超声、磁共振、冠脉造影及核素扫描对心肌缺血和存活的临床对比研究

              作者：刘庆华 田建明 赵宝珍 王莉 孔令山 王磊明 纪广玉 王少雁

【摘要】 目的  应用超声、磁共振、冠脉造影及核素扫描对冠心病患者心肌缺血和存活状态进行综合研究，以利于临床合理全面地评价各影像学检查结果。 方法  12例超声发现节段性室壁运动失常患者，全部行冠脉造影检查。其中11例进行多巴酚丁胺超声心动图检查，10例进行磁共振及核素扫描。根据左室短轴冠脉供血区域的不同划分心肌运动节段。 结果  26个冠脉造影阳性结果中，超声发现其中16个供血区节段性室壁运动失常;有5处冠脉造影阴性，超声发现运动异常。10例同时行磁共振和冠脉造影的患者中，20个冠脉造影阳性，MRI检出其中14个供血区异常;有4处冠脉造影阴性，MRI发现灌注异常。10例同时进行核素扫描和冠脉造影的患者中，有18支血管造影异常，核素扫描显示其中12个供血区充填缺损或放射性减低;核素扫描总共发现20个供血节段灌注异常，8个冠脉造影阴性，核素发现有灌注缺陷。同时进行超声和磁共振检查的10例计30个供血区中，超声、磁共振均发现异常16处，两者部位相符13处。均有3处磁共振发现灌注异常而超声判断运动正常，磁共振判断灌注正常而超声发现运动失常。9例行负荷试验的患者中，磁共振共发现低灌注区15处，有收缩储备的9处，MRI判断的存活性与超声一致的有13处。10例中8例磁共振发现心内膜有高信号的附壁血栓影，只有1例超声隐约可见心内膜面的强回声光点。超声发现室壁瘤4个，磁共振发现5个，核素扫描发现2个。 结论  在临床实际应用中，应了解各影像学技术的原理及特点，全面合理的对冠心病的心肌状态作出评价。

    关键词  超声 磁共振 冠脉造影 核素扫描 心肌缺血 心肌存活

    The clinic comparative study of echocardiography，coronary angiography，MRI and TI-SPECT in myocardial ischemia and viability

    Liu Qinghua，Tian Jianming，Zhao Baozhen，et al.

    Department of Ultrasound，Changhai Hospital，The Second Military Medical University，Shanghai200433

    【Abstract】 Objective To evaluate the examination results of medical imaging techniques comprehensively and rationally on myocardial ischemia and viability patients with coronary artery diseases，overall studies were per-formed by echocardiography，MRI，coronary angiography and TI-SPECT.Methods 12patients with regional wall motion abnormalities found by echocardiography underwent coronary angiography（CAG）examination.11of12were studied by dobutamine stress echocardiography（DSE）and10of12cases by MRI and TI-SPECT.The myocardial segments were defined according to3-vessel territories at short-axis view（mid-papillary level）.Results Of26positive findings of CAG，16dysfunctional segments were found by echocardiography.5dysfunctional segments were found by echocardiography without positive CAG findings.Of20positive findings of CAG，14perfusion defects were detected on MRI.4perfusion defects were found byMRI without positive CAG findings.In18positive results of CAG，TI-SPECT were found perfusion defects in12segments，other6segments were normal on the SPECT images.Of20perfusion defects were shown on the SPECT images，8perfusion defects were found without CAG positive findings.Of10patients both undergoing MRI and echocardiography examination，16dysfunctional segments and perfusion defects were displayed on MRI and echocardiography，respectively.13segments were accordant in these two methods.3seg-ments showing perfusion defects on MRI were normal on echocardiography.Other3dysfunctional segments on the e-chocardiography image displayed normal perfusion on MRI.In9patients undergoing DSE，15hypoperfusion area were found by MRI，9of15had response to dobutamine stimulation.13segments were coincident between MRI and e-chocardiography in judging myocardial viability.Thrombus were detected by MRI in8of10patients，only1patient was found thrombus by echocardiography.4，5and2aneurysms were found by echocardiography，MRI and SPECT re-spectively.Conclusion In clinic application，it is important to realize the principles and characterics of all these medical imaging techniques to evaluate the situation of myocardium comprehensively and rationally.

    Key words echocardiography MRI coronary angiography Tl-SPECT myocardial ischemia myocardial viability

    由于超声、磁共振、冠脉造影及核素扫描的成像原理不同，反映的心肌缺血和存活状态有一定差异。本试验应用上述影像学技术对冠心病患者心肌缺血和存活状态进行综合研究，以利于临床合理全面地评价各影像学检查结果。

    1 资料与方法

    1.1 临床资料

    1.1.1 患者来源 超声发现节段性室壁运动失常，拟行冠状动脉搭桥术患者12例，其中男9例，女3例，年龄49～71岁（平均59.6±6.67岁）。术前1周内进行超声、磁共振和核素检查。

    1.1.2 一般资料 冠脉造影未发现明显狭窄1例。其余单支病变3例，2支病变1例，3支病变7例。8例患者经心电图和血清心肌酶谱证实曾有心肌梗死。左室增大11例，超声检查心功能异常6例。合并高血压10例，糖尿病3例，风湿性心脏病1例（见表1）。

    表1 患者的一般资料（略0

    1.2 多巴酚丁胺负荷超声心动图

    1.2.1 仪器 采用美国飞利浦公司SONOS-5500超声显像仪，S4探头，频率范围2.0～4.0MHz。

    1.2.2 检查方法 患者左侧卧位，在常规超声检查的基础上，液泵以5μg/（kg・min）的速度输注多巴酚丁胺，持续5min后增加至10μg/（kg・min），持续5min后停药。整个过程监测心率，每5min测量1次血压。以下情况为用药终点:（1）用药达10μg/（kg・min），持续5min;（2）新出现的室壁运动失常或原有的室壁运动异常加重;（3）严重的高血压（收缩压>220mmHg或舒张压>110mmHg）或低血压（血压较静息时降低20mmHg以上）;（4）严重心律失常;（5）次极量心率;（6）严重副反应患者不能耐受。

    1.2.3 分析方法 依照美国超声心动图学会推荐的16节段左室分析法对左室半定量记分。注入多巴酚丁胺后室壁节段运动改善表现为:（1）静息时无运动或反向运动区（室壁记分为3分或4分）变为室壁运动正常或减弱（记分为1分或2分）;（2）静息时运动减弱区（记分为2分）变成正常室壁运动（记分为1分）。由反向运动变为无运动不认为有 改善。采用室壁运动出现改善（负荷时记分减少1分以上）即认为心肌存活-有收缩储备;负荷时运动增强的正常室壁仍为1分，有收缩储备。

    1.3 磁共振检查

    1.3.1 仪器 Siemens Magnetom Symphony1.5TMR成像仪。1.3.2 方法 患者仰卧位，胸前置体部相控阵线圈，R波触发成像，行磁共振多技术扫描。形态扫描参数:半傅立叶采集单次激发快速自旋回波（HASTE）序列，TR:1882～2016ms，TE:35ms，翻转角度:144°，层厚:6mm，层间距:0.6mm，距阵:208×256，行横断、冠状、右前斜位、四腔位4个方位解剖成像扫描。电影扫描参数:快速小角度激励（FLASH2d）序列，TR:50ms，TE:4.8ms，翻转角度:20°，层厚:6mm，距阵:208×256，一个心动周期16帧图像，行右前斜位、四腔位2个方位电影成像扫描。心肌灌注扫描参数:超快速小角度激励（Turbo FLASH）序列，TR:452～473ms，TE:1.38ms，翻转角度:8°，层数:5层，层厚:8mm，层间距:0.8mm，距阵:208×256，行左室短轴位成像，5层图像采集时间:0.7s，经股静脉以5ml/s速率注入造影剂Gd-DTPA8ml，注入造影剂同时开始连续采集心肌灌注图像，共采集50次，以造影剂首次通过峰值时间发现灌注缺损区为梗死缺血区。心肌灌注扫描结束即刻再以3ml/s速率注入造影剂12ml，延迟15min后，行心肌活性扫描，扫描参数:Tur-boFLASH序列，TR:800ms，TE:4.22ms，TI:260ms，翻转角度:25°，层厚:5mm，层间距:1mm，距阵:200×256，行左室短轴位成像。通过识别梗死缺血区内造影剂廓清功能障碍的变性坏死心肌，来显示造影剂灌注异常而廓清功能正常的存活心肌（见图1、2）。

    图1:心肌缺血患者，左室短轴位心肌灌注提示:左心室室间隔、左室前壁首次通过呈明显低灌注区。左室短轴位心肌活性扫描显示:左心室室间隔前部及前壁造影剂潴留呈高信号，为变性或坏死的心肌;其余在首过时呈低灌注区的室间隔后部在心肌活力扫描呈正常的低信号，为呈低灌注状态但仍保留活性的冬眠心肌

    图2:心肌缺血患者，左室短轴位心肌灌注提示:左心室室间隔后部、左室侧后壁首次通过呈明显低灌注区。左室短轴位心肌活性扫描显示:左心室部分侧后壁心内膜下造影剂潴留呈高信号，为变性坏死的心肌;其余在首过时呈低灌注区的室间隔后部及侧后壁在心肌活力扫描呈正常的低信号，为呈低灌注状态但仍保留活性的冬眠心肌

    1.4  201 TI心肌灌注SPECT显像 患者取仰卧位，先静脉注射潘生丁0.14mg/（kg・min）共4min，2min后静脉注射 201 TI2-3mCi，15min后行负荷显像，间隔3h后行延迟静息显像。仪器:采用Siemens E.CAM型双探头单光子发射机断层仪（SPECT），矩阵64×64，放大倍数1.5～2.0，通过自学轮廓或椭圆形轨道使探头贴近胸壁，探头从右前斜45°顺时针旋转180°，每5.6°采集一帧图像，共32帧。选用平孔准直器，根据计数高低，每帧采集20～30s。分析方法:采集结束后应用心脏专门断层处理软件进行滤波反投影三维重建，获得左心室心肌短轴，水平长轴和垂直长轴断层图像。实际比较分析时，以相当于左室乳头肌短轴的切面为主，根据冠脉供血区域划分心肌运动节段（见图3）。

    图3:左室乳头肌短轴切面，根据三支冠状动脉供血区划分心肌运动节段

    2 结果

    12例患者中全部进行超声心动图及冠状动脉造影检查，11例进行多巴酚丁胺负荷试验，磁共振检查10例，全部进行4步扫描，核素检查10例，4例因病情关系未行负荷试验。

    2.1 各种影像学技术对心肌缺血的检出 26个冠脉造影阳性结果中，超声发现其中16个供血区节段性室壁运动失常，漏检10处。有5处冠脉造影阴性，超声发现运动异常。10例同时进行磁共振和冠脉造影的患者中，20个冠脉造影阳性，MRI检出其中14个供血区异常，漏检6处。有4个冠脉造影阴性，MRI发现灌注异常。10个同时进行核素扫描和冠脉造影的患者中，有18支血管造影异常，核素扫描显示其中12个供血区充填缺损或放射性减低，另6个供血节段核素显像正常;核素扫描共发现20个供血节段灌注异常，8个冠脉造影阴性，核素发现有灌注缺陷。以冠脉造影作标准，超声、磁共振和核素检查的假阳性分别为5例、4例、8例，假阴性分别为10例、6例、6例。

    2.2 磁共振对心肌缺血和存活的判断及与超声比较 同 时进行超声和磁共振检查的10例计30个供血区中，超声发现运动异常区16个，其中前壁7个，后壁7个，室间隔2个;磁共振发现灌注异常区16个，前壁8个，后壁7个，室间隔1个，两者相符13处。均有3处磁共振发现灌注异常而超声判断运动正常，磁共振判断灌注正常而超声发现运动失常，两者符合率80%。9例行负荷试验的患者中，磁共振共发现低灌注区15处，分别位于前壁6处，后壁7处，室间隔2处。有收缩储备的9处，MRI判断的存活性与超声一致的有13处，符合率86.7%;1例位于后壁，MRI判断为低灌注有存活，多巴酚丁胺负荷运动异常无改善，1例超声认为前壁运动正常而MRI识别为陈旧性心梗，延迟显像无存活性。

    2.3 多影像技术对心肌缺血判断的差异 1例冠脉造影示左前降支狭窄90%，超声显示前壁运动正常，MRI诊断前壁梗死，负荷条件下核素灌注显像无前壁放射性缺损;1例左室后壁超声、核素扫描发现异常，冠脉造影示左回旋支及右冠状动脉未见异常，MRI显示后壁灌注正常。1例左室后壁超声未发现运动异常，MRI及核素扫描显示后壁低灌注，冠脉造影左回旋支未见异常，右冠主干完全阻塞。1例合并风湿性心脏病者超声未见室壁运动异常，MRI及核素扫描显示后壁低灌注，冠脉造影各支冠脉无狭窄。

    2.4 超声、MRI、核素扫描对室壁瘤的诊断 超声发现室壁瘤4个，磁共振发现5个，核素扫描发现2个（见图4、5）。

    图4:超声心尖四腔切面显示:心尖部明显变薄，略向外膨出，运动减弱

    图5:心肌缺血患者，四腔位形态扫描显示:左心室明显增大，左室前壁及室间隔心肌明显变薄，局部向外膨出形成室壁瘤，在室壁瘤的心内膜面可见小斑片状高信号的附壁血栓影

    3 讨论

    3.1 各种影像学技术对心肌缺血及存活的判断及其差异性比较 冠状动脉造影能了解冠状动脉血管树的解剖情况，被认为是冠心病诊断的金标准。但冠状动脉是从解剖学方面探查冠心病，不能反映心脏功能性改变及病理生理状态，其它影像学检查则从心脏功能性改变及病理生理状态方面间接反映病变的严重程度。冠脉造影、超声、MRI和核素扫描4种检查技术各有其检查特点，因而造成对缺血节段的有无、部位、心肌存活与否判断上的差异。心肌灌注显像是估计心肌血流的方法，反映了心肌微循环的状态及侧支循环的情况，因而核素和磁共振心肌灌注显像结果提供的心肌损害情况并不完全和冠脉造影相平行。 201 Tl最初在心肌组织的蓄积主要取决于冠脉的血流量与心肌细胞对 201 Tl的摄取率，因此冠脉血流量的下降、心肌细胞的缺血或坏死都可导致心肌中 201 TI蓄积的减少 ［1］ 。虽然 201 TI心肌灌注成像法已比较成熟，得到大家公认，但冠脉病变累及支数、部位等都会影响到检测的准确性。如多支冠状动脉病变，有时在心肌灌注显像上没有明显的局部放射性缺损或只显示单一的局部放射性缺损;组织衰减造成的伪影，横膈的衰减可导致下壁心肌核素分布稀疏、缺损，乳房引起的衰减会造成前壁心肌核素分布降低 ［2］ ，左回旋支供血区因离胸壁较远，导致核素扫描仪探测效率下降 ［2］ ;检查过程中病人的移动也会对结果造成影响 ［1］ 。磁共振灌注成像的原理是:静脉内注入造影剂后，快速地、连续地在左心室靶区采集图像（1次5层），可以获得造影剂首次通过靶区心肌的微循环峰值时的图像，直接显示靶区心肌微循环状况 ［3～5］ 。磁共振心肌灌注成像较核素心肌灌注成像的优点为有较好的空间分辨力，能够区分心内膜下缺血 ［3，6］ 。与常规磁共振成像一样，如果患者配合欠佳（如屏气不稳等）会造成运动伪影。同时，由于心脏磁共振成像是心电门控基础上采集图像的，心律不齐的患者，其心脏MRI图像会有较多伪影，降低诊断的敏感性和特异性。常规超声通过观察室壁运动反映心肌缺血，敏感性较低。此外，为了方便比较，以前间隔及前壁由前降支供血，间隔中部及下壁由右冠状动脉供血，后壁及侧壁由左回旋支供血作标准，实际冠状动脉供血有变异性和复杂性。由于磁共振心肌活性扫描主要成像机制是:（1）造影剂Gd-DTPA是一种非选择性的组织间隙造影剂，延迟扫描会进入包括坏死心肌在内的所有组织间隙。（2）心肌细胞膜的完整性和细胞存活是细胞廓清Gd-DTPA的必要条件 ［5，6］ 。所以，在灌注缺损区内，活性扫描发现造影剂廓清障碍的心肌细胞是坏死心肌，而造影剂灌注异常而清除功能正常的是存活心肌。Ramani以延迟增强作标准判断心肌无活性，与 201 Tl核素再分布扫描及多巴酚丁胺超声心动图判定的无存活性相关 ［7］ 。本研究显示磁共振心肌活性扫描与多巴酚丁胺负荷超声心动图判断心肌有无存活有86.7%的符合率。但单纯以延迟显像时呈高信号来作为心肌梗死的标准，可能高估心肌梗死。笔者已有的动物实验结果 ［8］ 及本试验也说明这一点。如图1所示，灌注成像时显示心肌缺血的低信号区位于左室前壁心内膜下，而活性扫描时心肌梗死的高信号位于前壁心肌全层，对梗死范围存在高估。

    3.2 超声与磁共振检测附壁血栓的差异 血栓形成是心肌梗死的并发症之一。MR软组织分辨率高，空间分辨率亦较高，心肌在MRI上呈中等信号强度，而心腔内血流呈流空的无信号―――即“黑血”，这时在心内膜面即使有少量的附壁血栓，一方面会因血栓本身较高的信号而突出显示，另一方面，血栓的存在会造成或加重局部心腔内的血液湍流，湍流的血液会产生高低极不均匀的信号，从而可能会夸大附壁血栓的影像。故MRI上，在梗死区或室壁瘤的心内膜面上常会有附壁血栓显示。超声通过相邻界面之间的声阻抗的差别反映图像，若血栓，尤其是新鲜血栓，声阻抗与血液、心肌无明显差别时，超声不易发现。因而，在临床实际应用中，应了解各影像学技术的原理及特点，全面合理地对冠心病的心肌状态作出评价。

    （本文图片见附页1）

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