门控心肌灌注显像相位分析在左心室机械同步性评估中的应用

姚青海、张蕾、孙冬晨、黄遵花综述，何作祥审校

门控心肌灌注显像相位分析在左心室机械同步性评估中的应用

姚青海、张蕾、孙冬晨、黄遵花综述，何作祥审校

门控心肌灌注显像相位分析是在显示心肌灌注或心肌代谢同时，提供左心室各部位、各节段舒张和（或）收缩顺序和时相的一种方法。因其具备无创性、可重复性、高效性的特点，成为评价左心室同步性、指导心脏再同步治疗以及评价心肌梗死、心力衰竭患者预后的全新手段。本文对相位分析的原理、应用以及与其他检查的比较进行了汇总评述。

左心室同步性；门控心肌灌注显像；相位分析； 直方图带宽；相位标准差

心脏再同步化治疗是近20年来难治性充血性心力衰竭治疗的一个里程碑式突破[1]，但根据现有指南标准植入双心室再同步化起搏器（CRT）的患者中仍有30%～40%存在无应答。为此最新公布的中国心力衰竭和治疗指南[2]对于接受再同步治疗患者的左心室激动不同步提出了更为严格的评价标准，但指南采用的QRS波时限反映的是左心室电学不同步,与其机械收缩不同步之间并不完全一致。因此，临床上迫切需要一种更准确的测量心室收缩不同步、进而可以更为准确地选择合适的CRT患者的技术方法。门控心肌灌注显像（Gated-myocardial perfusion imaging，G-MPI）相位分析为上述问题的解决提供了新的线索。

1 左心室同步性的评价方法

目前左心室同步性评价采用QRS波时限和影像学方法，如组织多普勒显像、门控血池心室造影术、心脏磁共振成像以及G-MPI等。

1.1 心电图QRS波时限

体表心电图上QRS波时限是最简单的衡量左心室收缩同步性的方法。然而QRS波时限大于120 ms来衡量左心室不同步具有一定的局限性，作为电收缩不同步的指标，无法准确衡量左心室机械收缩的同步性。 QRS时限不是一个高度敏感的指标[3，4]。

1.2 组织多普勒显像

多项单中心临床研究证实超声相关技术有很好的价值[5,6]。但随后进行的二项大规模临床试验对超声相关技术在此方面的应用提出了质疑。2007年，Rethink的研究[7]表明， 组织多普勒显像指导再同步治疗并不能使窄QRS波的心力衰竭患者获益，研究者指出组织多普勒显像尚不足以用于检测左心室不同步，并提出如果能找到更好的检测左心室同步性的方法，窄QRS波的心力衰竭患者也应能从再同步治疗获益。2008年，一项前瞻性、随机对照的多中心临床试验[8]结果表明，根据组织多普勒显像等超声技术来选择患者并不能减少无应答，其主要原因组织多普勒显像作为常规临床评价左心室不同步其准确性高度依赖于超声技师的技术水平，导致其结果的重复性和可靠性不佳。

Hsu等[9]比较了最新斑点追踪超声心动图和相位分析技术对收缩及舒张功能不全患者（左心室射血分数＜50%和左心室射血分数＞50%且E/A＜1）左心室收缩和舒张的同步性的评价结果，认为相位直方图带宽、相位标准差与斑点追踪超声参数（最大径向张力峰时延迟时间、径向张力峰时标准差）之间存在良好的相关性。

1.3 心脏磁共振成像

心脏磁共振成像能够显示心肌灌注、存活，并实时记录室壁运动，可以用于左心室收缩同步性的评价。特别是对比剂增强的心脏磁共振成像，能为扩张型心肌病及缺血性心肌病的鉴别提供有效信息[10]。心脏磁共振成像具有以下独特优势: ①无创、无放射性； ②受操作者主观因素的影响较超声小；③分辨率高，能三维成像；④通过一种检查手段的多技术联合对心脏进行综合评价。 但心脏磁共振成像在使用中存在以下限制：①适应证方面，心脏磁共振成像禁用于怀孕3月内患者；不适用于永久起搏器植入术后、金属假体植入、人工关节患者和有幽闭恐惧症患者；同时慎用于支架置入术后及金属瓣膜置换术后患者；② 对于心率及节律要求较高；③检查时间较长，期间对患者制动、呼吸幅度节律要求较高；④肾功能不全患者不能耐受顺磁性对比剂Gd-DTPA；⑤增强心脏磁共振成像需要高压注射，对于外周血管要求较高；⑥由于患者移动、外磁场不均匀、梯度相关性、部分容积效应等原因，心脏磁共振成像不能杜绝伪像；⑦对于钙化病变不能识别。

1.4 门控心肌灌注显像和门控血池心室造影术

核素心肌灌注断层显像是美国最常用的冠心病诊断处理技术,目前美国90%以上的心肌灌注显像采用心电图门控采集方法。G-MPI是目前临床上唯一一种可以同时检测心肌缺血、心肌梗死以及左心室功能的技术方法。G-MPI模块中的相位分析（Phase Analysis, PA）技术测量左心室收缩同步性具

有高度的准确性和可重复性，目前这一技术已通过美国食品和药物管理局（FDA）批准用于临床。

2 相位分析评价左心室同步性的基本原理及具体指标

2.1 基本原理和分析指标

心肌灌注显像主要是显示放射性示踪剂在左心室心肌内的分布情况。在一个心动周期中， 单位体积心肌放射性计数的周期性变化与室壁运动直接相关。因此， 运用以放射性计数为基础的计算方法，G-MPI可获得左心室室壁运动信息。

相位分析是以G-MPI一个心动周期8个时相的短轴图像作为输入信息，将左心室分为700多个区域，经过3D采样分别计算每个区域的放射性计数率，即可得到代表左心室各部位心肌收缩起始时间的相位分布图和左心室整体的相位分布。

相位分析可以得到以下参数：①相位标准差（Phase standard deviation， PSD）。②直方图带宽（Phase histogram bandwidth，PHB）：相位分布的95%宽度。③相位峰值：频率最高的相位。④相位直方图偏度和相位直方图陡度。 其中PSD和PHB最具临床意义，PHB、PSD与组织多普勒左心室同步性指标如各节段心肌收缩达峰时间的标准差等有良好相关性[11]。

2.2 相位分析技术评价左心室同步性的优势

与其他影像学方法比较，相位分析技术具有以下优势：①技术操作的高度自动化和结果的高度可重复性是优于超声心动图的一大特点[12,13]；②由于采用了连续谐波傅里叶函数来模拟局部室壁增厚率的变化，显著提高了时间分辨率[14]；③心肌灌注显像可以在评价心肌缺血的同时，准确评价左心室整体或局部的室壁运动和室壁增厚率；④其对心肌疤痕位置、范围和程度的判断可用于优化再同步治疗左心室电极安放位置[15]；⑤可获得左心室各节段的相位直方图，以相位角度最大的区域定为左心室心肌最晚收缩部位，作为左心室电极的理想区域，从而为左心室电极定位提供可靠依据。

3 相位分析的临床应用

3.1 用于左心室舒缩同步性评价

门控心肌灌注单光子发射计算机断层成像术（SPECT）显像相位分析技术是评估左心室同步性的标准参考方法[16,17]。根据患者是否对再同步治疗有应答，选择PSD值43°和PHB值135°作为诊断界值，如果患者左心室整体PHB和PSD值均高于诊断界值，则诊断为重度左心室运动不同步[18]。Boogers 等[19]比较了组织多普勒显像和QGS相位分析在评价左心室射血分数≤ 35%、纽约心功能分级（NYHA）为Ⅲ～Ⅳ期中末期心力衰竭患者舒张同步性的效果。结果表明，舒张期PSD、PHB和组织多普勒反映舒张期机械延迟的指标（对应室壁舒张峰值的最大延迟时间）之间有着良好相关性（r=0.75， P＜0.01）；左心室舒张非同步（组织多普勒指标＞55 ms）组患者的PSD、PHB明显高于同步组，且相位分析评价左心室舒张同步性方面具有良好的可重复性。

3.2 其它方面

急性ST段抬高型心肌梗死患者收缩非同步往往预示着患者预后不良。Murrow 等[20]对28例上述患者分别在发病第5天以及6个月行SPECT 相位分析发现，尽管急诊经皮冠状动脉血运重建后患者心电图QRS时限正常，但PHB、PSD仍显著高于正常对照，且PHB与静息灌注缺损范围、左心室舒张末容积、收缩末容积呈正相关，和左心室射血分数呈负相关；6个月时PHB改善程度和左心室收缩末容积减小程度呈正相关。上述结果表明急性ST段抬高型心肌梗死患者早期尽管QRS宽度正常，仍存在收缩的机械不同步；而这种非同步程度缩小伴随着患者心室重构的改善。Aljaroudi 等[21]对70例左心室射血分数＜40%、接受植入式心脏除颤器手术6周患者行相位分析，1年后随访结果显示终点事件（全因死亡、电击）发生组PSDPHB显著高于无终点事件发生组；且PSD＜50°患者1年内无终点事件发生。

4 不同方法的相位分析评价左心室同步性效果比较

通过门控技术获得相位分析的途径较多，目前以静息门控心肌显像为主。近来学者对于不同方法的相位分析与静息门控显像的效果进行了比较。

4.1 心肌代谢显像与门控心肌灌注显像的比较

Pazhenkottil 等[22]对于缺血性心力衰竭患者分别行99m锝-甲氧基异丁基异腈（99mTc-MIBI）静息门控心肌显像和18氟-氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）正电子发射断层成像术（PET）代谢显像，两种方法得到的PSD、PHB具有良好相关性（r=0.88），诊断符合率达93%。表明18F-FDG PET显像在鉴别存活心肌同时，能有效评价左心室收缩机械同步性。但Wang 等[23]认为18F-FDG显像及SPECT门控静息心肌显像相位分析技术在评价左心室非同步方面仅存在中度相关性，对于明确左心室重构、严重左心功能受损或18F-FDG摄取率低下患者，18F-FDG PET显像存在高估左心室非同步性的可能。

4.2 门控心血池显像和门控心肌灌注显像的相位分析比较

有研究表明，在评价左心室射血分数、心室容积及相位分析方面，G-MPI、门控心血池显像与门控心脏磁共振成像技术具有良好的一致性[24]。Nichols 等[25]提出在鉴别左心室矛盾运动方面，自动心血池显像和心脏磁共振成像之间一致性良好。相对于G-MPI，门控心血池显像的优势主要是能评价左右心室的同步性。华伟等[26]曾用门控心血池显像评价右心室双腔起搏对心室收缩同步性的影响, 发现在双腔起搏时，患者的相角程（Phase shift）显著增宽， 说明心脏运动不同步的程度加重。门控心血池显像临床应用较为成熟， 但也存在局限性， 进行平面图像分析时，左前斜位的平面图像上左心室前壁部位的放射性过高，会影响左心室前壁运动如分析的准确性。

4.3 不同显像剂条件下心肌灌注显像相位分析的比较

关于不同显像剂条件下的心肌灌注显像相位分析评价左心室同步性方面的报道较少。Chen等[27]评价了不同显像剂（Tl-201和99mTc-MIBI）相位分析在评价左心室收缩同步性方面的效果，认为尽管前者所测得的数值显著大于后者，但二者相关性良好。

4.4 静息与负荷心肌灌注显像相位分析的比较

负荷试验对于左心室同步性具有一定影响，表现在：①心功能正常的非心肌缺血人群，运动负荷后极早期采集的G-MPS较静息左心室同步性有所改善；②对于心肌缺血的人群，若心脏负荷试验诱发了局部心肌缺血，实时超声可能会出现局部室壁运动的延迟和下降[28]；③心功能不全患者中，缺血性心肌病和非缺血性心肌病对心脏负荷试验的应答不一：多巴酚丁胺心脏负荷试验时，随着多巴酚丁胺剂量到达峰值，缺血性心肌病患者左心室不同步加重，而非缺血性心肌病患者左心室不同步改善。运动负荷可能加重缺血性心肌病的患者左心室不同步[29]。因此心脏负荷试验对左心室不同

步的影响与是否存在心肌缺血密切相关。李诚等[30]对于基础临床资料匹配的正常人群、心肌缺血和心功能不全患者注射99mTc-MIBI 60 min后分别行静息、腺苷负荷和运动负荷心肌显像，并比较了三组人群腺苷负荷、运动负荷和静息负荷心肌灌注显像的PSD和PHB值。结果表明：负荷试验后1小时采集的99mTc-MIBI G-MPI所获得的PSD、PHB与静息G-MPI所获得的上述参数无显著差异，认为常规负荷G-MPI可以直接用于左心室同步性分析。

5 展望

G-MPI相位分析技术是评价左心室机械同步性的准确、便捷、有效方法，但其应用也存在局限性，如不适用于持续性心房颤动、频发早搏患者等；此外由于部分容积效应也会对结果产生一定影响。因此，有必要进一步探讨相位分析技术和其他方法评价左心室同步性的联合方案，从而保证结论更为精准可靠。

在临床应用方面，尚需要进一步研究、较大样本试验确立PHB、PSD的临界值，作为左心室再同步治疗适应证的优化指标，减少无应答发生，亦可采用相位分析评价接受起搏治疗患者的左心室重塑情况；此外，可以将上述方法加以推广，进行心肌梗死、心肌病等患者的预后评价。

[1] 杨玉春, 周晓欢, 木胡牙提, 等. 心脏再同步治疗对中重度慢性心力衰竭的疗效研究. 中国循环杂志, 2014, 29: 194-197.

[2] 中华医学会心血管病学分会. 中国心力衰竭和治疗指南2014. 中华心血管病杂志, 2014, 42: 98-122.

[3] Kashani A, Barold SS. Significance of QRS complex duration in patients with heart failure. J Am Coll Cardiol, 2005, 46: 2183-2192.

[4] Penicka M, Bartunek J, De Bruyne B, et al. Improvement of left ventricular function after cardiac resynchronization therapy is predicted by tissue Doppler imaging echocardiography. Circulation, 2004, 109: 978-983.

[5] Bleeker GB, Holman ER, Steendijk P, et al. Cardial Resynchroniza-tion Therapy in patients with a narrow QTS complex. J Am Coll Cardiol, 2006, 48: 2243-2250.

[6] Bax JJ, Abraham T, Barold SS, et al. Cardiac esynchronizaiton Therapy: part 1-issues before device implantation. J Am Coll Cardiol, 2005, 46: 2153-2167.

[7] Beshai JF, Grimm RA, Nagueh SF, et al. Cardiac resynchronization therapy in heart failure with narrow QRS complexes. N Eng J Med, 2007, 357: 2461-2471.

[8] Chung ES, Leon AR, Tavazzi L, et al. Results of the Predictors of Response to CRT （PROSPECT） trial. Circulation, 2008, 20: 2608-2616.

[9] Hsu TH, Huang WS, Chen CC, et al. Left ventricular systolic and diastolic dyssynchrony assessed by phase analysis of gated SPECT myocardial perfusion imaging: a comparison with speckle tracking echocardiography. Ann Nucl Med, 2013, 27: 764-771.

[10] 兰天, 赵世华, 陆敏杰, 等. 磁共振成像在缺血性心脏病与特发性扩张型心肌病鉴别诊断中的价值. 中国循环杂志, 2014, 29: 284-287.

[11] Ajmone MN, Henneman MM, Chen J, et al. Left ventricular dyssynchrony assessed by two three -dimensional imaging modalities: phase analysis of gated myocardial perfusion SPECT and tri-plane tissue Doppler imaging. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2008, 35: 166-173.

[12] Trimble M, Velazquez EJ, Adams GL, et al. Repeatability and reproducibility of phase analysis of gated single-phone emission compute tomography myocardial perfusion imaging used to quantify cardiac dyssynchrony. Nucl Med Commun, 2008, 29: 374-381.

[13] Lin X, Xu H, Zhao X, et al. Repeatability of left ventricular dyssynchrony and function parameters in serial gated myocardial perfusion SPECT studies. J Nucl Cardiol, 2010, 17: 811-816.

[14] Chen J, Faber TL, Cooke CD, et al. Temporal resolution of multiharmonic phase analysis of ECG -gated myocardial perfusion SPECT studies. J Nucl Cardiol, 2008, 15: 383-391.

[15] 李殿富, 周艳丽, 冯建林, 等. 图像重建方法对门控核素心肌灌注显像室壁相位分析的影响. 中华核医学杂志, 2010, 30: 255-258.

[16] Chen J, Garcia EV, Bax JJ, et al. SPECT myocardial perfusion imaging for the assessment of left ventricular mechanical dyssynchrony. J Nucl Cardiol, 2011, 18: 685-694.

[17] Trimble MA, Borges-Neto S, Honeycutt EF, et al. Evaluation of mechanical dyssynchrony and myocardial perfusion using phase analysis of gated SPECT imaging in patients with left ventricular dysfunction. J Nucl Cardiol, 2008, 15: 663-670.

[18] Henneman MM, Chen J, Dibbets-Schneider P, et al. Can LV dyssynchrony as assessed with phase analysis on gated myocardial perfusion SPECT predict response to CRT? J Nucl Med, 2007, 48: 1104-1111.

[19] Boogers MJ, Chen J, Veltman CE, et al. Left ventricular diastolic dyssynchrony assessed with phase analysis of gated myocardial perfusion SPECT: a comparison with tissue Doppler imaging. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2011, 38: 2031-2039.

[20] Murrow J, Esteves F, Galt J, et al. Characterization of mechanical dyssynchrony measured by gated single photon emission computed tomography phase analysis after acute ST-elevation myocardial infarction. J Nucl Cardiol, 2011, 18: 912-919.

[21] Aljaroudi WA, Hage FG, Hermann D. Relation of left-ventricular dyssynchrony by phase analysis of gated SPECT images and cardiovascular events in patients with implantable cardiac defibrillators. J Nucl Cardiol, 2010, 17: 398-404.

[22] Pazhenkottil AP, Buechel RR, Nkoulou R, et al. Left ventricular dyssynchrony assessment by phase analysis from gated PET-FDG scans. J Nucl Cardiol, 2011, 18: 920-925.

[23] Wang L, Wei HX, Yang MF, et al. Phase analysis by gated F-18 FDG PET/CT for left ventricular dyssynchrony assessment: a comparison with gated Tc-99m sestamibi SPECT. Ann Nucl Med, 2013, 27: 325-334.

[24] Nichols KJ, Van Tosh A, Wang Y, et al. Relationships between blood pool and myocardial perfusion-gated SPECT global and regional left ventricular function measurements. Nucl Med Commun, 2009, 30: 292-299.

[25] Nichols KJ, Van Tosh A, Wang Y, et al. Automated detection of left ventricular dyskinesis by gated blood pool SPECT. Nucl Med Commun, 2010, 31: 881-888.

[26] 华伟, 支大力, 张澍, 等. 心脏右侧DDD起博对心功能和心室收缩同步性的影响. 中华心律失常学杂志, 2002, 6: 143-146.

[27] Chen CC, Huang WS, Hung GU, et al. Left-ventricular dyssynchrony evaluated by Tl-201 gated SPECT myocardial perfusion imaging: a comparison with Tc-99m sestamibi. Nucl Med Commun, 2013, 34: 229-232.

[28] 文利, 高云华, 郑嘉荣, 等. 实时三维超声对慢性心肌缺血负荷前后左心室收缩同步性的实验研究. 中华超声影像学杂志, 2010, 19: 806-810.

[29] Lafitte S, Bordachar P, Lafitte M, et al. Dynamic ventricular dyssynchrony: an exercise-echocardiography study. J Am Coll Cardiol, 2006, 47: 2253-2259.

[30] 李诚, 李殿富, 潘春奇. 负荷与静息门控核素心肌灌注显像左心室不同步参数的差异性研究. 临床内科杂志, 2012, 29: 833-835.

2014-08-23）

（编辑：漆利萍）

300000 天津市胸科医院 核医学科（姚青海、张蕾、孙冬晨、黄遵花）；阜外心血管病医院（何作祥）

姚青海 副主任医师 博士 主要从事心律失常及核心脏病学方面的研究 Email: yaoqinghai1972@126.com 通讯作者：姚青海

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1000-3614（2015）04-0395-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.04.023