第4章核素心肌灌注显像

第4章核素心肌灌注显像核素心肌灌注显像(myocardialperfusionimaging,MPI)作为影像学重要组成部分之一,对心血管疾病的临床诊断，可以提供多方面的信息，包括：解剖形态学、心脏功能、心肌血流灌注、心肌代谢、心肌受体和组织定征等。单就用于心血管疾病诊断的核素显像而言，其仪器常用的有单光子发射型断层仪(SinglePhotonEmissionComputedTomographySPECT)、正电子发射型断层仪(PositronEmissionTomographyPET)。与其他影像学不同的是，核素显像是一种显示生物体内生理、病理和生化功能与代谢过程的无创性功能性显像检查方法。国内绝大多数心肌灌注显像剂是适用于单光子发射型断层(SPECT)的99mTc-甲氧基异丁基异腈(99mTc-MIBI),少数单位使用正电子类放射性核素标记的显像剂(PET),如150-水、13N-氨(13N-NH3)等。核素心肌灌注显像在临床上主要作为心肌存活的检测技术手段。存活心肌是心脏血流灌注与功能均降低，但代谢仍维持在低水平状态；冠状动脉再通后，心肌功能异常可得到改善或恢复，包括心肌顿抑、心肌冬眠和重伤心肌。心肌顿抑是指冠状动脉急性完全闭塞后遭受严重缺血的打击，引起左心室功能急剧下降的心肌，在血流灌注后，这些心肌功能在数十分钟至数周后可自行恢复。心肌冬眠是心肌结构无改变但心肌代谢维持在低水平，一旦血流灌注改善后，心脏舒缩功能可即刻恢复，可能是侧支形成及残余血流维持心肌存活，使心肌细胞维持在低水平状态。重伤心肌是指缺血持续数小时后，出现心内膜下心肌梗死，这种梗死区域心肌不完全致死、可逆性不完全的状态，再灌注时，重伤心肌功能可部分恢复。在临床上，心肌顿抑、心肌冬眠及重伤心肌可同时存在，有时很难严格区分。准确识别这些存活心肌,对其治疗选择和预后评估均十分重要。存活心肌的最可靠标志是代谢活动的存在，而一定量的血流灌注则是保证代谢活动的基础。因此反映心肌血流灌注和代谢的两种显像剂均可以判定心肌细胞的存活性。存活心肌的特征是：①具有代谢功能；②具有完整的细胞膜；③有血流灌注；④有收缩期储备即对正性肌力药有收缩增强反应。存活心肌的判断方法很多，主要从心肌代谢、心肌血流灌注、心室壁运动及解剖、形态等方面来判断，最常见的是：SPECT、PET、超声心动图、MRI及多层螺旋CT(MSCT)等。每种检查方法都有其优缺点和适用范围。核素显像评价存活心肌的研究应用主要包括SPECT心肌显像和PET心肌显像。心肌灌注显像剂静脉注射后，在心肌内的初始分布取决于局部心肌血流灌注量，随后心肌对心肌灌注显像剂的摄取与清除处于一个动态平衡的过程，呈现“再分布”。心肌灌注显像剂在心肌内的聚集量与局部心肌血量成正比，与局部心肌细胞的功能或活性密切相关。当冠状动脉狭窄达到一定程度时，局部心肌血流灌注的绝对降低，或者在运动试验或药物负荷试验时，正常冠状动脉供血区的心肌血流灌注明显增加，而有病变的冠状动脉供血区的心肌血流灌注相对少于正常的冠状动脉供血区，从而导致局部心肌血流分布的不平衡，心肌对显像剂的摄取绝对或相对减少，在心肌显像图上表现为放射性稀疏或缺损区。冠状动脉具有很强的代偿功能，即使冠状动脉存在明显狭窄，由于冠状动脉自身的调节作用，仍能使静息状态的冠状动脉血流保持正常，因此，对于诊断冠心病，心肌显像常需与运动试验或药物负荷试验相结合。一、心肌核素灌注显像方法（一）单光子发射型断层（SPECT）SPECT心肌灌注断层显像成本较低，使用方便，是心脏病学的常规方法。通常自右前斜位45°至左后斜位45°，旋转180°或行360°采集，采集30~60个投影。每个投影采集时间为30~40s,矩阵为64X64。探头配置低能通用或高分辨型准直器。可获得左心室心肌短轴、水平和垂直长轴断层图。（二）正电子发射型断层（PET）PET具有高图像分辨率,可以提高敏感性和特异性,定量测量存活心肌绝对数,对理解发病机制很重要。国际上通常认为 18F-脱氧葡萄糖正电子发射型计算机断层显像（18FGlucosePositronEmissionComputedTomograph,y18F-FDG-PET）是检测存活心肌最准确的方法,称为“金标准”。18F-FDG是葡萄糖的类似物,在血液、组织中的转运与葡萄糖相似,通过相同的转运载体进入心肌细胞内,在己糖激酶催化下磷酸化为6-磷酸FDG。因为结构差异,6-磷酸FDG不能沿着糖酵解途径继续代谢,而且由于其带负电荷,不能自由通过细胞膜。此外,心肌细胞的葡萄糖-6-磷酸酶活性低,脱磷酸作用弱,因此以6-磷酸FDG的形式滞留在心肌细胞内。18F-FDG的结构类似于葡萄糖,摄取过程开始类似于葡萄糖的糖酵解过程,经细胞转运后,在己糖激酶作用下被磷酸化,但与葡萄糖不同,18F-FDG磷酸化后不再参与进一步的代谢过程,滞留在心肌细胞中,可作为示踪剂进行显像以反映心肌细胞的葡萄糖摄取过程。正电子发射型计算机断层显像法,通过血流灌注及细胞膜的完整性两个方面来反映心肌是否存活。 201Tl心肌灌注显像因有其固有物理和生物学特性,可无创、准确地反映心肌血流灌注及心肌细胞的活动,认为是仅次于18F-FDG-PET显像的有效方法。最近研究发现,201Tl心肌灌注显像在有过心肌梗死病史的非糖尿病患者中能更好地判定心肌的存活。缺血心肌201Tl摄取峰值时间延长,缺血周边正常心肌细胞中的201Tl也会慢慢弥散到缺血区,因而出现再分布现象,借此可区别缺血与坏死心肌,即有再分布表现提示为存活心肌,否则为坏死或瘢痕组织。由于201Tl固有的物理和生物学特性及其量化、简便、无创、灵敏等特点,特别适用于不便行介入试验的患者,且可操作性强,对基层医院,更具安全性,对了解心肌血供和心肌的存活不失为一种有效方法。在18F-FDG-PET显像中,顿抑心肌表现为血流正常而18F-FDG代谢降低；冬眠心肌表现为血流降低与18F-FDG高摄取;而坏死心肌或心肌梗死瘢痕则表现为血流减少,18F-FDG代谢降低,血流代谢缺损匹配。18F-FDG存在两个局限性:①心肌对18F-FDG的摄取取决于饮食状态；②它只反映了葡萄糖代谢的初始过程,在急性心肌梗死早期,坏死心肌也能摄取18f-fdg；另外，18f-fdg-pet需在医院内配置专业加速器，其费用昂贵、技术复杂，使用不方便，使PET的临床使用受到很大限制。（三）门控心肌显像门控心肌SPECT和非门控心肌SPECT的不同之处在于，门控心肌SPECT数据采集时，用心电图作为门控信号（通常取 R波），在每一个投影，每个心动周期采集8~16帧图像（通常采集8帧），RR窗值为20%。在显示断层影像同时，可观察室壁运动，获得众多心功能参数。研究表明门控与非门控心肌断层显像在诊断CAD方面无明显差异，但门控心肌断层显像可提高对小范围灌注异常的检出率，当用于评价心肌活性时，虽然非门控心肌断层显像也能直观地显示心肌梗死部位灌注减低区，但有明显低估存活心肌的缺点，特别是心肌顿抑或心肌冬眠往往与坏死心肌、心肌瘢痕混合存在，显示放射性减低而难以区分，而门控SPECT通过测定舒张末期和收缩末期图像心室壁计数变化，可准确获得心室壁局部收缩功能的定量信息，结合局部运动变化及室壁增厚率等门控信息有助于存活心肌的检出。（四） 符合线路SPECT显像近年来，随着符合线路在SPECT仪器中的应用，使SPECT检测存活心肌得到很大的发展。用18F-FDG作为心肌灌注显像剂，患者禁食12小时，测定腹血糖水平，通过口服葡萄糖或注射胰岛素等，调节血糖适当范围，对于糖尿病患者，在口服阿甘莫司后，图像质量更好。一般注射18F-FDG111〜370MBq1小时后进行发射扫描。在心肌缺血过程中，能量的产生由游离脂肪酸的氧化转变为葡萄糖，葡萄糖成为心肌能量主要来源，故其葡萄糖利用率增加， 18F-FDG显像时，缺血区显像剂摄取增加，而不可逆心肌损害的心肌节段组织中葡萄糖的利用与血流量呈平行降低。一般公认18F-FDG-PET显像是判定心肌细胞存活的“金标准”，而18F-FDG符合线路SPECT显像在评价心肌活性的准确率方面与18F-FDG-PET显像有较好的一致性，文献报道符合率达88%。符合线路SPECT仪器中配备除常规高能准直器（400keV）外，还配备超高能准直器（511keV）,它不仅有常规单光子核素显像的优势，而且能完成18F标记正电子核素显像，价格明显低于PET，更有利于临床推广应用。18F-FDGSPECT显像与18F-FDG-PET显像在评价活心肌方面有较好的一致性。（五） 双核素显像主要有:99mTc-MIBI/18F-FDG、99mTc-HL91/201Tl和99mTc-MIBI/201Tl三种双核素心肌显像,可以提高存活心肌阳性预测值。随着99mTc-MIBI作为心肌灌注显像剂在临床应用的日益广泛以及 18F-FDGSPECT成像技术的日趋完善,采用18F-FDG-SPECT显像与99mTc-MIBI门控心肌灌注SPECT显像来联合评估存活心肌是可行的,既可以利用99mTc-MIBI门控SPECT量化信息弥补非门控显像低估心肌活力的不足,又利用18F-FDG心肌代谢显像的“金标准”,进一步提高检出存活心肌的敏感度和准确度,是当前存活心肌研究的热点。（六）其它近年来,在SPECT和PET基础上添加X线CT成像系统,形成SPECT/CT和PET/CT,实现了图像融合,一幅图像可以同时提供病变部位的功能代谢状况和精确的解剖结构,从而把心脏核医学的发展向前推进了一步。二、 心肌灌注显像类型（一） 静息显像检查前空腹，静脉注射201Tl92.5~111MBq后5min，采用SPECT进行断层显像，有明显心肌灌注异常时，应加做 3~4h延迟显像。若采用99mTc-MIBI，则于静脉注射740~925MBq后30min,嘱患者进食500ml牛奶，以促进肝脏放射性的清除，1~1.5h后进行心肌断层显像。（二） 负荷试验显像为了获得理想的显像结果，患者应在负荷试验前 3~4h开始禁食，停用B阻滞药等所有可能影响患者的心率或心肌血流灌注的药物。在24h前停用普萘洛尔，4h前停用长效硝酸盐、硝酸甘油等。①运动试验：通常采用活动平板或踏车试验，一般从25W开始，每2~3min递增25W，在达到运动次极量时，静脉注201Tl110~174MBq、99mTc-MIBI或99mTc-tetrofosmin,再鼓励患者运动30~60s；②双密达莫试验：双密达莫具有强有力的血管扩张作用，是间接通过增加内源性腺苷而发生作用的。足量的双密达莫可使正常冠状动脉的血流量增加4~5倍，而病变的冠状动脉则不可能相应地扩张，其灵敏度和特异性与运动试验相似；③腺苷试验：基本原理与双密达莫试验相似，所不同的是，它通过外源性腺苷而发生作用。由于其有降低窦房结的自律性与房室结传导速度的作用，对窦房或房室结病变的患者要慎用。三、 心肌灌注显像方案（一） 99mTc-MIBI心肌显像99mTc-甲氧异腈（technetium99-sestamib，i99mTc-MIBI）是一种心肌灌注显像剂,

为亲脂性化合物,心肌通过被动弥散摄取,不依赖于Na+-K+ATP酶,与血流灌注

及细胞活力相关。目前虽然有多种 99mTc标记的化合物应用于临床,但其中应用最多的还是99mTc-MIBI。99mTc-MIBI半衰期短（6h）,经肝胆管和肾脏排泄快、肺脏摄取少,99mTc-MIBI能提高诊断存活心肌的敏感性。它是近年来应用越来越多的一种核医学显像方法，可在获得心肌血流灌注影像的同时，观察左室壁运动及收缩末期和舒张末期室壁厚度的变化率，并获得左心室功能参数，负荷与静息方案均同99mTc-MIBI一般心肌断层显像，99mTc-MIBI用量为925~1110MBq，总采集时间为20min,影像重建与一般断层图像相同，但分辨率及灵敏度提高。可以静脉注射10倍于201Tl的剂量而采集计数高。这些都保证了图像的高质量、高分辨率、高清晰度。另外,利用心肌摄取显像剂与血流呈正相关,通过运动或药物负荷因素影响心肌血供再进行心肌灌注显像,可以检测到静息显像中未能发现的隐匿缺血,提高诊断价值。细胞对99mTc-MIBI的摄取依赖于细胞膜及线粒体膜的完整性,较少受代谢抑制的影响,只要细胞膜的完整性未被破坏,即便有缺血、缺氧等情况存在,心肌细胞仍能摄取99mTc-MIBI。99mTc-MIBI是脂溶性单价离子复合物，被动扩散于心肌细胞间，不受Na+，K+-ATP酶的影响，在细胞内90%结合于线粒体蛋白上，心肌细胞的99mTc-MIBI摄取量只占静息血流的1%，加之心肌血流灌注与心肌活力之间并无确切关系，因此，仅使用99mTc-MIBI断层显像很容易低估心肌细胞活力。99mTc-tetrofosmin心肌显像与99mTc-MIBI心肌显像相似，在注射99mTc-tetrofosmin后的显像时间可以稍早一些。1．1天法：可采用静态、负荷试验显像或负荷试验、静态显像；2．2天法：患者先行运动试验显像，负荷试验后1~2d行静态显像，如负荷试验心肌显像正常，可不做静态显像，嘱患者在注射99mTc-MIBI后30min，喝500ml牛奶，在注射99mTc-MIBI后60~90min,行心肌SPECT显像；3．双核素显像：静息状态下，静脉注射 74MBq（2mCi）201Tl后，采集静态显像，然后行负荷试验，静脉注射925MBq（25mCi）99mTc-MIBI，1h后，采集负荷试验显像。（二） 201Tl心肌显像201Tl（氯化亚铊）心肌SPECT显像评价缺血/存活心肌应用最早、也最为广泛，目前仍是最常用的方法之一。201Tl系钾离子类似物,依赖膜主动转运机制,从而反映细胞膜的完整性和心肌细胞的活性。正常心肌节段示踪剂洗脱快 ,异常节段洗脱慢,但随着时间推延,心肌灌注异常节段可出现正常化,此即心肌的再分布现象。注射201Tl后初次心脏显像,其灌注缺损反映了心肌缺血或心肌坏死。运动高峰时注入201Tl，即刻采集成像，3〜4h后行再分布显像。201Tl常规（运动/再分布）显像明显低估了心肌细胞的活性。 许多研究表明，201Tl常规3〜5小时再分布显像低估存活心肌，而后201Tl再注射及24小时延迟显像估价存活心肌的能力明显优于3〜5小时延迟显像。心肌存活区常出现201Tl再分布，而坏死或瘢痕心肌不出现再分布，呈固定缺损。201Tl心肌灌注显像因有其固有物理和生物学特性，可无创、准确地反映心肌血流灌注及心肌细胞的活动，认为是仅次于18F-FDG-PET显像的有效方法。最近研究发现，201Tl心肌灌注显像在有过心肌梗死病史的非糖尿病患者中能更好地判定心肌的存活。缺血心肌 201Tl摄取峰值时间延长，缺血周边正常心肌细胞中的201Tl也会慢慢弥散到缺血区，因而出现再分布现象，借此可区别缺血与坏死心肌，即有再分布表现提示为存活心肌，否则为坏死或瘢痕组织。由于201Tl固有的物理和生物学特性及其量化、简便、无创、灵敏等特点，特别适用于不便行介入试验的患者，且可操作性强，对基层医院，更具安全性，对了解心肌血供和心肌的存活不失为一种有效方法。（三） 99Tcm-HL91乏氧心肌显像乏氧心肌显著摄取99mTc-乏氧配体-91（99mTc-hypoxialigand91,99mTc-HL91）并随着乏氧程度的加重，摄取率逐渐增高，而坏死心肌组织则不摄取 99mTc-HL91，乏氧显像剂能直接与乏氧心肌组织结合成像,是一种“阳性”显像。虽然,99mTc-HL91乏氧显像检测存活心肌的敏感度与99mTc-MIBI心肌显像比较差异无显著性,但特异度为100%,显著高于99mTc-MIBI显像。作为鉴别坏死无存活心肌的手段,99mTc-HL91乏氧显像优于99mTc-MIBI心肌显像。99mTc-HL91细胞内滞留机制取决于组织氧浓度和灌注降低,而非代谢调节。目前应用于临床的心肌灌注显像剂大部分随着血流降低,心脏摄取降低,即“阴性”显像,而99mTc-HL91等乏氧显像剂随着血流降低,心脏摄取增加,表现为“阳性”显像,其潜在的临床价值包括检测冠心病（尤其是多支血管病变）患者慢性缺血、无功能但存活心肌（冬眠心肌）;检测急性心肌梗死早期在灌注后的存活心肌。由于缺乏血管的供应而产生的乏氧被认为是促进血管生成的重要因素,乏氧显像亦可作为一种非侵入方法评价心血管生成。目前合成的乏氧显像剂种类很多,大致分为硝基咪唑类和非硝基咪唑类两大类。含硝基咪唑成分的药物最初是用放射性卤素标记的 MISO（misonidazole）及其衍生物,目前99mTc标记的多种显像剂亦处于研究阶段。非硝基咪唑类显像剂包括99mTc-KL91以及68铜（Cu）标记的BTS（bisthiosemicarbazone衍生物等,它们均可通过各种机制选择性滞留于乏氧组织内。但初期研究表明,硝基咪唑类化合物在急性心肌梗死或再灌注后并不能有效区分有活力和无活力心肌细胞,因为在这种情况下细胞迅速经历了从可逆性到不可逆性缺血性损伤的过程,从而影响了对心肌梗死的判断。因此硝基咪唑乏氧显像更多地用于在急性心肌梗死恢复灌注前探查可挽救心肌、长期心肌梗死后的持续性心肌缺血以及慢性心肌缺血患者冬眠心肌的检测等。另有研究证实,由于乏氧引起的一些细胞因子及血管因子的变化可能促使心肌病的发展,这也为乏氧显像诊断易发展为心力衰竭的心肌病前状态成为可能。体内研究表明,只有在心肌内的氧含量减少到明显低的水平才有可能出现乏氧显像剂的明显滞留,导致该显像剂对短暂的心肌缺血如心肌顿抑等可能不敏感,而对持续的慢性缺血组织可能较为合适。（四） 核素标记的脂肪酸脂肪是心肌的主要能量来源，脂肪酸的摄取和清除既取决于心肌血流灌注，又反映心肌代谢活动，特别是能用单光子核素进行标记，因此，近几年来这方面研究比较活跃。心肌脂肪代谢显像常用的单光子显像剂是 123I-BMIPP和123I-IP-PA，它们由于受到空间化学结构的影响 ，使其进入线粒体进一步氧化受阻，而以甘油三脂和磷脂形式储存于脂肪细胞， 这样能很好满足SPECT采集时间，得到高质量的图像。心肌脂肪代谢显像的优点是显像采集速度快，可用于急诊。现在心肌脂肪代谢SPECT显像已在临床上推广应用，效果理想。（五） 18F-FDG-PET心肌代谢显像在评价存活心肌的方法中，一般以18F-氟脱氧葡萄糖（FDG）PET心肌代谢显像为最重要也最常见。国际上通常认为 18F-FDG-PET是检测存活心肌最准确的方法,称为“金标准”。18F-FDG是葡萄糖的类似物，在血液、组织中的转运与葡萄糖相似，通过相同的转运载体进入心肌细胞内，在己糖激酶催化下磷酸化为6-磷酸FDG。因为结构差异，6-磷酸FDG不能沿着糖酵解途径继续代谢，而且由于其带负电荷，不能自由通过细胞膜。此外，心肌细胞的葡萄糖-6-磷酸酶活性低，脱磷酸作用弱，因此以6-磷酸FDG的形式滞留在心肌细胞内。18F-FDG的结构类似于葡萄糖,摄取过程开始类似于葡萄糖的糖酵解过程,经细胞转运后,在己糖激酶作用下被磷酸化,但与葡萄糖不同,18F-FDG经磷酸化后不再参与进一步的代谢过程,滞留在心肌细胞中,可作为示踪剂进行显像以反映心肌细胞的葡萄糖摄取过程。PET通过血流灌注及细胞膜的完整性两个方面来反映心肌是否存活。在18F-FDG-PET显像中,顿抑心肌表现为血流正常而18FDG代谢降低；冬眠心肌表现为血流降低与18FDG高摄取;而坏死心肌或心肌梗死瘢痕则表现为血流减少,18FDG代谢降低,血流代谢缺损匹配。评价心肌活性时，通常将心肌灌注与葡萄糖代谢显像结合起来分析，并根据血流与代谢显像匹配与否评价心肌活性，其基本的显像模式有3种，一是血流与代谢显像心肌的显像剂分布均匀，提示为正常；二是血流灌注低，而葡萄糖利用正常或相对增加，称之为血流-代谢不匹配，是心肌存活的有力证据；三是局部心肌血流与葡萄糖的利用一致性减低，呈二者匹配图像，为心肌瘢痕和不可逆损伤的标志。18F-FDG只被心肌细胞所摄取，其摄取量占静脉注射量的1%〜4%,在血液中很快被清除。PET以其独特的优点，能精确地定量测定局部心肌的代谢状态，通过观察血流灌注和葡萄糖摄取率判断心肌是否存活，并能术前准确预测室壁活动消失区及血流灌注减低区的心肌活性及术后局部功能恢复。对冠脉搭桥术的筛选及手术成功率起到不可估量的作用。18F-FDG-PET心肌代谢显像的特点 ：①PET心肌显像空间分辨率优于SPECT，可进行四维立体显像。 ②PET所用的核素（C、N、0、F）是人体的基本元素，合乎生理要求，不干扰人体的组织代谢和内环境平衡。 ③18F的半衰期短，在生物体内积分剂量低，可以用较大剂量，获得清晰图像。18f-fdg-pet心肌代谢显像也有一定的局限性：①心肌对18f-fdg的摄取取决于饮食状态；②它只反映葡萄糖代谢的首始过程，对糖尿病和MAI早期患者，18f-fdg不适合于鉴别坏死与存活心肌；③不能提供有关节段性室壁运动的信息；④18f-fdg-pet需在医院内配置专业加速器,其费用昂贵、技术复杂,使用不方便，使PET的临床使用受到很大限制。四、心肌灌注图像分析心肌断层图像分析，主要观察左心室的各个不同的心肌节段的放射性分布、心肌形态、心腔大小以及右室心肌显影情况。（一） 正常图形左心室心肌显影清晰，放射性分布均匀，心腔为放射性稀疏或无放射性分布，心尖和基底部的放射性分布可能稍稀疏。静息心肌显像图中，右心室通常不显像，肺内放射性极少，负荷试验后心肌显像时，右心室可能显影。靶心图放射性分布与短轴断面图像相同，能直观显示冠状动脉的供血区。（二） 完全可逆性灌注缺损负荷影像显示放射性缺损或稀疏。在201Tl再分布显像或99mTc-MIBI静息显像中，上述放射性稀疏、缺损区呈现放射性填充，是心肌缺血的典型表现。（三）不可逆性灌注缺损负荷影像及静息影像中，均显示局部心肌放射性稀疏或缺损，无再分布或再填充，通常为心肌疤痕或心肌梗死。（四）混合性灌注缺损静息影像显示原放射性缺损区呈部分填充，心室壁不可逆和可逆性缺损同时存在，通常见于心肌梗死伴缺血或侧枝循环形成。（五）花斑型异常室壁内出现斑片状放射性稀疏，通常见于心肌病、心肌炎。（六）反向再分布负荷影像心肌放射性分布正常，静息影像表现放射性稀疏或缺损。反向再分布的意义不明，可能与X综合征有一定关系。五、临床应用（一）病变部位和解剖结构的诊断核素心室造影、心肌显像等虽可提供一些形态学的诊断要点，但由于核素显像仪器的空间分辨率相对不高，显示解剖结构不是其强项，不能从不同角度精确显示心血管疾病的解剖结构变化。（二）心肌血流灌注冠心病，冠状动脉管壁上形成粥样硬化斑块，造成冠状动脉狭窄，其后果是局部心肌血流灌注降低，心肌缺血，急性冠状动脉堵塞可导致急性心肌梗死。冠状动脉造影有一定的局限性，即对心肌的血流灌注异常、心肌存活、心肌缺血的程度与范围，以及确立治疗方案，评估疗效和预测后等有一定限制。应用核素心肌灌注显像检测心肌血流灌注是可靠手段。无创诊断心肌血流灌注状况，201TI或99mTc标记的示踪剂如99mTc-MIBI,99mTc-etrofosmin；单光子发射型断层（SPECT）心肌灌注显像是首选方法，其诊断冠心病的敏感性、特异性和准确率都在85%--90%左右，价效比值很高。对于拟诊为冠心病的病人是否进行进一步的冠状动脉造影，心肌灌注断层显像具有“gatekeepe”r的作用，即，心肌灌注显像正常的病人，基本上不再需要进行有创的冠状动脉造影，而显像有心肌缺血或梗塞的病人则可进行冠状动脉造影以确定其狭窄部位，和是否行再血管化治疗。比SPECT心肌灌注显像更进一步的是，PET心肌灌注显像可用于对局部心肌血流绝对定量分析，计算心肌灌注储备。PET心肌灌注显像定量分析有利于临床医师理解病理生理变化和病情发展。随着年龄的增长,冠状动脉粥样硬化斑开始形成并逐渐增多。但只有当冠状动脉粥样硬化斑导致管腔狭窄、血栓形成,才会产生心肌缺血。其中,不稳定斑块破溃、血栓形成,是导致急性冠状动脉综合征、急性心肌梗死、心源性猝死的重要原因。心脏核医学利用放射性核素标记不稳定斑块靶向物质,从而找出那些有易损斑块的患者。这方面的工作仍处于研究状态。动脉粥样硬化核素显像可利用放射性核素标记参与动脉粥样硬化的中间物质进行显像,定量反映斑块的组成、代谢及发展趋势,早期发现动脉粥样硬化的发生,更有意义的是通过特异性显像剂使不稳定斑块得以显示,以便积极采取措施,控制动脉粥样硬化的进一步发展,减少临床事件的发生。近年来,在核医学显像中应用于动脉粥样硬化的显像剂明显增加,为疾病筛选、治疗决策、疗效观察及随访研究提供了可靠的依据。从动脉粥样硬化斑块形成的不同环节,设计核素动脉粥样硬化斑显像剂,包括脂质沉积、血管平滑肌增殖、血小板激活、纤维蛋白原激活等。简而言之,就是以放射性核素标记上述环节中特异性物质作为显像剂,进行斑块显像。低密度脂蛋白(LowDensityLipoprotein，LDL)在粥样斑块沉积是粥样硬化形成的重要环节。Bozoky等在动物试验中发现99mTc-LDL可在动脉粥样硬化病变处浓聚。斑块对氧化型LDL抗体的摄取与粥样硬化病变程度和不稳定程度相关,可用于早期发现富含脂质的病变、鉴别不稳定斑块以及评价治疗动脉粥样硬化病变新药的疗效。动脉粥样硬化斑块中泡沫细胞的含量越高,越易发生斑块溃破。泡沫细胞主要来源于增殖平滑肌细胞和大量吞噬脂质的巨噬细胞,而这两种细胞可被99mTc-四磷酸二腺苷(diadenosinetetraphosphat，e99mTc-Ap4A)所显示,99mTc-Ap4A高摄取的斑块提示其不稳定和易溃破。根据类似原理,鼠/人嵌合型抗体Z2D3的片段Z2D3F(ab')2经111铟(In)标记后可在动物模型上通过定位于增殖的平滑肌而显示动脉粥样斑块；放射性核素标记的合成4(syntheticpeptide-4,SP-4)可通过与泡沫细胞结合而显示动脉斑块,有望成为一种较理想的动脉粥样硬化显像剂。18F-FDG除可用来行心肌代谢显像外,还在实验性动脉粥样硬化斑块中有显著的浓聚,而且与巨噬细胞的数量有着高度的相关性。不稳定斑块内含有丰富的巨噬细胞,因此18F-FDGPET可用于不稳定斑块的选择性探查,并对血管内的巨噬细胞的活力进行定量分析。除上述多种显像剂外，白细胞介素2(IL-2)是一种细胞因子，它的存在也是斑块不稳定的标志。除可通过99mTc-IL-2显像探测不稳定斑块的存在之外,还可在进行降脂治疗前后通过99mTc-IL-2摄取的变化评价动脉粥样硬化斑块的治疗效果。另外,99mTc标记的DMP-444新型环5肽,可作为蛋白酶抗性的、血小板糖蛋白(GP)Hb/川a受体拮抗剂,有助于显示损伤动脉。GPW是血小板胶原的主要受体,在动脉粥样硬化损伤部位对血栓的形成起着重要作用,放射性核素标记的GP切可以作为检测血栓和不稳定动脉粥样硬化斑块的无创伤显像剂。心脏功能测定心脏功能测定是研究最广泛,发表文章最多的领域,但仍存在不少未解决的问题。现有的方法粗略可分为两大类:一种是几何形态学法(Geometricmethod),如超声动图、磁共振成像、心室造影、控心肌灌注显像、超高速CT和螺旋CT等。另一种是计数法(Countthemethod)，如核素心室造影(首次通过法和平衡法)。前者主要根据心腔形态计算心室容积,再计算出心室射血分数、室壁运动参数等，后者系根据心室腔内血池放射性随容积变化换算成心室容积，得到一系列的心功能门控参数。门控心肌灌注显像的优势在于同时显示心肌灌注异常和右室整体功能、室壁运动，对于诊断冠心病所提供的信息是比较全面的。首次通过法核素心室造影由于避免了解剖重叠，以心室内收缩、舒张期计数变化为射血分数的计算依据，可能是比较好的方法。平衡法核素心室造影在显示心室整体和局部收缩、舒张功能的同时，还提供心室收缩的时相和幅度分析 （相位图、相位直方图和振幅图），对心室节段性收缩功能异常提供了更为直观和数据化的信息，在很大程度上避免了人为因素对室壁运动的误判。（四）心肌代谢心肌缺血后,心肌组织可出现心肌坏死、心肌冬眠和心肌顿抑3种不同的情况,其中心肌坏死是真正不可逆损害,即使局部血流重建后仍得不到恢复。临床诊断为心肌梗死者,虽然心肌灌注与功能均降低,但部分梗死心肌葡萄糖代谢仍存在,它们是濒临死亡的冬眠心肌,一旦血流灌注恢复,这些临死心肌就能得到挽救最终恢复正常功能。反之,梗死心肌内如果没有存活心肌,即使该心肌的血流灌注得到恢复,最终也不会恢复功能,只是形成瘢痕组织。心肌代谢显像是核素显像中最引人注目的独特的显像方法之一，大致可将代谢显像分为四方面:糖代谢显像、脂肪酸代谢显像、氨基酸代谢显像和有氧代谢量像。其中，18f-脱氧葡萄糖（18F-FDG）显像在临床上应用最广，研究也较成熟；其次是脂肪酸代谢显像。代谢显像示踪剂主要由正电子核素标记，部分由碘标记，前者用于PET显像和具有符合线路的SPECT显像，后者用于SPECT显像。PET还能对动静态心肌代谢显像进行定量分析。心肌代谢显像反映了分子水平上的心肌病理生理变化，正常空腹情况下65-80%心肌能量来自脂肪酸，餐后和缺氧情况下心肌主要代谢葡萄糖。心肌能有氧代谢许多物质:如酮体、氨基酸、游离脂肪酸、丙酮酸盐和乳酸等。在缺血、梗塞、冬眠、顿抑以及心肌病心肌中，心肌的代谢发生显著变化。心肌缺血、缺氧时，心肌葡萄糖酵解显著增加，脂肪酸有氧代谢被抑制；坏死心肌则停止了所有的代谢活动；如果心肌还存在代谢，则提示有存活心肌；冬眠心肌和顿抑心肌的收缩力和有氧代谢均降低，甚至停止，心肌能量代谢主要依靠葡萄糖；在心肌病病人的心肌则发生脂肪酸代谢紊乱。PET心肌显像是一种无创、定量或半定量估价静态和负荷状态下的局部心肌血流灌注、生理和病理状态下的心肌代谢及心脏受体分布的影像学检查方法，是检测存活心肌的最准确的方法。PET检查可以同时评价血流灌注以及代谢情况，在CAD的诊断以及心肌活性评价方面有较好的敏感性和特异性。临床上常用的是PET心肌代谢显像和药物负荷PET心肌灌注显像。代谢活动的存在是心肌细胞存活的最可靠标志，因而是判断存活心肌最灵敏的方法，是判定心肌细胞存活的“金标准”。在评价存活心肌的方法中，一般以18F-氟脱氧葡萄糖（FDG）PET心肌代谢显像为最重要也最常见。评价心肌活性时，通常将心肌灌注与葡萄糖代谢显像结合起来分析，并根据血流与代谢显像匹配与否评价心肌活性，其基本的显像模式有3种，一是血流与代谢显像心肌的显像剂分布均匀，提示为正常；二是血流灌注低，而葡萄糖利用正常或相对增加，称之为血流-代谢不匹配，是心肌存活的有力证据；三是局部心肌血流与葡萄糖的利用一致性减低，呈二者匹配图像，为心肌瘢痕和不可逆损伤的标志。18F-FDG只被心肌细胞所摄取，其摄取量占静脉注射量的1%〜4%,在血液中很快被清除。PET以其独特的优点，能精确地定量测定局部心肌的代谢状态，通过观察血流灌注和葡萄糖摄取率判断心肌是否存活，并能术前准确预测室壁活动消失区及血流灌注减低区的心肌活性及术后局部功能恢复。对冠脉搭桥术的筛选及手术成功率起到不可估量的作用。如何在冠状动脉血运重建术前探查梗死心肌内的存活心肌,对于冠心病治疗决策具有重要意义。核素心肌代谢显像，反映心肌细胞代谢状态，如11C-棕榈酸盐PET代谢心肌断层显像，18F标记的脱氧葡萄糖(18F-FDG)PET代谢显像。18F-FDG心肌代谢显像是估价梗死心肌内存活心肌的“金标准”。核素心肌灌注显像证实为心肌梗死者,行18F-FDG心肌代谢显像,如果梗死区域内有18F-FDG摄取,提示该心肌内有存活心肌,再血管化治疗后,濒临死亡的心肌得到挽救,心功能恢复;如果梗死区域内无存活心肌,即使再血管化治疗后,梗死心肌血流灌注即使恢复,心功能也不能恢复,相反,手术期风险极大。传统的心肌灌注SPECT显像也能进行存活心肌的检测,但准确性低于18F-FDG心肌代谢显像。心肌细胞凋亡是心肌梗死早期心肌细胞的主要死亡形式,也是梗死范围扩大的独立预后因子。心肌细胞凋亡增多是心肌炎发展为扩张型心肌病的重要因素,也是扩张型心肌病发展为心力衰竭的重要机制之一。凋亡心肌细胞数量的增加可见于缺血性或非缺血性心肌病患者的移植心脏。研究心肌细胞凋亡的范围和程度有助于诊断心脏相关疾病并判断预后。此外,心肌凋亡显像可用于协助诊断心肌缺血,在心肌灌注显像时出现充盈缺损区,而凋亡显像正好能充填缺损区,协助做出缺血诊断。目前研究的凋亡细胞显像剂配体包括膜联蛋白V(Annexin-V),以及突触结合蛋白I的C2A片段。在使用放射性核素对以上配体进行标记后,可将其用于心肌凋亡阳性显像。99m