薛冰冰 李劍明

泰達(dá)國際心血管病醫(yī)院，天津醫(yī)科大學(xué)心血管病臨床學(xué)院核醫(yī)學(xué)科 300457

冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備（coronary flow reserve，CFR）是反映冠狀動(dòng)脈（以下簡稱冠脈）潛在最大供血能力的指標(biāo)，它是最大充血與靜息狀態(tài)下心肌血流量（myocardial blood flow，MBF）的比值。PET為國際公認(rèn)的無創(chuàng)性定量MBF及CFR的“金標(biāo)準(zhǔn)”[1]，對冠心病（coronary artery diseases，CAD）的早期診斷和準(zhǔn)確評估均具有重要意義。但由于PET檢查價(jià)格昂貴、醫(yī)院配置率低[2]和需要配備加速器或正電子核素發(fā)生器等原因，其廣泛應(yīng)用于臨床受到一定制約。相比較而言，SPECT安裝普遍，所應(yīng)用的顯像劑價(jià)格相對便宜且易隨時(shí)獲得，應(yīng)用SPECT測定MBF和CFR更具現(xiàn)實(shí)意義、高性價(jià)比和推廣價(jià)值。本文旨在對SPECT測定MBF和CFR的不同方法、初步應(yīng)用結(jié)果及臨床意義作一綜述。

1 SPECT定量MBF 及CFR的方法

1.1 基本原理

心肌對SPECT心肌血流灌注顯像劑的攝取量與局部MBF呈正相關(guān)，顯像劑進(jìn)入體內(nèi)后遵循一定的血流動(dòng)力學(xué)原理，在細(xì)胞、生理腔室、器官或整個(gè)機(jī)體層面上逐步被運(yùn)輸、交換、代謝及排泄，通過體外SPECT設(shè)備連續(xù)記錄其在體內(nèi)隨時(shí)間的變化的總過程，之后選擇合適的動(dòng)力學(xué)模型（腔室模型或微球模型），依據(jù)獲得的動(dòng)力學(xué)參數(shù)（動(dòng)脈輸入函數(shù)等）計(jì)算獲得MBF，進(jìn)而得出CFR。查閱以往文獻(xiàn)，筆者總結(jié)主要有以下兩種定量方法。

1.2 動(dòng)態(tài)平面采集與靜態(tài) SPECT 采集結(jié)合法

多項(xiàng)研究使用此方法對SPECT定量MBF及CFR進(jìn)行了分析[3-8]。此法基于“微球”模型，在負(fù)荷或靜息狀態(tài)下經(jīng)靜脈“彈丸”式注射顯像劑后即刻行動(dòng)態(tài)平面顯像，并對動(dòng)脈血流進(jìn)行首過分析（first-pass analysis），通過勾畫 ROI（心臟大血管結(jié)構(gòu)、左心室和主肺動(dòng)脈等）分析獲得區(qū)域時(shí)間放射性曲線（time activity curve，TAC）作為動(dòng)脈輸入函數(shù)，局部心肌放射性計(jì)數(shù)由靜態(tài)SPECT心肌灌注顯像（myocardial perfusion imaging，MPI）結(jié)果獲得，根據(jù)測得的局部心肌計(jì)數(shù)及動(dòng)脈輸入函數(shù)代入相應(yīng)數(shù)學(xué)公式獲得MBF及CFR[3]。此法的假設(shè)條件是心肌對顯像劑的攝取量取決于首次通過，且顯像劑被攝取后滯留于心肌組織無再循環(huán)[9]。雖然99Tcm標(biāo)記的顯像劑 [99Tcm-MIBI、99Tcm-替曲磷（99Tcm-tetrofosmin）等]的示蹤動(dòng)力學(xué)與微球模型并不完全相符，而且由于所用顯像劑的首過心肌攝取分?jǐn)?shù)較低，尤其在負(fù)荷狀態(tài)冠脈血流量較高的情況下首過心肌攝取分?jǐn)?shù)并非呈線性增加，因此，SPECT-CFR會(huì)顯著低于PET及介入多普勒導(dǎo)絲測量結(jié)果，部分相關(guān)研究結(jié)果[3-7,9-10]見表1。

1.3 動(dòng)態(tài) SPECT 采集法

負(fù)荷及靜息狀態(tài)下經(jīng)靜脈“彈丸”式注射顯像劑后即刻行動(dòng)態(tài)斷層數(shù)據(jù)（dynamic SPECT）采集，獲得心室腔及局部心肌節(jié)段的TAC，并根據(jù)合適的房室模型計(jì)算出 MBF 及CFR[11-12]。

使用傳統(tǒng)SPECT進(jìn)行動(dòng)態(tài)斷層采集，理論上需要探頭的快速旋轉(zhuǎn)以獲取示蹤劑在體內(nèi)的快速變化信息，但從設(shè)備固有的構(gòu)造、旋轉(zhuǎn)速度及患者安全的角度考慮，具體實(shí)現(xiàn)有一定難度，并且降低了采集圖像的空間、時(shí)間分辨率，使得使用傳統(tǒng)SPECT這種方式難以獲得足夠的計(jì)數(shù)量以精準(zhǔn)定量血流量[13]。

近年來上市的配備新型的碲鋅鎘（cadmium zinc telluride，CZT）固態(tài)半導(dǎo)體探測器的心臟專用SPECT（CZT SPECT）能量分辨率為傳統(tǒng) SPECT的1.65倍，光子靈敏度是傳統(tǒng)SPECT 的3～5倍，空間分辨率為傳統(tǒng)SPECT的1.7～2.5倍[14]，極大地縮短了成像時(shí)間及降低了顯像劑的使用劑量[15-16]，以及明顯提高了成像的時(shí)間分辨率，使得快速動(dòng)態(tài)斷層采集成為現(xiàn)實(shí)。目前市面上該類設(shè)備有兩個(gè)生產(chǎn)廠家：美國 GE 公司（Discovery NM530c/570c）及以色列 Spectrum Dynamics Medical公司（D-SPECT），這兩種設(shè)備的幾何構(gòu)型均采取半環(huán)形結(jié)構(gòu)，且成像時(shí)所有探測器全部聚焦于心臟且在成像過程中均保持探頭靜止，使用該型設(shè)備可精確定量CFR及MBF。CZT SPECT 可使用列表模式（list mode）[17]對心肌進(jìn)行動(dòng)態(tài)斷層數(shù)據(jù)采集，精確記錄顯像劑進(jìn)入血液及被血液輸送，被器官和組織吸收，然后被細(xì)胞或細(xì)胞表面吸收，或者釋放回血液的動(dòng)態(tài)過程，該模式下的重建圖像具有更高的對比度[18]。多項(xiàng)研究對該類型設(shè)備絕對定量MBF及CFR的可行性進(jìn)行分析，并將定量結(jié)果直接與使用13N-氨水和15O-水的PET定量結(jié)果進(jìn)行了對比[19-22]，相關(guān)研究結(jié)果見表2。

表1 使用動(dòng)態(tài)平面采集與靜態(tài)SPECT采集結(jié)合法測定CFR的部分研究結(jié)果Table1 Partial results of the coronary flow reserve determination using dynamic planar acquisition combined with static SPECT acquisition

Ben-Haim等[13]使用D-SPECT進(jìn)行了定量整體及局部CFR的可行性研究，使用因子分析獲得時(shí)間活性曲線并作為二室模型的血流動(dòng)力學(xué)函數(shù)，分別計(jì)算負(fù)荷及靜息時(shí)的K1（顯像劑的攝?。┲担2（顯像劑脫洗）值設(shè)置為0。CFR為負(fù)荷與靜息時(shí)的K1值之比；對靜態(tài)MPI圖像進(jìn)行半定量評價(jià)，總灌注缺損（total perfusion defect，TPD）大于5%定義為異常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)灌注異常及經(jīng)冠脈造影證實(shí)冠脈顯著狹窄區(qū)域的CFR顯著較正常區(qū)域低；同時(shí)作者認(rèn)為由于MBF與心肌對顯像劑的攝取直接呈非線性相關(guān)關(guān)系，該種方法在高血流量時(shí)有低估CFR的可能。Nkoulou等[19]使用NM 570c SPECT/CT（SPECT部分同 NM530c）對 MBF及CFR進(jìn)行絕對定量研究并將結(jié)果與PET所測得的結(jié)果（顯像劑為13N-氨水）進(jìn)行對比，負(fù)荷/靜息采用列表模式采集，對左右心腔及左室壁勾畫ROI，獲取相應(yīng)區(qū)域時(shí)間活性曲線作為一室模型的輸入函數(shù)，結(jié)果表明靜息MBF與PET測量結(jié)果無明顯差異，但是由于負(fù)荷的MBF顯著低于PET測量值，導(dǎo)致所測CFR較PET所測顯著低；將PET-CFR作為標(biāo)準(zhǔn)，SPECT-CFR截?cái)嘀翟O(shè)定為1.26時(shí)，PETCFR分別為2、＞2及＜2時(shí)，SPECT-CFR的靈敏度分別為 78%、70%及 75%。Agostini等[20]將 CZT SPECT定量結(jié)果與PET（顯像劑為15O-H2O）及多普勒導(dǎo)絲測得血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，其使用凈滯留動(dòng)力學(xué)模型評估整體心肌攝取值，并對顯像劑攝取分?jǐn)?shù)進(jìn)行校正，得出MBF，結(jié)果靜息及負(fù)荷時(shí)整體及左冠脈前降支、回旋支支配區(qū)MBF顯著高于PET測量值（校正攝取分?jǐn)?shù)所致），但是CFR差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，探測血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)＜0.8的病變區(qū)域，CZT設(shè)備的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確率、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為58.3%、84.6%、81.1%、36.8%及93%。為了縮短檢查時(shí)間、充分發(fā)揮CZT設(shè)備的性能優(yōu)勢，F(xiàn)ang等[23]設(shè)計(jì)了一個(gè)單次采集共計(jì)24 min定量負(fù)荷MBF的方案：靜息狀態(tài)下注射顯像劑1 h后，采用列表模式連續(xù)動(dòng)態(tài)采集，先采集5 min，后藥物負(fù)荷高峰注射顯像劑（注射總時(shí)間 4 min），延遲 5 min 后行 10 min 動(dòng)態(tài)采集，第二次采集數(shù)據(jù)獲取負(fù)荷TAC及輸入函數(shù)時(shí)均減去靜息殘余活性數(shù)據(jù)，結(jié)果測得的負(fù)荷MBF與磁共振MBF呈強(qiáng)相關(guān)，與磁共振CFR呈中等相關(guān)，以磁共振結(jié)果作為參照（CFR＜1.3），該法探測冠脈狹窄的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確率為94%、90%和93%?？紤]到運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)更具有生理學(xué)意義，可以評估心功能、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)性心律失常和心率恢復(fù)等信息，Daquarti等[22]使用D-SPECT測定CFR，負(fù)荷由運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)誘導(dǎo)，結(jié)果無CAD危險(xiǎn)因素的受檢者CFR中位數(shù)為2.38，靜息及負(fù)荷MBF中位數(shù)分別為1.26、3.59，1例有糖尿病及抽煙史的患者CFR為1.37，不過該研究僅有10例患者。

表2 CZT SPECT使用動(dòng)態(tài)SPECT采集法測定CFR的部分研究結(jié)果Table2 Partial results of the coronary flow reserve determination using dynamic SPECT acquisition with cadmium zinc telluride SPECT

2 定量MBF及CFR的臨床意義

2.1 提高 CAD 的診斷準(zhǔn)確率

SPECT-MPI作為一種無創(chuàng)的影像學(xué)檢查技術(shù)，已被廣泛地應(yīng)用于CAD的診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后評估和療效評價(jià)等方面[13]。目前廣泛使用的對MPI圖像的視覺及半定量分析[24]主要是通過顯示心肌相對灌注差異識(shí)別病變，而這造成了其固有的缺陷而低估病變程度及范圍[25-26]：如對冠脈左主干及三支均衡性病變所致的供血區(qū)域血流均衡性減低而導(dǎo)致對病變的漏診，或者對于多支非均衡型病變僅能顯示灌注減低最明顯處的一支和（或）雙支灌注區(qū)域而低估其他支病變的嚴(yán)重程度，導(dǎo)致傳統(tǒng)目測判斷或半定量分析MPI僅有1/3多支病變能被檢測到。定量MBF和CFR的測定有望克服上述缺陷，提升對多支病變的檢出率[25,27]。文獻(xiàn)結(jié)果表明，與負(fù)荷總評分相比，CFR是最強(qiáng)的三支病變預(yù)測因子之一[26]；有研究數(shù)據(jù)顯示通過定量MBF，可將傳統(tǒng)MPI探測三支病變的準(zhǔn)確率由46%提升至93%[28]。

2.2 對 CAD 患者再分層及評估預(yù)后

目前主要通過評價(jià)左室功能、冠脈狹窄、心肌缺血程度及范圍對CAD患者進(jìn)行危險(xiǎn)分層，但是這些指標(biāo)并不能完全（特別是在高危亞組）預(yù)測心臟惡性事件。Murthy等[29]的研究表明，CFR＜1.5時(shí)，心臟死亡事件發(fā)生的概率增加了5.6倍，并且通過測定CFR使得15%、48%及12%的低、中、高危患者再分層，可以更精確評估患者預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)，降低的CFR能鑒別出灌注及射血分?jǐn)?shù)正常人群中的高?；颊?。

2.3 為 冠 脈 微 血 管 疾 病 （coronary microvascular diseases,CMVD）的診斷提供客觀依據(jù)

CMVD近些年逐漸受到臨床重視，它也是CAD患者重要的獨(dú)立的預(yù)后因子，但如何能無創(chuàng)、早期診斷該病一直受到挑戰(zhàn)。雖然PET和MRI在該病診斷和評價(jià)方面有一定進(jìn)展，但是從全世界范圍來看，SPECT-MPI開展更為廣泛，每年約進(jìn)行1500萬～2000萬例次的檢查。CFR測定為CMVD的診斷提供了思路，CFR是由冠脈心外膜大血管和心肌內(nèi)微血管共同決定的，但是在排除冠脈大血管梗阻性狹窄后，CFR的減低基本是由CMVD造成，這也是CFR測定診斷CMVD的基礎(chǔ)[30-31]。SPECT-CFR測定為其廣泛推廣使用奠定了基礎(chǔ)。

3 小結(jié)

綜上所述，通過SPECT、單光子示蹤劑和示蹤動(dòng)力學(xué)技術(shù)來定量MBF及CFR是可行的，并且所測得的CFR與PET及冠脈內(nèi)多普勒結(jié)果之間有相對較好的一致性。但應(yīng)注意這種方法在心肌高血流量情況下會(huì)低估負(fù)荷MBF而導(dǎo)致低估CFR。CZT SPECT能夠?qū)崿F(xiàn)快速動(dòng)態(tài)斷層MPI，極大提高了時(shí)間及空間分辨率，可以更精確獲得顯像劑在體內(nèi)動(dòng)態(tài)分布的信息，用這些圖像信息所勾畫的左心室時(shí)間活性曲線（輸入函數(shù)）和心肌組織在負(fù)荷及靜息時(shí)的心肌計(jì)數(shù)（輸出功能）更能準(zhǔn)確快速定量MBF及CFR。通過定量MBF及CFR能提高診斷CAD的準(zhǔn)確率、對CAD患者危險(xiǎn)程度再分層及進(jìn)一步預(yù)后評估，并為CMVD的診斷提供客觀依據(jù)。但是使用SPECT定量MBF和CFR還有一些問題需要進(jìn)一步研究和解決，如合適的顯像劑的血流動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建和校正、衰減及散射校正、部分容積效應(yīng)的去除和補(bǔ)償，這些尚需進(jìn)一步完善[32]，并且目前尚無直接針對其定量結(jié)果的可重復(fù)性及預(yù)后價(jià)值的研究見諸發(fā)表，結(jié)果的正常范圍尚未被確定。