門控心肌灌注顯像測量左心室功能參數的影響因素研究進展

楚克濤 綜述 羅章偉 審校

1.右江民族醫學院研究生學院，廣西 百色 533000；

2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院核醫學科，廣西 南寧 530000

左心室舒張末期容積(end-diastolic volume，EDV)、收縮末期容積(end-systolic volume，ESV)、左室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)是評價左心室功能的重要參數，對心臟病患者的危險度分層、療效評價和預后評估均有著重要的意義[1]。門控心肌灌注顯像(gated myocardial perfusion imaging，G-MPI)是臨床測量左心室功能參數的重要方法，一次檢查可同時獲得左心室心肌血流灌注、室壁運動和心功能參數多方面信息，其重復性好、準確度高已得到臨床的廣泛認可[2]。但G-MPI測量左心室功能參數的準確性受諸多因素的影響，如定量分析軟件、重建方法、采集條件以及被檢者自身差異等。本文就G-MPI 測定左心室功能參數的基本原理及影響因素的研究進展進行綜述，旨在為臨床更好地應用G-MPI提供理論依據。

1 G-MPI測定左心室功能參數的基本原理及準確性

心肌灌注顯像是利用放射性核素標記的顯像劑在心肌上的分布而成像的，心肌對顯像劑的攝取量與該區域冠狀動脈血流量成正比，根據顯像劑的分布情況可以判斷心肌缺血的部位、程度和范圍。G-MPI是心肌灌注顯像發展的一個較高水平階段，它以心電圖的R波觸發采集，每個心動周期內按設定的時間等時、自動、連續地采集，若干個心動周期相應時段的數據累加，再經過計算機對數據的處理，即可獲得左心室從舒張末期到收縮末期再到舒張末期的一系列心肌斷層圖像。定量分析軟件根據一定的模型和算法確定出左心室心肌內外膜的邊界，進而勾畫出心腔的輪廓，再根據心腔內的像素值算出一個心動周期內某個時刻的心室容積大小，從而得到左心室功能參數[3-5]。

左心室舒張末期容積、收縮末期容積、射血分數是評價左心室功能的重要參數，對心臟病患者的危險度分層、療效評價及預后評估有著重要的意義。目前臨床上測量左心室功能參數的方法有多種[5-7]，包括X線左室造影、超聲心動圖、心臟MR、冠脈CTA、核素心室顯像、門控心肌灌注顯像等，其中心臟MR是目前被認為最準確的方法。由于G-MPI 一次檢查便可同時獲得左心室心肌的血流灌注、室壁運動和心功能參數等多方面信息，使其在臨床應用時具有獨特的優勢。有研究[5，7-8]表明，G-MPI 測量左心室功能參數準確度高、重復性好，與其他測量方法具有良好的相關性和一致性。WANG 等[8]以“金標準”心臟MR 為參考，評價了G-MPI 測定擴張型心肌病患者左心室功能參數的準確性，結果顯示，G-MPI 無論使用哪種定量分析軟件，所得結果與心臟MR 結果均呈高度相關，其中使用QGS 定量軟件處理數據時，測定的EDV 和ESV 與心臟MR 結果無統計學差異，LVEF 平均差值僅為2.0%。

2 G-MPI測定左心室功能參數的影響因素

2.1 定量分析軟件 目前全自動定量分析軟件主要有四種[3-5，9]：定量門控心肌斷層顯像軟件(Quantitative Gated SPECT，QGS)、愛莫瑞心臟工具箱(the Emory Cardiac Toolbox，ECTb)、四維模型心肌斷層顯像軟件(Four-Dimensional Model SPECT，4D-MSPECT)和門控心肌斷層顯像灌注與功能分析軟件(Perfusion and Functional Analysis for Gated SPECT ，pFAST)。四種軟件的主要區別是確定心肌內外膜時使用的模型和算法不同。它們測量的左心室功能參數具有良好的相關性和一致性，但也存在一定的差別[8-10]。NAKAJIMA 等[9]比較了四種軟件所測EDV、ESV、LVEF 值，發現它們之間相關性良好，但QGS、ECTb和4D-MSPECT 容易高估小心臟患者的LVEF 值，而pFAST 容易高估大灌注缺陷患者的左心室容積。宋結平等[10]對比了QGS 和ECTb 軟件測量結果的差異，發現兩種軟件所得結果呈高度相關性(r＞0.9)，但QGS所測得EDV、LVEF 值均低于ECTb，而ESV 值又高于ECTb。綜上研究可以認為，四種定量軟件所得結果相關性良好，但某些結果存在差異，因此不能相互替換。

2.2 圖像重建方法 濾波反投影法(filtered backprojection，FBP)和有序子集最大期望值迭代法(ordered subsets expectation maximization，OSEM) 是G-MPI 圖像重建的兩種主要方法。研究表明，與FBP相比，OSEM重建后的圖像具有空間分別率高，噪聲偽影少等優勢，但相對耗時[11]。MARIE等[12]認為，經OSEM 重建圖像得到的左心功能參數要比FBP 更加準確。李家俊等[13]研究發現，在QGS 軟件中，使用FBP重建圖像測得的LVEF要低于OSEM，而在ECTb軟件中，FBP 重建圖像測得的LVEF 值又高于OSEM。即便是同一種重建方法，相關參數的設置不同，所得結果也可能存在差異。胡帆等[14]使用OSEM(4～16 個子集數和2～4次迭代次數，共5種方法)重建圖像，結果發現，隨迭代次數和子集數的增加，EDV 和ESV 逐漸增加，而LVEF 則逐漸減小，其中OSEM(12 個子集、2 次迭代)與心臟彩超結果最為接近。

2.3 工作站類型 美國GE、飛利浦和西門子是G-MPI最常用的3種工作站。由于不同工作站重建圖像時使用的程序以及機器內在固有屬性的差異，可能導致結果存在差異。蔣志新等[15]對比了飛利浦和西門子工作站對G-MPI測定左心室功能參數的影響，結果表明，兩種工作站測量的EDV、ESV、LVEF 之間的差異均有統計學意義(P均＜0.05)，但EDV和ESV的差異均在10 mL以內，LVEF相差5%以內，且兩者相關性和一致性良好，從臨床角度考慮，認為兩種工作站可以相互替換，但對于小心臟患者或同一患者的治療隨訪中，建議前后使用同一種工作站。

2.4 采集條件 時間分辨率對于G-MPI 測定左心室功能參數具有較強的影響，KURISU等[16]發現，16幀和8幀采集所得結果相關性良好(r＞0.95)，但16幀采集獲得的EDV、LVEF 較8幀采集要大，ESV值較8幀采集要小，表明兩種采集模式不可相互替代。而矩陣和放大倍數會影響像素的大小，進而能影響定量分析軟件對心室容積的估算，HAMBYE等[17]研究表明，64×64矩陣采集測定的EDV和ESV要比128×128要小，而LVEF 要更大。準直器的靈敏度和分辨率也能影響G-MPI 定量結果的準確性，HAVEL 等[18]發現，與傳統SPECT 比較，新型心臟IQ-SPECT 測量的左心室容積更大，而LVEF值更小，究其原因可能與準直器的類型相關。

2.5 衰減矯正 進行心肌灌注顯像時，通常會用到衰減校正技術，這是由于心臟周圍的軟組織(如胸壁、乳房和膈肌等)會對γ射線造成衰減，易產生偽影，降低圖像質量。衰減矯正能有效減少這種偽影對圖像的干擾，聯合門控技術能進一步提高心肌灌注顯像結果的準確性[19]。衰減矯正對G-MPI測定左心室功能參數是否有影響，目前尚存爭議。馮建林等[20]探究了153Gd 衰減校正對G-MPI 測定左室心功能參數的影響，結果表明，與非衰減矯正比較，153Gd 衰減矯正測得的EDV、ESV會偏大，而LVEF無差異。但國外KIM等[21]研究發現，無論是靜息還是負荷顯像，CT 衰減矯正都不會影響G-MPI 對左心功能參數的測定，即CT衰減矯正和非衰減矯正測得EDV、ESV、LVEF均無差異。筆者分析，造成以上研究結果存在差異的原因可能為：研究者使用衰減矯正的方法不同(153Gd衰減矯正或CT 衰減矯正)；顯像劑類別不同(99mTc-MIBI 或201TI)；數據重建方法不同(FBP 或OSEM)；病例樣本的選擇不同等。因此，關于衰減矯正對于G-MPI測定左心功能參數的影響還需更多中心的研究。

2.6 顯像劑的類別、劑量和開始采集的時間 201T1和99mTc 標記的化合物是目前最常用的SPECT 心肌灌注顯像劑，與201T1 相比，99mTc 具有物理半衰期短，發射的γ光子能量高，組織衰減輕，圖像質量高等優點，因此99mTc 標記的化合物已成為我國目前最常用的心肌灌注顯像劑，其中以99mTc-MIBI 最具代表性。有研究[22]表明，G-MPI 使用這兩種顯像劑測定的左心功能參數具有良好的相關性和一致性，但使用99mTc顯像劑所得數據會更加準確且重復性更好。G-MPI 使用99mTc-MIBI的劑量一般為20～30 mCi，開始采集的時間一般在注射后1 h。當注射的劑量不足時，心肌的放射性計數低下，圖像的信噪比低，空間分辨率差，不利于定量軟件對心肌內外膜的確定，進而影響結果的準確性。采集過早，肝臟偽影大，而采集過晚，腸道偽影明顯。因此，使用更優質的顯像劑，采取恰當的劑量和開采時間，有利于提高G-MPI結果的準確性。隨著科學的發展，低劑量、快速采集逐漸被實現，如近些年出現的碲鋅鎘心臟專用SPECT，其探測器具有更高的靈敏度和分辨率，能在保證圖像質量和診斷效能的前提下，顯著地減少顯像劑的劑量，縮短顯像時間[23]。

2.7 患者的自身因素 患者性別、年齡、體表面積、左心室容積大小、肌壁厚度、心肌灌注缺損的面積和程度、心律等都是影響G-MPI測量左心室功能參數準確性的因素[24-28]。有研究表明，G-MPI 測量小心臟的結果容易出現偏倚，其原因可能是小心臟的圖像空間分辨率低，影響軟件對心肌內外膜的勾畫，而女性中出現小心臟的概率更高[25-26]。此外，女性乳房對放射性造成的組織衰減也會影響G-MPI測定左心功能參數的準確性，MANRIQUE等[29]發現，在QGS軟件中，當對心臟模型加入乳房衰減因素后，測得的左心室容積要小于無乳房衰減的結果。心肌的灌注缺損也會對G-MPI測定左心室功能參數產生影響，KURISU等[27]研究發現，在QGS 軟件中，對于小的灌注缺陷，G-MPI會低估EDV 和ESV，而對于大的灌注缺陷，G-MPI 又會高估ESV 和LVEF 值。YAMAGUCHI 等[28]以心臟MR 結果為參考，發現對于心肌肥厚的患者，G-MPI容易高估左心室容積，而低估射血分數。此外，G-MPI 是以心電圖的R 波觸發采集的，心律失常會降低G-MPI 結果的準確性，因此美國核心臟病學會建議，當20%以上的心律落在窗寬外時不適合做門控采集。

3 結語

G-MPI 測定左心室功能參數受諸多因素的影響，因此，在臨床應用時，應該根據科室所用定量軟件、工作站、重建方法和采集條件等建立本單位的正常數據庫，在對定量參數解讀時也應該充分考慮到這些因素的影響。相信隨著科學的發展，G-MPI結果會更加準確，能為臨床提供更多有價值的信息。