3.0TMRI心肌灌注储备指数与X线冠状动脉造影所示血管狭窄的相关性研究

刘凤杰 ，马 恒，王锡明 ，谢海柱 ，孙春娟 ，史英红

（1.山东省烟台毓璜顶医院影像科，山东 烟台 264000；2.山东大学附属省立医院医学影像科，山东 济南 250021）

冠状动脉性心脏病（coronary artery disease，CAD），主要是由冠状动脉粥样硬化等因素导致血管狭窄、引发心肌供血不足所致的心脏病。大量研究［1-2］证实，心肌灌注储备指数（myocardial perfusion reserve index，MPRi）与患者的预后密切相关，心肌缺血严重程度与心脏不良事件的发生率呈正相关，而心肌灌注正常则是未来无心脏不良事件的预测因子。

SPECT被广泛用于CAD心肌缺血的检测，但其空间分辨力低，无法显示心内膜下的心肌缺血，且使用放射性同位素示踪剂，存在射线电离辐射危害。MRI心肌灌注检查无创，无电离辐射危害，且软组织对比度良好，空间分辨力较高，是心肌灌注检查的理想方法。

近年来，3.0 T高场MRI逐渐在临床应用，其图像SNR约为1.5 T的2倍，可加快图像采集速度或改善图像质量。已有学者［1-5］采用可视化的评价方法研究3.0 T高场MRI心肌灌注成像在CAD诊断中的准确性。目前运用3.0 T高场设备进行心肌灌注成像的半定量分析即MPRi测量尚未见大规模的研究报道。本研究应用3.0 T超导型MRI进行腺苷负荷心肌灌注成像检查，以显示冠状动脉狭窄所致心肌缺血，探讨MPRi与X线冠状动脉造影所示的血管狭窄之间的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 顺序搜集20例临床拟诊CAD的住院患者，男 15例，女 5例；年龄 41～71岁，平均（56.0±9.2）岁。在接受常规X线冠状动脉造影前2周内，先行MRI心肌灌注检查。

排除标准：体内有金属植入物，包括心脏起搏器、血管支架及行冠状动脉搭桥术后患者，曾对钆对比剂产生严重不良反应、肾功能不全、严重幽闭恐惧等MRI检查禁忌证患者。腺苷使用禁忌证者，包括腺苷过敏史、房室传导阻滞、其他严重心律失常、低血压（收缩压 ＜90 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa）、2 周内的急性心肌梗死、左心功能不全、哮喘及呼吸道阻塞性疾病，以及其他病情不稳定患者。本研究方案通过医院伦理委员会批准，检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 检查前24 h患者禁止吸烟及进食含有咖啡因的食物，并停用β受体阻滞剂、硝酸甘油等腺苷拮抗药物。对患者一般情况进行评估，高危患者检查时由心内科医师全程陪同，训练患者吸气末屏气，尽可能延长屏气时间并使每次吸气幅度一致。采用3.0 T MRI扫描仪，12通道体线圈。

检查程序：①心肌灌注扫描，扫描前使用MRI兼容注射泵经一侧前臂静脉注射腺苷，剂量140 μg·kg-1·min-1，注射过程中密切关注患者生命体征，同时做好相关抢救准备，若患者出现严重不适或无法耐受情况应立即终止检查并采取相应措施；持续注射3 min后，使用高压注射器于对侧肘前静脉注射Gd-DTPA，剂量0.05 mmol/kg体质量，并用盐水20 mL冲洗，注射流率均为4 mL/s。注射对比剂同时启动MRI灌注扫描。负荷成像后约10 min再行静息心肌灌注成像，扫描方案与负荷心肌灌注相同。在静息心肌灌注成像结束后，立即注射0.05 mmol/kg体质量的含钆对比剂，使患者的总对比剂用量达0.15 mmol/kg体质量［6］。②在负荷-静息灌注成像之间行心脏电影成像，共采集6～8层短轴位及两腔心、四腔心图像。③静息成像结束后10 min行延迟强化，共采集6～8层短轴位及两腔心、四腔心图像。

1.3 肉眼观察 由2位具有5年以上诊断经验的放射科医师采用盲法阅片。参考美国心脏协会（American Heart Association，AHA）推荐的分段法［7］，将左心室短轴位图像由心底至心尖分为17个节段。判定标准：①心肌缺血。在负荷心肌灌注图像上心肌出现信号减低或灌注缺损，该区域符合冠状动脉供血区的分布，在静息灌注图像上未见异常改变或者缺损区范围小于负荷图像。灌注缺损区至少在3个以上连续图像上出现。②心肌梗死和瘢痕。在延迟强化扫描图像上出现心内膜下或透壁的高信号延迟强化区。最终肉眼观察的结果由2位医师协商一致后作出判定。

1.4 半定量分析 采用灌注分析专用软件包测量心肌灌注曲线的最大上升斜率（图1）。测量心肌包含全层心肌和内层心肌：全层心肌ROI指从心内膜下至心外膜下全部心肌组织；内层心肌ROI即为心内膜下心肌，约位于心肌全层的内1/3。

1.5 X线冠状动脉造影图像分析 将任意节段冠状动脉管腔直径狭窄程度≥50%定义为有临床意义的狭窄（显著狭窄），并诊断为CAD。

1.6 统计学方法 使用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析。连续计量资料以±s表示，两配对样本比较采用Wilcoxon秩和检验，两独立样本比较采用Mann-Whitney秩和检验。多个独立样本比较采用Kruskal-Wallis秩和检验。两样本相关分析采用Pearson相关系数。分类等级计数资料用率或百分比表示，2位观察者的一致性用Kappa统计量描述。ROC分析及曲线下面积比较使用Med Calc 11.4软件。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者情况 20例均成功完成MRI和DSA检查，负荷较静息时心率加快（Z=－3.808，P＜0.05），收缩压和舒张压降低（Z=－2.697、-2.484，均P＜0.05）。20例中，13例至少1支冠状动脉的狭窄程度≥50%，被诊断为CAD。

2.2 心脏MRI的图像分析

2.2.1 肉眼观察结果 以患者为单位（n=20），MRI心肌灌注的诊断敏感度、特异度和准确率分别为84.6%（11/13）、85.7%（6/7）和 85.0%（17/20）。2 位观察者的一致性较好（K=0.694）。以血管为单位（n=60），MRI心肌灌注的诊断敏感度、特异度和准确率分别为 79.2%（19/24）、77.8%（28/36）和 78.3%（47/60），2 位观察者的一致性较好（K=0.616）。

图1 女，61岁，冠心病 图1a MRI心肌灌注斜率的测量示意图，在左心室中部短轴位图像上将心肌分为6个扇区，分别测量每个扇区TIC的上升斜率。上升斜率采用直线拟合方法，由软件自动给出。左心室心腔内放置ROI，测量心腔内对比剂的上升斜率，用于计算标准化的心肌灌注斜率 图1b 左上图显示室间隔部的心肌缺血，左下图示手动勾勒心内膜下区域的ROI，右图显示区域2、区域3的心肌灌注斜率相对减低

2.2.2 半定量分析结果 299个（93.4%，299/320）心肌节段可用来计算 MPRi值，21个（6.6%，21/320）的心肌节段因图像不能满足诊断需要被舍去。这些节段位于左心室流出道、心底和心尖附近。选取每个血管分布区中的最小MPRi值，与供血血管的最大狭窄率相对应，行ROC曲线分析，选择敏感度和特异度之和最大时的截断点为诊断阈值，MPRi截断值取1.07，MPRinner取 1.29。以血管为单位（n=60），比较ROC曲线下面积，半定量分析与肉眼观察的总体诊断效能差异无统计学意义（P＞0.05）（表 1）。

表1 肉眼观察与半定量分析预测血管狭窄的ROC分析（n=60）

2.2.3 冠状动脉狭窄与MPRi值对比分析 将299个心肌节段分为狭窄组（≥50%）127个与非狭窄组（＜50%）172个；非狭窄组可分为CAD组（狭窄远侧心肌）76个和无CAD组96个。其中狭窄组与非狭窄组的MPRi值分别为1.44±0.81与1.88±0.88，两者差异有统计学意义（P＜0.05）；而非狭窄组中CAD组与无CAD组分别为1.86±1.05、1.89±0.72，两者比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

以25%为间隔，将血管狭窄程度分为4个等级，把每个血管分布区中的最小MPRi值按血管狭窄程度分组。当血管狭窄达中度以上时（≥50%），MPRi值开始明显减低（表2），MPRi值（全层心肌）与血管最大狭窄率存在负相关（r=－0.518，P＜0.001），其直线回归方程为Y=－0.726X+1.502。将每个血管分布区中最小MPRinner值（内层心肌）与血管最大狭窄率行相关分析，两者存在负相关（r=－0.644，P＜0.001），其直线回归方程为Y=－1.010X+1.662。

表2 血管最大狭窄程度各组MPRi值的比较

3 讨论

心肌灌注储备是负荷时心肌最大血流量与静息时心肌血流量的比值，反映心肌供血动脉的调节功能。关于MPRi最佳诊断阈值的选取，既往研究［8］报道从1.02～1.5不等，主要与研究对象、MRI设备、成像条件及统计方法不同有关。本研究采用ROC分析确定最佳诊断阈值，研究对象为临床怀疑冠心病的住院患者，具有较高的实用价值。

在CAD诊断方面，MRI心肌灌注检查的空间分辨力显著优于超声和核医学检查，其诊断准确性较高。Yun 等［1］报道 3.0 T MRI心肌灌注结合 MPRi诊断有意义的冠状动脉狭窄的敏感度为83%。Cheng等［3］进行3.0 T与1.5 T MRI的对比研究，结果表明3.0 T的SNR和对比噪声比均较1.5 T更高，3.0 T对单支和多支病变的诊断准确性有提高趋势，但是总体诊断准确性与1.5 T相比差异无统计学意义。MRI心肌灌注诊断CAD的准确性主要受研究对象、扫描参数、诊断标准的选取等多种因素的影响。目前，心肌灌注研究大多以X线冠状动脉造影为参考标准，其仅能显示心外膜下冠状动脉的管腔狭窄，而心肌灌注反映的是局部心肌毛细血管床的平均血流量变化。本研究显示，MPRi与血管狭窄之间虽存在一定相关性，但部分测量值分布较离散。心肌血流量不仅受冠状动脉管径的影响，还与侧支循环、阻力血管，如毛细血管前微动脉的舒缩状态等因素有关。研究［9］显示，MRI心肌灌注能发现无冠状动脉狭窄的胸痛患者的心肌缺血，推测这种胸痛系由微血管病变所致。

本研究表明，半定量分析和可视化分析预测冠状动脉狭窄的准确性相近。可视化分析可对心肌缺血作出直观、快速判断，为目前临床最常用的分析方法。但可视化分析对观察者的经验依赖性大，观察者之间的一致性欠佳。当心肌各部位血流灌注普遍减低时，由于缺乏正常心肌的对比，观察者难以作出心肌是否缺血的判断。而半定量分析能发现肉眼难以识别的心肌灌注减低，提高心肌缺血的检出率，且不依赖观察者的主观经验，不同观察者之间的诊断一致性和重复性均较高［10］。与定量分析比较，半定量分析无需更改扫描程序和参数，后处理时间较短，适合在临床推广应用。

本研究的局限性：①样本数较少，研究对象均属于CAD的高危人群，缺少正常人群对照。腺苷的使用禁忌较多，使其临床应用受到一定的限制。②由于MRI心肌灌注定量技术尚不成熟，未对心肌血流量进行绝对定量分析。③未进行MRI与PET或SPECT心肌显像的比较。