1、第六章 心血管系统,Cardiovascular System,第一临床医学院PET中心吴 湖 炳,循环系统示意图 心脏动脉毛细血管网静脉 形成一个密闭的系统 推动血液的循环,第一节 概述 心脏的作用,心脏是：动力泵 心脏的收缩和舒张运动推动血液向单一方向循环。,心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四种生理特性,正常心肌结构,左心室肌为右室肌的3倍厚,左室肌厚与左心室的动力泵功能有关 左心室壁由心尖、心室前壁、侧壁、室间隔、下壁组成 室间隔室间隔由肌部和膜部组成,心脏的能量需求及血液供应,心脏是动力泵 能量需求: 氧和营养物质(如葡萄糖和脂肪酸等)足够的血液供应应激状态 血液供应: 冠状
2、动脉左冠状动脉：左前降支和左旋支右冠状动脉,核医学显像可以了解 心脏血液供应、能量代谢及功能状态,心肌灌注显像：局部心肌血流灌注状态代谢显像:葡萄糖代谢、脂肪酸代谢、氧代谢 心血池显像：心脏的功能及室壁运动,第一节 心肌灌注显像,显像剂和显像仪器,心肌灌注的显像原理与显像剂,心肌灌注显像剂：（1）能为心肌细胞选择性摄取 （2）摄取量与局部心肌血供呈正相关 （3）可用SPECT和PET进行成象，可真实反映局部心肌血流灌注量的变化。,SPECT显像剂,201Tl(氯化亚铊)钾钠泵调控。其分布类似于K+。半衰期为73小时201Tl的首次通过摄取与局部心肌血流量呈线性相关，反映局部心肌血流灌注情况。
3、具有“再分布”特点低供血区域的心肌对201Tl的清除、洗脱较正常心肌慢而少，导致首次显像表现为低灌 注区域的心肌在延迟显像时与正常心肌的放射性分布差异变小。 能量较低(6983keV) ，图像质量相对较低。,FIG Thallium-201 Redistribution,On the basis of that equilibrium, thallium concentration diminishes over time in zones of normal uptake, while diminishing more slowly in zones with less initial th
4、allium uptake, i.e., those with diminished flow reserve or ischemia.,Thallium clearance: more rapid from normal myocardium; “differential washout”,99mTc-MIBI(甲氧乙腈)： 属于异腈类化合物，其生物特性类似于单价阳离子。该显像剂，通过自由扩散进入细胞内（心肌表现为被动摄取），在细胞内该显像剂与细胞线粒体相结合，在心肌细胞中滞留时间较长。 局部心肌血流量和每克心肌摄取99mTc-MIBI量呈线性关系 心肌对其摄取量除取决于血肌的血流量外，还决
5、定于细胞膜完整性及线粒体的功能 无再分布现象: 需两次注射显像剂，行两次显像负荷显像（相当于201Tl的初始显像）静息显像（相当于201Tl的延迟显像）,其他显像剂99mTc-Tetrofosmin(99mTc-TF)、 99mTc-Teboroxime,PET显像,血流显像剂：13N-NH315O-H2O82Rb与201Tl性质相近,二、显像方法,图像采集 受试者取仰卧位，双臂向头方向举起低能准直器（通用型或高分辨）从右前斜45采集至左后斜45,共180, 步进式采集, 帧/36,共3060帧.图像采集短阵：64X64,SPECT显像,如何得到心肌断层图像？,图像采集,步进式帧/6,100K
6、c/帧,多个方向、多帧显像,多个方向的投射图像经重建而获得断层图像,门控SPECT采集（非重点了解内容）,可以同时观察心动周期内心肌的放射性分布情况，有助于提高心肌缺血的诊断准确性 可同时计算左室射血分数（LVEF值）,室壁运动,显像方案201TlCl2心肌灌注显像负荷再分布方案（延迟显像）平板或踏车运动达次级量后注射显像剂74111MBq（23mCi)，注射后10min进行初始断层显像，34h行延迟显像（再分布断层显像）。,34h,初始显像,再分布显像,99mTc-MIBI心肌灌注显像（二日法） 负荷显像：平板或踏车运动达次级量后注射显像剂7401110 MBq，15min后进食少量脂肪餐，
7、然后在注射后0.51h 行断层显像。 静息显像：静息状态下注射显像剂7401110MBq ， 15min后进食少量脂肪餐， 0.51h后断层显像。,99mTc-MIBI心肌灌注显像（一日法）负荷显像：平板或踏车运动达次级量后注射显像剂370740MBq，15min后进食少量脂肪餐，注射后0.51h 行断层显像。静息显像：负荷显像后23小时在安静状态下注射显像剂7401110MBq，0.51h后断层显像。,0.51h,负荷显像,23h,负荷,静息,0.51h,静息显像,两次量不同,负荷试验,正常冠脉血流量储备在46倍，在负荷状态下，正常冠脉的血流量可增加46倍，冠脉狭窄在没有达到一定程度时，由于
8、冠脉血流的储备能力的存在一般不会显示出心肌缺血,心肌灌注显像的病理生理学,冠状动脉狭窄 ST RE 心肌状态 50%, 80%,95%,100% + + 冬眠心肌100% + 梗塞心肌,负荷显像目的: 提高诊断灵敏度，提高诊断冠心病的特异性。原理: 病变和正常血管在负荷时扩张程度不一致。,负荷状态下 正常及病变冠脉的扩张存在差异,静息正常冠脉,负荷时正常冠脉,静息病变冠脉,负荷时病变冠脉,负荷试验的生理基础,增加46倍,增加倍数较低或不增加,正常冠脉和病变冠脉供血区的放射性分布因正常和病变冠脉在负荷时扩张程度不同而存在差异或差异加大,Schematic representation of th
9、e principle underlying rest/stress myocardial perfusion imaging,At rest, myocardial blood flow is similar in both coronary artery branches. When a MPIagent is injected at rest, myocardial uptake is homogeneous (normal image). During stress, coronary blood flow increases 4 to 6 times in the normal br
10、anch, but not to the same extent in the stenosed branch, thereby resulting in heterogeneous distribution of blood flow.,踏车运动试验,平板运动试验,负荷方法：运动负荷（平板、踏车运动）药物负荷潘生丁（双嘧达莫）、多巴酚丁胺、 腺苷药物负荷多在不能进行运动负荷时进行,通过运动增强心脏的耗氧量和作功,注射99mTc-MIBI后15min要给予进食脂肪餐加快肝脏内和胆囊内的放射性清除，减少对下壁心肌显像的影响,图像重建 仅采用左心室进行图像分析的原因三轴面重建断层图像 短轴、水平长
11、轴、垂直长轴 左心室各壁的划分，各轴向断层图像观察的侧重点,左室心肌厚、血供丰富、图像清晰； 右室心肌薄、血供相对较少，图像欠清晰,多个方向的投射图像经重建而获得断层图像,短轴切层示意图,正常心肌灌注显像（运动和静息图像）,结果分析,正常所见 注意:心尖、前间壁、室间隔膜部及后壁可出现放射性分布降低,各室壁心肌的血液供应,定量分析,极坐标靶心图三维立体图像转变为二维图像；靶心图的划分、含义，价值。,靶心图,靶心图的放射性分布与断层图像相对应,正常心肌灌注显像（运动和静息图像）,异常图像,心腔扩大冠心病、瓣膜病、药物性心肌损伤所致的左室功能降低及扩张型心肌病 左心室壁厚度改变： 均匀性变薄伴心腔
12、扩大：扩张型心肌病、心功能不全； 局限性变薄伴心腔扩大：室壁瘤形成 非对称性变厚（间壁和前壁）：肥厚型心肌病 前壁为主室壁增厚：高血压心脏病,异常图像,心肌放射性分布异常 放射性稀疏、缺损的定义 放射性分布异常类型（负荷与静息结果分析） 可逆性缺损 不可逆性缺损 固定性缺损 反向再分布（静息异常，负荷正常） 补丁型缺损,不可逆性缺损,可逆型缺损,适应症（美国心脏病协会/美国心脏学会/美国核心脏病学会指南） 诊断冠心病 对冠心病患者进行危险度分层 冠脉造影所发现的临界病变（直径狭窄在25%75%之间)功能意义的判断 血运重建术后患者的再狭窄或桥血管再闭塞的诊断 非心脏大手术术前评估患者患冠心病的
13、可能及危险度 心功能不全者的病因诊断 有严重心律不全或心源性猝死患者的病因诊断 CAD的疗效评价 判断存活心肌 心肌病的病因诊断,临床应用,临床意义,（一）冠心病的早期诊断 冠心病：是指冠状动脉粥样硬化所致的心肌缺血性病变，会引起血液供应不足，造成心肌缺血、缺氧。 是严重危害人民群众生命健康的三大疾病之一,Coronary Artery Lesion,心前区疼痛是冠心病的典型症状 也可表现为心律失常、心力衰竭。 心肌梗塞可伴发室间隔缺损或室壁瘤，而出现猝死。,早期发现、诊断是关键！,冠脉造影、ECG与心肌显像的关系,心肌灌注显像了解心肌缺血的存在、 范围与严重程度。冠脉造影 了解冠脉是否狭窄？
14、狭窄的程度和范围ECG 了解心肌缺血和梗塞所导致的继发性心电改变,1.用于可疑急性冠心病综合征的急诊胸痛患者ECG超声心动图-心肌显像-冠脉造影 急诊患者出现胸痛时静脉注射99mTc-MIBI在急诊处理后，行心肌血流灌注显像，诊断冠心病或急性心肌梗塞的灵敏度介于73%100%,特异性介于63%93%,排除冠心病,心肌显像阴性者有高的阴性预测值多中心涉及近3000例患者的研究表明其阴性预告值高达97100% 阳性者易出现心脏事件（不稳性心绞痛、心肌梗死和心脏猝死）。 Tatum等对急诊时静息心肌灌注显像阴性者随访1年，3%患者出现非梗塞性心脏事件阳性者，42%心肌显像阳性者出现心脏事件。,2.
15、诊断冠心病心肌缺血 对中度CAD可能的患者价值最大 诊断标准：必须负荷和静息相结合 运动负荷、药物负荷诊断CAD的灵敏度分别为87%、89%，特异性分别为73%、75%,心肌灌注显像对冠心病的诊断灵敏度受冠脉狭窄累及支数影响：单支：83%；双支：93%；三支：95% 心肌灌注显像的阳性检出率受冠脉狭窄的部位及程度影响 门控心肌断层显像有助于提高诊断特异性并提供心功能指数 PET心肌显像能较SPECT进一步提高冠心病心肌缺血的检出及诊断特异性,心肌灌注显像的病理生理学,冠状动脉狭窄 ST RE 心肌状态 50%, 80%,95%,100% + + 冬眠心肌100% + 梗塞心肌,诊断冠心病心肌缺
16、血诊断标准 负荷和静息相结合,左前降支狭窄所致大范围前壁心肌缺血,左旋支心肌缺血,右冠狭窄致心肌缺血,左前降支及右冠狭窄致心肌缺血和梗塞,三支血管病变,3.心肌梗塞的诊断,诊断灵敏度和特异性接近100% 排除和诊断心梗如老年人症状和心电图不典型者；急性心梗合并左束支传导阻滞和心室肥厚，心电图分析有困难的；肺心病患者出现Q波者。 了解心肌梗塞的严重程度； 室壁瘤的辅助诊断,不可逆性缺损,4.对冠心病缺血危险程度及预后评估对AMI预后判断指标梗塞灶的面积 严重程度,静息和负荷心肌灌注显像预测将来心脏事件发的参数主要有： 梗塞灶的面积(20%) 门控心肌灌注断层显像左室射血分数40% 多支冠脉受累
17、负荷试验心肌显像见暂时性或持续性左室扩张 201Tl显像中肺部放射性摄取增加提示危险度高，预后差，需侵入性检查及治疗,急性心梗患者负荷时缺损的范围和程度是预测心脏性死亡和心梗复发的最重要的预测因素心梗发生后越早进行显像所提供的预后信息价值更大 慢性心肌缺血者心肌显像结果的异常程度与发生心脏性死亡和心肌梗塞的危险度呈正比,预后好心肌灌注显像正常者危险度及死亡率极低对超过12000例因胸痛就诊的患者的分析结果显示99mTc-MIBI 心肌灌注显像正常者出现比较严重的心脏事件的每年发生率1%。不需侵入性检查仅需药物治疗,5.评价心肌存活及冠脉再通术疗效及预后冠心病患者梗塞和缺血区有存活心肌，血运重建
18、后存活心肌血流灌注及功能恢复正常，可明显降低患者的死亡危险度（由年死亡率由16%降至3%）如果没有心肌存活的证据，则病人发生死亡的危险程度为中等且不受血运重建的影响心肌显像：可逆性缺损者：再通术后，心肌血流灌注绝大多数能恢复正常混合性缺损者：术后表现为局部血供改善者约为73%不可逆性缺损：术后仅有21%血供改善,6. 指导溶栓治疗及时判断疗效治疗急性心肌梗塞的最有效方法之一是静脉溶栓治疗动态地观察心肌缺血范围大小的变化，及时有效地判断溶栓效果，指导临床,治疗前,治疗后,7.冠脉再通术后再狭窄的判断 PTCA术后，3050%在6个月内可能出现再狭窄。 对PTCA术后患者进行负荷心肌血流灌注显像，
19、发现心肌仍有缺损者86%患者术后6个月发生再狭窄，1年后96%患者出现再狭窄 心肌血流灌注显像与临床症状、冠脉造影和运动心电图等相结合，对再狭窄阳性预测率近于100%，阴性预测率为94%； 8. 微血管病变所致心肌缺血的诊断：X综合症,心肌病和心肌炎,肥厚型心肌病前壁及室间隔增厚、浓聚，心腔变小 扩张性心肌病心室明显增大，呈球形、心肌变薄，见散在多处稀疏影 心肌炎散在多处稀疏影，呈“花斑样”改变,扩张型心肌病心肌灌注显像图,进展,多排螺旋CT与SPECT融合,PET心肌血流灌注及代谢显像,冠心病诊断显像剂： 13N-NH3或 82Rb方法： 负荷+静息诊断依据：可逆性缺损不可逆性缺损,南方PE
20、T中心,PET心肌血流灌注显像,正常心肌影像,负荷,静息,靶心图,负荷,静息,南方PET中心,心肌代谢显像 及心肌存活性评估,心肌存活显像剂： 18F-FDG或11C-软脂酸方法： 血流+代谢 诊断依据：有代谢是心肌细胞存活的标志存活 血流-代谢不匹配；无存活 血流-代谢匹配缺损。,南方PET中心,明确梗塞区域心肌是否存活有什么价值？,决定有没有必要行 冠脉搭桥手术 或PTCA术,决定有没有必要行冠脉搭桥手术 或PTCA及支架置入术,明确梗塞区域心肌是否存活有什么价值？,PET血流及代谢显像未见异常,心肌代谢显像须行葡萄糖负荷试验,心脏在不同状态下使用不同能量底物供能 心脏使用哪种能量底物取决
21、于该物质的浓度 为了使正常心肌能清楚地显示其葡萄糖代谢状态，需要进行葡萄糖负荷试验 口服葡萄糖50100g，4060分钟后注射18F-FDG,冠心病，心梗，心肌存活,南方PET中心,血流显像,代谢显像,冠心病，前壁心梗，无存活心肌,南方PET中心,血流显像,代谢显像,用双探头符合线路行心肌血流和代谢显像评价心肌存活,灌注代谢匹配,灌注代谢不匹配,SPECT ：201Tl 24小时延迟显像 诊断心肌存活,34h,初始显像,再分布显像,24Hr显像,24h,复习,日前常用的两种SPECT心肌血流灌注显像剂是什么？ 为什么要进行负荷显像？有哪些负荷方法？ 三轴面重建断层图像是哪三轴面? 什么是可逆性
22、缺损？什么是不可逆性缺损？ 什么是靶心图？它能提供什么信息？ 心肌血流灌注显像在冠心病诊断中有什么应用使价值？它与冠脉造影是什么关系？,第四节 心功能显像 一、首次通过法,自习,二、门电路平衡法心功能显像,心脏的作用,心脏是一个动力泵 心脏的收缩和舒张运动推动血液的流动及循环。,循环系统由心脏和全身血管组成,什么叫收缩未期（ES） 什么叫舒张未期（ED）,心动周期收缩期、舒张期,心脏的收缩功能、舒张如何定量测定,左心室造影（介入法）：金标准 核素门电路平衡法心功能显像 超声心动图 CT、MRI法,门电路平衡法心功能显像,原理1.核素显像的方法显示心室腔的血容量在心动周期内的变化，获得心室容积曲
23、线，并定量测定心室收缩、舒张功能等指标。2.采用99mTc标记红细胞，并用SPECT显像可测定心室腔内99mTc-红细胞的量，因为心室腔内红细胞的量与血容量成正比，因此测定红细胞的量可间接反映心腔内的血容量。,3.通过测定心室腔内的血容量在一个心动周期内的变化，可得到心动周期内心室腔的放射性时间曲线（即心室容积曲线）4.计算各项心室功能参数，并可以了解心室壁运动情况。,1个心动周期只有0.8s，在这么短的时间内如何准确进行心室腔血容量测定呢？,仅采集1个心动周期，信息量太少，图像统计涨落太大 采用门控法：将心电图与SPECT相连接，以心电图的“R”波触发采集，将1个心动周期人为地均分为1020
24、个时间点进行采集，可得到1020余帧图像，得到这20余个时间点的心室腔血容量图像； 采集约400600个心动周期，进行信息叠加，图像清楚，质量高，计算结果准确。 这就是门电路平衡法心功能显像。,正常多门电路心血池显像原理示意图,显像方法,显像剂99mTc-红细胞， 20mCi 设备相机或SPECT，门控心电监护仪 图像采集(1)体位：常规采集LAO45o（左右心室最佳分割位）、ANT、LL三个体位影像。,图像采集,EEG R波门控程序采集，一般用帧模式采集。矩阵6464，Zoom 1.52.0，能峰140Kev，窗宽20%，采集400多个心动周期。,门控平衡法图像(2),收缩期图像,门控心血池
25、显像(2),ED,ES,门控心血池显像(2),ED,ES,心动周期内心室血容量曲线,心动周期内心室腔血容量的改变,结果分析,心室血容量曲线 收缩及舒张功能定量指标的计算,门电路平衡法心功能显像,心室容积曲线,心功能参数,心室整体收缩功能参数：LVEF，PER 心室整体舒张功能参数：PFR 局部EF、勾边图及局部缩短率等 位相分析：振幅图、时相图、时相直方图和时相电影。,收缩功能参数射血分数(Ejection Fraction, EF)是最常用的收缩功能参数。它是心脏每搏量（Stroke Volume, SV）占心脏舒张末容积的百分数:SV EDV-ESVEF(%) = 100% = 100%E
26、DV EDVWHO推荐EF正常值为：静息状态下左室射血分数(LVEF)50%，右室射血分数(RVEF)40%。运动负荷试验数值比静息状态值上升5个百分点以上。,1/3射血分数（1/3EF) 1/3射血率（1/3ER)反映心室早期的收缩功能 高峰射血率 (peak ejection rate， PER)心室功能受损时上述各项指标下降。,舒张功能参数高峰充盈率(Peak Filling Rate，PFR)是心室充盈期的最大容量变化速率，是最常用的舒张功能参数，单位是EDV/S。一般PFR应大于或等于2.5反映心室舒张的顺应性,1/3充盈率(1/3FR)1/3充盈分数(1/3FF)是前1/3充盈期的
27、平均充盈率和充盈分数，反映心室的早 期舒张功能，高峰充盈率时间(TPFR)是反映左室松弛的指标，单位为ms。,结果分析,局部室壁运动(Regional Wall Motion)正常所见各节段协调均匀地向内收缩和向外舒张，左心收缩末(ES)影像明显小于舒张末(ED)影像。,异常局部室壁运动运动减低、无运动和反向运动。运动减低、无运动局限性室壁运动减低或无运动是冠心病心肌缺血或梗塞的主要征象; 弥漫性室壁运动低下：是扩张性心肌病和各种原因所致心力衰竭的表现反向运动指正常心肌收缩时病变部位反而向外扩张，舒张早期正常心肌舒张时病变部位反有向心缩回之势，是心肌梗塞后室壁瘤形成的特征。,室壁运动的类型,位
28、相分析 (Phase Analysis)包括振幅图、位相图、时相直方图和时相电影振幅图反映各室壁收缩幅度的变化，用不同颜色显示各室收缩幅度的强弱。3045LAO位时，正常左室的振幅图呈反“C”字形。位相图反映左、右心室及心室各壁心肌收缩的同步性和协调性，采用颜色色阶表示，正常左、右心室的位相基本一致，而与心房和大血管的位相相反。,时相直方图用直方图显示左、右心室及心室各壁的时相变化，心房、室位相图各呈一尖峰，峰愈窄，反映心房、室收缩的同步性愈好，心房与心室的位相相差约180。时相电影将心室各部分的收缩活动用某种颜色表示，以动态电影方式形象地显示心肌兴奋传导过程。正常时相电影示室壁收缩起于室间隔
29、基底右侧，然后沿着室间隔下行，迅速传导至整个心室，最后消失于左或右室后基底部，右室收缩稍晚于左室。,门控心血池显像,振幅图,时相图,时相直方图,相角程,临床应用价值,冠心病的早期诊断及预后判断运动负荷试验对诊断冠心病心肌缺血有较高的敏感性。静息状态: 心功能指标在正常范围内，室壁运动正常运动负荷: EF上升5%，甚至下降，PFR和 PER的上升也明显低于正常，局部室壁运动出现异常，相角程增宽。,诊断冠心病,诊断心肌缺血的灵敏性可达95 %左右，但特异性不到90%,必须结合心肌显像。 判断预后,LVEF40%者预后较差.,心肌梗塞的诊断急性或陈旧性心肌梗塞患者，均可出现局部或广泛性室壁运动障碍（
30、无运动为主），射血分数减低。特别是局部EF减低，振幅图及时相图异常。 室壁瘤的诊断影象特征：局部反向运动，位相分析见时相直方图上的心房峰和心室峰之间出现一个异常峰(室壁瘤峰)，相角程大于1250，对室壁瘤的诊断百分率可达95%。,心脏疾病治疗前后心功能的观察和预后判断 了解各种心血管疾病心脏功能情况，以及评价心血管疾病手术治疗、药物及其他治疗后，心功能改善情况与预后估计。评价慢性阻塞性肺病的右心室功能变化。 传导异常的诊断 对于束枝传导阻滞，相位电影可明确显示传导阻滞的部位和程度。 预激综合症相位电影可显示显性预激旁道位置，灵敏度80%左右。,心肌病的辅助诊断及其心功能评价肥厚性心肌病的影像学特点 室间隔影像增宽，心腔影像狭小，形态异常，左室收缩早期呈高动力状态，LVEF特别是1/3EF增高，舒张期功能受损。 扩张型心肌病的影像学特点 心腔明显扩大，收缩和舒张功能下降，室壁运动呈广泛性下降，时相图和振幅图呈“花斑”样改变。,问题,201Tl心肌灌注显像和99mTc-MIBI心肌灌注显像的异同点？ 负荷显像为什么能较静息显像更灵敏地提高冠心病心肌缺血的检出率？负荷+静息显像有什么应用价值 心血池显像时能清晰显示左右心室的体位？ 用于判断心肌是否存活最可靠的无创伤性心脏检查方法？,
