肥厚型心肌病患者18F-FDG PET心肌代谢显像与心脏MRI

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(1.中日友好医院放射诊断科，北京 100029；2.国家心血管病中心 中国医学科学院 北京协和医学院 阜外医院心内科，3.核医学科，北京 100037)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy, HCM)是一种复杂心肌疾病，可能与遗传等因素有关，发病原因尚不明确，在人群中的患病率约为1/500。近年来，心肌缺血被认为是HCM患者发生严重心力衰竭或心源性猝死的新的危险因素，导致微循环功能紊乱、心肌细胞水肿，最后导致患者心肌纤维化[1]甚至死亡。心脏MRI(cardiac MRI， CMRI)可清晰显示心肌结构，应用对比剂Gd-DTPA进一步提高了CMRI诊断HCM的价值[2]。有学者[3]认为受累心肌延迟强化反映微血管病变、心肌退行性病变以及坏死等造成的心肌缺血和纤维化。心脏能够利用多种底物来合成三磷酸腺苷，游离脂肪酸和葡萄糖是生产能量的主要原料。空腹状态下，游离脂肪酸是主要供能底物，进餐后，葡萄糖成为心肌的主要供能底物；而对于缺血心肌，供能底物主要是葡萄糖。本研究采用18F-FDG PET评价HCM患者空腹及糖负荷状态下心肌葡萄糖代谢的变化，并与CMRI延迟强化结果结合，旨在为评估患者预后提供帮助。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2017年1—10月于阜外医院就诊的36例HCM患者，男28例，女8例，年龄22～67岁，平均(46.1±11.9)岁。纳入标准：①符合HCM诊断标准[4]，存在明确左心室壁肥厚而无心腔扩大，舒张末期最大室壁厚度≥15 mm(有明确家族史者室壁厚度≥13 mm)；②接受CMRI和空腹+糖负荷状态PET心肌葡萄糖代谢显像，且2项检查时间间隔不超过7天。排除标准：①心律失常；②合并瓣膜病；③MR检查禁忌证；④糖尿病；⑤冠心病病史；⑥曾接受经皮室间隔化学消融术治疗[5]；⑦引起室壁肥厚的其他心血管疾病或全身疾病。36例中，12例存在HCM家族史，12例合并高血压，10例合并高脂血症，空腹血糖水平(5.80±0.34)mmol/L。

1.2 仪器与方法

1.2.1 心肌葡萄糖代谢显像 采用Siemens Biography 6 PET/CT扫描仪。第1日在空腹(空腹12 h以上)静息状态下静脉注射4～6 mCi18F-FDG(北京原子高科股份有限公司)，休息90 min后行PET/CT心肌代谢显像。次日于空腹(空腹12 h以上)静息状态下测定空腹血糖，以口服葡萄糖和皮下注射胰岛素方法调节血糖浓度至7.77～8.88 mmol/L，静脉注射18F-FDG 8～10 mCi，休息90 min后行PET/CT心肌代谢显像。PET采集时间为10 min,，CT采集参数为管电压120 kV，管电流11 mAs，层厚3 mm。

由2名有5年及以上工作经验的核医学科医师共同阅片，意见不一致时由第3名核医学医师(10年以上工作经验)进行判断。将左心室心肌分为17个节段，采用半定量5分法对心肌代谢图像进行评分：-1分代表放射性浓聚，0分代表放射性分布正常，1分代表放射性轻度减低，2分代表放射性明显减低，3分代表放射性缺损；将17节段评分相加得到代谢总评分。

1.2.2 CMRI 采用Siemens Avanto 3.0T超导MR成像仪，8通道心脏线圈。对比剂采用Gd-DTPA，增强心肌首过灌注剂量为0.1 mmol/kg体质量，流率4～5 ml/s，随后追加注射20 ml生理盐水。采用前瞻性时间调整敏感度编码梯度回波序列，于注射对比剂的同时开始扫描；心肌灌注完成后立即以2 ml/s流率追加注射对比剂0.10～0.15 mmol/kg体质量，同时追加20 ml/s生理盐水，5 min后采集相位敏感反转恢复T1WI。计算左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume， LVEDV)，测量室间隔和左心室后壁厚度，并分析延迟强化的心肌节段。

1.3 统计学分析 采用SPSS 13.0统计分析软件。计量资料以±s表示。2组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以频数或百分比表示，2组间比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

36例HCM全部累及室间隔，其中室间隔合并前壁肥厚22例，室间隔合并下壁肥厚10例，室间隔合并心尖肥厚4例；室间隔厚度为16～33 mm，平均(23.73±5.29)mm；LVEF为(71.34±9.87)%，LVEDV为(97.06±25.73)ml。24例可见延迟强化(延迟强化组)，共累及135个左心室心肌节段；12例无延迟强化(无延迟强化组)。

2.1 空腹PET显像 36例中，5例(5/36，13.89%)左心室心肌未见放射性摄取(图1)；3例(3/36，8.33%)左心室显像清晰，各心肌节段均可见放射性摄取(图2)；28例(28/36，77.78%)左心室部分心肌节段可见放射性摄取(图3)。共评价612个左心室心肌节段，其中2个(2/612，0.33%)节段评分为-1分，132个(132/612，21.57%)节段为0分，77个(77/612，12.58%)节段为1分，111个(111/612，18.14%)节段为2分，290个(290/612，47.39%)节段为3分。延迟强化组代谢总评分为(23.73±7.02)分，低于无延迟强化组[(36.24±14.18)分；t=-2.765，P=0.015)]。

2.2 葡萄糖负荷显像 36例左心室心肌均可见放射性摄取，其中30例(30/36，83.33%)左心室显像清晰，各心肌节段均可见放射性摄取；6例(6/36，16.67%)左心室部分心肌节段有放射性摄取。612个心肌节段中，31个(31/612，5.07%)节段评分为-1分，438个(438/612，71.57%)节段0分，90个(90/612，14.71%)节段1分，38个(38/612，6.21%)节段2分，15个(15/612，2.45%)节段3分。延迟强化组代谢总评分为(6.25±10.63)分，无延迟强化组为(4.38±7.41)分(t=0.618，P=0.099)。

2.3 空腹与糖负荷状态下心肌葡萄糖代谢显像的比较 空腹状态下36例患者左心室各节段代谢总评分为(32.42±13.64)分，高于糖负荷状态下总评分[(5.00±8.51)分;t=10.231，P=0.001]。

本组11例患者42个心肌节段在空腹状态下放射性摄取正常或增高(评分为0或-1)，而糖负荷状态下其放射性摄取稀疏或缺损(评分>0，图4)，将此11例归为1组，其余25例为2组。1组与2组间年龄、性别、左心室室间隔/后壁厚度比值差异均无统计学意义(P均>0.05)。与2组患者比较，1组患者室间隔厚度、左心室后壁厚度明显增加(P均<0.05)，LVEF明显减低(P=0.003)，CMRI延迟强化心肌节段增多(P<0.001)，见表1。

3 讨论

既往尸体解剖报告[6]显示HCM患者多存在心肌缺血甚至大面积心肌梗死，而冠状动脉无明显狭窄。有学者[7-8]认为HCM患者心肌纤维化可能是心肌微循环障碍导致反复发生心肌缺血所致。缺血时心肌细胞和心脏功能发生一系列变化，心肌缺血-再灌注后，心肌血流可在短时间内恢复正常，而代谢异常则可持续较长时间，称之为心肌的“缺血记忆”[9-11]。本研究采用空腹+葡萄糖负荷状态18F-FDG PET心肌葡萄糖代谢显像，观察HCM患者在不同状态下葡萄糖代谢的变化，试图发现心肌缺血与这些变化的关系。

图1 HCM患者女，65岁，空腹PET显像示左心室心肌未见明显放射性摄取 图2 HCM患者女，22岁，空腹PET显像示左心室各心肌节段均可见放射性摄取 图3 HCM患者男，61岁，空腹PET显像示左心室部分心肌节段有放射性摄取

图4 HCM患者女，50岁，1组，心肌葡萄糖代谢图像 A.空腹状态下，心尖段外侧壁放射性分布正常； B.糖负荷状态下，心尖段外侧壁放射性分布稀疏至缺损

3.1 空腹状态HCM心肌葡萄糖代谢 本研究结果显示，空腹状态下HCM患者心肌PET显像表现存在明显不均一性，且延迟强化组左心室心肌放射性摄取较无延迟强化组明显增高。Uehara等[12]的研究显示空腹状态下HCM患者左心室平均18F-FDG摄取率明显高于高血压心脏病患者，提示前者空腹状态下摄取18F-FDG的心肌节段存在心肌缺血或曾经发生心肌缺血。正常人在空腹状态下体内胰岛素浓度降低，运送至心肌细胞中的葡萄糖减少，心肌细胞主要利用游离脂肪酸进行有氧代谢，因此正常心肌对葡萄糖的摄取较少。而在缺血的心肌节段，游离脂肪酸β-氧化对缺血敏感，脂肪酸氧化代谢受抑制，因此缺血心肌主要以葡萄糖的无氧糖酵解产生能量，葡萄糖摄取相对增加。理论上，空腹状态下摄取18F-FDG的心肌节段可能存在心肌缺血或曾经发生心肌缺血。有学者[13]对HCM患者同时进行18F-FDG和13N-NH3(心肌灌注)PET显像，结果显示心肌肥厚区心肌灌注减少，且心肌葡萄糖利用正常或增加，提示心肌缺血。

3.2 糖负荷状态HCM心肌葡萄糖代谢 本研究中，在葡萄糖负荷状态下，延迟强化组与无延迟强化组患者代谢总评分差异无统计学意义，原因可能为在糖负荷状态下心肌的能量底物主要来源于葡萄糖，正常心肌及缺血心肌节段摄取18F-FDG均增加，两者差异减小。

3.3 空腹与糖负荷HCM心肌葡萄糖代谢的差异 本组11例患者42个心肌节段在空腹状态下放射性分布正常或增高，而在糖负荷状态下放射性分布稀疏甚至缺损，同时此11例患者室间隔厚度、左心室后壁厚度增加，延迟强化心肌节段明显增多，LVEF明显减低，提示其心功能较差，心肌缺血和纤维化较严重。Bravo等[14]对HCM患者行CMRI及PET心肌灌注显像，发现室间隔血流灌注明显减低，患者存在延迟强化的心肌节段明显增多，认为HCM患者心肌血流灌注受损与延迟强化存在明显联系。目前对其机制并不明确。缺血心肌节段局部氧供应量减少，摄取代谢底物发生明显变化，心肌细胞主要以葡萄糖无氧糖酵解产生能量，因此空腹状态下缺血的心肌节段FDG分布较正常节段轻度增高；而在糖负荷状态下，葡萄糖成为心肌的主要供能底物，对于缺血的心肌节段局部供氧量减少，葡萄糖代谢不如正常心肌节段活跃，从而使FDG分布较正常节段减低。

目前CMRI是对HCM诊断、危险度分层及评价预后的“金标准”[15]，延迟强化的心肌节段提示存在心肌纤维化。在HCM的整个病理进展过程中，心肌纤维化与心肌血流灌注受损可能不同步，心肌葡萄糖代谢异常可能先于心肌血流灌注异常，因此在CMRI评价HCM患者预后及危险度分层的同时，利用18F-FDG PET心肌葡萄糖代谢显像评价HCM患者在不同状态(空腹+糖负荷)下心肌代谢的变化，可更准确地判断高危患者。

本研究的不足：①样本量较少，且缺乏长期随访资料；②采用半定量法评价心肌对葡萄糖的摄取，较定量分析准确性差；③于空腹12 h后进行显像，对部分患者可能不能完全抑制正常心肌摄取，即所观察到的空腹状态下心肌葡萄糖摄取并不一定均为异常摄取；④未采用胰岛素钳夹技术，糖负荷结果可能存在较大变异。

综上所述，HCM患者空腹与糖负荷状态下18F-FDG PET心肌葡萄糖代谢显像存在不均一性，结合CMRI，有望作为HCM患者危险度分层的指标。