心脏磁共振与核医学负荷心肌灌注显像探测冠心病心肌缺血的对比研究_董薇

DOI: 10. 3969/j issn1007- 5062. 2016. 05. 009 基金项目: 北京市科学技术委员会基金( Z141100000214010); 基础临床科研合作基金课题( 15JL58) 作者单位: 100029 首都医科大学附属北京安贞医院- 北京市心肺血管疾病研究所 核医学科( 董薇) ， 医学影像科( 贺毅 范占明 王占宏 赵轶轲) ， 心内科( 李全) 通信作者: 通信作者: 范占明， 主任医师， 教授， 博士生导师， 研究方向: 介入放射学， 心血管影像诊断， 腹部影像诊断。 E- mail: fanzm120126 com 临床论著 心脏磁共振与核医学负荷心肌灌注显像探测 冠心病心肌缺血的对比研究 董 薇贺 毅李 全范占明王占宏赵轶轲 摘要 目的: 对比心脏磁共振成像( CM) 与核医学单光子计算机断层扫描( SPECT) 负荷心肌灌 注显像探测冠心病心肌缺血的诊断效能。方法: 前瞻性入选 51 例疑似或确诊冠心病患者， 所有患者在 冠状动脉造影( CAG) 检查之前或之后 4 周内进行了 CM 和 SPECT 负荷心肌灌注显像， 三种检查之间 无任何再血管化治疗。以 CAG 作为参考标准， 将 CM 与 SPECT 分析结果进行比较， 计算其诊断效能。 结果: 基于患者个体分析， CM 和 SPECT 负荷心肌灌注成像检测狭窄 50% 以上冠状动脉的敏感性及特 异性分别为: 90%和 75%; 74%和 75%。CM 的诊断效能 0. 879， 与 SPECT 0. 818 相似( P =0. 3377) ; 基 于血管分析， CM 和 SPECT 负荷心肌灌注成像检测狭窄 50% 以上冠状动脉的敏感性及特异性分别为: 78%和 83%; 75%和 86%。CM 的诊断效能 0. 827， 略好于 SPECT 0. 767( P =0. 1284) 。其中基于分支 血管进行分析， CM 探测左前降支( LAD) 分支血管病变的诊断效能 0. 849 好于 SPECT 0. 688( P = 0. 0141) 。CM 探测左旋支及右冠状动脉分支血管的诊断效能与 SPECT 相似， 两者间差异无统计学意 义。结论: CM 与 SPECT 负荷心肌灌注成像均能有效检测冠心病心肌缺血， 基于患者个体分析， CM 与 SPECT 相比敏感性高， 特异性相同; 基于血管分析， CM 的敏感性和特异性均好于 SPECT， 尤其对于 LAD 分支血管病变。 关键词 心脏磁共振成像;单光子计算机断层扫描; 冠状动脉血管造影; 受试者工作特征曲线 中图分类号 54 文献标志码 A 文章编号 1007- 5062( 2016) 05- 373- 05 Stress perfusion cardiac magnetic resonance imaging for detection of coronary artery disease:compari- son with single- photon emission computed tomography:a prospective studyDONG Wei，HE Yi，LI Quan，FAN Zhanming，WANG Zhanhong， ZHAO YikeDepartment of Nuclear Medicine，Beijing Anzhen Hospi- tal，Capital Medical University， Beijing Institute of Heart， Lung and Blood Vessel Diseases， Beijing 100029， China Abstract Objective: To assess the diagnosis performance of stress CM for evaluating CAD compared with SPECT Methods: 51 symptomatic consecutive patients were prospectively enrolled with known and sus- pected CAD underwent sequential CM，SPECT and CAG we compared the diagnostic performance of stress CM and SPECT for detecting CAD on a per- patient and per- vessel basis For diagnostic performance assess- ment the AUC was calculated respectively using CAG as the reference standard esults:First，on a patient- based model，CM for detection of CAD had sensitivity of 90. 0% and specificity of 75. 0% versus the sensitiv- ity of 74% and specificity of 75% of SPECT The diagnostic performance of CM 0. 879 was similar to SPECT 0. 818 ( P =0. 3377， n =51) On a vessel- based analysis，CM had a sensitivity of 78. 0% and specificity of 83. 0% versus a sensitivity of 75. 0% and specificity of 86. 0% of SPECT The AUC of CM 0. 827 was slight- ly superior to SPECT 0. 767 ( P =0. 1284，n =51) ，for LAD vessel，The AUC of CM 0. 849 was superior to SPECT 0. 688 ( P =0. 0141，n =51) Conclusions:Stress cardiac MI and SPECT are both useful and valua- 373心肺血管病杂志 2016 年 5 月第 35 卷第 5 期Journal of Cardiovascular Pulmonary Diseases， May 2016， Vol35， No5 ble in CAD patients Compared with SPECT，stress CM had better sensitivity and similar specificity based on patient analysis，and better sensitivity and specificity based on vessel analysis，especially for LAD vessel KeywordsCardiac magnetic resonance imaging; Single- photon emission computed tomography; Coro- nary angiography; eceiver operating characteristic curve 随着人们对冠心病( CAD) 的深入研究， 病变冠 状动脉的生理病理状态， 即血流动力学功能越来越 被加以重视 1 。目前对于可疑冠心病的患者， 单光 子发射计算机断层显像( SPECT) 是最常用来评估心 肌缺血的影像学方法 2 。然而据报道其诊断准确 性并不稳定， 且会对患者产生电离辐射3 ， 此外其 有限的空间分辨率以及衰减都会对结果造成影响。 与 SPECT 不同， 心脏磁共振成像( CM) 具有高空间 分辨率、 多参数多平面成像， 以及一次扫描即可获得 众多信息( 心功能、 心肌灌注、 心肌活性及冠状动脉 解剖) 的优点， 对以往的影像学检查形成挑战4- 5 。 近年来， CM 技术及诊断的快速发展使其在临 床上的应用越来越广泛6- 8 ， 最近的一项荟萃分析 结果表明 9 ， 基于患者个体分析， CM 探测冠心病 心肌缺血的敏感性好于 SPECT。本研究拟探讨 CM 探测冠心病心肌缺血的诊断效能， 以期解决 CM 是否有望取代 SPECT， 成为安全无创的诊断冠 心病一种影像学方法。 资料与方法 1 研究对象2013 年 12 月至 2015 年 4 月， 从 我院门诊或病房前瞻性入组 60 例确诊或可疑冠心 病的患者， 经筛选后， 最终入组 51 例， 其中被排除入 组的患者包括: 1 例 IIII 型房室传导阻滞， 1 例装有 心脏起搏器， 1 例不能平躺超过 50min， 1 例有上肢 金属置入物， 2 例拒绝签署知情同意书， 2 例由于幽 闭恐惧症不能行 CM 检查， 1 例拒绝冠状动脉造 影。所有患者均进行了负荷 CM，SPECT 和冠状 动脉造影( CAG) 的检查， 而且在这三者检查之间无 任何血管干预及治疗。SPECT 和 CAG 的检查时间 均在 CM 检查的 4 周之内。排除标准: 2 周内的急 性心肌梗死，做过冠状动脉旁路移植术的患者， 不 能做 CM 检查( 如: 幽闭恐惧症或有金属植入物) 或三磷酸腺苷( adenosine triphosphate， ATP) 负荷试 验( 如: 哮喘， 病窦综合征， IIII 型及 III房室传导阻 滞) 和肾功能不全的患者。所有患者检查前都签署 知情同意书。患者基本情况见表 1。 2 患者准备负荷 CM 和 SPECT 心肌灌注检 查前患者需空腹并停用氨茶碱类药物及 受体阻 滞剂， 忌饮含咖啡因的饮料 48h， 停用硝酸盐类制剂 12 24h。 表 1 51 例患者基本信息珋x s， n( %) 项目数值 年龄/岁58. 7 9. 6 男性33( 64. 7) 体质量指数( kg/m2)25. 9 3. 4 高血压35( 68. 6) 糖尿病29( 56. 9) 高血脂12( 23. 5) 目前吸烟者14( 27. 5) 冠心病家族史5( 9. 8) 24h 内至少有 2 次心绞痛发作10( 19. 6) 血心肌酶升高6( 11. 8) 心电图显示 ST- 段的改变9( 17. 6) 7d 内服用过阿斯匹林 36( 70. 6) 既往已知冠状动脉狭窄50%33( 54. 7) 3 扫描方法( 1) CM 采集CM 图像采集应 用 3. 0T 磁场， 全身扫描仪 ( MAGNETOM Verio，Sie- mens AG Healthcare，德国)配有 32 通道的心脏线 圈。心脏定位像采集之后， 静脉泵输注 ATP， 输注的 同时实时监测患者的心率及血压。同时由另一个静 脉通道输注 0. 05 mmoL/kg 钆喷酸葡胺。影像采集 选用 T1- weighted saturation recovery turbo FLASH 序 列。为评价心室的功能和室壁运动， 在负荷和静息 磁共振心肌灌注显像的中间加上回顾性门控电影扫 描， 负荷显像 15min 后， 用同样的参数采集静息心肌 灌注图像。追加钆喷酸葡胺到总量在 0. 2 mmoL/ kg， 15min 后行延迟显像。 ( 2) SPECT 采集核医学心脏采集用双探头 SPECT 仪( Precedence 16，philips，Netherlands)配 备低能， 高分辨准直器( LEH) 。患者采用标准的 隔日 法 负 荷- 静 息 心 肌 灌 注 显 像，显 像 剂 为99 mTc- sestamibi， MIBI。药物负荷显像剂量及方法同 CM 采集， 注射 ATP 3min 末时静脉注射 740 925 MBq 99 mTc-MIBI， 1. 0 1. 5h 后显像。隔日注射相同剂 量 99 mTc-MIBI， 1. 0 1. 5h 后显像。 ( 3) CAG 采集所有患者均获得标准 2 个体位 以上的图像，测量冠状动脉狭窄的程度。冠状动脉 直径狭窄50%被认为具有临床意义。 4 图像分析SPECT，CM 和 CAG 的结果分 473心肺血管病杂志 2016 年 5 月第 35 卷第 5 期Journal of Cardiovascular Pulmonary Diseases， May 2016， Vol35， No5 析依照国际标准指南10 ，采用盲法配对读片， 如果 评价结果不一致， 通过协商达成一致。读片者均为 至少有 5 年以上心血管核医学和磁共振临床读片经 验的医师。心肌灌注缺损节段采用美国心脏协会 17 段靶心图分法。左优势型冠状动脉患者左心室 下壁和下侧壁节段为左旋支供应区域， 所有的 4 个 心尖节段为左前降支支配区域。如果为右优势型冠 状动脉， 左心室下壁及下侧壁和下壁心尖节段为右 冠状动脉支配区域， 剩下的 3 个心尖节段为左前降 支支配区域。 表 2以患者及血管基础分析对比 CM 和 SPECT 探测冠心病心肌缺血诊断效能( %) 项目NTPTNFPFNSeSpPPVNPV+ L LAccu 基于患者分析 CM513593490( 76- 97)75( 43- 95)92( 79- 98)69( 39- 91)3. 590. 1486. 3 SPECT513384674( 58- 87)75( 43- 95)91( 75- 98)47( 24- 71)2. 970. 3480. 4 基于血管分析 CM1534777161378( 67- 89)83( 74- 90)75( 61- 85)86( 78- 93)7. 010. 1287. 8 SPECT1534374191772( 53- 82)80( 69- 87)69( 54- 79)81( 72- 89)4. 020. 3878. 8 LAD CM5117262674( 52- 90)93( 77- 99)89( 66- 99)81( 64- 93)1. 000. 295. 5 SPECT51122261152( 27- 69)79( 67- 96)67( 45- 92)67( 49- 81)1. 700. 9172. 7 LCX CM518342753( 35- 87)94( 91- 100)80( 66- 100)83( 74- 96)13. 50. 2690. 9 SPECT5112315380( 42- 92)86( 78- 98)71( 46- 95)91( 75- 97)4. 50. 381. 8 CA CM5122177581( 84- 100)71( 41- 77)73( 45- 80)77( 82- 100)2. 40. 0077. 3 SPECT5119218386( 64- 97)72( 54- 88)70( 48- 86)88( 69- 98)3. 60. 1381. 8 注: Accu 精确度;FN 假阴性; FP 假阳性;TP 真阳性; TN 真阴性; Se 灵敏度; Sp 特异性; PPV 阳性预测值;NPV 阴性预测值;+ L 阳性似 然比; L 阴性似然比 ( 1) CM 图像核磁心肌灌注异常图像被定义 为对比剂的信号强度在连续 3 帧图像上均低于非缺 血心肌节段。或同一节段的心内膜与心外膜之间有 信号梯度差异而且灌注缺损的位置与相应延迟强化 图像的梗死区域不一致。读片者会评估每个血管支 配区域的心肌缺血情况。对图像进一步行目测半定 量分析， 对每个 17 节段的灌注缺损分 4 个程度级 别， 从 0 3 ( 0: 正常; 1: 不确定;2: 心内膜下缺损; 3:透壁性缺损。局部灌注评分把相应血管支配区 域的每个节段的分值进行总和， 然后进行曲线下面 积的分析。 ( 2) SPECT 图像可逆性灌注缺损被定义为心 肌缺血。部分可逆性灌注缺损被定义为混合性缺 血， 负荷时心肌血流灌注缺损范围大于静息图像。 读片者评估每个血管区域心肌缺血的有无。SPECT 灌注总评分( 基于 17 节段靶心图分析:0: 正常，1: 轻度摄取减低，2: 中度摄取减低，3: 明显摄取减低 和 4: 无放射性摄取)应用 QPS 软件进行分析。 5 统 计 学 分 析采 用 MedCalc 软 件 Win- dows11. 0 版本。计量资料以均数 标准差表示， 计 数资料以频数( 率) 表示; 对比 CM 和 SPECT 灌注 数据， 应用受试者工作特征曲线( receiver operating characteristic curve，OC) 分析，OC 曲线间的对比 分析采用 DeLong 方法。以 P 0. 05 为差异有统计 学意义。 结果 所有的 51 例患者均顺利完成检查且无明显不 良反应。本组患者冠心病的发病比率为 64% ( 39/ 51) 。 51 例患者中 CM 阳性 38 例， SPECT 阳性 36 例， CAG 阳性 39 例 CM 阴性 13 例，SPECT 阴性 15 例，CAG 阴性 12 例。CM 与 SPECT 探测冠心 病结果对比具体如下( 表 2 示两种方法的具体对 比) : 1 基于患者分析CM 探测冠心病心肌缺血 的敏感性为 90%， 特异性为 75%，阳性预测值 92%，阴性预测值 69%。SPECT 的敏感性为 74%， 特异性 75%，阳性预测值 91%，阴性预测值 47%。 CM 的诊断效能( area under the curve，AUC) 0. 879 与 SPECT 0. 818 相似( P =0. 3377，n =51， 图 1A) 。 2 基于血管分析CM 探测冠心病心肌缺血 的敏感性为 78%， 特异性为 83%，阳性预测值 75%，阴性预测值 86%。SPECT 的敏感性为 72%， 特异性 80%，阳性预测值 69%，阴性预测值 81%。 CM 的 AUC 0. 827 略好于 SPECT 0. 767 ( P = 0. 1284，n =153， 图 1B) 。 573心肺血管病杂志 2016 年 5 月第 35 卷第 5 期Journal of Cardiovascular Pulmonary Diseases， May 2016， Vol35， No5 图1CM 与 SPECT 诊断效能 OC 曲线下面积( AUC) 对比。A: 基于患者分析两者诊断效能 AUC 相似， B: 基于血管分析， C: 基于 LAD 分 支血管分析， D: 基于 LCX 分支血管分析， E: 基于 CA 分支血管分析 将血管分为 3 大分支血管进行分析， CM 探测 左前降支( LAD) 支配区域心肌缺血的敏感性为 74. 91%， 特异性为 93%，阳性预测值89%，阴性预 测值81%。SPECT 的敏感性为 52%，特异性79%， 阳性预测值 67%，阴性预测值 67%。CM 的 AUC 0. 849 好于 SPECT 0. 688 ( P = 0. 0141， n = 51， 图 1C) 。CM 探测左旋支( LCX) 支配区域心肌缺血的 敏感性为53%， 特异性为 94%， 阳性预测值80%， 阴 性预测值 83%。SPECT 的敏感性为 80%，特异性 86%，阳性预测值 71%，阴性预测值 91%。CM 的 AUC 0. 812 与 SPECT 0. 830 相似( P =0. 8203， n =51， 图1D) 。CM 探测右冠状动脉( CA) 支配区域心肌 缺血的 CM 的敏感性为 81%， 特异性为 71%，阳性 预测值73%，阴性预测值 77%。SPECT 的敏感性为 86%，特异性 72%，阳性预测值 70%，阴性预测值 88%。CM 的 AUC 0. 796 与 SPECT 0. 794 相似 ( P =0. 9803， n =51， 图1E) 。 讨论 1 部分冠心病的患者行侵入性 CAG 后发现不 需要进一步行再血管化治疗， CAG 仅起到了诊断的 作用。所以对于这些患者用非侵入性的手段进行 CAG 前的筛选是至关重要的， 能够减少辐射剂量和 有创性的风险。一些单中心和多中心 11- 13 研究已 初步证实 CM 负荷心肌灌注显像可以很好的探测 冠心病心肌缺血。本研究结果表明 CM 负荷心肌 灌注显像与 CAG 相比有着很好的冠心病诊断效能。 2 本组病例中有 3 例患者 CM 和 CAG 阳性， 而 SPECT 阴性的结果， 这说明 CM 探测冠心病心 肌缺血的敏感性高， CM 负荷心肌灌注显像可以探 测所有冠状动脉支配心肌区域的心内膜下缺血( 图 2) 。CM 敏感性优于 SPECT 的原因， 部分是由于 它的空间分辨率 2. 2 3. 2 mm 高于 SPECT 8 10mm， 可以探测弥散性心内膜下缺血。而且 SPECT 图 2CM 负荷心肌灌注显像图。61 岁男性， 自诉胸部不 适 4 余年， 近 10d 加重患者 CM 与 SPECT 图像分析 A: 负 荷/静息 CM 灌注显像示负荷诱导下低灌注信号区( 缺血) 在左心室心肌下壁中部( a) ， 下壁基底部( c) 。CM 延迟强 化显像示下壁中部( c， 短轴) 及下壁基底部( f， 长轴) 心内膜 下的条形高信号。B: 冠状动脉造影示右冠状动脉中段闭塞 ( a) ， 干预 CA 病变未成功( b) ， LAD 血管粥样硬化病变但 无明显临床意义上的狭窄或闭塞， LAD 发出的侧支循环供应 CA 远段( c) 。C: 负荷/静息 SPECT 示左心室心肌下壁中 部( 长箭头) 及基底部( 短箭头) 可逆性血流灌注缺损， 与 CM 结果一致， 对应 CA 慢性完全阻塞后的心肌缺血改变 方法受其本身 “相对半定量评估” 本质的影响， 对多 支血管病变的诊断准确性受限。此外， 患者前胸部， 尤其是女性乳房组织的衰减伪影也会造成 LAD 支 配区域 SPECT 结果的假阳性， 例如， 本研究中 2 例 患者 SPECT 显示左心室前壁心肌血流灌注缺损， 而 CM 和 CAG 结果都是正常的( 图 3) 。与 SPECT 结 果相比， CM 能更好的探测 LAD 分支血管病变引 起的心肌缺血。 673心肺血管病杂志 2016 年 5 月第 35 卷第 5 期Journal of Cardiovascular Pulmonary Diseases， May 2016， Vol35， No5 图3CM 和 CAG 结果显像图。44 岁女性， 自诉间断胸部不适 2 年余， 既往急性下壁心肌梗死， 高血压5 年， 无高血糖及高血脂 患者 CM 与 SPECT 图像分析。A: 负荷 CM 灌注显像示负荷 诱导下基底段下间隔壁及下壁条状灌注缺损， 静息心肌灌注未 见异常。CM 延迟强化显像示基底段下壁 50% 心内膜下延 迟强化， 中央段下壁透壁延迟强化。B: 冠状动脉造影示右冠状 动脉全程弥散性狭窄， 远端 95% 狭窄， 前向血流 3 级， LAD 及 LCX 均未见狭窄。C : 负荷/静息 SPECT 示左心室心肌下壁中 部基底部放射性分布明显稀疏 缺损区与 CM 的结果一致， 左 心室前壁呈放射性分布减低区( 此区域病变与 CM 与 CAG 结 果不符合， 考虑结果可能为假阳性) 3 本研究的局限性 首先， 为单中心研究， 病例 数较少。其次， 将两个功能学检查 CM 和 SPECT 与形态学检查 CAG 相对比， 如果狭窄的冠状动脉不 能导致心肌缺血就会造成心肌灌注显像结果的假阴 性。目前， CAG 的冠状动脉血流储备分数( Fraction- al Flow eserve， FF) 测定已成为探测狭窄冠状动 脉血流动力学意义的参考标准， 在我们未来的研究 中应加以应用。 本研究结果证实， CM 与 SPECT 负荷心肌灌 注显像均是安全有效探测冠心病心肌缺血的无创性 影像学方法。与 SPECT 相比， 基于患者个体分析， CM 负荷心脏灌注显像敏感性高， 特异性相同; 基 于血管分析， CM 负荷心脏灌注显像敏感性和特异 性均好于 SPECT， 尤其对于 LAD 分支血管病变。 参考文献 1Gaemperli O， Schepis T， Kalff V， et al Validation of new cardi- ac image fusion software for three- dimensional integration of myo- cardial perfusion SPECT and stand- alone 64- slice CT angiogra- phy Eur J Nucl Med Mol Imag， 2007， 34: 1097- 1106 2马东星， 刘惠亮， 吴晓霞， 等 腺苷负荷心肌灌注显像在老年 冠心病患者诊断中的价值 心肺血管病杂志， 2010， S1: 78- 79 3Mowatt G，Vale L，Brazzelli M Systematic review of the effec- tiveness and cost-effectiveness，and economic evaluation，of my- ocardial perfusion scintigraphy for the diagnosis and management of angina and myocardial infarctionHealth Technol Assess， 2004， 8: 1- 207 4Schwitter J，Wacker CM，Wilke N，et al M- IMPACT II: magnetic resonance imaging for myocardial perfusion assessment in coronary artery disease trial:perfusion- cardiac magnetic reso- nance vs single- photon emission computed tomography for the detection of coronary artery disease:a comparative multicentre， multivendor trial Eur Heart， 2013， 34: 775- 781 5苗翠莲， 张兆琪， 郭曦， 等 负荷 M 心肌灌注成像检测冠心 病心肌缺血与冠状动脉造影及99mTc SPECT 对比的初步研 究 中国 CT 和 MI 杂志， 2005， 3: 21- 24 6Greenwood JP，Maredia N，Younger JF，et al Cardiovascular magnetic resonance and single- photon emission computed tomo- graphy for diagnosis of coronary heart disease ( CE- MAC) :a prospective trial Lancet， 2012， 379: 453- 460 7Schwitter J， Wacker CM， Van ossum AC， et al M- IMPACT: comparison of perfusion- cardiac magnetic resonance with single- photon emission computed tomography for the detection of coro- nary artery disease in a multicentre， multivendor， randomized tri- al Eur Heart J， 2013， 29: 480- 489 8Wolk MJ，Bailey S，Doherty JU，et al American college of cardiology foundati on appropriate use criteria task force ACCF/ AHA/ASE/ASNC/HFSA/HS/SCAI/SCCT/SCM /STS 2013 multimodality appropriate use criteria for the detection and risk assessment of stable ischemic heart disease J Am Coll Car- diol， 2014， 63: 380- 406 9Chen L， Wang X， Bao J， et al Direct comparison of cardiovascu- lar magnetic reso nance an