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【影像前沿】奔跑中的影像时代——心功能篇

发布时间:2015-11-22作者:菩提子
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前言


目前心血管疾病已成为本世纪影响人类健康的主要疾病之一,其发病率、致残率和死亡率之高已名列各类疾病之首。心血管疾病一直是威胁全世界人民健康的重要疾患。2011年世界卫生组织发布首份《全球非传染性疾病现状报告》,数据显示全球每年约有1730万人死于心血管疾病,占全球死亡总数的30.35%。到2014年第二份报告发布,死亡人数依然高至1750万,占全球死亡总数31.25%。

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同样中国面临的心血管疾病负担也十分沉重,近日发布的《中国心血管病报告2014》显示全国有心血管病患者2.9亿,其中高血压患者2.7亿,卒中患者至少700万,心肌梗死患者250万,心力衰竭患者450万,肺心病患者500万,风湿性心脏病患者250万,先天性心脏病患者200万。每5个成人中有1名患心血管病。而且与欧美发达国家相比更趋于年轻化。


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本世纪是医学飞速发展的时期,在心血管疾病领域的诊断与治疗,各种技术手段层出不穷、日益更新。特别是影像技术在最近十余年发展更甚,包括多层螺旋CT及其三维重建、超声心动图、电影磁共振成像(CMR)、单电子发射计算机断层显像(SPECT)及正电子发射计算机断层显像(PET)、左心室造影等影像技术发展日新月异,并不断应用于临床,极大地拓展了心脏影像诊断与治疗的信息量和信息深度。本文将与您一同学习一下目前影像学对心功能研究的新进展。


1
MSCT



近年来,CT检测可对心脏及冠状动脉进行无创性评估,有关MSCT对心脏的应用研究是近年来的热点。国内外对MSCT评估左心功能的以有不少报道,如Masaki Yamamuro等人已经证实多排螺旋CT对EF的评估与MRI对EF的评估有很好的相关性,而且准确性高于二维超声心动图和心电门控的SPECT[1]。早期研究表明MDCT如用Simpson法测左室射血分数与左心室造影有很好的相关性[2]。

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CT心脏扫描也有其局限性,如对患者的放射线伤害、碘剂过敏或其他禁忌症,还有自身时间分辨率过慢引起的计算误差。但是随着“后64排CT”时代的到来,各种高端CT(如GE的宝石CT、西门子双源CT、东芝320排CT等)的时间分辨率、空间分辨率和Z轴覆盖的范围有了显的提高。而且高端CT都已经应用了前瞻性心电门控采集技术,使在优化图像的前提下,患者辐射剂量大幅降低。对于如冠心病患者需要CT冠脉造影的人群,由于MSCT冠脉造影的原始数据在发现有意义的冠脉狭窄、检出钙化板块、评价粥样硬化斑块负荷和分析板块成分等的同时[3],还可以计算出心室的EDV、ESV、EF等左心功能参数,患者不需要接受额外的X线照射。


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MSCT“一站式”的后处理技术的综合应用和程序化,可对心功能、冠脉、心肌和瓣膜进行多种重建和分析,对心脏进行全面形态学和功能学诊断。 随着能谱CT进入临床,CT也进入一个崭新的时代。

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2
超声心动图


       超声心动图可以可靠的测量左室射血分数,因为其简单、快捷、有效、廉价、无创、无放射辐射等优势被临床广泛应用[4]。然而,超声心动图有许多局限性。M型超声是声学图像,对操作者有很强的依赖性。而且其计算以几何假说为基础,不能对心室扩大和变形的患者保证准确性。这种几何假说以一个单一断面代替整个左心室尤其对室壁运动异常的患者来说是有问题的。


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      二维超声克服了一些问题,但是其需要从一个限定的左心室样本中推算数据,而且高度依靠对心室内壁的准确定义[5],多于10%的患者对左心内壁的确定是不准确的[6]。因此观察者与观察者之间存在差异性,重复性差。当然随着三维超声、速度向量技术、斑点追踪技术等先进技术的应用,其准确性和重复性得到了不小的提高,但仍然不能被临床足够信任。

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3
SPECT和PET


      SPECT对左心功能的测定方法有平衡法核素心室显像、首次通过法、门控核素心肌灌注显像等。平衡法核素心室显像基本原理基于测量左心室腔内血池计数值改变,而非根据几何图形的改变,因几何图形受多种因素影像,其中也包括人的因素。在测定左室射血分数上与X线左室造影对比,取得良好的相关性(r=0.85~0.95)。而且其重复性好,重复性相关系数达到0.95以上。平衡法核素心室显像可以一次性测多种心功能指标,其中除了测量左室收缩和舒张功能,还可以观察心室肌的协调性和同步性。为左心室节段性收缩异常提供了更为直观和数据化的重要信息。正是因为其准确性高,稳定性和重复性好的原因,一些外国文献认为其是测量左室功能的“金标准”[7]。

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       虽然其准确性高于门控核素心肌灌注显像,但是由于不能对心肌血流灌注进行评估,目前临床用平衡法核素心室显像的数量已大大减少。门控核素心肌灌注显像可以对心肌血流灌注和左心功能提供综合的信息,在临床的重要性也越来越受重视[8]。然而,门控核素心肌灌注显像的诊断准确性因为其空间分辨率低而对大小血管的观察受到局限,而且当梗死后出现的灌注减低时,对左室区域的准确周围划线十分困难,往往高估了射血分数[9]。首次通过法主要应用于测量RVEF,也是近年来公认测定右心射血分数的首选方法,因为避免了解剖重叠,以收缩期、舒张期计数改变为射血分数的计算依据,也是比较准确的方法。

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在一次心电门控18F-FDG PET检查中既可以测左室功能,又可以对心肌代谢进行评估,而不需要额外的扫描时间和患者负担。Riemer H.J.A等人已证实心电门控18F-FDG PET在评估左室体积、左室射血分数和局部左室运动上与CMR有很好的相关性[10]。随着PET-CT的广泛应用,更可以一站式的对心肌进行评价。但不管是PET或PET-CT价格过高,开展受到一定局限。


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4
CMR(Cine MR imaging)



       电影磁共振成像是评估局部或全部左室功能的参考方法。电影磁共振成像的优势在于无放射辐射、避免对比剂的注射、高时间分辨率和空间分辨率[11]。CMR是一种三维技术,不依靠几何假说,可以清楚的描绘出心内膜和心外膜,而且可以重复对左室体积和功能数据进行定量的测量[12],表现出很高的准确性和重复性。有些学者将MRI结果与实测模型内液体体积比较,发现有良好的一致性。


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       目前,多数学者认为CMR是测量心脏解剖、功能和体积的金标准[13]。人们已经通过turbo自旋回波序列和稳定态自由旋进成像序列对不同年龄和性别人群的左室体积和左心功能标准值进行了研究[14][15]。对于冠心病患者,MRI更是“一站式”综合检查,包括心脏心态、运动功能、血流灌注以及冠状动脉成像等。但是由于CMR检查用时长,费用高,且部分患者存在禁忌症,因此临床推广还存在许多问题。


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5
X线左心室造影


由于其为有创性的检查,目前临床多不采用。常规导管法左心室造影对左室射血分数测量较准确,且可以动态观察左室收缩和舒张、左室腔内的血栓形成,同时检测血生化及左室和主动脉压[16],但是其难以多次重复测量左室功能[17],且受造影体位限制,造影是多取右前斜位的“单平面面积-长度法”计算左室腔容积和射血分数,对不规则的左室腔评估并不是十分让人满意[18]。然而在国内不少文献将其当作评价其他无创伤性影像学技术诊断的基础或标准,且有些文献认为其是测量左心室容积的“金标准”。

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笔者认为随着影像学的进步和计算算法的不断更新已经有许多无创性影像手段可以取代左心室造影。在近年国外文献中已很少发现对左心室造影的研究,且多以MRI为诊断或比较的“金标准”。当然目前国内也有很多文献报道用单平面Simpson法测左心室容积,其准确性也得到证实[19]


6
总结


随着医疗技术的发展,各种评价心功能的影像学技术都向着更加全面、准确和便捷的方向发展,心功能影像学方法的具体选择不单是看是否可以提供清晰的图像和准确的功能分析,而是需要根据冠心病患者不同的病理生理来进行选择,无创、准确、方便、廉价、可重复性好、综合性强的方法应为首选。对于需要CT冠脉造影的冠心病患者而言,能谱CT无疑是一种值得推广的综合检查,随着其软件的不断提升,其在心脏领域发展前景应当受到临床的越来越多的重视。

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参考文献

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