18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像評價冠狀動脈慢性閉塞性病變存活心肌及與側枝循環形成的相關性

翟光耀 王建龍 劉宇揚 周玉杰

冠狀動脈慢性完全閉塞病變(chronic total occlusion, CTO)是指閉塞血管段前向血流為 TIMI 0級，且閉塞時間≥3 個月的病變[1]。在冠狀動脈造影術檢測到的冠狀動脈血管病變中，約有 20%～40%為 CTO 病變[2]。CTO 患者因血流灌注的中斷，導致其供血區域心肌缺血，甚至心肌梗死，與非 CTO 病變比較更容易發生心功能不全及心臟事件，臨床預后差。冠狀動脈側枝循環(coronary collateral circulation，CCC)的形成對于緩解心肌缺血、防止心肌梗死至關重要。良好的CCC可以通過降低冠狀動脈閉塞患者心肌梗死及心力衰竭的發生率從而提高患者的生存率。總體上大約有1/4到1/3的短暫冠狀動脈閉塞患者由于CCC的存在可以免于發生心肌梗死[3]。Meier等[4]進行的Meta分析表明，良好的CCC可以使冠心病患者的病死率降低36%。盡管從CTO病變的病理生理學角度認為CCC的良好建立提示心肌血供的改善和心肌活性的數量，但是對于CCC形成與存活心肌的關系還不是很清楚。

PET/CT是將正電子發射計算機斷層(positron emission tomography, PET)/X射線計算機體層(computed tomography, CT)有機地一體化組合而成的分子功能影像成像系統。心肌細胞的代謝活性與生理條件和病理狀態有關。在正常心肌代謝活動中，脂肪酸提供心肌能量的65%～70%，是心肌細胞能量最重要來源，而在心肌缺血缺氧等病理情況下，脂肪酸在線粒體中的有氧代謝受到抑制，此時心肌代謝轉為糖酵解，供應心肌細胞代謝所需要的能量。氟(18F)脫氧葡萄糖(18F-FDG)是葡萄糖的類似物。它通過葡萄糖轉運蛋白進入心肌細胞，在己糖激酶的作用下生成6-磷酸-FDG。6-磷酸-FDG不能進入三羧酸循環進一步氧化，從而在細胞內滯留。18F-FDG分子功能顯像反映了局部心肌細胞攝取和代謝葡萄糖的過程，可用于評估存活心肌。常用檢測存活心肌的方法有：①心肌灌注顯像對心肌血流狀況和心肌細胞膜完整性的估測[5]；②心肌代謝顯像，包括葡萄糖代謝顯像、氧代謝、脂肪酸代謝等[6]；③多巴酚丁胺介入的超聲心動圖或磁共振成像對局部心肌收縮儲備功能的檢測[7-8]；④增強磁共振成像延遲顯像識別存活心肌和梗死心肌[9]。其中18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代謝顯像被國際公認為探測存活心肌的“金標準”。

CTO患者血管重建術后心肌梗死部位血流灌注的改善能夠提高患者的生存質量，改善患者的預后，其關鍵在于對存活心肌數量及范圍的評估。并不是所有側枝循環形成良好的CTO 患者血管重建術后都能夠取得預期的臨床獲益。臨床醫生面臨的問題是哪些CTO病變患者血管重建術后會取得較大的臨床獲益以及如何結合CCC和存活心肌檢測綜合評估患者的預后，CTO患者存活心肌的范圍和程度與側枝循環的關系是亟待明確的科學問題。

應用非侵襲性的影像技術在血運重建術前評估心肌梗死部位存活心肌，結合側枝循環形成，識別可能受益于血管重建術治療的CTO患者，及時進行血運重建，使患者心功能得以部分或完全的恢復，提高患者生活質量及改善預后，對于CTO患者臨床治療具有重要的指導意義。

資料與方法

1.患者資料 2016年4月1日至2016年12月30日期間，經冠狀動脈造影確診CTO病變，血管重建術前評價存活心肌的患者89例，在3d內完成靜息心肌灌注GSPECT/CT斷層顯像(西門子Symbia Intevo)和靜息心肌葡萄糖代謝GPET/CT顯像(西門子Biograph mCT)。排除標準：①急性心肌梗死患者；② 心肌病患者；③心肌代謝圖像質量不理想，影響對存活心肌評估及心功能參數計算的患者。最后入選60例患者，年齡24～80歲，平均(57±11)歲，其中男性54例。

2.18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代謝顯像評價存活心肌 (1)心肌圖像采集方法：①靜息GSPECT/CT心肌灌注顯像：儀器采用德國Siemens公司Symbia Intevo雙探頭SPECT/CT儀，配平行孔低能高分辨準直器。患者在靜息狀態下，靜脈注射740MBq99mTc-MIBI，90～120min后行靜息GSPECT/CT斷層顯像。以心電圖R波觸發門電路同步采集，采集角度為180°(從右前斜45°到左后斜45°)，每6°采集1幀，共32幀，每幀采集15s，每個心動周期采集8幀，能峰140keV，窗寬20%，矩陣128×128，放大倍數為1。②靜息GPET/CT心肌代謝顯像：儀器采用德國Siemens公司PET/CT儀器(Biograph mCT，Siemens Healthcare)。患者在禁食狀態下口服25～50g葡萄糖后40min測定指尖血糖，根據血糖濃度靜脈注射胰島素[5]，將患者血糖調節到5.55～7.77mmol/L后，靜脈注射148～296MBq18F-FDG，60min后行靜息GPET/CT心肌代謝顯像。采集時間為10min，每個心動周期采集8幀圖像，矩陣128×128，放大倍數1.0。

(2)心肌圖像處理與分析:GSPECT/CT和GPET/CT數據采用迭代法(OSEM，迭代4次，子集數為8)進行圖像重建，得到左心室短軸、垂直長軸和水平長軸斷層圖像。GPET/CT門控圖像采用定量門控心肌斷層顯像軟件QGS進行分析，獲得左心室整體功能參數，包括左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF%)、收縮末期容積(end-systolic volumn，ESVmL)和舒張末期容積(end-diastolic volumn，EDVmL)。結合靜息SPECT/CT心肌灌注顯像和PET/CT心肌代謝顯像，通過肉眼半定量分析，采用美國心臟病協會推薦的17節段法5分法，評價各室壁心肌節段存活心肌和梗死心肌的部位、范圍、程度。0分為放射性分布正常，放射性分布異常打分：1分為輕度的放射性攝取減低，2分為中度的放射性分布減低，3分為重度放射性攝取減低，4分為放射性分布缺損。存活心肌的判斷標準為心肌灌注顯像放射性分布稀疏或缺損區，心肌代謝顯像放射性分布正常或者較灌注像明顯增加，圖像表現為“灌注-代謝不匹配”(metabolism mismatch，MM)，灌注異常分-代謝異常分≥1分定義為存活心肌。梗死心肌的判斷標準為心肌灌注顯像有放射性分布稀疏或缺損區，心肌代謝顯像仍表現為放射性分布稀疏或缺損區，定義為“灌注-代謝匹配”(match，M)灌注異常分-代謝異常分=0。分別計算存活心肌節段占左心室(17節段)百分比和梗死心肌節段占左心室百分比(%)。

3.冠狀動脈造影及側枝循環評價 (1)冠狀動脈造影的方法：患者取平臥位，常規消毒鋪巾，2% 利多卡因局部麻醉，穿刺右側橈動脈，成功后置入6F動脈鞘(如果穿刺失敗、動脈鞘置入困難、導絲送入困難、造影導管送入困難等經橈動脈無法造影者，改為右股動脈途徑)，注入肝素3000 IU，地塞米松10mg，送入0.035泥鰍導引導絲(TERUMO，Japan)引導，再送入左右冠共用造影導管(TERUMO，Japan)至左、右冠狀動脈竇口分別行左、右冠狀動脈造影。(若由于冠狀動脈開口異常造影導管無法到位，可分別送入左或右單獨造影導管(Cordis，USA)至相應冠狀動脈口行冠狀動脈造影。X線投影大致位置：①右冠狀動脈：左前斜450位，正位(略偏左)+頭位300；②左冠狀動脈：小蜘蛛位(左前斜200+足位200)，右頭位(右前斜200+頭位300)，肝位(右前斜300+足位300)，蜘蛛位(左前斜450+足位300)，左肩位(左前斜450+頭位250)。造影劑：優維顯370。

(2)CCC的評價方法: 冠狀動脈造影顯示的CTO病變對應的CCC采用Rentrop評分進行評價。Rentrop評分分為4級：0級為側支血管即冠狀動脈造影未出現側枝血管；I級為病變遠端小邊枝血管顯影；Ⅱ級為病變血管遠端大分支部分顯影；Ⅲ級為病變血管遠端大分支完全顯影[10](圖1)。

(3)分組：Rentrop分級為0級或I級的患者歸為CCC不良組，Rentrop分級為Ⅱ級或Ⅲ級的患者歸為CCC良好組。

4.統計學方法 采用SPSS 12.0統計軟件。定量資料以均數±標準差表示，采用t檢驗。若定量資料不滿足正態分布或者方差不齊，采用Wilcoxon秩和檢驗。定性資料以百分數表示，采用卡方檢驗。以P<0.05表示差異有統計學意義。

結 果

圖1 CTO病變患者冠狀動脈造影圖像 A: 女性，42歲，LAD閉塞1年余(黃色箭頭)，RCA向LAD發出側枝循環(紅色箭頭)，Rentrop分級Ⅲ級。心肌代謝顯像可見心尖、各室壁心尖段、前壁中段及室間隔梗死心肌(白色箭頭)，面積約占左心室面積約45%。LVEF 62%，EDV 329Ml，ESV 274mL。B:男性，53歲，RCA遠段閉塞1年余(黃色箭頭)，未見側枝循環形成，Rentrop分級0級。心肌代謝顯像可見下壁、后側壁基底段完全存活心肌，面積 約占左心室面積約20%。LVEF 62%，EDV 115Ml，ESV 44mL

1.冠狀動脈側枝循環形成與心肌血供及存活心肌的關系 CTO病變側枝循環形成不同的Rentrop分級患者中，心肌的血流灌注情況不同，在RentropⅢ級的患者中，9%的患者心肌血流灌注正常，7%的患者存在心肌缺血，84%的患者CTO病變血管供血區存在心肌梗死。在Rentrop分級為Ⅱ級、Ⅰ級和0級的患者中，CTO病變血管供血區的心肌均為心肌梗死改變。

CTO病變側枝循環Rentrop分級不同的患者中，存活心肌與梗死心肌的分布不同，側枝循環形成良好組患者存活心肌血流灌注受損的范圍小于側枝循環不良組患者，差異無統計學意義。在心肌血流灌注受損范圍內，存活心肌的范圍在側枝循環良好組與側枝循環形成不良組患者間差異無統計學意義，而側枝循環良好組患者梗死心肌的范圍小于側枝循環不良組，差異無統計學意義。存活心肌范圍占左心室CTO病變血流灌注受損心肌范圍的百分數在側枝循環良好組的患者高于側枝循環形成不良組。側枝循環與存活心肌的分布不一致(圖1)。側枝循環良好組患者存活心肌范圍≥10%的患者比例高于側枝循環不良組，而大面積梗死心肌(梗死心肌面積>20%)患者比例低于側枝循環不良組，但是差異無統計學意義(表1)。

表1 CTO病變側枝循環形成不同患者心功能參數的變化

表2 CTO病變不同側枝循環患者臨床特征

2.冠狀動脈側枝循環與臨床及心功能參數的單因素分析 側枝循環形成良好組與不良組患者在年齡、糖尿病、高血壓、是否吸煙差異無統計學意義。側枝循環不良組患者TC水平高于側枝循環良好組患者，差異有統計學意義，而HDL-C和LDL-C水平兩組患者間,差異無統計學意義。炎性反應因子C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)和同型半胱氨酸(homocysteine，HCY)兩組患者間差異無統計學意義(表2)。CCC良好組患者LVEF與CCC不良組患者比較，差異無統計學意義[(43.8±18.4)%vs. (34.4±18.7)%，P>0.05]，CCC良好組患者ESV [(152±93)vs. (199±93)mL，P>0.05]和EDV[(99±91)vs. (142±90)mL，P>0.05] 與CCC不良組患者比較，差異也無統計學意義(表1)。

3.冠狀動脈側枝循環與冠狀動脈造影指標單因素分析 CCC良好組與不良組在CTO病變的位置、病變冠狀動脈數量以及病變是否累及左主干等指標上差異無統計學意義(表3)。

表3 不同側枝循環組冠狀動脈造影預測指標分析[n(%)]

討 論

本研究選擇CTO病變的患者為研究對象，通過冠狀動脈造影評價病變部位的側枝循環形成，以Rentrop分級將側枝循環分為側枝循環良好組和側枝循環不良組。以國際公認的評價存活心肌的“金標準”：18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代謝顯像評價CTO病變部位心肌細胞活性及整體心功能變化。通過分析側枝循環形成與左心室存活心肌和整體心功能變化之間的關系，明確CTO病變患者CCC與存活心肌的關系，評價CCC和18F-FDG PET/CT心肌葡萄糖代謝顯像對于CTO患者預后估測的價值，篩選能夠通過血管重建術治療開通冠狀動脈閉塞病變后左心功能最大限度恢復的患者，提高患者的預后。

CTO病變仍然是心血管介入領域尚未攻破的最后一道難關。與非 CTO 病變相比較，CTO 病變介入治療的難度高，成功率和療效均不理想。CTO病變由最開始的急性事件演變而來。急性期由于動脈粥樣硬化斑塊的破裂，血栓形成閉塞血管腔，進入慢性期后，血栓機化，并發生纖維化，有些病變發生鈣化，最終成為疏松與致密結締組織混雜的纖維鈣化性閉塞結構。CTO病變占復雜冠狀動脈介入治療的10%～20%，手術成功率低、并發癥及再狹窄和再閉塞率高，是PCI治療中的“瓶頸”[11]。介入醫生認為CTO病變一旦成功開通恢復冠狀動脈血流，能夠改善患者的預后并防治心力衰竭，改善患者的預后。所以大量的研究集中于CTO病變治療的操作策略及技巧。

然而研究證實只有存活心肌面積≥10%的心肌梗死患者經血管重建術治療后其心臟功能部分或完全恢復,改善患者預后[12]。由于CTO病變血管重建術治療難度大，檢測存活心肌對CTO患者的臨床決策具有更加重要的意義。我們的研究發現，側枝循環良好組患者的心功能和心室重構與側枝循環不良組患者比較，差異沒有統計學意義。側枝循環良好組和側枝循環不良組患者存活心肌的范圍也沒有明顯的差別，冠狀動脈動脈側枝循環形成與冠狀動脈供血區心肌細胞的活性并不是“一一對應”的關系，在側枝循環良好的冠狀動脈病變中存在大范圍的梗死心肌，心肌纖維化的患者，血管重建術并不能使這些患者心功能明顯改善，達到臨床獲益，而在側枝循環不良的患者中也存在有大范圍存活心肌的患者，血管重建術后能夠使這些患者取得較大的臨床獲益。

心肌葡萄糖代謝顯像能夠明確CTO患者心肌梗死區域有無存活心肌以及存活心肌的范圍和程度，并且評估CTO患者閉塞血管是否為心肌梗死的“罪犯血管”，指導臨床醫生以存活心肌的部位確定“罪犯血管”，評估存活心肌的范圍，判斷患者預后[13]，在此前提下進行介入或搭橋治療，指導個體化治療方案的制定，使CTO患者獲得合理的治療，最大限度得到臨床獲益。本研究的局限性在于研究病例少，還需要進一步深入研究。