CT心肌灌注成像研究進展

李又潔

?

·綜述·

CT心肌灌注成像研究進展

李又潔

體層攝影術； 冠心??； 心肌灌注成像； 心肌缺血

冠心病是發達國家人口致死的主要原因之一，美國每年新增100多萬例患者[1]。冠狀動脈CT血管造影(computed tomographic angiography，CTA)已經成為一種檢查低、中危冠心病危險因素人群中冠狀動脈狹窄無創且有效的方法[2]。但是，對于可能患有高危冠心病或粥樣硬化斑塊較重的患者，CTA易高估病變部位的狹窄程度[3]，可能會增加有創性造影檢查概率。單光子發射計算機斷層掃描心肌灌注成像(single-photon emission computed tomography myocardial perfusion imaging，SPECT-MPI)或磁共振掃描心肌灌注成像(magnetic resonance imaging-myocardial perfusion imaging，MRI-MPI)能夠明確具有血流動力學意義上狹窄的冠心病患者，診斷能力與有創的血流儲備分數(fractional flow reserve，FFR)檢查效果相似。近期研究發現，對于負荷狀態下的心肌缺血患者，接受冠狀動脈介入治療更加獲益[4]。為了能夠保證更有效地進行冠狀動脈再血管化，功能學成像檢查方式成為一種發展趨勢。CTA能夠明確冠狀動脈粥樣硬化情況，但對于該病變引起的心肌缺血程度并不能準確評估[5],且不具備評估患者在負荷狀態下心肌血流狀態的能力[6]。但是，CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion，CTP)可以評估心肌血流狀態，并且可以在同臺設備上同步實現形態成像與功能成像[7-8]。

1 CTP成像技術原理

計算機斷層掃描(computed tomography，CT)在對比劑首過過程中能夠顯示心肌瘢痕[9]。有學者研究認為，CT在顯示延遲成像強化方面的能力與磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)相似[10]。對比劑注入一定時間后，心肌組織延遲成像的強化程度在CTA中要遠低于MRI，而且對比劑劑量多于單純冠狀動脈CT成像。這種方法也可用于評估已完成冠狀動脈介入治療患者中非存活心肌組織，且無需額外注射對比劑，因為在介入治療過程中，碘對比劑已經直接注入冠狀動脈，此時掃描非存活心肌組織顯影良好，與多巴酚丁胺負荷超聲心動圖成像效果具有一致性[11]。雙源CT能夠實現兩個球管不同管電壓(140 kVp和80 kVp)同時對同一解剖部位曝光，因此可以得到該部位不同的衰減系數，再采用不同后處理技術進行物質分離并顯示碘對比劑的分布圖，運用定量和半定量的方法分析心肌血流狀態。

2 CTP的藥物負荷檢查

已明確心肌缺血的患者能夠從介入治療中獲益更多。因此，可以通過負荷藥物(如腺苷)使缺血心肌與正常心肌區別顯示。腺苷是一種血管擴張劑，冠心病患者靜脈注射腺苷后，冠狀動脈血流量明顯增加，但對病變血管會發生“竊血”現象，造成該供血區血流進一步減少。腺苷靜脈注射總量為140 μg/(kg·min)，持續3 min至檢查開始，擴張效應在注射停止后即刻消失，隨后可靜脈注射對比劑。Regadenoson為一種選擇性A2A腺苷受體激動劑，與靜息CTP比較，使用Regadenoson的CTP能夠提高冠心病診斷的準確性[12]。Patel等[13]研究顯示，即使在放射劑量明顯降低的條件下，使用Regadenoson的前瞻性心電門控CTP同樣可以檢測到灌注缺損。

3 動態負荷CTP檢查

CTP用于研究對比劑首次通過心肌組織的分布情況，心肌血供決定了對比劑分布。低密度區對比劑含量少，該區域就有可能存在灌注缺損。要進行全面的CTP評估，需要行靜息-負荷兩次灌注掃描[14]。這種方法可以區分出僅在負荷期出現的低密度區為可逆性灌注缺損，而靜息期的低密度區為不可逆性缺血即持續性灌注缺損。靜息-負荷兩次灌注掃描方案在功能學檢查前提供了完整的冠狀動脈情況，減少額外掃描和不必要的曝光。由于靜息期對比劑的污染可以掩蓋負荷期的缺血心肌區域，因此，建議靜息-負荷兩次灌注掃描之間設置10～20 min的對比劑洗脫延遲時間。先掃描負荷期可以避免對比劑污染，使正常組織區域和缺血組織區域對比最大化，不足之處是負荷期易升高患者心率，從而降低了靜息期灌注掃描的圖像質量。另外，可在對比劑注射10 min后，選擇性掃描明確延遲強化成像的心肌瘢痕區。

有關靜息-負荷兩次灌注掃描的先后順序尚未明確。一種方式是首先行負荷期灌注掃描再行靜息期灌注掃描，優點是可避免缺血心肌由于前期對比劑注射造成心肌預強化。腺苷注射停止后可立即行靜息期灌注掃描。Regadenoson相對于腺苷有幾個優點，它高效且具有選擇性，也可用于慢性阻塞性肺疾病患者。然而Regadenoson的擴張血管作用持續15～20 min，因此，當使用Regadenoson代替腺苷時，靜息-負荷兩次灌注掃描間隔時間至少15 min，或者靜脈注射氨茶堿終止Regadenoson的作用。需要指出的是使用Regadenoson可能會導致心率過快而降低圖像質量。

靜息期灌注掃描也可選擇性先于負荷期灌注掃描，可以評估冠狀動脈的管腔狹窄情況。當冠心病診斷不明確時，可立即行Regadenoson負荷期灌注掃描。心肌預強化造成心肌缺血區的不明確，但靜息-負荷兩次灌注掃描間隔時間20 min以上會減少該影響的發生。

早期CTP采用后置心電門控技術采集。Blankstein等[15]研究顯示,與有創的冠狀動脈造影比較，負荷期CTP對狹窄>50%以上的冠狀動脈敏感度和特異度分別為92%和67%，CTP采用后置心電門控技術產生的放射劑量在10 mSv以內。

與后置心電門控技術相比，前置心電門控技術能夠降低輻射劑量。根據探測器的寬度，前置心電門控技術掃描可以在2～3個心動周期內完成心肌圖像采集。假設患者心率在65次/min以下，320排探測器CT能夠在一個心動周期內完成心臟掃描，不會存在這樣的限制，而且在負荷期灌注掃描過程中，即使心率升高，設備也可檢測到，使數據采集在2～3個心動周期內完成。但當探測器寬度不能完全覆蓋整個心臟時，由于心肌不同部位的掃描在不同的時間點，因此可能會出現“假灌注缺損區”。

如果采用單次灌注掃描方案評價缺血心肌，就應行負荷與靜息兩種灌注掃描方式進行比較。如果灌注缺損僅出現在負荷期或負荷與靜息兩期灌注掃描的強化差別較大，此部分心肌有可能是可逆性的缺血。相反，如果低密度區在負荷與靜息兩種灌注掃描中均有顯示，該部分有可能心肌纖維化。通常單次掃描采用對比劑60 ml，注射速率5 ml/s可達到心肌最佳強化[16]。目前，這種低劑量對比劑掃描方案的臨床價值尚未得到證實。

定量評估心肌血流量需要在少量對比劑團注進入心肌時反復掃描心肌，能夠對心肌血流進行半定量測量。Bamberg等[17]報道，與有創冠狀動脈造影比較，當心肌血流量低于75 ml/(100 ml·min)時心肌缺血有臨床意義，建議介入治療。

動態負荷CTP的主要優勢是用數學模型分析時間-密度曲線，直接定量分析心肌血流量(myocardial blood flow, MBF)、心肌血流量比及心肌血容量(myocardial blood volume, MBV)。對動態心肌灌注數據主要有定量和半定量兩種分析方法。

在半定量分析方法中，感興趣區心肌CT值均在時間基礎上獲得，生成時間-密度曲線，進一步得到血流相關參數，如峰值、達峰時間、曲線下面積。最常用的半定量分析方法是斜率法。其主要優勢是輻射劑量低，只需要分析時間-密度曲線的峰值時間前的數據。定量分析基于的數學模型是通過血流的流入/流出函數分析和對比劑從血管外滲入組織比率評估心肌灌注參數。最常用的數學模型是去卷積法，該模型用于MRI-MPI分析，經過調整后也已在CTP評估中應用。而且，目前的半自動分析軟件也用于定量分析。Ebersberger等[18]研究顯示，其對于MBF[142.85 ml/(100 ml·min) 比142.39 ml/(100 ml·min]和MBV(18.6 ml/100 ml比 18.8 ml/100 ml)計算的準確性與手動分析比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，但處理分析的所需時間 [(16.5±3.7)min比 (49.1±11.2)min，P<0.001]，差異有統計學意義。

Huber等[19]采用半定量分析方法將動態CTP評估冠狀動脈狹窄的情況與有創冠狀動脈造影比較，結果顯示MBF的敏感度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為75.9%、100%、100%和90.5%。Baxa等[20]以有創冠狀動脈造影做金標準研究發現，在無癥狀人群中，與單獨CTA診斷比較，CTA+負荷期CTP的特異度較高(每段：特異度96%比 68%，P=0.02；每支血管：特異度95% 比75%，P=0.012)。而Greif等[21]報道在有血流動力學意義狹窄的冠心病診斷方面，采用動態CTP掃描敏感度95%和陰性預測值98%較高。

動態CTP與不同的無創檢查設備的比較研究也常見報道。在一項動態CTP負荷期灌注掃描與心臟核磁(cardiac magnetic resonance, CMR)比較的研究中，Bastarrika等[22]發現CTP的敏感度、特異度、陽性及陰性預測值分別為86.1%、98.2%、93.9%和95.7%。MRI-MPI目前已常規應用于臨床，由于釓對比劑濃度與MRI-MPI信號并非線性關系，心肌血流的定量分析比較復雜，因此常規只能定性評估。相反，CTP可以通過直接定量分析心肌血流量及更高的空間分辨率，獲得更加準確可靠的評估結果。

整體評價心肌灌注對于多支血管病變的患者尤其有用。在最近一項多中心研究中，Meinel等[23]手動分析了146例患者完整左心室的心肌灌注數據，發現對三支病變灌注缺損的診斷，當MBF和MBV小于等于臨界值105 ml/(100 ml·min)和15 ml/100 ml時， MBF的敏感度和特異度是100%和89%，MBV是100%和96%。

CTP存在主要不足有3個方面：(1)即使在最佳條件下，放射劑量也高于常規冠狀動脈CT檢查[12]。(2)動態圖像采集需要患者屏氣時間較長(30～40 s)，對很多患者而言很難配合完成[13]。(3)掃描范圍依賴于探測器寬度，z軸方向上至少7～8 cm完全覆蓋心臟。320排CT能夠完全覆蓋整個心臟，但對于探測器寬度較小的CT，掃描床需要間隔一個心跳或1 s后移動一次以增加z軸覆蓋。然而這種方法導致時間分辨率下降和易受室性早搏或心律不齊的影響[24]。

與SPECT-MPI對比，CTP在診斷心肌缺血方面具有一定的準確性，并且與有創的FFR測量具有很好的相關性[25]。在CTP成為一種在冠心病診治過程中能夠提供解剖及功能信息的手段之前，應該在掃描方案標準化和評估后，再進行大樣本人群研究，并且也應充分考慮增加的輻射劑量及對比劑劑量。

[1] Roger VL, Go AS, Lloyd-Jones DM, et al. Heart disease and stroke statistics--2011 update: a report from the American Heart Association. Circulation,2011,123(4):e18-e209.

[2] Williams MC,Hunter A,Shah AS,et al. Use of coronary computed tomographic angiography to guide management of patients with coronary disease. J Am Coll Cardiol,2016,67(15):1759-1768.

[3] Taylor AJ，Cerqueira M，Hodgson JM，et al.ACCF/SCCT/ACR/AHA/ASE/ASNC/SCAI/SCMR 2010 appropriate use criteria for cardiac computed tomography. Circulation,2010 , 4 (6) :407.e1-407.e33.

[4] Tonino PA, Fearon WF, De Bruyne B, et al. Angiographic versus functional severity of coronary artery stenoses in the FAME study fractional flow reserve versus angiography in multivessel evaluation. J Am Coll Cardiol,2010,55(25):2816-2821.

[5] Rocha-Filho JA, Blankstein R, Shturman LD,et al. Incremental value of adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging with dual-source CT at cardiac CT angiography. Radiology,2010,254(2):410-419.

[6] Arbab-Zadeh A, Miller JM, Rochitte CE, et al. Diagnostic accuracy of computed tomography coronary angiography according to pre-test probability of coronary artery disease and severity of coronary arterial calcification. The CORE-64 (coronary artery evaluation using 64-row multidetector computed tomography angiography) international multicenter study. J Am Coll Cardiol,2012,59(4):379-387.

[7] Caruso D, Eid M, Schoepf UJ, et al. Dynamic CT myocardial perfusion imaging. Eur J Radiol,2016,85(10):1893-1899.

[8] Rossi A, Merkus D, Klotz E, et al. Stress myocardial perfusion: imaging with multidetector CT. Radiology,2014,270(1):25-46.

[9] Cannaò PM, Schoepf UJ, Muscogiuri G, et al. Technical prerequisites and imaging protocols for dynamic and dual energy myocardial perfusion imaging. Eur J Radiol,2015 ,84(12):2401-2410.

[10] Nikolaou K, Knez A, Sagmeister S, et al.Assessment of myocardial infarctions using multidetector-row computed tomography. J Comput Assist Tomogr,2004,28(2):286-292.

[11] Krombach GA, Niendorf T, Günther RW, et al. Characterization of myocardial viability using MR and CT imaging. Eur Radiol,2007,17(6):1433-1444.

[12] Habis M, Capderou A, Ghostine S,et al. Acute myocardial infarction early viability assessment by 64-slice computed tomography immediately after coronary angiography: comparison with low-dose dobutamine echocardiography. J Am Coll Cardiol,2007,49(11):1178-1185.

[13] Patel AR, Lodato JA, Chandra S, et al. Detection of myocardial perfusion abnormalities using ultra-low radiation dose regadenoson stress multidetector computed tomography. J Cardiovasc Comput Tomogr,2011,5(4):247-254.

[14] Meinel FG, De Cecco CN, Schoepf UJ, et al. First-arterial-pass dual-energy CT for assessment of myocardial blood supply: do we need rest, stress, and delayed acquisition? Comparison with SPECT. Radiology,2014,270(3):708-716.

[15] Blankstein R, Shturman LD, Rogers IS,et al. Adenosine-induced stress myocardial perfusion imaging using dual-source cardiac computed tomography. J Am Coll Cardiol,2009,54(12):1072-1084.

[16] Feuchtner G, Goetti R, Plass A,et al. Adenosine stress high-pitch 128-slice dual-source myocardial computed tomography perfusion for imaging of reversible myocardial ischemia: comparison with magnetic resonance imaging. Circ Cardiovasc Imaging,2011 ,4(5):540-549.

[17] Bamberg F, Becker A, Schwarz F, et al. Detection of hemodynamically significant coronary artery stenosis: incremental diagnostic value of dynamic CT-based myocardial perfusion imaging. Radiology,2011,260(3):689-698.

[18] Ebersberger U, Marcus RP, Schoepf UJ, et al. Dynamic CT myocardial perfusion imaging: performance of 3D semi-automated evaluation software. Eur Radiol,2014 ,24(1):191-199.

[19] Huber AM, Leber V, Gramer BM, et al. Myocardium: dynamic versus single-shot CT perfusion imaging. Radiology,2013,269(2):378-386.

[20] Baxa J, Hromádka M,edivy J, et al. Regadenoson-stress dynamic myocardial perfusion improves diagnostic performance of CT angiography in assessment of intermediate coronary artery stenosis in asymptomatic patients. Biomed Res Int,2015,2015:105629.

[21] Greif M, von Ziegler F, Bamberg F,et al. CT stress perfusion imaging for detection of haemodynamically relevant coronary stenosis as defined by FFR. Heart,2013 ,99(14):1004-1011.

[22] Bastarrika G, Ramos-Duran L, Rosenblum MA, et al. Adenosine-stress dynamic myocardial CT perfusion imaging: initial clinical experience. Invest Radiol,2010 ,45(6):306-313.

[23] Meinel FG, Ebersberger U, Schoepf UJ,et al. Global quantification of left ventricular myocardial perfusion at dynamic CT: feasibility in a multicenter patient population. AJR Am J Roentgenol,2014,203(2):W174-W180.

[24] George RT, Mehra VC, Chen MY, et al. Myocardial CT perfusion imaging and SPECT for the diagnosis of coronary artery disease: a head-to-head comparison from the CORE320 multicenter diagnostic performance study. Radiology, 2015,274(2):626.

[25] Takx RA, Blomberg BA, El Aidi H, et al. Diagnostic accuracy of stress myocardial perfusion imaging compared to invasive coronary angiography with fractional flow reserve meta-analysis. Circ Cardiovasc Imaging,2015,8(1). pii: e002666.

10.3969/j.issn.1004-8812.2017.06.011

300450 天津，天津市第五中心醫院放射科

李又潔，Email: 29474362@qq.com

R541.4

2017-02-23)