劉 磊，周 力，陳 暉

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院心內(nèi)科，北京 100050)

近年來，隨著冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)或冠狀動(dòng)脈成形術(shù)的廣泛應(yīng)用,心血管疾病的病死率大大降低，但其發(fā)病率仍居高不下，且對(duì)于不可逆的心肌損害無明顯改善[1]。因此，研究出一種新的無創(chuàng)的檢查方法對(duì)心血管疾病的早期識(shí)別、療效監(jiān)測(cè)及預(yù)后評(píng)價(jià)意義重大。正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission tomography，PET)/CT心肌代謝顯像是指利用正電子核素標(biāo)記相關(guān)代謝底物作為顯像劑，隨血液循環(huán)進(jìn)入心臟，被心肌細(xì)胞攝取，再利用PET/CT進(jìn)行掃描，顯示顯像劑在心臟的分布，了解心肌局部血流灌注及代謝情況，利用螺旋CT對(duì)PET圖像進(jìn)行衰減校正，從而獲得病變區(qū)域心肌代謝圖像[2]。從分子水平上講，PET/CT對(duì)心肌的生理、生化等變化均具有較高的敏感性，且PET與CT結(jié)合可以使圖像相互參照，彌補(bǔ)CT定性診斷困難和PET定位不精確的缺陷，極大地提高了診斷效能。通過注射不同的顯像劑，不僅可顯示心肌的血流灌注，測(cè)定心肌能量代謝，定位心臟病變部位，評(píng)估心肌缺血程度及臨床治療效果；還可以評(píng)價(jià)心臟不同受體及其功能情況，利于某些疾病的診斷和治療?，F(xiàn)就PET/CT在心血管疾病中的應(yīng)用予以綜述。

1 評(píng)價(jià)心肌活性

由于心肌缺血發(fā)生的時(shí)間、程度、有無側(cè)支循環(huán)及其形成情況、有無再灌注等情況不同，心肌細(xì)胞缺血后表現(xiàn)為3種情況，即壞死心肌、冬眠心肌和頓抑心肌。其中，冬眠心肌和頓抑心肌均具有收縮功能儲(chǔ)備，血液循環(huán)恢復(fù)后自身功能可逐漸恢復(fù)，屬于存活心肌[3]。因此，準(zhǔn)確識(shí)別出存活心肌，有選擇性地進(jìn)行血運(yùn)重建，對(duì)臨床治療方案的確定及疾病預(yù)后有重要意義。目前，PET/CT在評(píng)價(jià)心肌活性方面主要有以下2種方法。

1.118F-氟代脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)心肌代謝成像 正常的心肌細(xì)胞能量來源于脂肪酸和葡萄糖，其受激素水平(主要是胰島素水平)、心臟工作負(fù)荷和灌注等影響。在空腹及有氧條件下，能量來源以脂肪酸的有氧氧化為主，進(jìn)食后隨著胰島素水平的升高，脂肪酸代謝受到抑制，轉(zhuǎn)而以葡萄糖代謝為主。脂肪酸氧化對(duì)缺血十分敏感，當(dāng)缺血、缺氧發(fā)生時(shí)，心肌就以葡萄糖為最佳的能源底物。18F-FDG為放射標(biāo)記的葡萄糖類似物，它的攝取依賴于胰島素敏感性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，進(jìn)入細(xì)胞后被己糖激酶磷酸化，且不能被反向轉(zhuǎn)運(yùn)，可聚集在細(xì)胞內(nèi)[4]，從而獲得葡萄糖分布的一系列圖像。當(dāng)心肌細(xì)胞壞死后，代謝活動(dòng)停止，不能再攝取18F-FDG，故可通過此種方法來檢測(cè)存活心肌。

臨床上，需分別進(jìn)行心肌灌注顯像及心肌代謝顯像來鑒別存活心肌。若心肌局部出現(xiàn)血流灌注減少，18F-FDG攝取正?；蛳鄬?duì)增加，即心肌灌注/代謝不匹配，屬存活心肌。若相應(yīng)心肌節(jié)段出現(xiàn)血供和18F-FDG攝取減少，即心肌灌注/代謝匹配，提示壞死心肌[5]。根據(jù)心肌對(duì)18F-FDG的攝取率，可對(duì)心肌病變的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)：當(dāng)攝取值為最大活性的50%～60%時(shí)，提示為非透壁性心肌梗死；當(dāng)攝取值為最大活性的10%～20%時(shí)，提示為透壁性心肌梗死[6]。目前，18F-FDG PET/CT被國際公認(rèn)為檢測(cè)存活心肌的“金標(biāo)準(zhǔn)”[7]。

糖尿病、胰島素抵抗或肥胖患者由于應(yīng)用葡萄糖的能力受損，所以心肌細(xì)胞主要以脂肪酸為能量來源。這類患者在應(yīng)用脂肪酸的情況下，可以滿足心臟耗氧量的90%～99%，但利用18F-FDG作為顯像劑時(shí)因葡萄糖利用受損，檢測(cè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差?？梢姡S持血液中葡萄糖水平及適當(dāng)?shù)貞?yīng)用胰島素可以使圖像質(zhì)量提高[8]。

1.211C-乙酸鹽心肌代謝顯像 心肌的氧化代謝是心臟收縮功能的基礎(chǔ)。因11C-乙酸鹽被心肌細(xì)胞攝入后能很快參與有氧氧化，且體內(nèi)不能合成、不受各種底物水平的影響，故可應(yīng)用于心肌代謝顯像。心肌對(duì)11C-乙酸鹽的攝取量與局部血流量有關(guān)，它的清除速率與心肌耗氧量直接相關(guān)。心肌細(xì)胞攝取11C-乙酸鹽后，在線粒體參與三羧酸循環(huán)，有氧氧化成11C-CO2[9]。當(dāng)心肌缺血、缺氧時(shí)，有氧代謝減少，可通過測(cè)定心肌節(jié)段性耗氧量來評(píng)估心肌活性，并通過計(jì)算顯像劑的攝取來評(píng)估心肌血流量。對(duì)于經(jīng)血運(yùn)重建后的急性心肌梗死患者，應(yīng)用11C-乙酸鹽能更好地預(yù)測(cè)心肌功能的恢復(fù)情況。對(duì)于心力衰竭患者，可通過對(duì)比藥物治療前后的心肌代謝變化，評(píng)價(jià)治療效果。

2 評(píng)估斑塊性質(zhì)

臨床上，很多急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者的管腔狹窄程度<50%，說明斑塊性質(zhì)對(duì)急性冠狀動(dòng)脈綜合征有很高的預(yù)測(cè)價(jià)值，尤其是易損斑塊。易損斑塊的特點(diǎn)為大面積的壞死中心、薄纖維帽(<65 μm)、明確的血管重建、巨噬細(xì)胞浸潤導(dǎo)致的血管炎癥、組織缺氧引起的新血管形成和早期微鈣化[10-11]。

在動(dòng)脈粥樣硬化特別是斑塊破裂的情況下，慢性炎癥扮演重要角色。炎性細(xì)胞(淋巴細(xì)胞及巨噬細(xì)胞)可以表達(dá)高密度的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[12]，所以應(yīng)用18F-FDG可以檢測(cè)心血管疾病的炎癥過程。在大血管(主動(dòng)脈和頸動(dòng)脈)的粥樣硬化斑塊中，18F-FDG是良好的顯影劑[13-14]。有研究顯示，在急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者的不穩(wěn)定和易破裂斑塊中可以檢測(cè)出更多的18F-FDG聚集[15]。但18F-FDG不是炎性細(xì)胞特異性的標(biāo)志物，可被鄰近的心肌細(xì)胞所攝取，不能形成良好的圖像對(duì)比，故在評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈斑塊的性質(zhì)中很少應(yīng)用。

鈣化是動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵，大的鈣化灶可以通過X線或CT識(shí)別，而早期微鈣化難以識(shí)別。顯像劑(氟化鈉)可以聚集在鈣化軟組織中，用于斑塊性質(zhì)的鑒別。研究表明，氟化鈉的攝取可能與羥磷灰石(鈣化的主要組成成分)的有效表面積有關(guān)，羥磷灰石大部分存在于大鈣化灶內(nèi)部，不易被顯像劑接近，且可能更易結(jié)合于微鈣化區(qū)[16]。Joshi等[17]應(yīng)用18F-FDG和氟化鈉分別對(duì)心肌梗死及穩(wěn)定型心絞痛患者的斑塊進(jìn)行鑒別和定位。結(jié)果顯示，93%的心肌梗死患者在罪犯血管中有高水平的氟化鈉聚集；而18F-FDG的顯像被心肌攝取所掩蓋，在罪犯血管及非罪犯血管中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行定量分析

目前，國內(nèi)外冠心病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，若能早期診斷、針對(duì)性地改變生活習(xí)慣，約85%的冠心病患者可被延緩進(jìn)展甚至發(fā)生好轉(zhuǎn)[18]。PET評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈疾病有兩個(gè)參數(shù)，即心肌血流量和冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備。它可以對(duì)局部心肌血流進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析，然后計(jì)算出局部冠狀動(dòng)脈的血流儲(chǔ)備(即基礎(chǔ)的心肌血流量及充分?jǐn)U張后冠狀動(dòng)脈心肌血流量的比值)，用來評(píng)價(jià)內(nèi)皮和血管平滑肌的功能，有利于早期冠心病的診斷，尤其是對(duì)高危人群的監(jiān)測(cè)，且在微血管功能異常方面有一定優(yōu)勢(shì)。多項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)，冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備在冠心病的早期預(yù)測(cè)中有重要作用，它的降低與糖尿病、高血壓、吸煙等冠心病危險(xiǎn)因素有關(guān)[19-21]?？梢?，心肌灌注的定量測(cè)量可以幫助識(shí)別亞臨床階段的冠狀動(dòng)脈疾病，更好地定義疾病的程度及嚴(yán)重性，對(duì)于診斷和預(yù)后判斷有很高的價(jià)值[7,22]。

4 評(píng)價(jià)心臟交感神經(jīng)功能

正常的心臟功能有賴于完整的神經(jīng)支配。去甲腎上腺素作為交感神經(jīng)系統(tǒng)的遞質(zhì)，由酪氨酸在神經(jīng)元經(jīng)過一系列酶的催化生成并貯存在囊泡中。去甲腎上腺素由腎上腺素神經(jīng)細(xì)胞分泌，主要靠突觸前膜攝入神經(jīng)末梢。各種心臟疾病(心肌缺血、心律失常等)在心臟出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)和功能異常之前，心臟的交感神經(jīng)功能已發(fā)生改變。突觸前顯像劑(11C-間羥基麻黃素)對(duì)于兒茶酚胺轉(zhuǎn)運(yùn)體有很高的親和力，其通過類似去甲腎上腺素的作用被交感神經(jīng)攝入。通過檢測(cè)交感神經(jīng)在心臟的分布情況可以反映心肌缺血、心力衰竭及各種心肌病的嚴(yán)重性和心臟移植后神經(jīng)的再生情況，以評(píng)估治療的效果、判斷預(yù)后[23-24]。對(duì)于一些心律失常，可以通過檢測(cè)突觸前去甲腎上腺素再攝取及突觸后β腎上腺素受體密度明確其發(fā)病機(jī)制。目前，已有研究將PET應(yīng)用于先天性右心室流出道性心動(dòng)過速、長QT間期綜合征及Brugada綜合征中[23,25-26]。

5 檢測(cè)心臟炎癥過程

大量的炎性細(xì)胞聚集于炎癥區(qū)域參與抗炎過程及組織修復(fù)，因這些細(xì)胞可以表達(dá)高密度的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，所以18F-FDG可被炎性細(xì)胞尤其是巨噬細(xì)胞攝取來顯像，這對(duì)某些疾病的診斷有重要作用。如感染性心內(nèi)膜炎，因肥胖、慢性阻塞性肺疾病或胸廓畸形等因素影響超聲心動(dòng)檢測(cè)瓣膜是否存在贅生物，在這種情況下PET作為一種無創(chuàng)的檢查手段，可以很好地定義心內(nèi)膜炎的位置、程度和嚴(yán)重性[27]。心臟結(jié)節(jié)病多見于室間隔受累，臨床可出現(xiàn)惡性心律失常，甚至猝死。但因其病變分布不均勻或局部纖維化使活檢呈現(xiàn)陰性，所以可通過PET來協(xié)助診斷，并根據(jù)18F-FDG攝取程度定量分析結(jié)節(jié)病的治療效果[28]。

6 檢測(cè)新生血管

心肌梗死后的修復(fù)是由神經(jīng)激素的激活、新生血管生成和促纖維化轉(zhuǎn)錄因子上調(diào)等一系列復(fù)雜過程所引發(fā)，這些因子通過血管生成和再內(nèi)皮化啟動(dòng)毛細(xì)血管網(wǎng)的恢復(fù)，以及巨噬細(xì)胞聚集、細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)達(dá)到心肌重構(gòu)的目的[29]。血管新生與斑塊易損性及心肌梗死后組織修復(fù)等多個(gè)過程有關(guān)。心肌梗死后心肌細(xì)胞的亞細(xì)胞修復(fù)過程是分子成像的重要靶點(diǎn)。αvβ3整合蛋白是一種跨細(xì)胞膜糖蛋白受體，其位于新生血管的內(nèi)皮細(xì)胞表面，可促進(jìn)細(xì)胞遷移、增殖，從而對(duì)細(xì)胞外環(huán)境做出一系列反應(yīng)。αvβ3整合蛋白在正常細(xì)胞上幾乎不表達(dá)，心肌梗死1～3周后高度表達(dá)[30]。因此，αvβ3整合蛋白對(duì)心肌梗死后修復(fù)的協(xié)調(diào)起核心作用，其可成為放射類藥物的作用靶點(diǎn)[31]。應(yīng)用顯像劑對(duì)新生血管顯像，檢測(cè)心肌梗死后的新生血管生成情況，對(duì)心肌梗死后組織修復(fù)、藥物治療效果評(píng)價(jià)及預(yù)后判斷有重要價(jià)值。

7 評(píng)估心臟淀粉樣變性

淀粉樣變性是由淀粉樣蛋白在器官和組織中異常沉積引起，心臟是最常累及的器官，其臨床表現(xiàn)為限制性心肌病及頑固性心力衰竭，可出現(xiàn)惡性心律失常，甚至猝死，預(yù)后不佳。心內(nèi)膜下心肌活檢是診斷淀粉樣變性的金標(biāo)準(zhǔn)，但其作為一種侵入性檢查手段，創(chuàng)傷較大。而PET/CT為無創(chuàng)檢查手段，可利用顯像劑對(duì)β淀粉樣蛋白顯像，提高淀粉樣變性的早期診斷價(jià)值[32]。目前，已有許多研究將PET/CT應(yīng)用于阿爾茨海默病的診斷和治療，雖然缺乏對(duì)心臟受累的特異顯像劑，且臨床資料有限，但其在心肌淀粉樣變性的診斷和治療中仍有廣闊前景[33]。

8 細(xì)胞與基因治療

干細(xì)胞具有從內(nèi)皮細(xì)胞向心肌細(xì)胞分化的潛能，可用于壞死心肌的修復(fù)。基因治療是將促進(jìn)血管內(nèi)皮生長和新生血管形成的某些基因轉(zhuǎn)染給壞死心肌，以達(dá)到新生血管形成、修復(fù)或減少壞死組織、改善心功能的目的。心肌梗死后心臟自我更新的能力有限，重構(gòu)后導(dǎo)致心臟功能下降，影響生存質(zhì)量，故尋找能夠促進(jìn)心肌細(xì)胞再生、改善心臟功能的治療方法顯得尤為重要。因此，細(xì)胞及基因治療應(yīng)運(yùn)而生。PET可通過監(jiān)測(cè)移植區(qū)干細(xì)胞的存活數(shù)量及基因表達(dá)情況，評(píng)估治療效果，為心血管領(lǐng)域提供更多可能性[6,34]。雖然其機(jī)制尚需進(jìn)一步研究，但目前對(duì)于缺血性心臟病，有研究發(fā)現(xiàn)采用干細(xì)胞移植治療可顯著改善心肌活性及心臟功能[34-36]。

9 小 結(jié)

存活心肌的提出大大深化了對(duì)缺血性心肌的概念。目前，PET/CT在臨床的應(yīng)用主要是通過心肌灌注顯像及心肌代謝顯像從分子水平來檢測(cè)存活心肌的數(shù)量，從而制訂臨床治療方案(藥物、介入或外科手術(shù)治療)，提高治療效果，判斷疾病預(yù)后，預(yù)測(cè)左心功能改善情況，其中18F-FDG心肌代謝成像被認(rèn)為是評(píng)價(jià)心肌活性的金標(biāo)準(zhǔn)。作為無創(chuàng)檢查手段，PET/CT對(duì)評(píng)價(jià)心血管疾病斑塊性質(zhì)有一定優(yōu)勢(shì)，有利于心血管事件風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，且可以觀察到一些疾病的炎癥過程，定位病變部位。心肌血流量及冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備的定量測(cè)量對(duì)于冠心病的診斷有很高的敏感性，可為疾病的早期監(jiān)測(cè)及微循環(huán)異常提供依據(jù)。對(duì)于心力衰竭及心臟移植，PET/CT可通過評(píng)估交感神經(jīng)分布情況來評(píng)定臨床治療效果、判斷預(yù)后，但目前其臨床應(yīng)用較少，仍需大量試驗(yàn)研究支持。另外，對(duì)于改善心肌梗死后心肌重構(gòu)，細(xì)胞與基因治療作為一種新型方法，可以為修復(fù)壞死組織、改善心臟功能、提高遠(yuǎn)期預(yù)后帶來新思路。作為一種良好的臨床和研究手段，PET/CT具有敏感謝和特異性高、無創(chuàng)安全等特點(diǎn)，應(yīng)用前景非常廣泛。但因其價(jià)格昂貴、存在一定輻射性、檢查時(shí)間較長等，目前PET/CT尚未被廣泛應(yīng)用于臨床，未來需進(jìn)一步研究。