隨著對缺血心肌病理生理變化的深入探討，一部分實驗研究發現許多病變重、病程長的冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）患者雖經再血管化治療，其收縮功能未能恢復的原因主要與受累區域的存活心肌相關。而存活心肌是指那些灌注缺損使其收縮功能降低但并未發生死亡的心肌細胞，包括頓抑心肌和冬眠心肌。因而，準確評估存活心肌對這類患者的臨床治療方案的制定及預后的評估具有重要意義。正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）可以評估冬眠心肌的存活情況并對其定量分析，從而為再血管化后心肌功能恢復的可能性、治療方案的選擇及預后的評估提供有用信息。
引用本文： 劉東輝, 劉宏宇. 正電子發射型計算機斷層顯像檢測冬眠心肌的臨床應用研究. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2019, 26(9): 916-919. doi: 10.7507/1007-4848.201811060 復制
至今為止冠狀動脈旁路移植術（coronary artery bypass grafting，CABG）及經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）的應用已為許多冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）患者帶來福音，早在 20 世紀 70 年代就有報道，許多缺血性心肌病的患者，盡管在超聲心動圖提示存在室壁運動異常，但經過再血管化治療后其功能亦可恢復[1]，然而并非所有節段功能都能恢復，部分患者心功能仍未得到改善[2]，尤其是那些冠狀動脈（冠脈）狹窄重、心肌長期缺血的患者，其相應節段心肌細胞已經壞死、纖維化即使再血管化治療其功能恢復的可能性也極其渺小，只有受損節段內有存活的冬眠心肌再血管化后其功能才有望恢復。因此，能夠準確檢測冬眠心肌對臨床上疾病治療策略的選擇及預后的預測有著重要的作用。
而隨著相關影像學技術的發展正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）這項無創檢測技術便映入人們的眼簾。PET 通過其示蹤劑為我們帶來冠脈的灌注顯像及心肌細胞的代謝顯像并結合 CT 的精準定位從而組成了 PET/CT。PET/CT 不僅向我們提供了相應節段心肌細胞的存活性、存活的數量等信息，還向我們提示著受損區域功能恢復的可能性及患者的預后[3]。因此，我們就 PET/CT 檢測冬眠心肌的應用研究作一綜述，希望能為臨床上進一步優化治療方案提供有用信息。
1 心肌缺血時的病理生理變化
當冠脈病變時，依據冠狀動脈狹窄的嚴重程度及心肌細胞缺血時間長短，心肌細胞可有以下幾種變化。其一，心肌細胞直接缺血壞死；其二，心肌頓抑，當心肌細胞缺血時間較短未能達到引起心肌細胞壞死的程度時，心肌細胞灌注恢復后，雖然其組織未發生不可逆的損傷，但其功能并未能立刻恢復，仍需數天至數周不等的時間，相關研究認為 Ca2+超載[4-5]、氧自由基[6-7]、線粒體功能障礙[8]、微血管痙攣等[9-10]與之相關；其三，心肌冬眠，當冠脈發生嚴重的病變引起長期灌注不足時，心肌細胞會發生長達數天甚至數月的收縮功能障礙，而當灌注恢復時，其功能可部分或者全部恢復，目前認為這是心肌細胞在慢性低灌注條件下為保持膜結構的完整性、糖代謝的正常運轉及防止心肌壞死、從而降低代謝需要、犧牲收縮功能的一種自我保護機制，其原理可能與腺苷三磷酸（ATP）含量減少及生成障礙，吸氧自由基造成肌漿網功能紊亂有關[11]。
2 18F-FDG PET/CT 檢測冬眠心肌的原理
自 21 世紀初以來，PET/CT 相機被廣泛用于癌癥成像，雖然其在心臟方面的應用越來越多，但仍未廣泛應用于臨床。PET/CT 混合攝像機優于 PET、單光子發射型計算機斷層顯像（single-photon emission computed tomography/computed tomography，SPECT/CT）和 SPECT 掃描儀。由于更高的空間分辨率，更少的散射和更少的衰減偽像，PET/CT 可提供更好的圖像質量。因此18F-FDG PET/CT 顯像對冬眠心肌的檢測具有高度敏感性，常被認為是評價心肌活性的金標準[12]。
而18F-FDG PET/CT 檢測冬眠心肌的原理需從心肌能量代謝和 PET/CT 技術手段兩個方面來解釋。正常情況下，空腹時心肌細胞的主要供能物質是脂肪酸，而在餐后其主要供能物質是葡萄糖，但心肌細胞在嚴重缺血狀態下其主要供能物質是葡萄糖[13-14]。而18F-FDG 即氟代脫氧葡萄糖是一種與葡萄糖結構相類似的放射性標記物，目前它不僅廣泛應用于癌癥的檢測成像還是最常應用于檢測冬眠心肌的示蹤劑，其半衰期為 110 min。18F-FDG 可以進入心肌細胞主要依賴于胰島素敏感的葡萄糖轉運蛋白，而其一旦進入心肌細胞就會被己糖激酶磷酸化而變成18F-FDG-6-磷酸，但后者不能通過糖酵解途徑繼續代謝，而留存于心肌細胞中通過其他途徑緩慢代謝[2]。頓抑心肌及冬眠心肌細胞都可以攝取18F-FDG，從而構成 PET/CT 的代謝顯像。
因此冬眠心肌的檢測不僅需要 PET/CT 的代謝顯像還需要其灌注顯像，PET/CT 可以定量測量心肌灌注和代謝，只有當 PET/CT 上相應區域出現不匹配現象即代謝顯像顯示正常而同時灌注顯像顯示不足時，認為該區域為冬眠心肌；當出現血流灌注與代謝同時降低時則被認定為瘢痕心肌；而頓抑心肌則表現為血流灌注與代謝均正常[15]，由此以區分冬眠、頓抑、梗死的心肌，并同時可對冬眠心肌面積進行定量檢測[16]。尤其是 PET/CT 呼吸門控的應用，使其圖像相位匹配程度進一步增加，圖像更準確清晰[17]。PET/CT 以上的功能原理及技術手段，使其檢測冬眠心肌的準確性較高。
3 18F-FDG PET/CT 臨床應用與意義
冬眠心肌是存活的心肌，往往發生于冠脈嚴重狹窄及長期灌注不足之時，而這類患者常伴有不同程度的心功能受損。但當心肌灌注改善之后，相應區域的冬眠心肌的收縮功能也會隨之恢復，從而使患者整體預后得到改善。有匯總分析表明，通過多種檢測冬眠心肌的手段驗證，從再血管化治療中獲益最大的是有大面積冬眠心肌存活的患者[16]。因而，對于那些冠脈病變重、時間長且心功能受損的患者來說，一種能夠準確檢測冬眠心肌的技術手段便顯得十分重要，它對于患者臨床上治療方案的制定及預后的評估具有重要意義。現今多種顯像技術被應用于檢測冬眠心肌，如 SPECT/CT、PET、小劑量多巴酚丁胺負荷超聲心動圖（low-dose dobutamine stress echocardiography，LDDSE）、心肌造影超聲心動圖（myocardial contrast echocrdiography，MCE）等。雖然在大多數 SPECT 的可行性研究中，以 Tl-201 為示蹤劑，通過 24 h 延遲顯像技術可提高組織檢測的陽性率，但這些技術仍不如18F-FDG PET/CT 敏感[17]。18F-FDG PET/CT 顯像對存活的冬眠心肌檢測具有高度敏感性，同時使用呼吸門控技術時其收效更高[18-21]。在一項從 1980 年到 2007 年 1 月的可行性研究的匯總分析（多巴酚丁胺超聲心動圖，Tl-201 和 Tc-99m 閃爍掃描成像，PET，MR）中顯示，18F-FDG PET/CT 用于預測血管重建后區域功能改善的加權平均靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為 92%、63%、74% 和 87%，具有最高靈敏度，而相對其他檢測方法，多巴酚丁胺超聲心動圖對于預測血管重建后區域功能改善有最高的特異性。同時匯總分析結果顯示，通過 PET/CT 輔助檢測的患者其血運重建后的存活率最高，相對的接受藥物治療的患者則年死亡率最高[15]。但也有一項來自多中心的實驗研究（PARR-2）曾提出過一個有爭議的結果，他們通過對在放射性核素心室造影上顯示左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）≤35% 且排除已經明確決定行血運重建或移植的冠心病患者進行研究，提出與標準治療的患者相比，通過 PET/CT 輔助管理的左心功能不全的冠心病患者心臟事件的發生并沒有顯著減少。而隨后在其與有更多 PET 經驗的中心合作的亞研究 PARR-2（Ottawa-FIVE）中表示通過18F-FDG PET 進行輔助管理的患者相較于標準治療的患者心臟事件的發生率明顯減少[22-23]。同時 PARR-2 試驗的事后觀察分析發現，隨著灌注與代謝不匹配的數量（即冬眠心肌數量）增加，患者血運重建的益處逐漸增加，并發現當灌注與代謝不匹配的數量≥7% 時，再血管化治療相比藥物治療獲益明顯增加（56% vs. 13%，P=0.015），且死亡率明顯下降（0% vs. 13%）；當灌注與代謝不匹配的數量<7% 時，再血管化治療與藥物治療相比，其心力衰竭、心絞痛等心臟不良事件的發生無明顯差別（31% vs. 29%），其中死亡率亦無明顯差別（12% vs. 11%）[24]，而 Ling 等[25]研究也證明與藥物治療相比，在 PET/CT 檢測存在顯著冬眠心肌的情況下早期血運重建與存活率提高相關，特別是當存活率超過心肌的 10% 時。與此同時我國孫茉茉等[26-27]及國外其他相關報道[28-31]對超聲心動圖上 LVEF<40% 的既往未行 CABG 的冠心病患者進行入組研究，并通過 PET/CT 對其冬眠心肌進行定量分析，表明冬眠心肌數量≥21% 為預測 LVEF 改善的界值，并同時提出左心室收縮末期容積是影響 CABG 術后 LVEF 改善的獨立影響因子，當其術前> 118 mL 時術后 LVEF 改善較小[26]。而對于死亡率的改善，國外一個對 29 項研究（4 167 例患者）進行 Meta 分析的結果顯示，冬眠心肌活性的最佳閾值為 25.8%[32]。但 Desideri 等[33]發現， PET/CT 上灌注與代謝不匹配>20% 的患者心臟病死亡風險也較高，同時證明了門控18F-FDG PET/CT 通過相位分析評估、預測嚴重缺血性左心室功能障礙患者預后的可行性及準確性。以上多中心試驗數據表明，18F-FDG PET/CT 對于準確地評估存活的冬眠心肌及預測患者預后都有著重要的價值。
現今無論是 CABG 還是介入手術，這些再血管化技術都已相對成熟并廣泛應用，這使得許多患者預后得到改善，生活質量得到提高，但臨床上有一部分患者病變節段缺少冬眠心肌、術后心功能改善并不明顯，未能從中獲益。因而，對于這類患者只有準確檢測、分析冬眠心肌才能判斷該患者是否適合再血管化治療從而對其治療方案做出最優的選擇。冬眠心肌存活量少的患者盲目的再血管化治療帶來的很可能是患者不必要的損傷、巨額的花費及醫療資源的浪費。此時，其他治療方案如心臟移植可能是更好的選擇[34]。因此通過 PET/CT 檢測冬眠心肌提供相關數據對醫生在臨床上制定個體化治療策略有重要意義。
4 展望
綜上，PET/CT 是一種簡單、無創、準確的檢測冬眠心肌的技術。它不僅僅為臨床醫師提供了功能受損區域心肌的存活情況，還對手術適應證及治療策略的選擇產生了重要影響。但由于費用昂貴及人們認識的局限性限制了 PET/CT 在心臟領域的應用。相信隨著技術更新、成本的降低及人們認識的提高，PET/CT 在心臟領域的應用會越來越廣泛。
利益沖突：無。
至今為止冠狀動脈旁路移植術（coronary artery bypass grafting，CABG）及經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）的應用已為許多冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）患者帶來福音，早在 20 世紀 70 年代就有報道，許多缺血性心肌病的患者，盡管在超聲心動圖提示存在室壁運動異常，但經過再血管化治療后其功能亦可恢復[1]，然而并非所有節段功能都能恢復，部分患者心功能仍未得到改善[2]，尤其是那些冠狀動脈（冠脈）狹窄重、心肌長期缺血的患者，其相應節段心肌細胞已經壞死、纖維化即使再血管化治療其功能恢復的可能性也極其渺小，只有受損節段內有存活的冬眠心肌再血管化后其功能才有望恢復。因此，能夠準確檢測冬眠心肌對臨床上疾病治療策略的選擇及預后的預測有著重要的作用。
而隨著相關影像學技術的發展正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）這項無創檢測技術便映入人們的眼簾。PET 通過其示蹤劑為我們帶來冠脈的灌注顯像及心肌細胞的代謝顯像并結合 CT 的精準定位從而組成了 PET/CT。PET/CT 不僅向我們提供了相應節段心肌細胞的存活性、存活的數量等信息，還向我們提示著受損區域功能恢復的可能性及患者的預后[3]。因此，我們就 PET/CT 檢測冬眠心肌的應用研究作一綜述，希望能為臨床上進一步優化治療方案提供有用信息。
1 心肌缺血時的病理生理變化
當冠脈病變時，依據冠狀動脈狹窄的嚴重程度及心肌細胞缺血時間長短，心肌細胞可有以下幾種變化。其一，心肌細胞直接缺血壞死；其二，心肌頓抑，當心肌細胞缺血時間較短未能達到引起心肌細胞壞死的程度時，心肌細胞灌注恢復后，雖然其組織未發生不可逆的損傷，但其功能并未能立刻恢復，仍需數天至數周不等的時間，相關研究認為 Ca2+超載[4-5]、氧自由基[6-7]、線粒體功能障礙[8]、微血管痙攣等[9-10]與之相關；其三，心肌冬眠，當冠脈發生嚴重的病變引起長期灌注不足時，心肌細胞會發生長達數天甚至數月的收縮功能障礙，而當灌注恢復時，其功能可部分或者全部恢復，目前認為這是心肌細胞在慢性低灌注條件下為保持膜結構的完整性、糖代謝的正常運轉及防止心肌壞死、從而降低代謝需要、犧牲收縮功能的一種自我保護機制，其原理可能與腺苷三磷酸（ATP）含量減少及生成障礙，吸氧自由基造成肌漿網功能紊亂有關[11]。
2 18F-FDG PET/CT 檢測冬眠心肌的原理
自 21 世紀初以來，PET/CT 相機被廣泛用于癌癥成像，雖然其在心臟方面的應用越來越多，但仍未廣泛應用于臨床。PET/CT 混合攝像機優于 PET、單光子發射型計算機斷層顯像（single-photon emission computed tomography/computed tomography，SPECT/CT）和 SPECT 掃描儀。由于更高的空間分辨率，更少的散射和更少的衰減偽像，PET/CT 可提供更好的圖像質量。因此18F-FDG PET/CT 顯像對冬眠心肌的檢測具有高度敏感性，常被認為是評價心肌活性的金標準[12]。
而18F-FDG PET/CT 檢測冬眠心肌的原理需從心肌能量代謝和 PET/CT 技術手段兩個方面來解釋。正常情況下，空腹時心肌細胞的主要供能物質是脂肪酸，而在餐后其主要供能物質是葡萄糖，但心肌細胞在嚴重缺血狀態下其主要供能物質是葡萄糖[13-14]。而18F-FDG 即氟代脫氧葡萄糖是一種與葡萄糖結構相類似的放射性標記物，目前它不僅廣泛應用于癌癥的檢測成像還是最常應用于檢測冬眠心肌的示蹤劑，其半衰期為 110 min。18F-FDG 可以進入心肌細胞主要依賴于胰島素敏感的葡萄糖轉運蛋白，而其一旦進入心肌細胞就會被己糖激酶磷酸化而變成18F-FDG-6-磷酸，但后者不能通過糖酵解途徑繼續代謝，而留存于心肌細胞中通過其他途徑緩慢代謝[2]。頓抑心肌及冬眠心肌細胞都可以攝取18F-FDG，從而構成 PET/CT 的代謝顯像。
因此冬眠心肌的檢測不僅需要 PET/CT 的代謝顯像還需要其灌注顯像，PET/CT 可以定量測量心肌灌注和代謝，只有當 PET/CT 上相應區域出現不匹配現象即代謝顯像顯示正常而同時灌注顯像顯示不足時，認為該區域為冬眠心肌；當出現血流灌注與代謝同時降低時則被認定為瘢痕心肌；而頓抑心肌則表現為血流灌注與代謝均正常[15]，由此以區分冬眠、頓抑、梗死的心肌，并同時可對冬眠心肌面積進行定量檢測[16]。尤其是 PET/CT 呼吸門控的應用，使其圖像相位匹配程度進一步增加，圖像更準確清晰[17]。PET/CT 以上的功能原理及技術手段，使其檢測冬眠心肌的準確性較高。
3 18F-FDG PET/CT 臨床應用與意義
冬眠心肌是存活的心肌，往往發生于冠脈嚴重狹窄及長期灌注不足之時，而這類患者常伴有不同程度的心功能受損。但當心肌灌注改善之后，相應區域的冬眠心肌的收縮功能也會隨之恢復，從而使患者整體預后得到改善。有匯總分析表明，通過多種檢測冬眠心肌的手段驗證，從再血管化治療中獲益最大的是有大面積冬眠心肌存活的患者[16]。因而，對于那些冠脈病變重、時間長且心功能受損的患者來說，一種能夠準確檢測冬眠心肌的技術手段便顯得十分重要，它對于患者臨床上治療方案的制定及預后的評估具有重要意義。現今多種顯像技術被應用于檢測冬眠心肌，如 SPECT/CT、PET、小劑量多巴酚丁胺負荷超聲心動圖（low-dose dobutamine stress echocardiography，LDDSE）、心肌造影超聲心動圖（myocardial contrast echocrdiography，MCE）等。雖然在大多數 SPECT 的可行性研究中，以 Tl-201 為示蹤劑，通過 24 h 延遲顯像技術可提高組織檢測的陽性率，但這些技術仍不如18F-FDG PET/CT 敏感[17]。18F-FDG PET/CT 顯像對存活的冬眠心肌檢測具有高度敏感性，同時使用呼吸門控技術時其收效更高[18-21]。在一項從 1980 年到 2007 年 1 月的可行性研究的匯總分析（多巴酚丁胺超聲心動圖，Tl-201 和 Tc-99m 閃爍掃描成像，PET，MR）中顯示，18F-FDG PET/CT 用于預測血管重建后區域功能改善的加權平均靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為 92%、63%、74% 和 87%，具有最高靈敏度，而相對其他檢測方法，多巴酚丁胺超聲心動圖對于預測血管重建后區域功能改善有最高的特異性。同時匯總分析結果顯示，通過 PET/CT 輔助檢測的患者其血運重建后的存活率最高，相對的接受藥物治療的患者則年死亡率最高[15]。但也有一項來自多中心的實驗研究（PARR-2）曾提出過一個有爭議的結果，他們通過對在放射性核素心室造影上顯示左室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）≤35% 且排除已經明確決定行血運重建或移植的冠心病患者進行研究，提出與標準治療的患者相比，通過 PET/CT 輔助管理的左心功能不全的冠心病患者心臟事件的發生并沒有顯著減少。而隨后在其與有更多 PET 經驗的中心合作的亞研究 PARR-2（Ottawa-FIVE）中表示通過18F-FDG PET 進行輔助管理的患者相較于標準治療的患者心臟事件的發生率明顯減少[22-23]。同時 PARR-2 試驗的事后觀察分析發現，隨著灌注與代謝不匹配的數量（即冬眠心肌數量）增加，患者血運重建的益處逐漸增加，并發現當灌注與代謝不匹配的數量≥7% 時，再血管化治療相比藥物治療獲益明顯增加（56% vs. 13%，P=0.015），且死亡率明顯下降（0% vs. 13%）；當灌注與代謝不匹配的數量<7% 時，再血管化治療與藥物治療相比，其心力衰竭、心絞痛等心臟不良事件的發生無明顯差別（31% vs. 29%），其中死亡率亦無明顯差別（12% vs. 11%）[24]，而 Ling 等[25]研究也證明與藥物治療相比，在 PET/CT 檢測存在顯著冬眠心肌的情況下早期血運重建與存活率提高相關，特別是當存活率超過心肌的 10% 時。與此同時我國孫茉茉等[26-27]及國外其他相關報道[28-31]對超聲心動圖上 LVEF<40% 的既往未行 CABG 的冠心病患者進行入組研究，并通過 PET/CT 對其冬眠心肌進行定量分析，表明冬眠心肌數量≥21% 為預測 LVEF 改善的界值，并同時提出左心室收縮末期容積是影響 CABG 術后 LVEF 改善的獨立影響因子，當其術前> 118 mL 時術后 LVEF 改善較小[26]。而對于死亡率的改善，國外一個對 29 項研究（4 167 例患者）進行 Meta 分析的結果顯示，冬眠心肌活性的最佳閾值為 25.8%[32]。但 Desideri 等[33]發現， PET/CT 上灌注與代謝不匹配>20% 的患者心臟病死亡風險也較高，同時證明了門控18F-FDG PET/CT 通過相位分析評估、預測嚴重缺血性左心室功能障礙患者預后的可行性及準確性。以上多中心試驗數據表明，18F-FDG PET/CT 對于準確地評估存活的冬眠心肌及預測患者預后都有著重要的價值。
現今無論是 CABG 還是介入手術，這些再血管化技術都已相對成熟并廣泛應用，這使得許多患者預后得到改善，生活質量得到提高，但臨床上有一部分患者病變節段缺少冬眠心肌、術后心功能改善并不明顯，未能從中獲益。因而，對于這類患者只有準確檢測、分析冬眠心肌才能判斷該患者是否適合再血管化治療從而對其治療方案做出最優的選擇。冬眠心肌存活量少的患者盲目的再血管化治療帶來的很可能是患者不必要的損傷、巨額的花費及醫療資源的浪費。此時，其他治療方案如心臟移植可能是更好的選擇[34]。因此通過 PET/CT 檢測冬眠心肌提供相關數據對醫生在臨床上制定個體化治療策略有重要意義。
4 展望
綜上，PET/CT 是一種簡單、無創、準確的檢測冬眠心肌的技術。它不僅僅為臨床醫師提供了功能受損區域心肌的存活情況，還對手術適應證及治療策略的選擇產生了重要影響。但由于費用昂貴及人們認識的局限性限制了 PET/CT 在心臟領域的應用。相信隨著技術更新、成本的降低及人們認識的提高，PET/CT 在心臟領域的應用會越來越廣泛。
利益沖突：無。