門控心肌灌注顯像相位分析及其臨床應(yīng)用進(jìn)展

鄭丹柵 蘭曉莉 覃春霞

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，分子影像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430022

心臟疾病會(huì)干擾左室不同區(qū)域的協(xié)調(diào)性，使其發(fā)生不同步收縮或舒張的現(xiàn)象，這被稱為左室不同步性。左室不同步性使局部心室壁運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，影響心肌代謝效率和心肌血流量，損傷左室功能，并可能引起心室重構(gòu)。電不同步性和機(jī)械不同步性常用于描述左室不同步性水平，電不同步性指左右室的電活動(dòng)不同步，表現(xiàn)為心電圖QRS 波持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)或左束支傳導(dǎo)阻滯；機(jī)械不同步性更能反映左室收縮或舒張活動(dòng)的不同步[1]。

目前，評(píng)估左室機(jī)械不同步性（left ventricular mechanical dyssynchrony，LVMD）的方法主要有M型超聲心動(dòng)圖、多普勒組織成像、斑點(diǎn)追蹤成像、MRI 組織標(biāo)記、速度編碼MRI、平面和斷層放射性核素心室造影及其相位分析以及門控心肌灌注顯像（gated myocardial perfusion imaging，GMPI）及其相位分析等[2-3]。GMPI 相位分析因具有方法簡(jiǎn)便、用途廣泛、可重復(fù)性強(qiáng)及可用于數(shù)據(jù)的回顧性分析等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極具潛力的影像學(xué)分析技術(shù)[2]。我們主要闡述GMPI 相位分析及其臨床應(yīng)用進(jìn)展。

1 GMPI 相位分析的方法

GMPI 相位分析是在對(duì)觀察對(duì)象成像后，進(jìn)行濾波投影重建以獲取每個(gè)心肌樣本的16 幀時(shí)間-活性曲線，經(jīng)一次諧波傅里葉變換處理后，獲取心室局部收縮起始時(shí)間（即時(shí)相）和收縮幅度（即振幅）參數(shù)。對(duì)時(shí)相和振幅進(jìn)行影像重建可以獲得心室的時(shí)相圖、振幅圖和時(shí)相電影3 種功能影像以及相位直方圖。相位直方圖是表示心室時(shí)相頻率分布的圖形，其X 軸為相位，即心動(dòng)周期的時(shí)間點(diǎn)：0°對(duì)應(yīng)心電圖中R 波最高峰，360°對(duì)應(yīng)一個(gè)RR 間期；Y 軸為對(duì)應(yīng)X 軸的機(jī)械收縮起始時(shí)間的像素計(jì)數(shù)，通過(guò)不同區(qū)域的收縮時(shí)間間隔來(lái)評(píng)估左室收縮不同步水平[4]。進(jìn)行3 次諧波傅里葉變換處理則可評(píng)估左室舒張不同步水平[5]，常以左室收縮不同步水平指代LVMD 水平。

峰值相、相位標(biāo)準(zhǔn)差（phase standard deviation，PSD）、相位直方圖帶寬（phase histogram bandwidth，PHB）、偏斜度和峰度這5 個(gè)參數(shù)指標(biāo)被用于定量評(píng)價(jià)圖像[4]。其中，PSD 與PHB 應(yīng)用最為廣泛，分別表示相位分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差和95%寬度。參數(shù)值熵的概念由經(jīng)典信息熵引出，用于表示相位分布不一致的水平，可用來(lái)鑒別左束支傳導(dǎo)阻滯與冠心病可能性低的患者[6]。

GMPI 相位分析常用的軟件為四維模型心肌斷層顯像（Corridor4DM）、愛(ài)莫瑞心臟工具箱（ECTb）、定量門控SPECT（QGS）以及cardioREPO（cREPO）。Aguadé-Bruix 等[7]經(jīng)愛(ài)莫瑞心臟工具箱軟件驗(yàn)證，認(rèn)為SPECT-GMPI 中PSD>18.4°、PHB>51°、偏斜度≤3.2 和峰度≤9.3 可作為鑒別滿足心臟再同步化治療（cardiac resynchronization therapy，CRT）標(biāo)準(zhǔn)人群與正常人群的臨界值，且其一致性較強(qiáng)，以PSD 和PHB 為著，按患者存在的異常參數(shù)值數(shù)目可將LVMD 分為4 級(jí)。Hess 等[8]則認(rèn)為，心臟事件的可能性與同步性水平存在連續(xù)關(guān)系，并提倡使用LVMD 連續(xù)變量來(lái)建模。

GMPI 相位分析的參數(shù)值與成像及圖像重建的過(guò)程和受檢人群的危險(xiǎn)因素有關(guān)。在成像及圖像重建的過(guò)程中，不同顯像類型、顯像劑劑量、每一幀的采集計(jì)數(shù)、圖像重建時(shí)的濾波函數(shù)類型、瓣膜平面的選擇及檢測(cè)心肌計(jì)數(shù)的算法等均影響GMPI 相位分析參數(shù)值的大小[9-10]，因此，Jimenez-Heffernan等[11]系統(tǒng)地闡述了獲取參數(shù)值時(shí)需注意的細(xì)節(jié)。此外，F(xiàn)olks 等[10]提出了優(yōu)化瓣膜平面選擇的系統(tǒng)處理方法。有研究結(jié)果表明，男性、高血壓、糖尿病、血脂異常、肥胖、QRS 波持續(xù)時(shí)間≥120 ms、冠心病史、左室功能不全和心肌灌注缺損等危險(xiǎn)因素均與相位分析的參數(shù)值有關(guān)[12]，需要通過(guò)更多研究確定不同人群的參數(shù)值范圍。

碲化鋅鎘SPECT 是近年來(lái)推出的心臟專用的SPECT，其能快速完成GMPI，比傳統(tǒng)SPECT 的靈敏度更高、圖像更清晰、可明顯降低患者的輻射劑量，且可進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯像[13]，其與常規(guī)SPECT 相位分析的參數(shù)值具有良好的一致性[14]。對(duì)于肥胖患者，行碲化鋅鎘SPECT 可同時(shí)獲得LVMD 水平和良好的灌注圖像，并可降低常規(guī)SPECT 中軟組織衰減所造成的偽影[15]。

2 GMPI 相位分析的臨床應(yīng)用

2.1 在心臟疾病起搏治療中的應(yīng)用

2.1.1 應(yīng)用于CRT

CRT 是心衰患者的重要治療方法，有研究結(jié)果顯示，對(duì)CRT 治療有應(yīng)答的患者的PSD 和PHB 水平遠(yuǎn)高于無(wú)應(yīng)答的患者[16]，因此，GMPI 相位分析有利于行CRT 患者的篩選及治療方案的優(yōu)化。此外，其還可識(shí)別心室的U 型收縮模式，將其應(yīng)用于行CRT 患者的選擇有望改善CRT 治療的應(yīng)答情況[17]?；趷?ài)莫瑞心臟工具箱軟件確定的PHB>135°和PSD>43°可作為患者對(duì)CRT 治療有應(yīng)答的預(yù)測(cè)因子[16]。

患者對(duì)CRT 治療無(wú)應(yīng)答的主要原因之一是左室導(dǎo)聯(lián)位置不佳，GMPI 相位分析可以識(shí)別出心室最遲收縮的節(jié)段和心肌瘢痕位置，從而確定最佳的左室導(dǎo)聯(lián)位置[2]。鄒建剛等[18]在GMPI 相位分析的指導(dǎo)下將導(dǎo)線植入左室最遲收縮且非瘢痕的節(jié)段或其臨近節(jié)段，觀察到CRT 的療效顯著提高。Zhou等[19]開(kāi)發(fā)出了一種基于GMPI 相位分析的時(shí)相圖以自動(dòng)檢測(cè)左室最遲收縮節(jié)段的方法，其可協(xié)助指導(dǎo)CRT 中左室探頭的放置，該方法與專家的視覺(jué)判斷具有很高的一致性，且在不同的操作者之間具有良好的可重復(fù)性。另有研究結(jié)果表明，將導(dǎo)線植入左室同時(shí)收縮和舒張的節(jié)段有可能增強(qiáng)CRT 應(yīng)答[20]。但仍有研究者認(rèn)為，將導(dǎo)線植入最遲收縮的節(jié)段并未改善臨床結(jié)局[21]，這尚需進(jìn)一步研究。

在行CRT 前后應(yīng)用GMPI 相位分析能夠觀察CRT 是否改善了患者的LVMD 水平并評(píng)估預(yù)后。在一項(xiàng)多中心研究中，Peix 等[21]對(duì)接受CRT 的患者進(jìn)行了隨訪，以患者的心功能參數(shù)、左室射血分?jǐn)?shù)、收縮末期容積和生活質(zhì)量等來(lái)評(píng)估患者的臨床結(jié)局，結(jié)果表明，行CRT 前及行CRT 后6 個(gè)月的PSD 出現(xiàn)差異是預(yù)測(cè)患者臨床結(jié)局的靈敏參數(shù)，CRT 可有效改善此類患者的LVMD 水平及其臨床結(jié)局。此外，有研究結(jié)果表明，左室收縮不同步和舒張不同步均對(duì)擴(kuò)張型心肌病心衰患者中CRT 的療效有一定預(yù)測(cè)價(jià)值[20]。

2.1.2 應(yīng)用于心律失常植入除顫器及心臟起搏的治療

在心率失常應(yīng)用植入型心臟復(fù)律除顫器的患者中，發(fā)生死亡或電擊事件的患者的PSD 均≥50°[22]，根據(jù)PSD 能夠鑒別出易發(fā)生心源性病死和惡性心衰的患者[23]。GMPI 相位分析還可以評(píng)估完全性房室傳導(dǎo)阻滯患者右室中隔和心尖部起搏的急性和慢性影響，從而輔助確定起搏位置[24]。

2.2 在冠心病中的應(yīng)用

在冠心病患者中，LVMD 水平與心肌缺血和心肌瘢痕的程度及范圍呈正相關(guān)[25]。導(dǎo)致負(fù)荷狀態(tài)下LVMD 水平較靜息狀態(tài)下升高的重要影響因素有負(fù)荷心肌血流量<1.28 mL/（g·min）、冠狀動(dòng)脈血管阻力>75 mmHg/（mL·g·min）。研究結(jié)果顯示，使用標(biāo)準(zhǔn)差衡量不同節(jié)段負(fù)荷心肌血流量的異質(zhì)性水平時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差的減小與負(fù)荷狀態(tài)下LVMD 的改善顯著相關(guān)[26]。

與冠狀動(dòng)脈造影相比，GMPI 相位分析可應(yīng)用于冠心病患者的早期診斷。冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果正常但伴有灌注可逆性缺損的患者也可能存在LVMD，這可能與隱匿性動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)[27]。碲化鋅鎘SPECT 所評(píng)估的LVMD 水平與心肌灌注受損的相關(guān)性大于冠狀動(dòng)脈病變，這或許有助于心絞痛患者的危險(xiǎn)分層[28]。在崔博等[29]的研究中，冠狀動(dòng)脈狹窄程度>50%和≤50%的冠心病患者與冠狀動(dòng)脈正常者的PSD、PHB 和熵的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以上參數(shù)對(duì)冠狀動(dòng)脈病變程度的評(píng)估有一定的價(jià)值，其中，PHB 最為顯著。但另一項(xiàng)應(yīng)用碲化鋅鎘SPECT 的研究并沒(méi)有得到類似的結(jié)論[30]，這或許與所選用的顯像方案、負(fù)荷藥物和軟件等因素有關(guān)，尚需進(jìn)行更多的研究。

通過(guò)GMPI 相位分析可觀察冠心病患者采用不同治療方案后的療效及預(yù)后。Venkataraman 等[31]通過(guò)GMPI 相位分析評(píng)價(jià)雷諾嗪藥物對(duì)冠心病患者的療效，結(jié)果表明，治療前后的負(fù)荷LVMD 水平差異顯著，這提示LVMD 可用于鑒別藥物治療獲益不同的患者。在冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后出現(xiàn)嚴(yán)重LVMD 是冠心病患者主要心血管不良事件的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，有助于冠心病患者的預(yù)后判斷及危險(xiǎn)再分層[32]。在冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后3 個(gè)月應(yīng)用GMPI 相位分析進(jìn)行評(píng)估，出現(xiàn)LVMD 的患者1年后發(fā)生逆向重構(gòu)的概率亦升高[33]。

GMPI 相位分析可用于冠心病患者的預(yù)后評(píng)估。與電不同步性相比，通過(guò)GMPI 相位分析獲得的負(fù)荷LVMD 與冠心病患者心源性病死的相關(guān)性更大[34]。一項(xiàng)對(duì)627 例冠心病患者的研究結(jié)果顯示，通過(guò)GMPI 相位分析獲得的負(fù)荷PHB 和熵是預(yù)測(cè)冠心病患者發(fā)生主要心血管不良事件的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且其對(duì)冠心病患者具有很高的危險(xiǎn)分層價(jià)值[35]。GMPI 相位分析對(duì)合并多支血管病變的急性心肌梗死患者臨床轉(zhuǎn)歸的預(yù)測(cè)至關(guān)重要，多因素分析結(jié)果顯示，負(fù)荷PSD≥45.5°和負(fù)荷PHB≥126.0°是此類患者發(fā)生主要心血管不良事件的預(yù)測(cè)因子[36]。GMPI 相位分析評(píng)估的左室舒張不同步水平與冠心病患者心源性病死及全因死亡相關(guān)，故其可幫助鑒別死亡風(fēng)險(xiǎn)升高的冠心病患者[37]。

2.3 在部分類型心肌病中的應(yīng)用

通過(guò)GMPI 相位分析可評(píng)估部分原發(fā)性心肌病患者的臨床預(yù)后。Wang 等[38]的研究結(jié)果表明，在經(jīng)藥物治療的擴(kuò)張性心肌病患者中，將同時(shí)存在PHB>135°和PSD>43°視為具有嚴(yán)重LVMD 的患者，其累積心源性病死率明顯高于無(wú)嚴(yán)重LVMD 的患者。通過(guò)GMPI 相位分析還能夠鑒別出相對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)的非缺血性心肌病中全因死亡風(fēng)險(xiǎn)較高的患者，其臨床意義和治療意義值得在大型前瞻性研究中進(jìn)一步探索[39]。

3 小結(jié)與展望

除了上述臨床應(yīng)用外，GMPI 相位分析還可用于評(píng)估早期高血壓患者的LVMD 水平和糖尿病患者的心臟預(yù)后，以及早期評(píng)價(jià)彌漫性大B 細(xì)胞淋巴瘤患者經(jīng)蒽環(huán)類藥物化療所致的心肌損害等，從而有利于疾病的早期診斷和臨床決策的制定[40-42]。GMPI 相位分析在評(píng)估藥物治療療效、非缺血性心肌病和放化療心肌損傷等方面的應(yīng)用還需進(jìn)一步拓展，除了傳統(tǒng)的SPECT 相位分析，尚需更多的臨床研究以明確碲化鋅鎘SPECT、門控心肌代謝顯像和右室相位分析的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

目前，GMPI 相位分析尚未作為臨床常規(guī)的檢查方法。參數(shù)值范圍不統(tǒng)一限制了相位分析研究的開(kāi)展，有限的時(shí)間分辨率以及心肌瘢痕所致的圖像噪聲和偽影等也限制了其在臨床上的應(yīng)用[43]。應(yīng)用GMPI 相位分析時(shí)，臨床醫(yī)師還需綜合分析受檢對(duì)象不同的臨床和生理特點(diǎn)對(duì)參數(shù)值的影響[44]。目前，將GMPI 相位分析應(yīng)用于臨床決策的證據(jù)尚不足，LVMD 的作用機(jī)制尚未完全明確，仍有研究者認(rèn)為沒(méi)有高質(zhì)量的證據(jù)支持評(píng)估LVMD 在臨床實(shí)踐中的作用[45]。因此，規(guī)范成像程序并開(kāi)展大樣本的前瞻性研究以建立不同人群相位分析的參數(shù)值并明確LVMD 的作用機(jī)制將為GMPI 的臨床應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

利益沖突本研究由署名作者按以下貢獻(xiàn)聲明獨(dú)立開(kāi)展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明鄭丹柵負(fù)責(zé)文獻(xiàn)的收集與整理、綜述的撰寫與修訂；蘭曉莉負(fù)責(zé)綜述的審閱、建議的提出；覃春霞負(fù)責(zé)命題的提出與設(shè)計(jì)、綜述的審閱與修訂。