門控心肌灌注顯像測(cè)量左心室功能參數(shù)的影響因素研究進(jìn)展

楚克濤 綜述 羅章偉 審校

1.右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西 百色 533000；

2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，廣西 南寧 530000

左心室舒張末期容積(end-diastolic volume，EDV)、收縮末期容積(end-systolic volume，ESV)、左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)是評(píng)價(jià)左心室功能的重要參數(shù)，對(duì)心臟病患者的危險(xiǎn)度分層、療效評(píng)價(jià)和預(yù)后評(píng)估均有著重要的意義[1]。門控心肌灌注顯像(gated myocardial perfusion imaging，G-MPI)是臨床測(cè)量左心室功能參數(shù)的重要方法，一次檢查可同時(shí)獲得左心室心肌血流灌注、室壁運(yùn)動(dòng)和心功能參數(shù)多方面信息，其重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高已得到臨床的廣泛認(rèn)可[2]。但G-MPI測(cè)量左心室功能參數(shù)的準(zhǔn)確性受諸多因素的影響，如定量分析軟件、重建方法、采集條件以及被檢者自身差異等。本文就G-MPI 測(cè)定左心室功能參數(shù)的基本原理及影響因素的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為臨床更好地應(yīng)用G-MPI提供理論依據(jù)。

1 G-MPI測(cè)定左心室功能參數(shù)的基本原理及準(zhǔn)確性

心肌灌注顯像是利用放射性核素標(biāo)記的顯像劑在心肌上的分布而成像的，心肌對(duì)顯像劑的攝取量與該區(qū)域冠狀動(dòng)脈血流量成正比，根據(jù)顯像劑的分布情況可以判斷心肌缺血的部位、程度和范圍。G-MPI是心肌灌注顯像發(fā)展的一個(gè)較高水平階段，它以心電圖的R波觸發(fā)采集，每個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)按設(shè)定的時(shí)間等時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)地采集，若干個(gè)心動(dòng)周期相應(yīng)時(shí)段的數(shù)據(jù)累加，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，即可獲得左心室從舒張末期到收縮末期再到舒張末期的一系列心肌斷層圖像。定量分析軟件根據(jù)一定的模型和算法確定出左心室心肌內(nèi)外膜的邊界，進(jìn)而勾畫出心腔的輪廓，再根據(jù)心腔內(nèi)的像素值算出一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)某個(gè)時(shí)刻的心室容積大小，從而得到左心室功能參數(shù)[3-5]。

左心室舒張末期容積、收縮末期容積、射血分?jǐn)?shù)是評(píng)價(jià)左心室功能的重要參數(shù)，對(duì)心臟病患者的危險(xiǎn)度分層、療效評(píng)價(jià)及預(yù)后評(píng)估有著重要的意義。目前臨床上測(cè)量左心室功能參數(shù)的方法有多種[5-7]，包括X線左室造影、超聲心動(dòng)圖、心臟MR、冠脈CTA、核素心室顯像、門控心肌灌注顯像等，其中心臟MR是目前被認(rèn)為最準(zhǔn)確的方法。由于G-MPI 一次檢查便可同時(shí)獲得左心室心肌的血流灌注、室壁運(yùn)動(dòng)和心功能參數(shù)等多方面信息，使其在臨床應(yīng)用時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。有研究[5，7-8]表明，G-MPI 測(cè)量左心室功能參數(shù)準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，與其他測(cè)量方法具有良好的相關(guān)性和一致性。WANG 等[8]以“金標(biāo)準(zhǔn)”心臟MR 為參考，評(píng)價(jià)了G-MPI 測(cè)定擴(kuò)張型心肌病患者左心室功能參數(shù)的準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示，G-MPI 無論使用哪種定量分析軟件，所得結(jié)果與心臟MR 結(jié)果均呈高度相關(guān)，其中使用QGS 定量軟件處理數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)定的EDV 和ESV 與心臟MR 結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，LVEF 平均差值僅為2.0%。

2 G-MPI測(cè)定左心室功能參數(shù)的影響因素

2.1 定量分析軟件 目前全自動(dòng)定量分析軟件主要有四種[3-5，9]：定量門控心肌斷層顯像軟件(Quantitative Gated SPECT，QGS)、愛莫瑞心臟工具箱(the Emory Cardiac Toolbox，ECTb)、四維模型心肌斷層顯像軟件(Four-Dimensional Model SPECT，4D-MSPECT)和門控心肌斷層顯像灌注與功能分析軟件(Perfusion and Functional Analysis for Gated SPECT ，pFAST)。四種軟件的主要區(qū)別是確定心肌內(nèi)外膜時(shí)使用的模型和算法不同。它們測(cè)量的左心室功能參數(shù)具有良好的相關(guān)性和一致性，但也存在一定的差別[8-10]。NAKAJIMA 等[9]比較了四種軟件所測(cè)EDV、ESV、LVEF 值，發(fā)現(xiàn)它們之間相關(guān)性良好，但QGS、ECTb和4D-MSPECT 容易高估小心臟患者的LVEF 值，而pFAST 容易高估大灌注缺陷患者的左心室容積。宋結(jié)平等[10]對(duì)比了QGS 和ECTb 軟件測(cè)量結(jié)果的差異，發(fā)現(xiàn)兩種軟件所得結(jié)果呈高度相關(guān)性(r＞0.9)，但QGS所測(cè)得EDV、LVEF 值均低于ECTb，而ESV 值又高于ECTb。綜上研究可以認(rèn)為，四種定量軟件所得結(jié)果相關(guān)性良好，但某些結(jié)果存在差異，因此不能相互替換。

2.2 圖像重建方法 濾波反投影法(filtered backprojection，F(xiàn)BP)和有序子集最大期望值迭代法(ordered subsets expectation maximization，OSEM) 是G-MPI 圖像重建的兩種主要方法。研究表明，與FBP相比，OSEM重建后的圖像具有空間分別率高，噪聲偽影少等優(yōu)勢(shì)，但相對(duì)耗時(shí)[11]。MARIE等[12]認(rèn)為，經(jīng)OSEM 重建圖像得到的左心功能參數(shù)要比FBP 更加準(zhǔn)確。李家俊等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在QGS 軟件中，使用FBP重建圖像測(cè)得的LVEF要低于OSEM，而在ECTb軟件中，F(xiàn)BP 重建圖像測(cè)得的LVEF 值又高于OSEM。即便是同一種重建方法，相關(guān)參數(shù)的設(shè)置不同，所得結(jié)果也可能存在差異。胡帆等[14]使用OSEM(4～16 個(gè)子集數(shù)和2～4次迭代次數(shù)，共5種方法)重建圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨迭代次數(shù)和子集數(shù)的增加，EDV 和ESV 逐漸增加，而LVEF 則逐漸減小，其中OSEM(12 個(gè)子集、2 次迭代)與心臟彩超結(jié)果最為接近。

2.3 工作站類型 美國(guó)GE、飛利浦和西門子是G-MPI最常用的3種工作站。由于不同工作站重建圖像時(shí)使用的程序以及機(jī)器內(nèi)在固有屬性的差異，可能導(dǎo)致結(jié)果存在差異。蔣志新等[15]對(duì)比了飛利浦和西門子工作站對(duì)G-MPI測(cè)定左心室功能參數(shù)的影響，結(jié)果表明，兩種工作站測(cè)量的EDV、ESV、LVEF 之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)，但EDV和ESV的差異均在10 mL以內(nèi)，LVEF相差5%以內(nèi)，且兩者相關(guān)性和一致性良好，從臨床角度考慮，認(rèn)為兩種工作站可以相互替換，但對(duì)于小心臟患者或同一患者的治療隨訪中，建議前后使用同一種工作站。

2.4 采集條件 時(shí)間分辨率對(duì)于G-MPI 測(cè)定左心室功能參數(shù)具有較強(qiáng)的影響，KURISU等[16]發(fā)現(xiàn)，16幀和8幀采集所得結(jié)果相關(guān)性良好(r＞0.95)，但16幀采集獲得的EDV、LVEF 較8幀采集要大，ESV值較8幀采集要小，表明兩種采集模式不可相互替代。而矩陣和放大倍數(shù)會(huì)影響像素的大小，進(jìn)而能影響定量分析軟件對(duì)心室容積的估算，HAMBYE等[17]研究表明，64×64矩陣采集測(cè)定的EDV和ESV要比128×128要小，而LVEF 要更大。準(zhǔn)直器的靈敏度和分辨率也能影響G-MPI 定量結(jié)果的準(zhǔn)確性，HAVEL 等[18]發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)SPECT 比較，新型心臟IQ-SPECT 測(cè)量的左心室容積更大，而LVEF值更小，究其原因可能與準(zhǔn)直器的類型相關(guān)。

2.5 衰減矯正 進(jìn)行心肌灌注顯像時(shí)，通常會(huì)用到衰減校正技術(shù)，這是由于心臟周圍的軟組織(如胸壁、乳房和膈肌等)會(huì)對(duì)γ射線造成衰減，易產(chǎn)生偽影，降低圖像質(zhì)量。衰減矯正能有效減少這種偽影對(duì)圖像的干擾，聯(lián)合門控技術(shù)能進(jìn)一步提高心肌灌注顯像結(jié)果的準(zhǔn)確性[19]。衰減矯正對(duì)G-MPI測(cè)定左心室功能參數(shù)是否有影響，目前尚存爭(zhēng)議。馮建林等[20]探究了153Gd 衰減校正對(duì)G-MPI 測(cè)定左室心功能參數(shù)的影響，結(jié)果表明，與非衰減矯正比較，153Gd 衰減矯正測(cè)得的EDV、ESV會(huì)偏大，而LVEF無差異。但國(guó)外KIM等[21]研究發(fā)現(xiàn)，無論是靜息還是負(fù)荷顯像，CT 衰減矯正都不會(huì)影響G-MPI 對(duì)左心功能參數(shù)的測(cè)定，即CT衰減矯正和非衰減矯正測(cè)得EDV、ESV、LVEF均無差異。筆者分析，造成以上研究結(jié)果存在差異的原因可能為：研究者使用衰減矯正的方法不同(153Gd衰減矯正或CT 衰減矯正)；顯像劑類別不同(99mTc-MIBI 或201TI)；數(shù)據(jù)重建方法不同(FBP 或OSEM)；病例樣本的選擇不同等。因此，關(guān)于衰減矯正對(duì)于G-MPI測(cè)定左心功能參數(shù)的影響還需更多中心的研究。

2.6 顯像劑的類別、劑量和開始采集的時(shí)間 201T1和99mTc 標(biāo)記的化合物是目前最常用的SPECT 心肌灌注顯像劑，與201T1 相比，99mTc 具有物理半衰期短，發(fā)射的γ光子能量高，組織衰減輕，圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此99mTc 標(biāo)記的化合物已成為我國(guó)目前最常用的心肌灌注顯像劑，其中以99mTc-MIBI 最具代表性。有研究[22]表明，G-MPI 使用這兩種顯像劑測(cè)定的左心功能參數(shù)具有良好的相關(guān)性和一致性，但使用99mTc顯像劑所得數(shù)據(jù)會(huì)更加準(zhǔn)確且重復(fù)性更好。G-MPI 使用99mTc-MIBI的劑量一般為20～30 mCi，開始采集的時(shí)間一般在注射后1 h。當(dāng)注射的劑量不足時(shí)，心肌的放射性計(jì)數(shù)低下，圖像的信噪比低，空間分辨率差，不利于定量軟件對(duì)心肌內(nèi)外膜的確定，進(jìn)而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。采集過早，肝臟偽影大，而采集過晚，腸道偽影明顯。因此，使用更優(yōu)質(zhì)的顯像劑，采取恰當(dāng)?shù)膭┝亢烷_采時(shí)間，有利于提高G-MPI結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著科學(xué)的發(fā)展，低劑量、快速采集逐漸被實(shí)現(xiàn)，如近些年出現(xiàn)的碲鋅鎘心臟專用SPECT，其探測(cè)器具有更高的靈敏度和分辨率，能在保證圖像質(zhì)量和診斷效能的前提下，顯著地減少顯像劑的劑量，縮短顯像時(shí)間[23]。

2.7 患者的自身因素 患者性別、年齡、體表面積、左心室容積大小、肌壁厚度、心肌灌注缺損的面積和程度、心律等都是影響G-MPI測(cè)量左心室功能參數(shù)準(zhǔn)確性的因素[24-28]。有研究表明，G-MPI 測(cè)量小心臟的結(jié)果容易出現(xiàn)偏倚，其原因可能是小心臟的圖像空間分辨率低，影響軟件對(duì)心肌內(nèi)外膜的勾畫，而女性中出現(xiàn)小心臟的概率更高[25-26]。此外，女性乳房對(duì)放射性造成的組織衰減也會(huì)影響G-MPI測(cè)定左心功能參數(shù)的準(zhǔn)確性，MANRIQUE等[29]發(fā)現(xiàn)，在QGS軟件中，當(dāng)對(duì)心臟模型加入乳房衰減因素后，測(cè)得的左心室容積要小于無乳房衰減的結(jié)果。心肌的灌注缺損也會(huì)對(duì)G-MPI測(cè)定左心室功能參數(shù)產(chǎn)生影響，KURISU等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在QGS 軟件中，對(duì)于小的灌注缺陷，G-MPI會(huì)低估EDV 和ESV，而對(duì)于大的灌注缺陷，G-MPI 又會(huì)高估ESV 和LVEF 值。YAMAGUCHI 等[28]以心臟MR 結(jié)果為參考，發(fā)現(xiàn)對(duì)于心肌肥厚的患者，G-MPI容易高估左心室容積，而低估射血分?jǐn)?shù)。此外，G-MPI 是以心電圖的R 波觸發(fā)采集的，心律失常會(huì)降低G-MPI 結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此美國(guó)核心臟病學(xué)會(huì)建議，當(dāng)20%以上的心律落在窗寬外時(shí)不適合做門控采集。

3 結(jié)語(yǔ)

G-MPI 測(cè)定左心室功能參數(shù)受諸多因素的影響，因此，在臨床應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)科室所用定量軟件、工作站、重建方法和采集條件等建立本單位的正常數(shù)據(jù)庫(kù)，在對(duì)定量參數(shù)解讀時(shí)也應(yīng)該充分考慮到這些因素的影響。相信隨著科學(xué)的發(fā)展，G-MPI結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確，能為臨床提供更多有價(jià)值的信息。