劉鳳杰 ,馬 恒,王錫明 ,謝海柱 ,孫春娟 ,史英紅
(1.山東省煙臺毓璜頂醫(yī)院影像科,山東 煙臺 264000;2.山東大學附屬省立醫(yī)院醫(yī)學影像科,山東 濟南 250021)
冠狀動脈性心臟?。╟oronary artery disease,CAD),主要是由冠狀動脈粥樣硬化等因素導致血管狹窄、引發(fā)心肌供血不足所致的心臟病。大量研究[1-2]證實,心肌灌注儲備指數(shù)(myocardial perfusion reserve index,MPRi)與患者的預后密切相關,心肌缺血嚴重程度與心臟不良事件的發(fā)生率呈正相關,而心肌灌注正常則是未來無心臟不良事件的預測因子。
SPECT被廣泛用于CAD心肌缺血的檢測,但其空間分辨力低,無法顯示心內(nèi)膜下的心肌缺血,且使用放射性同位素示蹤劑,存在射線電離輻射危害。MRI心肌灌注檢查無創(chuàng),無電離輻射危害,且軟組織對比度良好,空間分辨力較高,是心肌灌注檢查的理想方法。
近年來,3.0 T高場MRI逐漸在臨床應用,其圖像SNR約為1.5 T的2倍,可加快圖像采集速度或改善圖像質(zhì)量。已有學者[1-5]采用可視化的評價方法研究3.0 T高場MRI心肌灌注成像在CAD診斷中的準確性。目前運用3.0 T高場設備進行心肌灌注成像的半定量分析即MPRi測量尚未見大規(guī)模的研究報道。本研究應用3.0 T超導型MRI進行腺苷負荷心肌灌注成像檢查,以顯示冠狀動脈狹窄所致心肌缺血,探討MPRi與X線冠狀動脈造影所示的血管狹窄之間的關系。
1.1 一般資料 順序搜集20例臨床擬診CAD的住院患者,男 15例,女 5例;年齡 41~71歲,平均(56.0±9.2)歲。在接受常規(guī)X線冠狀動脈造影前2周內(nèi),先行MRI心肌灌注檢查。
排除標準:體內(nèi)有金屬植入物,包括心臟起搏器、血管支架及行冠狀動脈搭橋術后患者,曾對釓對比劑產(chǎn)生嚴重不良反應、腎功能不全、嚴重幽閉恐懼等MRI檢查禁忌證患者。腺苷使用禁忌證者,包括腺苷過敏史、房室傳導阻滯、其他嚴重心律失常、低血壓(收縮壓 <90 mmHg,1 mmHg=0.133 kPa)、2 周內(nèi)的急性心肌梗死、左心功能不全、哮喘及呼吸道阻塞性疾病,以及其他病情不穩(wěn)定患者。本研究方案通過醫(yī)院倫理委員會批準,檢查前患者均簽署知情同意書。
1.2 儀器與方法 檢查前24 h患者禁止吸煙及進食含有咖啡因的食物,并停用β受體阻滯劑、硝酸甘油等腺苷拮抗藥物。對患者一般情況進行評估,高?;颊邫z查時由心內(nèi)科醫(yī)師全程陪同,訓練患者吸氣末屏氣,盡可能延長屏氣時間并使每次吸氣幅度一致。采用3.0 T MRI掃描儀,12通道體線圈。
檢查程序:①心肌灌注掃描,掃描前使用MRI兼容注射泵經(jīng)一側前臂靜脈注射腺苷,劑量140 μg·kg-1·min-1,注射過程中密切關注患者生命體征,同時做好相關搶救準備,若患者出現(xiàn)嚴重不適或無法耐受情況應立即終止檢查并采取相應措施;持續(xù)注射3 min后,使用高壓注射器于對側肘前靜脈注射Gd-DTPA,劑量0.05 mmol/kg體質(zhì)量,并用鹽水20 mL沖洗,注射流率均為4 mL/s。注射對比劑同時啟動MRI灌注掃描。負荷成像后約10 min再行靜息心肌灌注成像,掃描方案與負荷心肌灌注相同。在靜息心肌灌注成像結束后,立即注射0.05 mmol/kg體質(zhì)量的含釓對比劑,使患者的總對比劑用量達0.15 mmol/kg體質(zhì)量[6]。②在負荷-靜息灌注成像之間行心臟電影成像,共采集6~8層短軸位及兩腔心、四腔心圖像。③靜息成像結束后10 min行延遲強化,共采集6~8層短軸位及兩腔心、四腔心圖像。
1.3 肉眼觀察 由2位具有5年以上診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用盲法閱片。參考美國心臟協(xié)會(American Heart Association,AHA)推薦的分段法[7],將左心室短軸位圖像由心底至心尖分為17個節(jié)段。判定標準:①心肌缺血。在負荷心肌灌注圖像上心肌出現(xiàn)信號減低或灌注缺損,該區(qū)域符合冠狀動脈供血區(qū)的分布,在靜息灌注圖像上未見異常改變或者缺損區(qū)范圍小于負荷圖像。灌注缺損區(qū)至少在3個以上連續(xù)圖像上出現(xiàn)。②心肌梗死和瘢痕。在延遲強化掃描圖像上出現(xiàn)心內(nèi)膜下或透壁的高信號延遲強化區(qū)。最終肉眼觀察的結果由2位醫(yī)師協(xié)商一致后作出判定。
1.4 半定量分析 采用灌注分析專用軟件包測量心肌灌注曲線的最大上升斜率(圖1)。測量心肌包含全層心肌和內(nèi)層心?。喝珜有募OI指從心內(nèi)膜下至心外膜下全部心肌組織;內(nèi)層心肌ROI即為心內(nèi)膜下心肌,約位于心肌全層的內(nèi)1/3。
1.5 X線冠狀動脈造影圖像分析 將任意節(jié)段冠狀動脈管腔直徑狹窄程度≥50%定義為有臨床意義的狹窄(顯著狹窄),并診斷為CAD。
1.6 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析。連續(xù)計量資料以±s表示,兩配對樣本比較采用Wilcoxon秩和檢驗,兩獨立樣本比較采用Mann-Whitney秩和檢驗。多個獨立樣本比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗。兩樣本相關分析采用Pearson相關系數(shù)。分類等級計數(shù)資料用率或百分比表示,2位觀察者的一致性用Kappa統(tǒng)計量描述。ROC分析及曲線下面積比較使用Med Calc 11.4軟件。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 患者情況 20例均成功完成MRI和DSA檢查,負荷較靜息時心率加快(Z=-3.808,P<0.05),收縮壓和舒張壓降低(Z=-2.697、-2.484,均P<0.05)。20例中,13例至少1支冠狀動脈的狹窄程度≥50%,被診斷為CAD。
2.2 心臟MRI的圖像分析
2.2.1 肉眼觀察結果 以患者為單位(n=20),MRI心肌灌注的診斷敏感度、特異度和準確率分別為84.6%(11/13)、85.7%(6/7)和 85.0%(17/20)。2 位觀察者的一致性較好(K=0.694)。以血管為單位(n=60),MRI心肌灌注的診斷敏感度、特異度和準確率分別為 79.2%(19/24)、77.8%(28/36)和 78.3%(47/60),2 位觀察者的一致性較好(K=0.616)。
圖1 女,61歲,冠心病 圖1a MRI心肌灌注斜率的測量示意圖,在左心室中部短軸位圖像上將心肌分為6個扇區(qū),分別測量每個扇區(qū)TIC的上升斜率。上升斜率采用直線擬合方法,由軟件自動給出。左心室心腔內(nèi)放置ROI,測量心腔內(nèi)對比劑的上升斜率,用于計算標準化的心肌灌注斜率 圖1b 左上圖顯示室間隔部的心肌缺血,左下圖示手動勾勒心內(nèi)膜下區(qū)域的ROI,右圖顯示區(qū)域2、區(qū)域3的心肌灌注斜率相對減低
2.2.2 半定量分析結果 299個(93.4%,299/320)心肌節(jié)段可用來計算 MPRi值,21個(6.6%,21/320)的心肌節(jié)段因圖像不能滿足診斷需要被舍去。這些節(jié)段位于左心室流出道、心底和心尖附近。選取每個血管分布區(qū)中的最小MPRi值,與供血血管的最大狹窄率相對應,行ROC曲線分析,選擇敏感度和特異度之和最大時的截斷點為診斷閾值,MPRi截斷值取1.07,MPRinner取 1.29。以血管為單位(n=60),比較ROC曲線下面積,半定量分析與肉眼觀察的總體診斷效能差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表 1)。
表1 肉眼觀察與半定量分析預測血管狹窄的ROC分析(n=60)
2.2.3 冠狀動脈狹窄與MPRi值對比分析 將299個心肌節(jié)段分為狹窄組(≥50%)127個與非狹窄組(<50%)172個;非狹窄組可分為CAD組(狹窄遠側心?。?6個和無CAD組96個。其中狹窄組與非狹窄組的MPRi值分別為1.44±0.81與1.88±0.88,兩者差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);而非狹窄組中CAD組與無CAD組分別為1.86±1.05、1.89±0.72,兩者比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
以25%為間隔,將血管狹窄程度分為4個等級,把每個血管分布區(qū)中的最小MPRi值按血管狹窄程度分組。當血管狹窄達中度以上時(≥50%),MPRi值開始明顯減低(表2),MPRi值(全層心肌)與血管最大狹窄率存在負相關(r=-0.518,P<0.001),其直線回歸方程為Y=-0.726X+1.502。將每個血管分布區(qū)中最小MPRinner值(內(nèi)層心?。┡c血管最大狹窄率行相關分析,兩者存在負相關(r=-0.644,P<0.001),其直線回歸方程為Y=-1.010X+1.662。
表2 血管最大狹窄程度各組MPRi值的比較
心肌灌注儲備是負荷時心肌最大血流量與靜息時心肌血流量的比值,反映心肌供血動脈的調(diào)節(jié)功能。關于MPRi最佳診斷閾值的選取,既往研究[8]報道從1.02~1.5不等,主要與研究對象、MRI設備、成像條件及統(tǒng)計方法不同有關。本研究采用ROC分析確定最佳診斷閾值,研究對象為臨床懷疑冠心病的住院患者,具有較高的實用價值。
在CAD診斷方面,MRI心肌灌注檢查的空間分辨力顯著優(yōu)于超聲和核醫(yī)學檢查,其診斷準確性較高。Yun 等[1]報道 3.0 T MRI心肌灌注結合 MPRi診斷有意義的冠狀動脈狹窄的敏感度為83%。Cheng等[3]進行3.0 T與1.5 T MRI的對比研究,結果表明3.0 T的SNR和對比噪聲比均較1.5 T更高,3.0 T對單支和多支病變的診斷準確性有提高趨勢,但是總體診斷準確性與1.5 T相比差異無統(tǒng)計學意義。MRI心肌灌注診斷CAD的準確性主要受研究對象、掃描參數(shù)、診斷標準的選取等多種因素的影響。目前,心肌灌注研究大多以X線冠狀動脈造影為參考標準,其僅能顯示心外膜下冠狀動脈的管腔狹窄,而心肌灌注反映的是局部心肌毛細血管床的平均血流量變化。本研究顯示,MPRi與血管狹窄之間雖存在一定相關性,但部分測量值分布較離散。心肌血流量不僅受冠狀動脈管徑的影響,還與側支循環(huán)、阻力血管,如毛細血管前微動脈的舒縮狀態(tài)等因素有關。研究[9]顯示,MRI心肌灌注能發(fā)現(xiàn)無冠狀動脈狹窄的胸痛患者的心肌缺血,推測這種胸痛系由微血管病變所致。
本研究表明,半定量分析和可視化分析預測冠狀動脈狹窄的準確性相近??梢暬治隹蓪π募∪毖鞒鲋庇^、快速判斷,為目前臨床最常用的分析方法。但可視化分析對觀察者的經(jīng)驗依賴性大,觀察者之間的一致性欠佳。當心肌各部位血流灌注普遍減低時,由于缺乏正常心肌的對比,觀察者難以作出心肌是否缺血的判斷。而半定量分析能發(fā)現(xiàn)肉眼難以識別的心肌灌注減低,提高心肌缺血的檢出率,且不依賴觀察者的主觀經(jīng)驗,不同觀察者之間的診斷一致性和重復性均較高[10]。與定量分析比較,半定量分析無需更改掃描程序和參數(shù),后處理時間較短,適合在臨床推廣應用。
本研究的局限性:①樣本數(shù)較少,研究對象均屬于CAD的高危人群,缺少正常人群對照。腺苷的使用禁忌較多,使其臨床應用受到一定的限制。②由于MRI心肌灌注定量技術尚不成熟,未對心肌血流量進行絕對定量分析。③未進行MRI與PET或SPECT心肌顯像的比較。