存活心肌，面积 约占左心室面积约20%。LVEF 62%，EDV 115Ml，ESV 44mL

1.冠状动脉侧枝循环形成与心肌血供及存活心肌的关系 CTO病变侧枝循环形成不同的Rentrop分级患者中，心肌的血流灌注情况不同，在RentropⅢ级的患者中，9%的患者心肌血流灌注正常，7%的患者存在心肌缺血，84%的患者CTO病变血管供血区存在心肌梗死。在Rentrop分级为Ⅱ级、Ⅰ级和0级的患者中，CTO病变血管供血区的心肌均为心肌梗死改变。

CTO病变侧枝循环Rentrop分级不同的患者中，存活心肌与梗死心肌的分布不同，侧枝循环形成良好组患者存活心肌血流灌注受损的范围小于侧枝循环不良组患者，差异无统计学意义。在心肌血流灌注受损范围内，存活心肌的范围在侧枝循环良好组与侧枝循环形成不良组患者间差异无统计学意义，而侧枝循环良好组患者梗死心肌的范围小于侧枝循环不良组，差异无统计学意义。存活心肌范围占左心室CTO病变血流灌注受损心肌范围的百分数在侧枝循环良好组的患者高于侧枝循环形成不良组。侧枝循环与存活心肌的分布不一致(图1)。侧枝循环良好组患者存活心肌范围≥10%的患者比例高于侧枝循环不良组，而大面积梗死心肌(梗死心肌面积>20%)患者比例低于侧枝循环不良组，但是差异无统计学意义(表1)。

表1 CTO病变侧枝循环形成不同患者心功能参数的变化

表2 CTO病变不同侧枝循环患者临床特征

2.冠状动脉侧枝循环与临床及心功能参数的单因素分析 侧枝循环形成良好组与不良组患者在年龄、糖尿病、高血压、是否吸烟差异无统计学意义。侧枝循环不良组患者TC水平高于侧枝循环良好组患者，差异有统计学意义，而HDL-C和LDL-C水平两组患者间,差异无统计学意义。炎性反应因子C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)和同型半胱氨酸(homocysteine，HCY)两组患者间差异无统计学意义(表2)。CCC良好组患者LVEF与CCC不良组患者比较，差异无统计学意义[(43.8±18.4)%vs. (34.4±18.7)%，P>0.05]，CCC良好组患者ESV [(152±93)vs. (199±93)mL，P>0.05]和EDV[(99±91)vs. (142±90)mL，P>0.05] 与CCC不良组患者比较，差异也无统计学意义(表1)。

3.冠状动脉侧枝循环与冠状动脉造影指标单因素分析 CCC良好组与不良组在CTO病变的位置、病变冠状动脉数量以及病变是否累及左主干等指标上差异无统计学意义(表3)。

表3 不同侧枝循环组冠状动脉造影预测指标分析[n(%)]

讨 论

本研究选择CTO病变的患者为研究对象，通过冠状动脉造影评价病变部位的侧枝循环形成，以Rentrop分级将侧枝循环分为侧枝循环良好组和侧枝循环不良组。以国际公认的评价存活心肌的“金标准”：18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代谢显像评价CTO病变部位心肌细胞活性及整体心功能变化。通过分析侧枝循环形成与左心室存活心肌和整体心功能变化之间的关系，明确CTO病变患者CCC与存活心肌的关系，评价CCC和18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代谢显像对于CTO患者预后估测的价值，筛选能够通过血管重建术治疗开通冠状动脉闭塞病变后左心功能最大限度恢复的患者，提高患者的预后。

CTO病变仍然是心血管介入领域尚未攻破的最后一道难关。与非 CTO 病变相比较，CTO 病变介入治疗的难度高，成功率和疗效均不理想。CTO病变由最开始的急性事件演变而来。急性期由于动脉粥样硬化斑块的破裂，血栓形成闭塞血管腔，进入慢性期后，血栓机化，并发生纤维化，有些病变发生钙化，最终成为疏松与致密结缔组织混杂的纤维钙化性闭塞结构。CTO病变占复杂冠状动脉介入治疗的10%～20%，手术成功率低、并发症及再狭窄和再闭塞率高，是PCI治疗中的“瓶颈”[11]。介入医生认为CTO病变一旦成功开通恢复冠状动脉血流，能够改善患者的预后并防治心力衰竭，改善患者的预后。所以大量的研究集中于CTO病变治疗的操作策略及技巧。

然而研究证实只有存活心肌面积≥10%的心肌梗死患者经血管重建术治疗后其心脏功能部分或完全恢复,改善患者预后[12]。由于CTO病变血管重建术治疗难度大，检测存活心肌对CTO患者的临床决策具有更加重要的意义。我们的研究发现，侧枝循环良好组患者的心功能和心室重构与侧枝循环不良组患者比较，差异没有统计学意义。侧枝循环良好组和侧枝循环不良组患者存活心肌的范围也没有明显的差别，冠状动脉动脉侧枝循环形成与冠状动脉供血区心肌细胞的活性并不是“一一对应”的关系，在侧枝循环良好的冠状动脉病变中存在大范围的梗死心肌，心肌纤维化的患者，血管重建术并不能使这些患者心功能明显改善，达到临床获益，而在侧枝循环不良的患者中也存在有大范围存活心肌的患者，血管重建术后能够使这些患者取得较大的临床获益。

心肌葡萄糖代谢显像能够明确CTO患者心肌梗死区域有无存活心肌以及存活心肌的范围和程度，并且评估CTO患者闭塞血管是否为心肌梗死的“罪犯血管”，指导临床医生以存活心肌的部位确定“罪犯血管”，评估存活心肌的范围，判断患者预后[13]，在此前提下进行介入或搭桥治疗，指导个体化治疗方案的制定，使CTO患者获得合理的治疗，最大限度得到临床获益。本研究的局限性在于研究病例少，还需要进一步深入研究。