临床医学论文PET及CMR在识别冠脉微血管功能障碍方面运用
发布时间：2015-01-24 14:53所属分类：临床医学论文浏览：1次加入收藏
临床医学论文发表 期刊推荐 《当代医药卫生》 是 教育 部主管，中华医学科学研究会主办的全国综合性医药学术期刊。本刊以全心全意为医药卫生工作者服务为宗旨，系国家临床医学类期刊、中国科 技论文统计源期刊。坚持以继续医学教育、岗位进修为办刊宗旨，突
临床医学论文发表期刊推荐《当代医药卫生》是教育部主管，中华医学科学研究会主办的全国综合性医药学术期刊。本刊以全心全意为医药卫生工作者服务为宗旨，系国家临床医学类期刊、中国科 技论文统计源期刊。坚持以继续医学教育、岗位进修为办刊宗旨，突出新理论、新知识、新方法、新技术，注重理论与实践结合，普及与提高结合。
摘要：冠脉微血管功能障碍(coronary microvascular dysfunction，CMVD)与许多临床症状相关。本文将就PET及心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)在识别冠脉微血管功能障碍方面的作用作一综述，并阐述其在临床实践运用中的适应症。
关键词：冠心病,微血管功能障碍,PET,心脏磁共振,冠脉血流量
心外膜冠脉血管结构和功能的异常是引起心肌缺血和心绞痛症状最常见及最重要的原因。然而，近年来的研究证实，冠脉微循环异常同样可导致冠脉血流量(coronary blood flow，CBF)损失，并引发心肌缺血[1-2]。
故而研究者们逐渐探索出一些研究冠脉微循环功能状态的方法[3]，但依然存在诸多问题。①在目前影像技术条件下并不能使冠脉微血管显影，CMVD只能通过测量CBF的改变以及冠脉阻力的变化来间接识别;②当其所供应心肌区域较小时，很难发现CMVD的存在;③冠脉微血管很容易受到一些血管活性物质的影响;因此，对部分患者而言，要对其冠脉微循环进行全面的评估是非常困难的。④冠脉微循环的生理状态取决于很多因素，诸如心率、血压、心肌的收缩状态、心室质量等等，这也就表明在使用测量参数对CMV功能进行评估时需要考虑个体间存在的差异。虽然有明确的证据表明，在闭塞性冠心病患者中同样存在着CMVD的病理生理变化，但大血管及微血管异常对CBF影响的差异尚不清楚。因此，目前临床对CMVD的评估主要集中于冠脉造影显示血管正常或接近正常的患者。目前有很多方法可用于评估此类患者的CMV功能[4]，本文将就PET及CMR在识别冠脉微血管功能障碍方面的作用作一综述。
1 PET
1.1技术方面 PET是一种使用特殊示踪剂，使特定组织重复显影的放射性核素技术。PET成像技术可以为无创性研究人体病理生理提供无与伦比的灵敏度和特异性。在过去的20年里，PET在心脏学研究方面得到蓬勃发展，但仅在最近，心脏学研究才开始从PET能力中最大获益。从物理的角度来看，扫描心脏更大的挑战在于克服患者心脏和呼吸的运动影响，校正光子衰减并减小散射、辐射引起的并发症。
PET的特性在于能够发射正电子同位素，由于该同位素的物理半衰期短，故可通过控制其有效剂量获取有用数据，同时将患者所能承受辐射负担降到最低水平。自然界中并不存在正电子发射体，因此必须通过粒子加速器(一般为回旋加速器)而人工生成。要生成半衰期最短的同位素，就必须在扫描仪附近安装必要的回旋加速器及放射性化学设施。18F化合物可以安置于距生产部位较远一点的位置。
依各同位素特性将正电子以最大能量连续性发射，由于正电子与原子中的电子相互作用，故而依次减小其库伦值，当其能量减小到几乎接近0时被原子中的电子消除，继而产生一对具有511千电子伏能量的光子束从反方向飞出。从注入身体内的示踪剂所发出的正电子并不能被直接检测，而是在正电子被原子中的电子消除时间接检测。探测器安置在活动卷的两侧，连接在一个闭合回路上，以便于两个探测器能够记录很短时间间隔内(大约10-8 s)的事件，并假定该时间内正电子已被消除[5]。
PET已被证明是量化心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)的一个可靠手段[6-7]，两种最常用于检测MBF的示踪剂是15O标记的水(H2 15O)和13N标记的13NH3。13NH3常以弹丸式静脉内注射，而H2 15O既可以静脉注射，包括弹丸式推注或缓慢滴注，也可通过吸入15O标记的二氧化碳(C15O2)，其在肺部被碳酸酐酶转换成H2 15O。
铷-82(82Rb)[8-9]最初亦被用于MBF的定量测量，然而，在使用82Rb的PET相关研究中，由于其显著依赖于心肌摄取率及心肌代谢状态，导致区域MBF的定量准确度降低，因而受到限制，特别是在心肌充血和代谢受损时，该影响更明显。此外，由于该放射性核素具有较高的正电子能量，亦可导致图像质量较差并降低空间分辨率。通常PET扫描仪进行MBF测量时是在二维模式下进行的，而新一代的PET系统实现了三位模式的工作，也实现了潜在的获益，尤其是在效率上。
1.2临床研究 PET在临床研究中为探索CMVD特征作出了巨大贡献。尤其是对具有心血管病危险因素的患者获得了重要信息：与非吸烟者相比，PET发现吸烟可使腺苷诱导的充血减小17%，CFR减少21%(P<0.05)。而注入Vit C可使冠脉微循环功能正常化，这也支持了吸烟导致血管损伤的假说，至少部分是因为氧化应激增强所致[10]。
PET相关研究还证实，伴有高脂血症的无症状患者，其CFR同样降低，而通过降脂治疗后，其CMV功能可以正常化。此外，在那些总胆固醇较高中，还发现CFR与LDL-C亚组之间存在正相关关系，也支持了LDL-C亚组在CMVD发展中的直接致病作用。另外，冠脉造影正常的原发性高血压病患者亦存在CFR的异常，但高血压患者CFR的损伤与左室肥厚并不存在相关性，也就说明CMVD主要是血管重塑及其内皮细胞/平滑肌细胞功能改变的结果。
另外一项PET研究[11]同样证实了伴有糖尿病的年轻患者，其冠脉微血管对腺苷的反应性舒张功能明显降低，不论是1型还是2型糖尿病，其结果均相似，这也提示高糖血症可能是CMVD的主要决定因素。
从PET相关研究所得到的临床数据还揭示了CMVD存在于肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)患者中。许多研究证实了该类患者微血管对双嘧达莫的扩张反应显著降低，并且广泛存在于左心室，而对这类患者进行尸检亦发现广泛的室壁内冠脉重塑[12]。因此，尽管心外膜血管不存在狭窄病变的患者也常常会有心肌缺血的症状或征象。需要强调的是，由CMVD导致心肌缺血的患者常与复杂的HCM相关，并伴有室性心律失常和进行性左室收缩功能的降低。另一项研究表明，通过PET评估显示严重的CMVD可作为患者心源性死亡的临床独立预测因素[13]。此外，PET相关研究还揭示扩张型心肌病(idiopathic dilated cardiomyopathy，IDCM)患者亦存在静息状态下的心肌血流量(MBF)及冠脉血流储备(coronary flow reserve，CFR)受损[14]。其CMV舒张功能的受损可作为独立预测患者死亡风险及心力衰竭进展的指标。 综上，PET对MVA患者CMV功能特性的研究做出了巨大贡献。虽然各研究的数据并非完全一致，但大多数的研究已表明，不论是血管内皮依赖性还是非依赖性刺激，其CMV舒张功能均会减少[15]。此外，CMV功能障碍区域存在心肌内异质性，这也支持不均一的CMV变质假说，从而可以解释为什么在这类患者发生心绞痛时却难以发现其左室的功能障碍及ST段的变化[16]。
1.3优点和局限性 使用PET评估CMV的最重要优点在于，不管是在静息还是血管活性药物刺激时，它均可以为MBF的定量测量提供可靠的保障，从而能够确定血管舒张能力的受损是否真的与MBF增加量减少相关，即真正的CMVD，而不是MBF基础值的增加，因后者可在血浆儿茶酚胺浓度较高时出现。PET的另一个优点是它可同时评估整体及局部CMV功能。
当然也必须明确它的一些局限性。首先，该技术价格昂贵、耗时，并且只能在较高水平的医疗中心进行，因此，运用此项技术进行系列CMV功能评估不太可行，也不太合适;此外，其分辨率并不高，故要发现较小范围的MBF异常较为困难;最后，尽管在进行PET评估MBF时患者所暴露的放射剂量可以忽略不计，但仍需将潜在放射性暴露风险考虑在内[5]。
2心血管磁共振
2.1技术方面 MRI利用原子核暴露于磁场中可产生共振的特性，从而重构图像使身体显影。运用功能强大的磁场和无线电射频诱导原子核产生旋转磁场，并通过扫描仪探测，使扫描层面重建而成像。不同的原子核在磁场中以不同的速度旋转，因此可精确分辨不同的组织结构。控制对比剂用量可提高对组织、器官的分辨率。
钆是一种细胞外对比剂，只有通过对其在心肌组织中信号强度变化的探测，心脏磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)才能评估心肌灌注[17]。静脉注射钆后，使患者屏住呼吸以避免呼吸运动对CMR图像采集的干扰，而心电门控将在之后的30～60 s采集其首次通过的CMR图像。在静息或充血期间对MBF进行定量测量，根据目标区域信号强度曲线确定，以ml/min*g(心肌组织)为单位。
2.2临床研究 CMR被用于许多评估CMVD的研究。一项关于动脉粥样硬化的多种族研究，对具有心血管病风险但无症状患者进行了心肌灌注缺损研究，而其中一些患者存在冠脉钙化证据[18]。同样有文献报道将CMR运用于对冠心病血运重建患者[19]、takotsubo综合征患者[20]及肥厚型[21]或扩张型[22]心肌病患者的CMVD评估。
CMR发现MVA患者存在显著的CMV异常。Panting等[23]首次揭示了心内膜下CBF对腺苷反应性的降低;Lanza等[24]随后发现56%的MVA患者在多巴酚丁胺负荷试验中表现出显著的灌注缺损。
另外，CMR已成为识别和描述急性心肌梗死(AMI)患者梗死相关动脉成功再通后区域微血管阻塞(无复流)的方法;而这些区域确实为高危区，意味着梗死区域CMV的阻塞，并与较差的临床预后相关[25]。
2.3优点及局限性 CMR灌注成像的优点在于：①空间分辨率高、无电离辐射风险、无能量衰减问题(如乳房影);②同一次检查不仅可以评估整体或区域的心肌收缩力，还可以观察其组织形态[26];③CMR可准确评估心内膜下及心外膜下的心肌灌注，同时还可结合所估计的舒张期灌注时间来评估冠脉阻力;最后，通过特殊的操作手段，还可使左室心肌缺血后的水肿区域显影。
当然也必须认识到CMR的一些重要缺陷：为了增强心肌组织显影并增加信-噪比，故需要使用较大剂量的钆;而这会造成处理信号时对MBF量化的影响，因为利用非线性心肌信号强度校正的方法仅解决了部分该问题[27]。
关于钆类对比剂的毒副作用最近也越来越受关注，特别是在慢性肾功能衰竭患者，该类对比剂的使用可导致肾脏系统的纤维化[28]。因此，钆对比剂不可用于肾小球滤过率<30 mL/min的患者。
CMR的后处理需要手工调整目标心肌区域，比如心内膜或心外膜下，这可能会很耗时，而且容易产生偏差。另外，在首次通过中，一部分钆可能弥散至心肌间质，因此，心肌信号强度不仅取决于冠脉的灌注，还取决于心肌组织的血容量，即血管外部分的容量以及毛细血管的通透性，这些因素均可使CMR对MBF的量化评价更加复杂。
最后，一些普遍性的因素可能会妨碍CMR对心肌灌注的评估，包括幽闭恐惧症、心律失常和金属植入设备等。
3结论
评估CMV功能的最佳方法应该满足：可大范围运用、操作简便、价格低廉、风险小、可靠、可重复性较高。但目前并没有任何一种方法可以同时满足上述理想条件。本文简要回顾了PET及CMR在识别冠脉微血管功能障碍方面的作用，并对其在临床实践运用中的适应症作一阐述。
PET及CMR作为尖端高科技的非侵入性技术，在评估CMV功能方面显得非常可靠，在将来的发展中还有较大的潜在提升空间，可作为大多数研究的基准测试。然而，适用性低、成本高及一些潜在的风险显著地限制其在CMV研究中的常规运用。
期望在技术飞跃发展的今天，更加完善各项技术的安全性和有效性，为临床治疗提供指导，改善患者生活质量，并提高效益、成本比。
参考文献：
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