碲鋅鎘SPECT用于冠心病研究進(jìn)展

李彩紅，李萬(wàn)婷，劉海燕

(1.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院， 3.法醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001)

冠心病(coronary artery heart disease， CHD)是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的主要疾病之一。SPECT心肌灌注顯像(myocardial perfusion imaging， MPI)已廣泛用于管理已確診或疑診CHD患者[1]，但傳統(tǒng)SPECT(conventional SPECT， C-SPECT)存在一定局限性，如顯像劑用量較大、探測(cè)器計(jì)數(shù)敏感度及能量分辨率低、空間分辨率有限等，可致圖像采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，且無(wú)法動(dòng)態(tài)采集圖像，無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量評(píng)估心肌血流。碲鋅鎘(cadmium zinc telluride， CZT)SPECT采用新的半導(dǎo)體探測(cè)器及改良圖像后處理算法，在提高計(jì)數(shù)敏感度、能量和空間分辨率的同時(shí)減少了顯像劑用量，可縮短圖像采集時(shí)間、改善圖像質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)心肌血流的絕對(duì)定量分析，在診斷三支血管病變及微血管病變方面具有重要作用[2-4]。本文對(duì)CZT-SPECT技術(shù)特點(diǎn)及其用于CHD的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CZT-SPECT概述

1.1 顯像儀器 CZT-SPECT探測(cè)器由CZT晶體及不同類型準(zhǔn)直器(多針孔準(zhǔn)直器和平行孔準(zhǔn)直器)組成，無(wú)光電倍增管，常溫下可直接將γ射線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，在一定程度上避免信號(hào)損耗失真而提高成像效率[5]?，F(xiàn)有CZT-SPECT掃描儀包括GE公司的Disovery NM530c、570c及Spectrum Dynamics Medical公司的 D-SPECT三種，其CZT模塊組成相同，而CZT探測(cè)器數(shù)目、準(zhǔn)直器類型及圖像后處理重建算法不同。NM530c由有效直徑為5.1 mm的針孔準(zhǔn)直器及19個(gè)CZT探測(cè)器組成，每個(gè)探測(cè)器包括4個(gè)模塊(尺寸8 cm×8 cm)，含1 024(32×32)個(gè)2.46 mm×2.46 mm×5.00 mm的CZT探測(cè)器單元[6]。NM570c可采集CT圖像，支持低劑量CT衰減校正。D-SPECT由廣角鎢平行孔準(zhǔn)直器及9組可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的CZT探測(cè)器組塊(尺寸約4 cm×16 cm)構(gòu)成，每個(gè)組塊含1 024(16×64)個(gè)以L型結(jié)構(gòu)排列的2.46 mm×2.46 mm×5.00 mm CZT探測(cè)器單元，更為適配心臟[7]。

NM530c的空間分辨優(yōu)于D-SPECT，可通過(guò)19個(gè)CZT探測(cè)器聯(lián)合采集心臟區(qū)域，在一定程度上補(bǔ)償計(jì)數(shù)敏感度。D-SPECT的計(jì)數(shù)敏感度約較NM530c提高2倍[8]，以對(duì)自身幾何形狀進(jìn)行最優(yōu)迭代的重建算法優(yōu)化其空間分辨率，用于CZT-SPECT MPI可明顯縮短采集時(shí)間、減少顯像劑用量并降低輻射劑量。研究[9]顯示，采用99Tcm負(fù)荷/靜息一日法，以負(fù)荷(低劑量)方案采集3 min和以靜息(高劑量)方案采集2 min均可獲得質(zhì)量良好的圖像；僅行負(fù)荷采集方案時(shí)，注射劑量為(3.9±1.0)mCi，有效輻射劑量低于1 mSv[10]。相比傳統(tǒng)一日法99Tcm方案，雙核素顯像方案可將有效輻射劑量降低至8.3 mSv[11]，并于15 min內(nèi)完成檢查，從而明顯提高患者流通量。

1.2 雙核素顯像 CZT探測(cè)器能量分辨率的提高使雙核素顯像成為可能，進(jìn)而提高靜息及負(fù)荷圖像之間配準(zhǔn)的精確度[12]。目前201TI及99Tcm顯像劑均較常用，201TI首次攝取分?jǐn)?shù)較高(85%)，可提高輕度冠狀動(dòng)脈狹窄檢出率；99Tcm顯像劑能以較低劑量提供較好的計(jì)數(shù)密度。另有研究[13]證明，以CZT SPECT行心臟99Tcm-MIBI/123I-MIBG雙核素顯像可提高心肌損傷診斷率；123I-MIBG/99Tcm顯像不匹配是左心室舒張期異常的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[14]。對(duì)于嚴(yán)重心力衰竭患者，以99Tcm顯像輔助123I-MIBG顯像可準(zhǔn)確定位心臟。

1.3 采集體位 CZT-SPECT允許進(jìn)行多體位采集，NM530c、NM570c均支持采集仰臥位及俯臥位圖像，而D-SPECT支持于平臥至直立的任意體位進(jìn)行采集，且患者無(wú)需高舉雙臂過(guò)頭，舒適度更高。D-SPECT的開(kāi)放性設(shè)計(jì)使其適用范圍更廣，可用于心力衰竭、肥胖癥、幽閉恐懼癥患者及兒童等。通過(guò)體位變換有助于減少偽影，如半臥位和直立位掃描時(shí)膈肌下移，可減少膈下臟器對(duì)下壁心肌成像的干擾，提高診斷準(zhǔn)確率[15]。

2 CZT-SPECT用于CHD

2.1 診斷CHD CZT-SPECT用于檢測(cè)心肌整體和局部缺血的效果優(yōu)于C-SPECT，可識(shí)別更多的阻塞性血管[16]。最近一項(xiàng)薈萃分析[17]結(jié)果顯示，CZT-SPECT診斷CHD的效能略高于C-SPECT(AUC 0.89vs. 0.83)，其顯像分辨率、對(duì)比度和圖像質(zhì)量均較高。ZHANG等[18]以冠狀動(dòng)脈造影為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估CZT-SPECT診斷CHD的效能，發(fā)現(xiàn)其敏感度較高(0.84)但特異度較低(0.72)，原因在于冠狀動(dòng)脈造影僅可判斷血管狹窄程度，卻不能反映心肌細(xì)胞及心功能。

2.2 心功能分析 心臟MR(cardiac MR， CMR)是評(píng)估心臟結(jié)構(gòu)與功能的金標(biāo)準(zhǔn)。CLAUDIN等[19]研究顯示，CZT-SPECT心功能指標(biāo)中，左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction， LVEF)、舒張末期容積(end-diastolic volume， EDV)及收縮期末期容積(end-systolic volume， ESV)與CMR測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性較高(r2=0.77、0.88、0.93)。CZT-SPECT門控MPI測(cè)定的高峰充盈率(peak filling rate， PFR)和高峰充盈時(shí)間(time to peak filling， TTPF)在不同研究人群中閾值不同，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，但其所測(cè)PFR與超聲心動(dòng)圖結(jié)果具有良好相關(guān)性[20]。CZT-SPECT門控心血池?cái)鄬语@像與C-SPECT測(cè)定的LVEF相關(guān)性好，但關(guān)于EDV和ESV的結(jié)論不一，可能與不同研究樣本差異有關(guān)，提示在心室功能差、心室重構(gòu)或節(jié)律異常等情況下，現(xiàn)有CZT-SPECT識(shí)別左心室形態(tài)的能力尚待提升[21]。

2.3 定量心肌血流 PET是無(wú)創(chuàng)定量心肌血流量(myocardial blood flow， MBF)和心肌血流儲(chǔ)備(myocardial blood flow reserve， MFR)的金標(biāo)準(zhǔn)，但費(fèi)用高昂，需配備回旋加速器，使其臨床應(yīng)用受限[2-4]。AGOSTINI等[22]研究證實(shí)，CZT-SPECT可用于測(cè)定MBF和MFR，MBF測(cè)值較高，但與MFR測(cè)值具有高度一致性。MFR、負(fù)荷MBF均與總灌注缺損(total perfusion defect， TPD)呈負(fù)相關(guān)[23]，MFR與阻塞性CHD程度呈負(fù)相關(guān)[24]，而心肌灌注儲(chǔ)備(myocardial perfusion reserve， MPR)是其獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[23]。血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(fractional flow reserve， FFR)為有創(chuàng)評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄程度的金標(biāo)準(zhǔn)。研究[25]顯示MFR與FFR呈中度正相關(guān)(r=0.505)， MFR<2.1時(shí)，其預(yù)測(cè)FFR異常(<0.80)的準(zhǔn)確率為81.1%[22]。需要注意的是，F(xiàn)FR與MFR并不相等，MPR異常而FFR正常提示微血管功能障礙或彌漫性CHD。

2.4 心臟神經(jīng)受體顯像 心臟自主神經(jīng)活動(dòng)異常是心力衰竭、缺血性心臟病等多種心血管疾病的重要機(jī)制之一；C-SPECT標(biāo)準(zhǔn)平面法顯像提示心臟/縱隔比(heart mediastinal ratio， HMR)減低與心力衰竭進(jìn)展、室性心律失常發(fā)生及心源性死亡相關(guān)[26]。近年臨床研究[27]發(fā)現(xiàn)于CZT-SPECT斷層重建圖像勾畫所得HMR與C-SPECT平面顯像所獲HMR高度一致，但CZT-SPECT因能量分辨率提高而可減少散射干擾，故所測(cè)HMR較高。GIMELLI等[28]報(bào)道，CZT-SPECT所測(cè)早期顯像123I-MIBG缺損總評(píng)分與心肌灌注、收縮功能和心臟容積指標(biāo)具有相關(guān)性，有助于更準(zhǔn)確地對(duì)高危CHD患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層，且較高的靜息缺損總評(píng)分是心肌交感神經(jīng)受損的唯一獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

2.5 評(píng)估CHD預(yù)后及危險(xiǎn)度分層 CZT-SPECT和C-SPECT MPI正常時(shí)，主要心血管不良事件(major adverse cardiovascular events， MACE)發(fā)生率較低，兩者提示的預(yù)后相似[6，29]。CZT-SPECT判斷輕微心肌灌注缺損(負(fù)荷TPD<5%)也與MACE增加相關(guān)[30]，且MACE發(fā)生率隨MPI異常程度增加而提高，中等及大范圍心肌缺血患者中，年MACE發(fā)生率分別為1.2%和4.3%[6]。LIGA等[31]觀察MBF和MFR預(yù)測(cè)CHD患者預(yù)后的價(jià)值，發(fā)現(xiàn)MACE組患者負(fù)荷MBF和MFR顯著降低、但CHD評(píng)分(評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化指標(biāo))更高；MFR降低患者的累積MACE發(fā)生率為29%，而正常者僅為5%；非阻塞性CHD患者伴局部MBF和MFR減低時(shí)，晚期常需接受冠狀動(dòng)脈重建術(shù)；多因素分析顯示，CHD評(píng)分較高和MFR降低是MACE的顯著預(yù)測(cè)因子。此外，急性心肌梗死患者中，123I-MIBG/99Tcm雙核素顯像持續(xù)不匹配與惡性心律失常等不良預(yù)后事件相關(guān)[32]；對(duì)于射血分?jǐn)?shù)正常的CHD患者，根據(jù)CZT-SPECT所測(cè)PFR可預(yù)測(cè)心力衰竭事件[33]。

3 小結(jié)與展望

應(yīng)用新的半導(dǎo)體探測(cè)器及改良的圖像后處理重建算法，使CZT-SPECT可在提高計(jì)數(shù)敏感度、能量分辨率和空間分辨率的同時(shí)減少顯像劑用量、縮短了采集時(shí)間，而所獲圖像質(zhì)量與C-SPECT相當(dāng)。實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量心肌血流和同步雙核素顯像在診斷多支血管病變和心肌損傷方面發(fā)揮著重要作用。CZT-SPECT固有性能的提高，使其在診斷CHD、預(yù)后及危險(xiǎn)度分層、雙核素顯像、神經(jīng)及受體顯像等方面擁有良好應(yīng)用前景。 目前以CZT-SPECT測(cè)定PFR評(píng)估左心室舒張功能障礙(left ventricular diastolic dysfunction， LVDD)的研究尚少。隨著射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭發(fā)病率的逐年升高，早期識(shí)別LVDD可能對(duì)射血分?jǐn)?shù)正常的CHD患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層更具價(jià)值。迄今為止對(duì)于MBF和MFR尚未建立正常值范圍，且少見(jiàn)將其用于預(yù)后評(píng)估的研究報(bào)道，也未將其與總負(fù)荷積分、室壁運(yùn)動(dòng)總評(píng)分等可能對(duì)診斷多血管病變具有重要意義的半定量指標(biāo)進(jìn)行直接比較。以CZT-SPECT對(duì)心臟攝取99Tcm和123I-MIBG進(jìn)行絕對(duì)定量將是未來(lái)重點(diǎn)研究方向。目前多數(shù)相關(guān)研究為單中心研究，采集方案、顯像劑、用藥劑量、CZT儀器和后處理軟件等均有所不同，對(duì)結(jié)果存在影響。未來(lái)需要進(jìn)行大樣本、多中心、隨機(jī)研究，以進(jìn)一步評(píng)估CZT-SPECT的潛在應(yīng)用價(jià)值。