PET-CT在心力衰竭中的臨床應用

石亞男，門素珍，孫孟華，劉巍

隨著核醫學技術的發展，PET-CT作為檢測心肌活性的一種無創性檢查方法，通過核素標記某些化合物或代謝底物如葡萄糖、脂肪酸等作為顯像劑，同時獲得心臟解剖結構圖像和心肌代謝圖像，已成為評估心肌灌注及活力的“金標準”，在心力衰竭（心衰）中的應用越來越廣泛。

1 PET-CT心肌代謝顯像原理

PET-CT心肌代謝顯像作為臨床應用的一種示蹤技術，利用正電子核素標記相關代謝底物作為顯像劑，顯像劑隨血流進入心肌組織，被心肌細胞攝取。利用PET-CT對心臟進行掃描，可顯示顯像劑在心肌細胞的分布情況，了解局部心肌血流灌注及代謝情況，利用螺旋CT掃描數據對PET圖像衰減校正，獲得病變區域心肌代謝圖像[1]。臨床常用的顯像劑分三類：灌注類藥物、代謝類藥物和受體類藥物。灌注類藥物（如13-NH3）主要用于顯示心肌血流灌注，評估局部心肌灌注情況；代謝類藥物（如18F-FDG）是利用心肌細胞對顯像劑的攝取，測定心肌能量代謝，精確定位心臟病變部位，進而評估心肌缺血程度及臨床治療前后代謝變化，在臨床中的應用最為廣泛[2-4]；而受體類藥物（如18F-多巴胺）主要用于評價心臟受體的數量及其功能情況[5]。PET-CT在心衰中的成像是基于心肌耗氧量、葡萄糖和脂肪酸代謝這三種心肌代謝過程，心衰的進展與心肌線粒體呼吸鏈活動下降有關；此外，與正常受試者相比，心衰患者的心肌脂肪酸和糖代謝均增加[6]。

18F-FDG是臨床應用最廣泛的評估心肌代謝活性的示蹤劑，作為葡萄糖的類似物，可與葡萄糖競爭轉運蛋白進入心肌細胞，在己糖激酶磷酸化作用下形成18F-FDG-6-磷酸，代謝捕獲示蹤物，當心臟某個區域葡萄糖代謝活躍時，顯像時即可出現18F-FDG放射性濃聚[4]。此外，一定的血流灌注是心肌代謝得以維持的基礎，在血流灌注減低的心肌節段，18F-FDG攝取也減低，即灌注與代謝相匹配，標志著心肌壞死；反之，如果灌注減低的心肌節段對18F-FDG攝取正?；蛟黾?，即灌注與代謝不相匹配，標志著局部心肌存活[7]。

2 心力衰竭時的心肌能量代謝

正常心肌代謝主要以游離脂肪酸和葡萄糖氧化作為能量來源。心肌能量代謝是維持心臟射血功能的重要前提，主要包括三個方面，即營養物質的攝取與利用、氧化磷酸化和心肌纖維的轉運與利用[8]。大量研究表明，心衰進程中，衰竭心肌通常發生了能量代謝及底物利用改變，在上述三個方面均受到影響[8]。心衰時，腎上腺素能的活化雖可以保證心臟射血功能，但對心肌的能量利用也可產生負面效應，使心肌室壁應力及氧需求增加，導致心肌有氧代謝明顯增加；且心衰狀態下，冠狀動脈血供減少，心肌氧供減少，葡萄糖成為心肌的首選物質，心肌利用葡萄糖進行無氧酵解，但無氧酵解產生的能量不能維持心肌收縮力，也不能保持心肌細胞的完整性。當血流灌注降低到標準閾值以下，心肌氧供就會進一步減少，組織中酸性代謝物質增加，糖酵解就會受到抑制[7]。因此，代謝活動存在標志著心肌存活。

3 PET-CT在心力衰竭中的應用

PET-CT對心肌活性的檢測主要依賴于心肌灌注顯像和心肌代謝顯像[9]。心肌灌注顯像過程中，顯像劑在存活心肌的攝取率很高，利用PET顯像比較心肌血流和代謝間的匹配關系，評估心肌活性[10]。當灌注與代謝匹配時，表明心肌壞死；當灌注與代謝不匹配時則心肌存活[11]。根據18F-FDG的攝取率，可對心肌病變嚴重程度進行分級：當攝取值為最大活性的50%～60%時，常提示為非透壁性心肌梗死；攝取值為最大活性的10%～20%時則提示為透壁性心肌梗死[11]。有研究者以18F-FTHA和18F-FDG作為示蹤劑，通過PET顯像發現，與正常人相比，心衰患者心肌中的游離脂肪酸攝取率降低，葡萄糖攝取率升高[7]。PET-CT可通過對比心衰患者在藥物治療前后的心肌代謝變化，評價藥物在治療心衰的療效。11C-ACE（11C-乙酸鹽）心肌PET顯像可以評價心衰患者心肌的有氧代謝。在心衰患者中，心肌有氧代謝增加，11C-ACE清除率較正常人明顯下降，經β受體阻滯劑治療后，其有氧代謝下降，11C-ACE清除率上升[10]。

缺血性心肌病是心力衰竭的常見原因。謝博洽等[12,13]通過研究8只犬在不同心肌缺血狀態下葡萄糖的攝取，發現缺血心肌對18F-FDG攝取增加的程度和持續時間與其缺血程度有關。Miikka等[14]研究慢性心肌梗死后心衰豬的模型中PETCT代謝顯像左心室的灌注、結構、功能和氧化代謝的評估。肺動脈高壓是導致右心衰竭的最常見死亡原因。肺動脈高壓是一種以肺血管內膜病變，平滑肌層肥大，血管周圍炎癥和伴隨右心室重塑為特征的綜合征，最終導致右心功能降低。右心衰發展的關鍵因素是由缺血和糖酵解的水平決定的右心室代謝狀態，其導致缺氧的惡性循環，使心肌代謝從葡萄糖氧化到糖酵解轉變，增加右心室舒張末壓，降低其輸出量，進一步導致心肌缺血。在肺動脈高壓中，丙酮酸脫氫酶激酶被激活并抑制丙酮酸脫氫酶，糖酵解比例增加，右心室收縮功能受損，心輸出量減少[15]。右心室代謝由有氧代謝轉變為糖酵解，并通過產生乳酸誘導酸中毒，心肌對葡萄糖攝取增加糖酵解的心肌能量供應[16]，這為PET-CT利用18F-FDG檢測肺動脈高壓下心肌代謝異常提供了可能性。Mielniczuk等[17]使用PET-CT灌注掃描（13N-NH3和82Rb）檢測肺動脈高壓患者心肌缺血區域，以測量正常灌注區域中右心室與左心室的標準攝取值?？傊?，肺動脈高壓誘導心肌缺氧，可能最終影響右心室代謝狀態。

各種心臟疾?。ㄈ缧募∪毖?、心肌梗死等）時，心臟自主神經系統的改變發生于心臟出現結構和功能明顯異常之前，通常不能被常規的形態及功能檢查觀察到。PETCT受體顯像可對心臟早期神經系統變化進行檢測，目前占主導地位的是11C標記的心臟神經受體顯像藥物[18]。臨床最常用的心臟神經受體正電子放射性藥物時11C-HED和11C-EPI，均作用于突觸前攝取和存儲。Willemsen等[19]利用11C-CGP12388對原發性擴張性心肌病的研究結果顯示，擴張性心肌病患者的β-腎上腺素受體密度明顯低于對照組。而且Tadao等通過11C-Hydroxyephedrine PET受體顯像也可觀察心衰患者β阻滯劑治療后的受體恢復狀況。

4 結語

目前，心力衰竭的治療主要有藥物、冠狀動脈再血管化和心臟移植等。PET-CT心肌代謝顯像技術的發展，在心力衰竭的發病機制、鑒別診斷及治療預后評估等方面發揮著越來越重要的作用。楊彥松等[20]通過對冠心病患者術前進行PET-CT評估存活心肌的研究發現，存活心肌數量是患者冠狀動脈搭橋術后左室射血分數改善和左室容積減小的獨立影響因素，使判斷心肌存活成為確定缺血性心肌病患者治療方案的重要輔助標準。PET-CT作為目前公認的判斷心肌活性的“金標準”[21]，已被大多數臨床醫師所接受，在許多檢測存活心肌的試驗中，評價心肌葡萄糖代謝被認為是最準確的診斷手段，加之核醫學的靈敏度和特異性高、安全無創等特點，在心肌存活的診斷及心臟病治療決策中起到重要的指導作用。

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