心肌顯像（myocardialimaging）

1、核醫(yī)學在心血管系統(tǒng)的應用,放射性核素應用于心血管疾病的研究已有幾十年的歷史。近年來，由于核醫(yī)學儀器和低能半衰期核素的應用，特別是電子計算機的廣泛應用，使核素在心血管疾病上應用發(fā)展迅速，由于靈敏度高，操作簡單，安全，無創(chuàng)且可重復檢查，故已成為診斷早期冠心病、心肌梗死及評價心臟功能的重要方法。,X-CT vs ECT,SPECT工作原理,CT原理圖,心肌 灌注顯像Myocardial perfusion imaging,原 理

2、 正常或有功能的心肌細胞可選擇性攝取某些顯像藥物，其攝取量與心肌血流灌注量成正比。而局部心肌缺血、損傷或壞死時，攝取顯像劑功能降低甚至喪失，則出現(xiàn)局灶性顯像劑分布稀疏或缺損，據(jù)此可判斷心肌缺血的部位、程度、范圍，并提示心肌細胞的活性(viability)。,,顯 像 劑 1.SPECT顯像劑： 201TL： 生物學特性類似K+，首次通過心肌的攝取率約85％，借助心肌細胞膜上Na+-K+-ATP酶以主動轉(zhuǎn)運機制被心肌細

3、胞攝取，因此心肌對201Tl的攝取不僅與局部心肌血流量呈正相關(guān)，也是存活心肌細胞存在完整細胞膜的標志。 T1/2 73小時，進入心肌呈動態(tài)分布，通過彌散被清除，3小時后達到平衡。 優(yōu)點：是一次靜脈注射后能獲得負荷和靜息心肌灌注影像，分別反映在負荷狀態(tài)下局部心肌血流灌注情況和心肌的活性。,99m Tc-MIBI:（甲氧基異丁基異腈） 1） 是一種脂溶性、正一價的小分子化合物。 2) 優(yōu)點：

4、99mTc 的物理特性佳，半衰期（ T1/2 6h），影像質(zhì)量更高，允許使用較大劑量，可進行門控心肌斷層顯像，在了解心肌血流灌注的同時，觀察心室功能和局部室壁運動等。,13N-NH3（氨水）、82Rb（銣）、15O-H2O（15O水）等.共同特點:心肌首次攝取率高，分別為100%、83%及59%，這幾種核素的物理半衰期很短，分別為9.96 min、1.26 min、2.07 min，靜脈注射后需即刻進行顯像，可一日內(nèi)多次重復檢查。

5、其中13N-NH3半衰期相對較長，可以滿足負荷試驗顯像的要求，應用較為廣泛。,2.PET顯像劑,顯像方法 1.心肌斷層顯像： 靜脈注射201TlCl 2～3 mCi后10min或99mTc-MIBI 20 mCi后 60min,選擇201Tl 或99mTc能譜峰，應用低能通用(或高分辨)平行孔準直器的SPECT進行斷層采集，使探頭貼近胸壁，探頭從右前斜45°開始到左后斜45°順時

6、針旋轉(zhuǎn)180°，采集32幀圖像。根據(jù)計數(shù)率高低，采集20 ～ 30s/幀。專門斷層處理軟件斷層重建，可獲得左心室心肌短軸、水平長軸和垂直長軸斷層圖像。2. 門控心肌灌注斷層顯像 3．PET心肌灌注顯像,負荷試驗（stress test） 心臟具有很強的代償功能，即使冠狀動脈存在明顯狹窄（如70% ? 80%），依靠其自身的調(diào)節(jié)作用（如側(cè)支循環(huán)），仍能使靜息狀態(tài)下心肌灌注顯像無明顯異常。 但在負

7、荷狀態(tài)下，如運動、藥物致心肌耗氧量增加，均可使正常冠狀動脈的血流量明顯增加（一般增加3 ～ 5倍），而病變的冠狀動脈由于不能相應擴張，血流量不能增加或增加量低于正常的冠狀動脈，致使正常與缺血心肌顯像劑分布出現(xiàn)明顯差異，提高對病變的檢出率。 對于可疑有冠心病或心肌缺血患者，需常規(guī)進行負荷試驗心肌灌注顯像和靜息心肌灌注顯像。,負荷試驗方法 1）運動負荷試驗(exercise stress test

8、 ）:踏車、平板。 2）藥物負荷試驗(pharmacological stress test)：潘生丁、 腺苷、 多巴 酚丁胺 。 兩者對正常心肌血流增加的效果有些不同：運動負荷約增加3～5倍，雙密達莫和腺苷（adenosine）介入可達4倍，

9、多巴酚丁胺（dobutamine）達3倍。,圖像分析（Image analysis）(1)     斷層(Tomographic Imaging) 短軸（short Axis） 垂直長軸（Vertical Long Axis） 水平長軸(Horizontal Long Axis),,,正常三個層面,短軸,水平長軸,垂直長軸,正常：左室

10、心腔、心底無放射性、心 尖部及間隔膜部放射性可降低 及缺損（短軸呈反“C”形）， 靜息右室不顯影。異常：二個不同方向、連續(xù)二層、相 同部位放射性分布降低或缺損 （defect）。,（2）  靶心圖（pallor Bullseye Plot） 短軸斷面按同心圓方式排列，從心尖到心底各層面依次套在

11、外圈，據(jù)放射性分布可直視心肌血流灌注異常部位、范圍和嚴重程度。,冠狀動脈具有節(jié)段性供血的特點：如左室前壁、前側(cè)壁、前間壁和心尖的供血來自左前降支（left anterior descending,LAD），后側(cè)壁的供血來自左回旋支（left circumflex，LCX），下壁、后壁、后間壁和右室供血主要來自右冠狀動脈等，而靶心圖與冠狀動脈供血區(qū)相匹配，通過分析靶心圖上各節(jié)段心肌對顯像劑的攝取量，可明確“罪犯”（病變）血管之所在。,99

12、Tc-MIBI 心肌顯像,Stress & rest,abnomal,,,Stress&rest,一致-normal,左室心肌放射性分布不規(guī)則-花斑樣改變。,擴張型心肌病—可見心腔明顯擴大，心室壁變薄，同時伴隨下后壁放射性分布缺損,前壁、下壁局限性放射性分布稀疏，降低,上排：心肌負荷血流灌注斷層顯像 下排：靜息心肌血流灌注斷層顯像 負荷狀態(tài)：左室心肌下后壁放射性分布嚴重降低  靜息狀態(tài)：放射性分布有所

13、改善 診斷：左室心肌下后壁血流灌注嚴重降低。,左室心肌下后壁放射性分布稀 疏 降低，提示有心肌缺血,After Heart transplant 2 years,臨床應用（Clinical Application） （一）冠心病心肌缺血,1.心肌缺血診斷,2.冠心病危險度分級,是目前發(fā)展迅速的應用領(lǐng)域通過危險性分析預測冠心病、鑒別心臟病致死的危險性、非致命性心肌梗塞的危險性和發(fā)生心臟事件危

14、險性患者。在已確診為冠心病的患者，負荷心肌灌注顯像對于估計進一步心臟事件(cardiac events)發(fā)生的危險性是非常有效的,運動-靜息心肌灌注顯像對冠狀動脈 介入治療術(shù)后的長期預后價值,冠狀動脈造影------冠狀動脈有否狹窄等形態(tài)學改變 但不能反映心肌局部的血流灌注與心肌細胞的活性心肌灌注顯像不僅可以診斷有無心肌缺血，而且還可幫助確定缺血是可逆性還是不可逆性以及冠狀動脈的儲備功能心肌灌注顯像是診斷冠心病

15、心肌缺血簡便而且準確的方法,冠心病心肌缺血的評價,3．冠心病的預測 負荷心肌灌注顯像有助于冠心病概率的預測。 年輕無癥狀者顯像陽性的預測價值僅為36％。 冠心病概率較高(如90％)的人群(如有典型心絞痛癥狀，年齡為50 ～ 60歲的男性患者)，則顯像陽性的預測價值可達99％。對冠狀動脈疾病的概率約為40％～70％范圍的群體，負荷心肌顯像的鑒別價值最佳，這類群體包括非典型胸痛、有主要危險因素但無癥狀或運動心電圖陽性但無癥狀的

16、患者。,4．冠心病治療療效的評價 在血運重建治療過程中具有重要作用：①協(xié)助病例的選擇。術(shù)前可逆性缺損的節(jié)段，術(shù)后90%恢復正常，而不可逆性缺損節(jié)段中僅有部分改善；兩個以上的心肌節(jié)段有可誘導的缺血，提示適合于血管再通治療。②監(jiān)測CABG病人有無圍手術(shù)期心肌梗死。③確定治療后冠狀動脈狹窄解除與否，有無殘存心肌缺血，是否需要再次手術(shù)治療。④病變冠狀動脈有無再狹窄。約30% ～ 50%患者在6個月后可能出現(xiàn)再狹窄,（二）心肌

17、梗死,1．急性心肌梗死的診斷 心肌灌注顯像對急性心肌梗死診斷的靈敏度高達98%以上。 通常在心肌梗死后6 h幾乎均表現(xiàn)為灌注異常。其定位診斷心肌梗死的靈敏度高于心電圖。,2.急性胸痛的評估,10％的急性胸痛患者在出院后48h內(nèi)可能發(fā)展為急性心肌梗死，而常規(guī)心電圖檢查的敏感性和特異性很低國外一些醫(yī)院設有胸痛中心（chest-pain center），常規(guī)進行心肌灌注顯像, 有可能成為篩查急性胸

18、痛患者的重要而經(jīng)濟的方法。,3．指導溶栓治療 4. 早期估計預后,（三）存活心肌的判斷,可逆性缺損： 缺血—心肌細胞存活。不可逆性缺損：梗塞—心肌細胞壞死。 冬眠—心肌細胞存活、嚴重缺血、 無收縮功能，延遲至24小時

19、 后仍可再灌注（充盈），功 能可恢復，有冠脈再通治療 機會。 區(qū)別方法：再注射法和硝酸甘油介入99mTc-MIBI顯像。,（四）心肌病擴張性心肌?。盒那粩U大、心肌變薄、放射性分布

20、 不規(guī)則稀疏“花斑“樣改變。肥厚性心肌病：心腔變小、心肌增厚，尤其間壁非 對稱性。,心肌顯像與相關(guān)診斷技術(shù)的比較,心肌顯像 VS. 心電圖（ECG）： 心電圖優(yōu)點: 經(jīng)濟、簡便，可作為臨床大多數(shù)心血管病患者的常規(guī)初篩試驗。 但許多病例ECG對冠心病的診斷幫助不大，如患有LBBB，以前有過心肌梗死、PTCA、CABG歷史，使用了地高辛、抗心律失常等藥物以及不能運動或有瓣膜病變等情況時。E

21、CG也不能反映心臟功能狀態(tài)。 而核素心肌顯像雖然比較準確，但其技術(shù)條件要求相對復雜，在基層小醫(yī)院難以普及開展,心肌顯像 VS.冠狀動脈造影,冠狀動脈造影反映：血管本身，并不能反映心肌局部的血流灌注及其心肌細胞的活性，因此兩種檢查各有自己獨特的優(yōu)勢，分別反映了不同的方面，二者之間不是相互取代，而是相互補充的關(guān)系。,應用多層螺旋CT進行冠狀動脈造影是近幾年來發(fā)展較快的技術(shù)，由于同樣具有無創(chuàng)性的優(yōu)勢引起臨床的廣泛關(guān)注。但CT冠

22、狀動脈造影其實質(zhì)上還是顯示冠脈血管本身，而不是心肌的灌注與活性，其結(jié)果類似于X線心血管造影，只是沒有創(chuàng)傷性而已，CT冠脈造影在顯示某些冠脈血管可能比常規(guī)造影更清晰。因此與核素心肌顯像屬于兩類完全不同的技術(shù)，同樣也是反映不同的信息。,心肌顯像VS.CT冠脈成像,通常運動負荷后左心室EF下降程度與冠脈造影所示的嚴重程度成正比，對于癥狀較輕，無左心室功能障礙的冠心病患者，門控心室顯像時出現(xiàn)明顯的運動誘發(fā)心臟缺血征象可以提供獨立的預后信息，特別

23、是有一支或二支血管病變。運動負荷門控心室顯像出現(xiàn)左心室功能受損和嚴重缺血的患者，其未來的心臟事件發(fā)生率較高。,心肌活力檢測（Detection of myocardial viability）,臨床診斷心肌梗死患者，心電圖出現(xiàn)病理性Q波，但并不表明心肌細胞均為不可逆性壞死，事實上仍有一半以上的心肌存活（Survival），經(jīng)血管再通治療后，仍可改善心室收縮功能、緩解癥狀、提高生存率。心肌存活檢測，對冠心病血運重建治療方案的制定、療

24、效評價和預后估計有重要臨床意義。,一、   心肌損害類型1、  可逆性缺損缺血 (ischemia) ： 心肌細胞存活。2、  不可逆性缺損梗塞（infarct）： 心肌細胞壞死，血管再通治療無效，無 手術(shù)指征。冬眠（hibernating）：心肌細胞存活，嚴重缺血，無收縮功能，

25、 經(jīng)一定時間后仍可再灌注（充盈），功 能可恢復，有冠脈再通治療機會。頓仰（stunning）： 短暫急性缺血后，心肌細胞仍存活，一 旦血流得到改善，功能可逐步恢復，一

26、 般不需血運重建手術(shù)治療。 （心肌損害各種類型可混合存在）,,二、   SPECT顯像1、201Tl運動-再分布-24小時延遲。2、201Tl運動-再分布-再注射。3、靜息-硝酸酯類介入99mTc-MIBI。 含服硝酸甘油、靜滴硝酸異山梨酯等。 （顯像有放射性充填為細胞存活）4、 99mTc-MIBI心肌室

27、壁段相對攝取率。梗死周邊帶與非梗死區(qū)放射性攝取比值，>70%為正常；<30%為心肌壞死。5 、門控心肌顯像（同時測定心室功能）。,三、心肌灌注和代謝顯像（SPECT和PET） 灌注顯像常低估54%心肌細胞活力。具有代謝活動是反映心肌細胞存活最可靠的方法，代謝顯像是評價心肌存活的金標準。,1、  方案 （1）201Tl/99mTc-MIBI SPECT 和18F-FDG/11C-乙酸 PE

28、T. （2）13N-NH3（灌注）和18F- FDG（代謝）PET. （3）125I-BMIPP、123I-IPPA（脂肪酸衍生物）SPECT.,2、  顯像分析 心肌灌注和代謝影像評價,四、雙核素DISA顯像（雙核素同時采集法） 1、顯像劑 99mTc-MIBI和18F-FDG 2、  方法（1）靜息（測血糖）靜注99mTc-MIBI-----20分鐘后脂餐-

29、----40分鐘時血糖符合要求后-----靜注18F-FDG-----再40分鐘后DISA采集。,（2）血糖要求在7.77-8.88mmol/l(140-160mg/dl)間。 若<7.77mmol/l(<140mg/dl) 口服葡萄糖粉25-75g 8.9-11.0mmol/l(160-198mg/dl) Insulin 4-8 單位 皮下注射 11.1-13.9mmo

30、l/l(200-250mg/dl) Insulin 10-12 單位 皮下注射 13.9-16.6mmol/l(250-299mg/dl) Insulin 12-16 單位 皮下注射 16.6-22.2mmol/l(299-400mg/dl) Insulin20-24 單位 皮下注射,（3）SPECT DISA 顯像 Hawkeye儀 超高能準直器雙探頭呈90度 6度/F每探頭ACQ90度

31、 50SEC/F,,3 、顯像分析①定性節(jié)段灌注/代謝 不匹配（mismatch） 以存活心肌為主節(jié)段灌注/代謝 匹配（match） 以壞死心肌為主②半定量（打分法）節(jié)段得分：正常：0分 稀疏：1分 明顯稀疏：2分 缺

32、損：3分,,心肌灌注和代謝匹配(下后壁） 壞死心肌,,心肌灌注和代謝不匹配（心尖部） 存活心肌,左室下后壁和側(cè)壁灌注和代謝不匹配（存活心?。?雙探頭SPECT儀配置高能準直器實現(xiàn)18F-FDG正電子顯像。 SPECT儀的發(fā)展與F-FDG兩者結(jié)合應用，與PET比較，對存活心肌檢測的符合率為76%-100%（國外）及9

33、1%左右（國內(nèi)）。一機多用，一次顯像，方法簡單、費用低。,心肌PET顯像,PET的特點,發(fā)射正電子的核素是組成人體的基本元素 超短半衰期核素適合快速動態(tài)研究 符合線路探測技術(shù)，靈敏度高 定量分析,When a positron comes in contact with an electron, the two particles annihilate turning the mass of the two pa

34、rticles into two 511-keV gamma-rays that are emitted at 180-degree to each other. These photons easily escape from the human body and can be recorded by external detectors. When detected, the 180-degree emission of two g

35、amma-rays following the disintegration of positronium is called a coincidence line. Coincidence lines provide a unique detection scheme for forming tomographic images with PET.,正電子湮沒輻射的探測,,b+,18F-FDG,(T 1/2 = 110 min),常用

36、正電子放射性核素,名稱 元素符號 半衰期碳-11 11C 20 min.氮-13 13N 12 min.氧-15 15O 120 sec.氟-18 18F 110 min.碘-124 124I 4 days

37、溴-76 76Br 銣-82 82Rb 75 sec.,代謝物質(zhì)顯像劑,葡萄糖：18F -FDG氨基酸：11C-MET（甲基蛋氨酸）脂肪酸：11C-棕櫚酸 123I-甲基碘苯脂十五烷酸 氧： 11C-乙酸,血流和血容量顯像劑,H2 O 15O-水O2 15O-氧CO 11

38、C-一氧化碳CO2 11C-二氧化碳,正電子心肌代謝顯像評價存活心肌,1．判斷存活心肌的“金標準”2．術(shù)前檢測存活心肌3．術(shù)后判斷療效4．觀察心梗病人的預后,一、心肌PET顯像范疇,心肌灌注顯像心肌代謝顯像 A、心肌葡萄糖代謝顯像 B、心肌脂肪酸代謝顯像心肌受體顯像,PET心肌灌注顯像,顯像劑

39、 T1/2 劑量 來源 O-15水（H15O） 2.07 30~40 加速器 N-13氨水（13NH3） 9.96 20 加速器 銣-82（82Rb) 1.26

40、 30~60 發(fā)生器,優(yōu)點,分辨率高顯像采集效率高可評價心室功能顯像均勻性高心肌血流可定量可評價心肌活力,心肌代謝顯像,心肌糖代謝顯像顯像劑：18F-FDG,顯像程序,空腹心肌18F-FDG顯像糖負荷下的心肌18F-FDG心肌活力判斷模式,心肌活力解讀,心肌血流 葡萄糖利用 PET顯像顯像 病理解釋正常 正常攝取 無

41、缺損 正常心肌下降 攝取 不匹配 心肌有活力下降 下降 缺損匹配 疤痕或梗死,心功能測定functional image,心血池顯像和心功能測定,◆顯像原理 采用生理信號多門電路技術(shù),用受檢者

42、自身的心電圖R波和R-R 間期內(nèi)間隔相等的時間段為信號觸發(fā)啟動γ照相機,從而獲得一個心動周期內(nèi)心室的系列影像,核素心功能 VS 其他方法,ａ、與導管法心室造影比較 ☆ 兩者ＥＦ、ＰＦＲ等指標有良好的相關(guān)性 ☆ 本方法屬無創(chuàng)性、重復性好的檢查，病人易接受 ☆ 結(jié)果不受心臟幾何因素影響 ☆ 能進行運動試驗 ☆ 能夠觀察局部心功能變化，提高對冠心病的診斷率?！。?、與超聲波心動圖比較

43、 ☆ 兩者均屬無創(chuàng)性檢查 ☆ 超聲波檢查結(jié)果受心室?guī)缀我蛩睾筒僮髡呒夹g(shù)及經(jīng)驗 影響較大 ☆ 不能進行電生理分析 ☆ 測定全面的局部心功能，了解局部心功能特點,首次通過法,左室容積曲線圖,心臟功能參數(shù)Cardiac function parameter,Systolic function parameter收縮期功能 Ejection fraction,EF 心輸出量(

44、CO) 每搏容量(SV) 高峰射血率(PER) 1/3射血分數(shù)(1/3EF)Diastolic function parameter 舒張期功能 高峰充盈率(PFR) 高峰充盈率時間(TPFR) 1/3充盈率(1/3FR)Volume load parameter 容量負荷指標 EDV ESVRegional function para

45、meter 局部功能指標 Regional wall motion, axis short rate regional ejection fraction(REF)Phase analysis parameter 時相分析指標 Phase image, amplitude image, phase cine,時相分析,各種功能參數(shù)的意義和正常值,縮寫 中文名 意 義

46、 正常值 EDV 舒張末體積 反映收縮前負荷的大小 88.5±31.6(ml/m2)ESV 收縮末體積 反映心室收縮功能 36.5±18.7(ml/m2)SV 每搏體積 反映心室每搏射血效果EF 射血分數(shù)

47、心室每搏量占EDV的百分比>50％ 反映心室每搏射血效率 1/3EF 前1/3射血分數(shù) 前1/3射血期射出血量占心室 21.0±5.0％ EDV比值

48、 反映快速射血期射血效率1/3ER 前1/3射血率 前1/3射血期的平均射出率 1.97±0.43 反映心室收縮早期功能 ( EDV/s )PER 高

49、峰射血率 心室射血期的容積最大變化速率 3.23±0.48 TPE 高峰射血時間 心室開始收縮到高峰射血的時間 182±44 (ms)***** 以上指標主要反映心室收縮功能;以下反映舒張功能 ******PFR 高峰充盈率 心室舒張期的

50、容積最大變化速率 3.36±0.551/3FR1/3充盈率 前1/3充盈期的平均充盈率 1.71±0.42 TPF 高峰充盈時間 心室開始充盈到高峰充盈的時間

51、 181±23 (ms)  ****** 以下指標反映心室舒縮協(xié)調(diào)性 ******AVE 平均相角 心室內(nèi)各處開始收縮的平均時間 SD 時相標準差 所有象素時相角度的離散程度 9.86±2.34PSH 相角程 心室內(nèi)最早收縮時間與最晚之差 < 65,,,,,心肌缺血的檢測,冠狀動脈造影：是診斷冠心病的“金標準”