碲锌镉SPECT用于冠心病研究进展

李彩红，李万婷，刘海燕

(1.山西医科大学第一医院核医学科，山西 太原 030001；2.山西医科大学医学影像学院， 3.法医学院，山西 太原 030001)

冠心病(coronary artery heart disease， CHD)是全球范围内导致死亡的主要疾病之一。SPECT心肌灌注显像(myocardial perfusion imaging， MPI)已广泛用于管理已确诊或疑诊CHD患者[1]，但传统SPECT(conventional SPECT， C-SPECT)存在一定局限性，如显像剂用量较大、探测器计数敏感度及能量分辨率低、空间分辨率有限等，可致图像采集时间过长或出现运动伪影，且无法动态采集图像，无法实现绝对定量评估心肌血流。碲锌镉(cadmium zinc telluride， CZT)SPECT采用新的半导体探测器及改良图像后处理算法，在提高计数敏感度、能量和空间分辨率的同时减少了显像剂用量，可缩短图像采集时间、改善图像质量，实现心肌血流的绝对定量分析，在诊断三支血管病变及微血管病变方面具有重要作用[2-4]。本文对CZT-SPECT技术特点及其用于CHD的研究进展进行综述。

1 CZT-SPECT概述

1.1 显像仪器 CZT-SPECT探测器由CZT晶体及不同类型准直器(多针孔准直器和平行孔准直器)组成，无光电倍增管，常温下可直接将γ射线转化为电信号，在一定程度上避免信号损耗失真而提高成像效率[5]。现有CZT-SPECT扫描仪包括GE公司的Disovery NM530c、570c及Spectrum Dynamics Medical公司的 D-SPECT三种，其CZT模块组成相同，而CZT探测器数目、准直器类型及图像后处理重建算法不同。NM530c由有效直径为5.1 mm的针孔准直器及19个CZT探测器组成，每个探测器包括4个模块(尺寸8 cm×8 cm)，含1 024(32×32)个2.46 mm×2.46 mm×5.00 mm的CZT探测器单元[6]。NM570c可采集CT图像，支持低剂量CT衰减校正。D-SPECT由广角钨平行孔准直器及9组可独立旋转的CZT探测器组块(尺寸约4 cm×16 cm)构成，每个组块含1 024(16×64)个以L型结构排列的2.46 mm×2.46 mm×5.00 mm CZT探测器单元，更为适配心脏[7]。

NM530c的空间分辨优于D-SPECT，可通过19个CZT探测器联合采集心脏区域，在一定程度上补偿计数敏感度。D-SPECT的计数敏感度约较NM530c提高2倍[8]，以对自身几何形状进行最优迭代的重建算法优化其空间分辨率，用于CZT-SPECT MPI可明显缩短采集时间、减少显像剂用量并降低辐射剂量。研究[9]显示，采用99Tcm负荷/静息一日法，以负荷(低剂量)方案采集3 min和以静息(高剂量)方案采集2 min均可获得质量良好的图像；仅行负荷采集方案时，注射剂量为(3.9±1.0)mCi，有效辐射剂量低于1 mSv[10]。相比传统一日法99Tcm方案，双核素显像方案可将有效辐射剂量降低至8.3 mSv[11]，并于15 min内完成检查，从而明显提高患者流通量。

1.2 双核素显像 CZT探测器能量分辨率的提高使双核素显像成为可能，进而提高静息及负荷图像之间配准的精确度[12]。目前201TI及99Tcm显像剂均较常用，201TI首次摄取分数较高(85%)，可提高轻度冠状动脉狭窄检出率；99Tcm显像剂能以较低剂量提供较好的计数密度。另有研究[13]证明，以CZT SPECT行心脏99Tcm-MIBI/123I-MIBG双核素显像可提高心肌损伤诊断率；123I-MIBG/99Tcm显像不匹配是左心室舒张期异常的独立预测因子[14]。对于严重心力衰竭患者，以99Tcm显像辅助123I-MIBG显像可准确定位心脏。

1.3 采集体位 CZT-SPECT允许进行多体位采集，NM530c、NM570c均支持采集仰卧位及俯卧位图像，而D-SPECT支持于平卧至直立的任意体位进行采集，且患者无需高举双臂过头，舒适度更高。D-SPECT的开放性设计使其适用范围更广，可用于心力衰竭、肥胖症、幽闭恐惧症患者及儿童等。通过体位变换有助于减少伪影，如半卧位和直立位扫描时膈肌下移，可减少膈下脏器对下壁心肌成像的干扰，提高诊断准确率[15]。

2 CZT-SPECT用于CHD

2.1 诊断CHD CZT-SPECT用于检测心肌整体和局部缺血的效果优于C-SPECT，可识别更多的阻塞性血管[16]。最近一项荟萃分析[17]结果显示，CZT-SPECT诊断CHD的效能略高于C-SPECT(AUC 0.89vs. 0.83)，其显像分辨率、对比度和图像质量均较高。ZHANG等[18]以冠状动脉造影为标准评估CZT-SPECT诊断CHD的效能，发现其敏感度较高(0.84)但特异度较低(0.72)，原因在于冠状动脉造影仅可判断血管狭窄程度，却不能反映心肌细胞及心功能。

2.2 心功能分析 心脏MR(cardiac MR， CMR)是评估心脏结构与功能的金标准。CLAUDIN等[19]研究显示，CZT-SPECT心功能指标中，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)、舒张末期容积(end-diastolic volume， EDV)及收缩期末期容积(end-systolic volume， ESV)与CMR测量结果的相关性较高(r2=0.77、0.88、0.93)。CZT-SPECT门控MPI测定的高峰充盈率(peak filling rate， PFR)和高峰充盈时间(time to peak filling， TTPF)在不同研究人群中阈值不同，相关标准尚未统一，但其所测PFR与超声心动图结果具有良好相关性[20]。CZT-SPECT门控心血池断层显像与C-SPECT测定的LVEF相关性好，但关于EDV和ESV的结论不一，可能与不同研究样本差异有关，提示在心室功能差、心室重构或节律异常等情况下，现有CZT-SPECT识别左心室形态的能力尚待提升[21]。

2.3 定量心肌血流 PET是无创定量心肌血流量(myocardial blood flow， MBF)和心肌血流储备(myocardial blood flow reserve， MFR)的金标准，但费用高昂，需配备回旋加速器，使其临床应用受限[2-4]。AGOSTINI等[22]研究证实，CZT-SPECT可用于测定MBF和MFR，MBF测值较高，但与MFR测值具有高度一致性。MFR、负荷MBF均与总灌注缺损(total perfusion defect， TPD)呈负相关[23]，MFR与阻塞性CHD程度呈负相关[24]，而心肌灌注储备(myocardial perfusion reserve， MPR)是其独立预测因子[23]。血流储备分数(fractional flow reserve， FFR)为有创评估冠状动脉狭窄程度的金标准。研究[25]显示MFR与FFR呈中度正相关(r=0.505)， MFR<2.1时，其预测FFR异常(<0.80)的准确率为81.1%[22]。需要注意的是，FFR与MFR并不相等，MPR异常而FFR正常提示微血管功能障碍或弥漫性CHD。

2.4 心脏神经受体显像 心脏自主神经活动异常是心力衰竭、缺血性心脏病等多种心血管疾病的重要机制之一；C-SPECT标准平面法显像提示心脏/纵隔比(heart mediastinal ratio， HMR)减低与心力衰竭进展、室性心律失常发生及心源性死亡相关[26]。近年临床研究[27]发现于CZT-SPECT断层重建图像勾画所得HMR与C-SPECT平面显像所获HMR高度一致，但CZT-SPECT因能量分辨率提高而可减少散射干扰，故所测HMR较高。GIMELLI等[28]报道，CZT-SPECT所测早期显像123I-MIBG缺损总评分与心肌灌注、收缩功能和心脏容积指标具有相关性，有助于更准确地对高危CHD患者进行风险分层，且较高的静息缺损总评分是心肌交感神经受损的唯一独立预测因子。

2.5 评估CHD预后及危险度分层 CZT-SPECT和C-SPECT MPI正常时，主要心血管不良事件(major adverse cardiovascular events， MACE)发生率较低，两者提示的预后相似[6，29]。CZT-SPECT判断轻微心肌灌注缺损(负荷TPD<5%)也与MACE增加相关[30]，且MACE发生率随MPI异常程度增加而提高，中等及大范围心肌缺血患者中，年MACE发生率分别为1.2%和4.3%[6]。LIGA等[31]观察MBF和MFR预测CHD患者预后的价值，发现MACE组患者负荷MBF和MFR显著降低、但CHD评分(评估动脉粥样硬化指标)更高；MFR降低患者的累积MACE发生率为29%，而正常者仅为5%；非阻塞性CHD患者伴局部MBF和MFR减低时，晚期常需接受冠状动脉重建术；多因素分析显示，CHD评分较高和MFR降低是MACE的显著预测因子。此外，急性心肌梗死患者中，123I-MIBG/99Tcm双核素显像持续不匹配与恶性心律失常等不良预后事件相关[32]；对于射血分数正常的CHD患者，根据CZT-SPECT所测PFR可预测心力衰竭事件[33]。

3 小结与展望

应用新的半导体探测器及改良的图像后处理重建算法，使CZT-SPECT可在提高计数敏感度、能量分辨率和空间分辨率的同时减少显像剂用量、缩短了采集时间，而所获图像质量与C-SPECT相当。实现绝对定量心肌血流和同步双核素显像在诊断多支血管病变和心肌损伤方面发挥着重要作用。CZT-SPECT固有性能的提高，使其在诊断CHD、预后及危险度分层、双核素显像、神经及受体显像等方面拥有良好应用前景。 目前以CZT-SPECT测定PFR评估左心室舒张功能障碍(left ventricular diastolic dysfunction， LVDD)的研究尚少。随着射血分数保留型心力衰竭发病率的逐年升高，早期识别LVDD可能对射血分数正常的CHD患者进行风险分层更具价值。迄今为止对于MBF和MFR尚未建立正常值范围，且少见将其用于预后评估的研究报道，也未将其与总负荷积分、室壁运动总评分等可能对诊断多血管病变具有重要意义的半定量指标进行直接比较。以CZT-SPECT对心脏摄取99Tcm和123I-MIBG进行绝对定量将是未来重点研究方向。目前多数相关研究为单中心研究，采集方案、显像剂、用药剂量、CZT仪器和后处理软件等均有所不同，对结果存在影响。未来需要进行大样本、多中心、随机研究，以进一步评估CZT-SPECT的潜在应用价值。