擴張型心肌病右心室心肌葡萄糖代謝與右心功能的相關性研究

王道宇，汪蕾，楊勇，馬興鴻，閆朝武，趙世華，方緯

擴張型心肌病右心室心肌葡萄糖代謝與右心功能的相關性研究

王道宇，汪蕾，楊勇，馬興鴻，閆朝武，趙世華，方緯

目的:利用18氟—脫氧葡萄糖（18F-FDG）發射型正電子斷層（PET）心肌代謝顯像，評價擴張型心肌病（DCM）右心室心肌葡萄糖代謝與右心功能之間的關系。

方法：34例連續入選的DCM患者均行18F-FDG PET心肌代謝顯像，參照Herrero法，獲得校正的右心室游離壁心肌（cRV）標準化攝取值 （ SUV）、左心室游離壁心肌（cLV ）SUV和兩者的比值（cR/L）；34例患者均在7 d之內完成心臟磁共振成像（cMRI），通過Simpson’s 原則自動計算獲得左心室射血分數（LVEF）和右心室射血分數（RVEF）。采用超聲心動圖測定肺動脈收縮壓。

結果：校正的cRVSUV和cR/L均與cMRI 測得的RVEF有顯著的負相關（分別為r=-0.513，P＜0.01和r=-0.463，P＜0.01），cRVSUV和cR/L同時也與LVEF呈負相關（分別為r=-0.387，P＜0.01和r=-0.362，P＜0.01）。

結論 ：右心室心肌葡萄糖代謝增強與右心室功能障礙密切相關，利用18F-FDG PET心肌代謝顯像檢測右心室18F-FDG攝取，有可能成為評價DCM右心功能及預后的有效指標。

擴張型心肌病；右心功能；葡萄糖代謝；發射型正電子斷層顯像

(Chinese Circulation Journal, 2015,30:762.)

擴張型心肌病（DCM）以心腔顯著擴大及左心室或雙心室收縮功能障礙為主要表現[1]。近年來，右心室功能同DCM病情進展的關系越來越受到重視[2]。65%的DCM患者存在右心室功能異常，而合并右心室功能異常的患者更容易導致心力衰竭（心衰）的發生[3]，右心室功能與心衰患者的預后之間存在著密切的關系[4～7]，右心室功能障礙是DCM患者預后不良的獨立預測因子[8]。18氟—脫氧葡萄糖（18F-FDG）發射型正電子斷層（PET）心肌代謝顯像可以用于評價心衰患者的心肌葡萄糖代謝狀況。有研究發現[9]：左心衰患者的右心室心肌葡萄糖代謝可以顯著增高，18F-FDG攝取明顯增強。本文旨在利用PET顯像進一步探討DCM患者右心室心肌18F-FDG攝取與右心室功能之間的關系，從而為揭示右心室心肌代謝變化在DCM患者右心室功能障礙機制中的作用提供臨床依據。

1 資料和方法

資料： 2009-10至2013-04期間，入選在我院診斷為DCM的患者34例，符合世界衛生組織制定的診斷標準做出DCM診斷[10]且均接受冠狀動脈（冠脈）造影檢查。排除標準：有50%以上冠脈狹窄者，曾患心肌梗死和（或）接受過冠脈再血管化治療、嚴重的瓣膜性心臟病、活動性心肌炎、高血壓病、心動過速性心肌病、致心律失常性右心室心肌病、浸潤性心肌病、肥厚型心肌病，糖尿病或糖耐量異常和體內金屬異物等不適宜進行放射性核素顯像和心臟磁共振成像（cMRI）檢查的患者。34例DCM患者中男性26例（76.5%），平均年齡為（51.9±13.0）歲；其中紐約心功能分級（NYHA）為Ⅱ級的患者4 例（11.8%），III級患者16例（47.1%），Ⅳ級患者14例（41.2%）。所有患者均在7 d內完成18F-FDG PET心肌代謝顯像和cMRI檢查。此外，采用超聲心動圖測定肺動脈收縮壓（SPAP）。

18F-FDG PET心肌代謝顯像：患者空腹8 h以上，空腹血糖為（5.3±0.9）mmol/L，口服50 g葡萄糖，30 min后靜脈注射185 MBq（5mCi）18F-FDG， 注射前血糖為（8.6±1.3）mmol/L，60 min后進行PETCT顯像。儀器為Truepoint Biography 64型PET-CT儀（西門子醫療集團，德國）。首先進行CT透射掃描（120kV，35mA）用于衰減校正，然后進行PET顯像，PET圖像采集共持續 10 min，采用3D 模式，心電門控采集。每一心動周期平均分為8幀。衰減校正后的數據采用迭代法重建（有序子集—最大期望值法，4次迭代，8 個子集），重建參數為矩陣128×128，放大倍數2.0，短軸層厚3 mm。分別在心臟橫斷位的舒張末期圖像上勾畫右心室和左心室游離壁心肌的“感興趣區”（ROI）。右心室和左心室游離壁心肌的18F-FDG標準化攝取值（Standard Uptake Value，SUV）由以下公式計算：SUV= [ROI內平均計數 （cps/像素單元）×體重（kg）]/[注射劑量（mCi）×校正因子（cps/ mCi）]，其中cps代表每秒的放射性計數值。參照Herrero法[11]，進行部分容積效應的校正，最終得到校正后的右心室游離壁心肌 （cRV ）SUV（cRVSUV）、左心室游離壁（cLV） SUV （cLVSUV）和兩者的比值（cR/L）。

cMRI檢查：采用的設備為 1.5 T磁共振儀器（Magnetom Avanto，西門子醫療集團，德國）。黑血序列即半傅立葉采集單次激發快速自旋回波序列（Half-Fourier Acquisition Single-shot Turbo Spin-echo，HASTE）觀察心臟和大血管的形態結構，回顧性心電門真實穩態自由進動控梯度回波序列（true Fast Imaging with Steady Precession，true-FISP）采集獲得持續的包含整個左、右心室的短軸圖像，用以評價左、右心室容積和射血分數。 每個心動周期分為25幀圖像。利用ARGUS和Viewing 軟件 （西門子醫療集團，德國）完成圖像后處理。將心動周期中左、右心室最小容積確定為收縮末期，最大容積為舒張末期。在舒張末期和收縮末期短軸圖像上手動描記心外膜和心內膜邊界，心室范圍包含左心室流出道至主動脈瓣和右心室流出道至肺動脈瓣區域、左、右心室肌小梁也包含在心室范圍之內。左心室射血分數（LVEF）和右心室射血分數（RVEF）通過Simpson’s 原則自動計算獲得。

肺動脈收縮壓的測定：參照《美國超聲心動圖協會右心功能評價指南》的方法，即多普勒采集三尖瓣反流峰值速度后，應用伯努利方程以及右心房壓力進行計算評估[12]。

統計學分析：所有的統計學分析均采用SPSS 13.0軟件完成。所有連續性數據均表示為均數 ± 標準差，兩參數之間的相關性通過線性回歸分析確定，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

RVEF與LVEF的相關性分析：34例DCM患者的平均LVEF為（21.3 ± 6.8）%，RVEF為（21.9 ± 6.0）%。RVEF與LVEF存在正相關 （r=0.723，P＜0.001），表明左心室功能障礙伴隨右心室功能異常。游離壁心肌18F-FDG攝取值cRVSUV為5.50±2.25，cLVSUV為7.63±2.77，cR/L為0.75±0.28。典型DCM患者（男性，43歲，NYHA心功能Ⅳ級），cMRI測得LVEF=12.0%， RVEF =12.3% ；18F-FDG PET心肌代謝顯像顯示右心室心肌18F-FDG攝取明顯增高， cRVSUV=9.40，cR/L= 1.39，橫斷位心室中段的18F-FDG PET心肌圖像見圖1。

圖1 典型擴張型心肌病患者18氟-脫氧葡萄糖發射型正電子斷層心肌代謝顯像圖

cRVSUV、cR/L與RVEF的相關性分析：鑒于室壁厚度不同及部分容積效應的影響，本研究中的SUV值均經過校正。右心室心肌18F-FDG攝取增加與RVEF降低存在明顯的相關性，cRVSUV與RVEF呈顯著負相關（r=-0.513，P＜0.01），cR/L與RVEF之間也存在顯著的負相關（r=-0.463，P＜0.01）。cLVSUV 與RVEF之間并無顯著的相關性（r=-0.204，P＞0.05）。

cRVSUV、cR/L與LVEF的相關性分析：右心室心肌18F-FDG攝取增加與LVEF降低也存在相關性，cRVSUV與LVEF、cR/L與LVEF均呈顯著負相關（分別為r=-0.387，P＜0.01， r=-0.362，P＜0.01）。cRVSUV與肺動脈收縮壓呈顯著正相關（r=0.454，P＜0.01）。

3 討論

雖然右心室功能障礙并非是DCM診斷的必要條件，但是研究證據表明：雙心室功能障礙是DCM的重要特點之一，右心室功能異常被認為是DCM患者心衰重要因素。同缺血性心肌病患者相比，DCM患者往往有更低的RVEF[13]。

DCM患者右心室心肌葡萄糖代謝的機制目前尚不完全清楚。本研究中，患者右心室心肌葡萄糖代謝普遍增強。既往研究顯示：在多種因素所致心衰患者中，右心室與左心室心肌攝取18F-FDG的 SUV比值約為0.6，明顯高于正常對照組[9]。本研究的結果大致相同。

右心室心肌FDG攝取增強可能與心衰患者心肌利用代謝底物的轉換有關。心衰患者心肌能量匱乏，心肌代謝底物從脂肪酸轉變為葡萄糖[14]。心衰動物模型和患者的研究均證實了心肌利用代謝底物的改變，這種轉變同葡萄糖代謝相關基因和蛋白表達的增強有關[15，16]。在DCM患者中，心肌攝取FDG的增強，可能還同局部心肌缺血和冠脈微循環功能障礙有關[17，18]。與左心室相似，利用18F-FDG PET心肌代謝顯像也同樣也可以觀察到心衰患者右心室心肌葡萄糖代謝的增強。例如：在肺動脈高壓所致右心功能衰竭患者中，可以觀察到右心室FDG攝取增加[19]。在野百合堿肺動脈高壓大鼠模型中，也可以發現葡萄糖轉運體-4表達上調，證實了葡萄糖代謝的增強[20]。

本研究進一步探討了右心室心肌葡萄糖代謝與右心室功能的關系，發現右心室心肌葡萄糖攝取增加與右心室功能障礙密切相關。曾有學者認為右心室心肌FDG攝取增強與肺血管阻力和平均肺動脈壓等血流動力學指標升高有關[21-23]，本研究也得到了相似的結果，發現右心室心肌FDG攝取與肺動脈收縮壓明顯相關。本課題組以往的研究曾證實：肺動脈高壓患者cRVSUV 、cR/L均與 RVEF存在顯著負相關[24]。Mielniczuk等[9]也發現，左心衰患者中，RVEF同右心室心肌葡萄糖攝取存在相關性并同右心室功能障礙有關。近期還有研究表明，右心室FDG攝取增加能夠影響肺動脈高壓患者的預后[25]。以上研究均提示利用18F-FDG PET心肌代謝顯像檢測右心室心肌葡萄糖代謝，對于評價右心功能及患者的預后判斷均具有重要的臨床價值。

本文的局限性在于病例數相對較少，還需要較大規模的臨床研究進一步證實。此外，DCM患者還需要進一步的隨訪，直接觀察右心室心肌葡萄糖代謝指標預測心臟不良事件的臨床意義。

[1] 蘭天, 趙世華, 陸敏杰, 等. 磁共振成像在缺血性心臟病與特發性擴張型心肌病鑒別診斷中的價值. 中國循環雜志, 2014, 29: 284-287.

[2] 孫桂芳, 劉鳳岐, 孫平. 擴張型心肌病合并右心室擴張的心臟結構及功能特點. 中國循環雜志, 2005, 20: 121-123.

[3] La Vecchia L, Zanolla L, Varotto L, et al. Fontanelli A. Reduced right ventricular ejection fraction as a marker for idiopathic dilated cardiomyopathy compared with ischemic left ventricular dysfunction. Am Heart J, 2001, 142: 181-189.

[4] de Groote P, Millaire A, Foucher-Hossein C, et al. Right ventricular ejection fraction is an independent predictor of survival in patients with moderate heart failure. J Am Coll Cardiol, 1998, 32: 948-954.

[5] Gavazzi A, Berzuini C, Campana C, et al. Value of right ventricular ejection fraction in predicting short-term prognosis of patients with severe chronic heart failure. J Heart Lung Transplant, 1997, 16: 774-785.

[6] Ghio S, Gavazzi A, Campana C, et al. Independent and additive prognostic value of right ventricular systolic function and pulmonary artery pressure in patients with chronic heart failure. J Am Coll Cardiol, 2001, 37: 183-188.

[7] Juilliere Y, Barbier G, Feldmann L, et al. Additional predictive value of both left and right ventricular ejection fractions on long-term survival in idiopathic dilated cardiomyopathy. Eur Heart J, 1997, 18: 276-280.

[8] Gulati A, Ismail TF, Jabbour A, et al. The prevalence and prognostic significance of right ventricular systolic dysfunction in nonischemic dilated cardiomyopathy. Circulation, 2013, 128: 1623-1633.

[9] Mielniczuk LM, Birnie D, Ziadi MC, et al. Relation between right ventricular function and increased right ventricular [18F] fluorodeoxyglucose accumulation in patients with heart. Circ Cardiovasc Imaging, 2011, 4: 59-66.

[10] Richardson P, McKenna W, Bristow M, et al. Report of the 1995 world health organization/international society and federation of cardiology task force on the definition and classification of cardiomyopathies. Circulation, 1996, 93: 841-842.

[11] Herrero P, Markham J, Myears DW, et al. Measurement of myocardial blood flow with positron emission tomography: correction for count spillover and partial volume effects. Math Comput Model, 1988, 11: 807-812.

[12] Rudski LG, Lai WW, Afilalo J, et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the american society of echocardiography endorsed by the european association of echocardiography, a registered branch of the european society of cardiology, and the canadian society of echocardiography. J Am Soc Echocardiogr, 2010, 23: 685-713.

[13] Brieke A, DeNofrio D. Right ventricular dysfunction in chronic dilated cardiomyopathy and heart failure. Coron Artery Dis, 2005, 16: 5-11.

[14] Ingwall JS, Weiss RG. Is the failing heart energy starved? On using chemical energy to support cardiac function. Circ Res, 2004, 95: 135-145.

[15] Razeghi P, Young ME, Alcorn JL, et al. Metabolic gene expression in fetal and failing human heart. Circulation, 2001, 104: 2923-2931.

[16] Osorio JC, Stanley WC, Linke A, et al. Impaired myocardial fatty acid oxidation and reduced protein expression of retinoid x receptor-alpha in pacing-induced heart failure. Circulation, 2002, 106: 606-612.

[17] Neglia D, Sambuceti G, Iozzo P, et al. Myocardial metabolic and receptor imaging in idiopathic dilated cardiomyopathy. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2002, 29: 1403-1413.

[18] van den Heuvel AF, van Veldhuisen DJ, van der Wall EE, et al. Regional myocardial blood flow reserve impairment and metabolic changes suggesting myocardial ischemia in patients with idiopathic dilated cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol, 2000, 35: 19-28.

[19] Yang T, Wang L, Xiong CM, et al. The ratio of 18F-FDG activity uptake between the right and left ventricle in patients with pulmonary hypertension correlates with the right ventricular function. Clin Nucl Med, 2014, 39: 426-430.

[20] Broderick TL, King TM. Upregulation of glut-4 in right ventricle of rats with monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Med Sci Monit, 2008, 14: BR261-264.

[21] Kluge R, Barthel H, Pankau H, et al. Different mechanisms for changes in glucose uptake of the right and left ventricular myocardium in pulmonary hypertension. J Nucl Med, 2005, 46: 25-31.

[22] Oikawa M, Kagaya Y, Otani H, et al. Increased [18F]fluorodeoxyglucose accumulation in right ventricular free wall in patients with pulmonary hypertension and the effect of epoprostenol. J Am Coll Cardiol, 2005, 45: 1849-1855.

[23] Can MM, Kaymaz C, Tanboga IH, et al. Increased right ventricular glucose metabolism in patients with pulmonary arterial hypertension. Clin Nucl Med, 2011, 36: 743-748.

[24] Wang L, Zhang Y, Yan C, et al. Evaluation of right ventricular volume and ejection fraction by gated18F-FDG PET in patients with pulmonary hypertension: Comparison with cardiac MRI and CT. J Nucl Cardiol, 2013, 20: 242-252.

[25] Tatebe S, Fukumoto Y, Oikawa-Wakayama M, et al. Enhanced [18F] fluorodeoxyglucose accumulation in the right ventricular free wall predicts long-term prognosis of patients with pulmonary hypertension: A preliminary observational study. Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2014, 15: 666-672.

Relationship Between Right Ventricular Glucose Metabolism and Right Heart Function in Patients With Dilated Cardiomyopathy

WANG Dao-yu, WANG Lei, YANG Yong, MA Xing-hong, YAN Chao-wu, ZHAO Shi-hua, FANG Wei.
Department of Nuclear Medicine, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China
Co-corresponding Authors: WANG Lei, Email: wyleii@gmail.com and FANG Wei, Email: nuclearfw@126.com

Objective: To investigate the relationship between right ventricular (RV) glucose metabolism by18F-fludeoxyglucose positron emission tomography (18F-FDG PET) and right heart function in patients with dilated cardiomyopathy (DCM).Methods: The18F-FDG PET imaging was performed in 34 consecutive DCM patients, with the reference of Herrero method, the corrected RV standard uptake value (cRVSUV), corrected left ventricular standard uptake value (cLVSUV) and the ratio of RV to LV SUV (cR/L) were obtained. And all 34 patients received cardiac magnetic resonance imaging (cMRI) examination within 7 days, the left ventricular ejection fraction (LVEF) and RVEF were automatically calculated with Simpson’s principle. The pulmonary arterial systolic pressure was measured by echocardiography.Results: The corrected cRVSUV and cR/L by18F-FDG PET were negatively related to RVEF by cMRI, (r=-0.513, P＜0.01) and (r=-0.463, P＜0.01) respectively, and meanwhile, the corrected cRVSUV and cR/L were also negatively related to LVEF, (r=-0.387, P＜0.01 and r=-0.362, P＜0.01) respectively.Conclusion: Increased RV glucose metabolism closely related to RV dysfunction, the18F-FDG uptake value by PET might be used as an index for assessing the right heart function and prognosis in DCM patients.

Dilated cardiomyopathy; Right heart function; Glucose metabolism; Positron emission tomography

2015-04-27）

（編輯：曹洪紅）

國家科技支撐項目（2011BAI11B02）

100037 北京市，中國醫學科學院 北京協和醫學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫院 核醫學科（王道宇、汪蕾、楊勇、馬興鴻、方緯），放射科（閆朝武、趙世華）

王道宇 主管技師 主要從事核醫學影像研究 Email：wangdy0107@hotmail.com 通訊作者：汪蕾 Email：wyleii@gmail.com方緯 Email： nuclearfw@126.com

R541

A

1000-3614（2015）08-0762-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2015. 08.011