第三节 心血管系统核医学
心血管系统核医学是核医学发展最快的领域。随意电子计算机技术的开发心及放射药物的进展，特别是单光子发射计算机断层（Single photon Emission Computed Tomography简称SPECT）仪器的广泛应用，使得心血管系统放射核素检查日臻完善，形成了具有系统基础理论和临床实践的核心脏病学（Nuclear Cardiology），为心脏疾病患者特别是冠心病的诊断、病变范围和程度的估价、疗效监测以及预后判断提供了可靠的无创性检查方法，并使活体研究人体心脏生理及代谢过程成为可能，为心血管疾病的病理生理研究提供了新的手段。
目前心脏核医学检查项目很多，主要分为心血池动态显像和心肌显像两大类。
一、心血池动态显像及心室功能测定
应用放射性核素心血池动态显像测定左右心室功能，包括整体心动和局部室壁运动、收缩功能和舒张功能、已广泛应用于临床。心血池动态显像包括利用放射性核素心血管造影进行的首次通过法和平衡法门电路心血池显像。
1.首次通过法（First Pass）
[原理和方法]
首次通过法是利用放射性核素心血管造影所显示的左、右心室血池的短暂影像，观察心室容积的变化以达到测定心功能的目的。放射性核素以“弹丸”方式静脉注射后，将随血流进入右心房→右心室→肺动脉→肺→左心房→左心室→主动脉，循环全身。由于首次通过法采集数据的时间非常短，故必须使用灵敏度高的r相机，按表格方式以每秒20-50帧的高速度采集显像剂首次通过心脏的信息、历时约30秒钟，并采用容量较大的计算机处理所获得的信息。
以“弹丸”方式注射的放射性核素，可以根据检查目的不同有多种选择：如欲将首次通过与心肌灌注显像结合进行，可选择99mＴc标记甲氧基异丁基异睛（99mTc－MIBI）；若将首次通过法与平衡法门电路心血池显像相结合，则以选择99mTc体内标记红细胞为宜：如欲反复注射观察运动试验等对心功能的影响，99mTc－DTPA则为最佳选择。99mTc－DTPA注射后迅速从肾脏排出，第二次注射时血液本底不致过高。注射性核素的用量一般为555-740MBq（15-20mCi）。
[结果分析]
首次通过法测量的主要指标基本上同平衡法门电路心血管造影，包括左室射血分数（LVEF）、右室射血分数（RVEF）、左室容积测定、舒张期充盈率、前1/3EF以及局部室壁运动估价等。由于左、右心房和心室的显像时间有差别。各自影像互不干扰因此理论认为本法求得左右心室的功能参数（特别是右心功能参数）更为可靠，在左右心分流定量分析上弥补了平衡法的不足。但由于本法“弹丸”注射技术要求严格，仪器设备条件限制，多数医院不以此为常规，而是作为平衡法的补充。
2.平衡法门电路心血池显像（ERNA）
[原理和方法]
和首次通过法不同，“平衡法”是指放射性核素经静脉注射后，经过一定时间在血液循环充分稀释达到平衡后进行的心血池显像，最常用的显像剂为99mTc体内标记红细胞，标记的具体步骤是受试者静脉注射氯化亚锡1mg，20分钟后再静脉注入99mTcO4-555～740MBq（15-20mCi），即完成了体内标记。
由于放射性核素在体内充分稀释，每个心动周期的时间仅约0.8秒，在这样短的时间内不可能在心前区采集到足够的信息。用受检者自身的心电R波作为信号，触发启动r照相机自动、连续、等时地采集心血池影像，这种技术称为生理信号的门电路技术。一般在一个心动周期内采集24帧影像连续采集300-400个心动周期后，由计算机把相同时间的影像迭加起来，最后显示出一个整合后的有代表性的心动周期的心血池系列影象，[图16-3-1]这一系列影像可以在荧光屏上象电影一样连续显示。为了观察室壁各节段的运动情况，需要分别进行前位、左前斜45°、左侧位三个体位的采集。
图16-3-1心电门控帧模式数据采集示意图
为了估计冠状动脉的储备应激能力，有些受检者需要做运动负荷试验。剧烈运动时，心脏做功增加、冠状动脉内径扩张使血流量增加3～5倍、病变的冠状动脉在心脏负荷增加时不能象正常冠状动脉那样有效扩张，其灌注区的血流量低于正常，导致局部心肌供氧不足发生收缩力和顺应性降低，并且破坏了整个室壁收缩和舒张的协调性，整体心功不能象正常人那样增强。有时反而降低，临床上用此法早期诊断轻度冠心病。运动负荷的常用方法是次极量踏车试验。先进行静息状态下的平衡法门电路心电池显像然后进行踏车运动，当心率达到最大心率的85％（190减年令数）或出现心绞痛，心电ST段下降≥1mm等情况时，再进行采集（通常只采集左前斜45°体位），采集过程中维持运动量不变。
对于不能进行有效运动负荷试验的病人,也可以用药物试验进行介入,常用药物为潘生丁。潘生丁是一种冠状动脉扩张剂,静脉注射0.568mg/kg后,正常冠状脉血流量可增加3-4倍,病变冠脉不能有效扩张,导致所支配节段心肌缺血缺氧。
[结果分析]
（1）局部室壁运动（Regional Wall Motion）分析
心动电影显示可直接观察心脏室壁运动。正常人心脏室壁运动特点是各个节段舒缩协调均匀，静息状态下心室轴缩短率>25％。局部室壁运动分为正常，运动低下，无运动和反向运动四种类型。反向运动指正常心肌收缩时，病变部位反而向外扩张，表明病变部位心肌失去主动收缩与舒张功能，是心肌梗塞室壁瘤形成的特征。
（2）心室容积曲线
根据左前斜45°心血池系列影像，计算机处理后可生成左、右心室心动周期的时间－放射性曲线。由于心室内放射性计数与心室内血容量成正比即与心室容积成正比，因此该曲线即为心室容积曲线（图16-3-2）根据此曲线可以计算出很多心脏功能参数：
例如 EF（％）=EDC-ESC/EDC-BG×100
式中EDC为舒张末期计数，ESC为收缩末期计数、BG为本底计数，WHO推荐EF正常值为：静息状态下LVEF>50％，RVEF>40％，运动负荷试验EF值应比静息状态上升5％以上。
图16-3-2心室容积曲线
用类似公式可以计算出前1/3收缩期的平均射血率（1/3ER），心室各个分区的局部EF值，以及反映舒张期功能的高峰充盈率（PFR）和1/3充盈率（1/3FR）等心功参数。
（3）时相分析（Phase Analysis）
心血池影像的每一个象素都可以生成一条时间－放射性曲线，对曲线进行正弦拟合，就能获得每个象素开始收缩时间和振幅两个参数，并重建成振幅图时相图和时相直方图。振幅图反映心脏各种位收缩幅度的大小，时机图显示心脏各部位开始收缩的时间，以不同的色阶表示之，形象地显示心肌激动传导的起点和路径，正常左右心室各部位收缩基本同步，两室颜色基本一致而均匀。而束极传导阻滞和预激综合症等传导异常的疾病在时相分析时都有相应的异常表现，对传导异常的诊断符合率可达90％。相位分析还可以用于检测心内人工心脏起搏器发放冲动的部位及其传导模式，有助于判断疗效和进行必要的调整。
二、心肌灌注显像
心肌显像分二类：一类是有功能的心脏细胞对放射性药物选择性摄取并浓聚，从而使正常心肌显影而病损区不显影。心肌摄取示综剂的量与局部心肌血流灌注量成正比，故称心肌灌注显像。另一类是放射性标记化合物只被坏死心肌所浓聚，正常心肌不吸收，用于诊断急性心肌梗塞。故称为心肌梗塞灶显像。由于临床上常用的是心肌灌注显像，这里仅就心肌灌注显像作介绍。
[原理和方法]
201Tl－氯化亚铊和99mTc标记的异睛类化合物静脉注射后，能被心肌细胞摄取而使心肌显像，心肌每个部位聚集放射性的多少与该部位冠状动脉血流灌注量正相关。心肌硬塞和心肌缺血分别表现为病灶处放射性缺损和放射性减低。轻度冠心病人由于冠状动脉储备能力和侧枝循环的建立，心肌缺血在静息状态下往往被掩盖，心肌灌注显像可表现为正常，对于此类病人，须进行介入试验（运动负荷试验或潘生丁试验）使心肌缺血充分显露。
201Tl在进入心肌细胞之后通过弥散过程从心肌清除，清除的速度也与冠状动脉血流灌注正相关。利用这一特性，静脉注射一次便可完成静息显像和介入试验。具体方法是：在运动负荷达到要求时，静脉注入201Tl64－111MBq（2～3mci），5分钟后进行心肌显像，获得运动状态下负荷影像；然后嘱受检者休息，3小时后在静息状态下重复显像获得静息影像。201Tl作为心肌灌注显像剂已有十多年历史但由于201Tl价格昂贵，射线能量偏低半衰期偏长，人们开始寻找以99mTc标记的化合物，99mTc－甲氧基异丁基异睛（99mTc－MIBI）弥补了201Tl的不足，已在国内得到广泛应用。但由于99mTc－MIBI没有象201Tl那样的“清除，再分布”过程，用99mTc－MIBI做心肌显像时，须在静息状态显像前和进行介入试验时分别静脉注射，剂量为555-740MBq（10－20mci）。注射后1－3小时进行心肌显像。
[影像分析]
（1）平面影像静息状态下一般只左室显像，影像呈马蹄形或卵园形，心腔及心底部大血度汇集处放射性缺如。心尖部由于心肌较薄，也可有不同程度的放射性减低，右心室心肌很薄且冠状动脉血流灌注量也较少，通常不显影或隐约显影。根据采集时的体位不同，所显示的心肌节段亦不同。前位显示前壁，心尖和下壁；左前斜45°显示前间壁、下壁、心尖和后壁，左侧位显示前壁、心尖、下壁和后壁。冠状动脉左前降支主要灌注左室前壁，前侧壁和间壁，左旋支主要灌注左室后壁和后侧壁，右冠状动脉主要灌注右室心肌和左室下壁。根据所见放射性减低的部位可对冠状动脉病变进行定位。
（2）断层影像由SPECT的旋转探头围绕心脏所采集的信息，经计算机特殊软件处理后，按心脏本身的长轴笔短轴从三个方向重建图像：①短轴断层。是垂直于心脏长轴从心尖向心底依次断层的影像，左室各壁呈封闭环状，清楚地显示前壁、侧壁、间壁、下壁和后壁。②水平长轴断层，是平行于心脏长轴由膈面向上的依次断层影像，显马蹄形，能清晰显示心尖以及侧壁和间壁；③垂直长轴、是平行于心脏长轴则间壁向左的依次断层，呈马蹄形。和水平长轴一样能清晰显示心尖区，还能较好地显示前壁及下、后壁。与平面显像相比较，断层影像能清楚地显示左室心肌的每一节段，没有重迭，有利于发现较小范围深在的病变，病变的定位也较准确。[图16-3-3]
图16-3-3心肌断层影象节段模式图
AN 前壁 AL 前侧壁 PL 后侧壁 IN 下壁 As 前间壁
Ps 后间壁 PO后壁 AP 心尖
临床应用
1.冠心病的诊断放射性核素心肌显像，特别是SPECT断层显像可提供心肌缺血和心肌梗塞的位置、范围的准确信息，直接反映冠状动脉形态改变所引起的结果－心肌灌注血流量的改变，对冠心病的诊断具有独特价值。若以冠状动物阻塞>50％为冠心病的诊断标准，心肌灌注显像（断层）的灵敏度及特异性均达90％左右。由于心肌灌注显像是一种可靠的非创伤性的检查手段，故受到临应医生和病人的欢迎。
2.冠状动脉血流重建术的选择和疗效监测，心肌灌注显像可区分缺血但能存活的心肌组织和坏死的心肌组织、故可在术前预测血运重建术的前程。术后监测冠状动脉再狭窄的发生。