存活心肌评价方法与流程

本发明涉及中间临床指示的评价方法，具体地说是一种存活心肌评价方法，属于医学图像诊断技术领域。

背景技术：

存活心肌是指功能障碍的缺血心肌，当血流灌注恢复后其功能可逐步恢复。再血管化治疗通过恢复缺血心肌的血流灌注，可改善冠心病患者心功能和预后，是治疗冠心病的重要手段。目前，存活心肌的数量已被广泛用于预测冠心病心力衰竭患者血管重建术后收缩功能的恢复，心室重构逆转、生活质量、运动能力及生存率的改善，是指导临床决策的重要依据。因此，评价存活心肌对治疗方案的制定、预后的评估、以及节省医疗费用并避免不必要的手术等方面均具有十分重要的意义。

在评价存活心肌的各种无创影像技术中，¹⁸f-fdg正电子发射断层扫描(pet)是目前评价存活心肌的“金标准”。然而，进行¹⁸f-fdgpet检查所需的医疗费用昂贵，显像流程复杂，且pet设备不普及，极大地限制了其在临床上的广泛应用。

门控单光子发射计算机断层扫描(spect)心肌灌注显像(mpi)【以下简称：门控spect心肌灌注显像(spectmpi)】是一种简便易行、临床应用广泛的无创成像技术，通过一次检查即可获得心肌血流灌注及各种心功能定量指标，如左心室整体功能、左心室容积及局部心肌功能(室壁运动，增厚率)等，可重复性好。传统方法多将静息心肌血流灌注摄取比≥50％的节段定义为活的心肌，静息心肌血流灌注摄取比<50％的心肌节段定义为瘢痕心肌。然而多项研究已证实，在冠心病患者中，静息心肌血流灌注摄取比<50％的异常收缩心肌节段中仍包含有大量存活心肌，所以传统方法会导致存活心肌的严重低估。此外，研究发现，与单纯心肌血流灌注相比，门控spect心肌灌注显像的局部心肌功能分析为预测冠心病心肌梗死患者血运重建术后左心室功能恢复提供了增益价值，说明局部心肌功能可能也是反映存活心肌的重要标志。但是目前运用门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注评价存活心肌的方法尚未建立。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种冠心病缺血性心衰患者存活心肌评价方法，其基于门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注进行评价，与¹⁸f-fdg正电子发射断层扫描相比，具有很好的诊断准确性，一次成像即可完成，经济实用、简便有效，对于冠心病患者的精准诊疗具有重要意义，尤其是在没有pet/ct这种昂贵设备的医院中可发挥巨大作用。

按照本发明提供的技术方案：存活心肌评价方法，其特征在于：所述评价方法是基于门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注进行评价。

作为本发明的进一步改进，所述评价方法具体包括如下步骤：

步骤1：采用门控spect心肌灌注显像获取检查图像，重建得到左心室短轴、水平长轴及垂直长轴图像；

步骤2：对左心室心肌节段的血流灌注摄取进行半定量评分，判断灌注减低节段；

步骤3：定量评价得到左心室心肌每个节段的血流灌注摄取比；

步骤4：采用cedars-sinaiqgs软件对重建后的门控spect心肌灌注显像断层图像进行分析，分别获得每个心肌节段的室壁运动和增厚率评分；应用0到3分评分法对每个心肌节段的室壁增厚率(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度至重度降低，3＝无增厚)进行评分；应用0到5分评分法对每个心肌节段的室壁运动(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度降低，3＝重度降低，4＝无运动，5＝矛盾运动)进行评分；

步骤5：将左心室灌注减低节段心肌的血流灌注摄取比、室壁运动评分及室壁增厚评分值代入评价模型：logit(p)＝-0.967-0.034*perfusionuptakerate+0.567*wtscore+0.217*wmscore；

式中，logit(p)代表评价模型预测值，perfusionuptakerate代表受检者左心室某一心肌节段的血流灌注摄取比，wt代表受检者左心室某一心肌节段的室壁增厚率评分，wm代表受检者左心室某一心肌节段的室壁运动评分；

采用上述评价模型计算获得评价模型预测值，当评价模型预测值<0.4973时，则认为该节段心肌为存活心肌，当评价模型预测值≥0.4973时，则认为该节段心肌为瘢痕心肌。

作为本发明的进一步改进，在步骤1中，门控spect心肌灌注显像的设备采用双探头spect/ct仪，显像剂为^99mtc-mibi，放化纯>95％，注射剂量为740～925mbq；采集条件为：平行孔低能高分辨准直器，能峰为140kev，窗宽20％，矩阵128×128，放大倍数1.45，双探头呈90°，各旋转90°，共180°采集，6°/帧，每帧采集35s，以心电图r波触发门电路同步采集，每个心动周期采集8帧图像；采用滤波反投影法(butterworth滤波，陡度因子5，截止频率0.4)重建后，得到心脏短轴、水平长轴和垂直长轴图像。

作为本发明的进一步改进，在步骤2中，根据美国心脏病协会推荐的17节段法对左心室心肌进行分析，使用5分半定量视觉分析法(0＝正常，1＝轻度摄取减低，2＝中度摄取减低，3＝严重摄取减低，4＝缺失)对所有心肌节段的显像剂摄取进行半定量评分，连续2个不同断面、连续2个层面的同一心肌节段灌注缺损评分≥2分，定义为灌注减低节段。

作为本发明的进一步改进，在步骤3中，使用心脏自动定量软件包计算左心室每个心肌节段心肌血流灌注摄取比并得到定量数值。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)、本发明基于门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注进行评价特别适用于冠心病心力衰竭患者术前评价存活心肌，指导临床治疗决策。

2)、本发明与¹⁸f-fdg正电子发射断层扫描相比，具有很好的诊断准确性，一次成像即可完成，经济实用、简便有效，并且观察者内与观察者间的一致性好，可重复性高，对于冠心病患者的精准诊疗具有重要意义，尤其是在没有pet/ct这种昂贵设备的医院中可发挥巨大作用。

附图说明

图1为利用本发明的评价方法评价存活心肌的流程示意图。

图2为存活心肌和瘢痕心肌中节段性室壁运动的分布情况示意图。

图3为存活心肌和瘢痕心肌中节段性室壁增厚率的分布情况示意图。

图4为采用不同的评价模型评价存活心肌的roc曲线比较示意图。

图5为心肌室壁运动和增厚率较静息心肌灌注对于评价缺血性心衰患者存活心肌的增益价值示意图。

图6为某一典型病例的医学影像图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，实施例1公开了一种存活心肌的评价方法，其基于门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注进行评价，具体包括如下步骤：

步骤1：采用门控spect心肌灌注显像获取检查图像，重建得到左心室短轴、水平长轴及垂直长轴图像；本实施例1中，门控spect心肌灌注显像为^99mtc-mibi静息门控spect心肌灌注显像，具体实施时，采用德国西门子公司的双探头spect/ct仪(symbiat16，siemensmedicalsystems，erlangen，germany)，显像剂为上海欣科医药公司提供的^99mtc-mibi，放化纯>95％，注射剂量为740～925mbq；采集条件为：平行孔低能高分辨准直器，能峰为140kev，窗宽20％，矩阵128×128，放大倍数1.45，双探头呈90°，各旋转90°，共180°采集，6°/帧，每帧采集35s，以心电图r波触发门电路同步采集，每个心动周期采集8帧图像。采用滤波反投影法(butterworth滤波，陡度因子5，截止频率0.4)重建后，得到心脏短轴、水平长轴和垂直长轴图像。

步骤2：对左心室心肌节段的血流灌注摄取进行半定量评分，判断灌注减低心肌节段；本实施例1中，根据美国心脏病协会(aha)推荐的17节段法对左心室心肌进行分析。使用5分半定量视觉分析法(0＝正常，1＝轻度摄取减低，2＝中度摄取减低，3＝严重摄取减低，4＝缺失)对所有心肌节段的显像剂摄取进行半定量评分，连续2个不同断面、连续2个层面的同一心肌节段灌注缺损评分≥2分，定义为灌注减低节段。

步骤3：定量评价得到左室心肌每个节段的血流灌注摄取比；本实施例1中，使用心脏自动定量软件包(qps2009，美国西德斯西奈医学中心)计算左室每个心肌节段心肌血流灌注摄取比并得到定量数值。

步骤4：采用cedars-sinaiqgs软件(2009，美国西德斯西奈医学中心)对重建后的门控spect心肌灌注显像断层图像进行分析，分别获得每个心肌节段的室壁运动和增厚率评分；应用0到3分评分法对每个心肌节段的室壁增厚率(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度至重度降低，3＝无增厚)进行评分；应用0到5分评分法对每个心肌节段的室壁运动(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度降低，3＝重度降低，4＝无运动，5＝矛盾运动)进行评分。

步骤5：将左心室灌注减低节段心肌的血流灌注摄取比、室壁运动评分及室壁增厚评分值代入评价模型：logit(p)＝-0.967-0.034*perfusionuptakerate+0.567*wtscore+0.217*wmscore；

式中，logit(p)代表评价模型预测值，perfusionuptakerate代表受检者左心室某一心肌节段的血流灌注摄取比，wt代表受检者左心室某一心肌节段的室壁增厚率评分，wm代表受检者左心室某一心肌节段的室壁运动评分；

采用上述评价模型计算获得评价模型预测值，当评价模型预测值<0.4973时，则认为该节段心肌为存活心肌，当评价模型预测值≥0.4973时，则认为该节段心肌为瘢痕心肌。

实施例2

下面以具体的实例对本发明的具体过程以及有效性进行具体说明，具体如下：

1、研究目的：分析门控spect心肌灌注显像定量分析心肌功能在评价冠心病心力衰竭患者存活心肌中的增益价值，获得基于门控spect心肌灌注显像的存活心肌评价方法。

2、研究设计：采用单中心横断面回顾性研究的临床试验方法。

3、病例选择：

3.1、入选标准：

1)经病史、超声心动图和心电图(ecg)证实的超过3个月以上的心肌梗死；2)冠状动脉造影(cag)诊断为单支或多支血管狭窄超过50％的冠心病患者；3)严重的左心室功能障碍，定义为左心室射血分数(lvef)<35％；4)患者知情同意。

3.2、排除标准：

1)近期急性心肌梗死；2)严重心律失常；3)左束支传导阻滞及严重瓣膜病患者。

4、研究方法：

4.1、静息门控spect心肌灌注显像

所有研究对象均进行^99mtc-mibi静息门控spect心肌灌注显像检查，采用德国西门子公司双探头spect/ct仪(symbiat16，siemensmedicalsystems，erlangen，germany)，显像剂为上海欣科医药公司提供的^99mtc-mibi，放化纯>95％，注射剂量为740～925mbq。静息门控mpi采集条件：平行孔低能高分辨准直器，能峰为140kev，窗宽20％，矩阵128×128，放大倍数1.45，双探头呈90°，各旋转90°，共180°采集，6°/帧，每帧采集35s，以心电图r波触发门电路同步采集，每个心动周期采集8帧图像。采用滤波反投影法(butterworth滤波，陡度因子5，截止频率0.4)重建后，得到心脏短轴、水平长轴和垂直长轴图像。

4.2、¹⁸f-fdgpet心肌代谢显像

所有患者隔日行¹⁸f-fdgpet心肌代谢显像。显像采用德国西门子公司pet/ct(biographmct64-s,siemens)仪，pet心肌代谢显像血糖调节方法参照2009年美国核心脏病协会发表的核心脏显像指南进行：患者在空腹(6小时以上)状态下口服25-50g葡萄糖，密切监测血糖，当血糖水平>9mmol/l时静脉注射适量胰岛素，密切监测血糖；当血糖水平位于5.55～7.77mmol/l时，注射¹⁸f-fdg111～185mbq(由江原安迪科公司提供)，1h后行pet心肌代谢显像，能峰为511kev。矩阵128×128，放大倍数为2.0。采用迭代法(迭代4次，子集数为8)进行图像重建，分别获得左心室短轴、水平长轴和垂直长轴图像。

4.3、图像分析：

4.3.1、存活心肌评价

^99mtc-mibi静息门控spect心肌灌注显像结合¹⁸f-fdgpet心肌代谢图像由两位经验丰富的核医学医师在不知道门控信息的情况下独立进行图像分析，两位观察者意见不一致时请第三位医师读片，多数意见作为最终诊断。根据美国心脏病协会(aha)推荐的17节段法对左心室心肌进行分析。使用5分半定量视觉分析法(0＝正常，1＝轻度摄取减低，2＝中度摄取减低，3＝严重摄取减低，4＝缺失)对所有心肌节段的^99mtc-mibi和¹⁸f-fdg摄取进行半定量评分。连续2个不同断面、连续2个层面的同一心肌节段灌注缺损评分≥2分，定义为灌注减低节段。结合^99mtc-mibi静息spect心肌灌注显像和¹⁸f-fdgpet心肌代谢的综合信息，将左心室心肌分为以下三类：1)正常心肌：灌注正常的心肌节段；2)spect/pet不匹配：灌注减低但葡萄糖摄取正常或相对增加的心肌节段(spect/pet不匹配定义为在spect/pet上心肌节段评分差值≥1分)；3)spect/pet匹配：灌注和葡萄糖摄取一致减低的心肌节段。spect/pet不匹配代表存活心肌，而spect/pet匹配代表瘢痕心肌。采用心脏自动定量软件包(qps2009，美国西德斯西奈医学中心)计算左心室节段心肌血流灌注摄取比、静息灌注总积分(srs)和总体灌注不足率(tpd)。

4.3.2、心肌功能评价

采用cedars-sinaiqgs软件(2009，美国西德斯西奈医学中心)，对重建后的静息门控spect心肌灌注显像断层图像进行分析，分别获得lvef、左心室舒张末期容积(lvedv)及左心室收缩末期容积(lvesv)。应用0到3分评分法对每个心肌节段的室壁增厚率(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度至重度降低，3＝无增厚)进行评分；应用0到5分评分法对每个心肌节段的室壁运动(0＝正常，1＝轻度降低，2＝中度降低，3＝重度降低，4＝无运动，5＝矛盾运动)进行评分。所有心肌节段功能定量分析均由2名经验丰富的核医学医师在不知道灌注/代谢数据的情况下独立完成。

4.3.3统计学分析

采用ibmspss21.0软件包进行数据分析。符合正态分布的计量资料用表示，计数资料以构成比表示，组间比较采用χ²检验。通过计算相应的组内相关系数(icc)评估节段定量参数的观察者内和观察者间一致性；计算了存活心肌和瘢痕心肌中节段室壁运动和增厚率的分布情况。先进行logistic单因素分析以确定具有统计学意义的变量，利用roc曲线寻找上述变量预测存活心肌的最佳界值，采用logistic逐步回归方法对有意义的变量进一步分析，建立预测存活心肌和瘢痕心肌的最佳多因素模型。此外，使用medcalc软件包绘制roc曲线，并使用z检验比较不同评价方法的曲线下面积，进一步用似然比检验的全局卡方统计量对各个模型进行比较，以比较不同模型评价存活心肌的整体效能，采用双侧检验，p<0.05为差异有统计学意义。

5、研究结果

研究对象为83例冠心病心力衰竭患者(男性72例，年龄63.4±6.9岁，lvef26.1±6.4％)。双支病变26例(31.3％)，三支病变57例(68.7％)。83例患者中，67例(80.7％，67/83)nyha分级为iii～iv级，22例(26.5％，22/83)有pci病史，15例(18.1％，15/83)有cabg手术史(时间间隔均>6个月)，高血压61例(73.5％，61/83)，糖尿病16例(19.3％，16/83)，高脂血症28例(33.7％，28/83)。83例研究对象的一般临床特征见表1。

表1.研究对象的一般临床资料(n＝83)

bmi(bodymassindex，)为体重指数；pci(percutaneouscoronaryintervention)为经皮冠状动脉介入治疗；cabg(coronaryarterybypassgraft)为冠状动脉搭桥术；nyha(newyorkheartassociationclassificationofheartfailure)为纽约心功能分级。

表2列出了研究对象门控spect心肌灌注显像获得的左心室血流灌注和功能参数。根据金标准spect心肌灌注显像/¹⁸f-fdg心肌代谢显像结果，在入选的83例患者的1411个节段中，774个节段灌注正常，637个节段灌注减低；在灌注减低的637个节段中，有338个节段是存活心肌，299个节段为瘢痕心肌。

表2.研究人群的左心室灌注及功能指标

lvef(leftventricularejectionfraction)为左心室射血分数；lvesv(leftventricularendsystolicvolume)为左心室收缩末期容积；lvedv(leftventricularenddiastolicvolume)为左心室舒张末期容积；tpd(totalperfusiondeficit)为总体灌注不足率；srs(summedrestscore)为静息灌注总积分。

表3展示了研究对象的心肌节段血流灌注和功能参数的可重复性和再现性。心肌节段的室壁运动半定量分析观察者内的重复性为0.981，室壁增厚率为0.991，静息心肌灌注摄取比为0.985(95％ci:0.978-0.984，0.990-0.993，0.982-0.987，均p<0.001)。此外，观察者间的心肌节段室壁运动、室壁增厚率和静息心肌灌注摄取比定量分析的再现性都很好(iccs:0.964，95％ci:0.958-0.969；0.985，95％ci:0.983-0.987和0.965，95％ci:0.958-0.970)。

表3.节段灌注和功能参数的可重复性和再现性

icc(intraclasscorrelationcoefficient)为组内相关系数；ci(confidenceinterval)为置信区间；wm(wallmotion)为室壁运动；wt(wallthickening)为室壁增厚率。

组内相关系数的计算公式为：

式中，χ1i和χ2i分别代表同一指标不同观察者或同一观察者不同次数测量的测量值，代表每次测量的均值，sχ代表每次测量的标准差，n是样本数。

表4列出了评价存活心肌的单因素和多因素模型。在单因素分析中，心肌节段灌注摄取比(or:0.951，95％ci:0.937-0.964，p<0.001)、心肌节段室壁运动(or:1.539，95％ci:1.348-1.757，p<0.001)和心肌节段室壁增厚率评分(or:2.269，95％ci:1.860-2.768，p<0.001)均与存活心肌具有显著相关性。多因素logistic逐步回归分析表明，由心肌节段灌注摄取比、节段室壁运动和节段室壁增厚率评分组成的模型，对于评价心肌灌注减低节段中的存活心肌和瘢痕心肌具有最佳的预测效果。从而能得到本发明中的最佳的评价模型为：logit(p)＝-0.967-0.034*perfusionuptakerate+0.567*wtscore+0.217*wmscore。

表4.存活心肌评价的单因素和多因素模型

图2为存活心肌和瘢痕心肌中节段性室壁运动的分布情况示意图。如图2所示，在338个存活心肌节段中，有26个节段wm＝0，29个节段wm＝1，39个节段wm＝2，123个节段wm＝3，84个节段wm＝4，37个节段wm＝5，而在299个瘢痕心肌节段中，有15个节段wm＝0，13个节段wm＝1，12个节段wm＝2，36个节段wm＝3，164个节段wm＝4，59个节段wm＝5。因此，在637个灌注减低的节段中，区分存活心肌和瘢痕心肌的室壁运动评分的最佳截止值为wm≤3。

图3为存活心肌和瘢痕心肌中节段性室壁增厚率的分布情况示意图。如图3所示，在338个存活心肌节段中，有38个节段wt＝0，59个节段wt＝1，150个节段wt＝2，91个节段wt＝3，而在299个瘢痕心肌节段，有18个节段wt＝0，23个节段wt＝1，41个节段wt＝2，217个节段wt＝3。因此，在637个灌注减低的节段中，区分存活心肌和瘢痕心肌的室壁运动和室壁增厚率评分的最佳截止值为wt≤2。

图4为采用不同模型评价存活心肌的roc曲线比较示意图。从图4中可以看出，与单纯静息心肌血流灌注摄取比相比，心肌灌注联合室壁运动或室壁增厚率或两者均显著增加auc面积(0.718vs.0.666，p＝0.0002；0.744vs.0.666，p<0.0001；0.753vs.0.666，p<0.0001)，但本发明在评价存活心肌中具有最大的曲线下面积。在637个灌注减低节段中，以心肌血流灌注摄取比≥50％诊断的存活心肌节段有409个，而以本发明存活心肌评价模型诊断的存活心肌节段有466个，多检出了57个存活心肌节段。因此，与单纯静息心肌血流灌注相比，本发明可使诊断准确率从64.2％提高到73.2％，差异有统计学意义(409/637vs.466/637，p＝0.001)。

图5为心肌室壁运动和增厚率较静息心肌灌注对于评价冠心病心力衰竭患者存活心肌的增益价值图。从图5中可以看出，与单独心肌血流灌注相比，心肌灌注结合室壁运动使评价存活心肌的整体χ²从53.281增加到82.408(p＜0.001)；心肌灌注结合室壁增厚率也使评价存活心肌的整体χ²显著增加(102.706比53.281，p＜0.001)，但本发明的门控spect心肌灌注显像心肌灌注结合室壁运动及增厚率的最佳评价模型使评价存活心肌的整体χ²进一步显著增加(111.234比82.408和53.281，均p＜0.001)。

图6是一个典型病例，该病例是一位64岁男性患者，他患有高血压、ii型糖尿病、前壁心肌梗死和严重左室功能障碍(超声心动图显示左室射血分数为34％)，具有明显心衰症状(nyha分级ⅲ级)，冠状动脉造影显示严重的三支血管疾病。

在图6中，a为静息spect门控心肌灌注图像(左、中、右分别为短轴、垂直长轴和水平长轴图像)，从该图像中可以看出，左心室心尖、前壁、下壁和间壁的灌注稀疏/缺损。

在图6中，b为¹⁸f-fdgpet心肌代谢图像(左、中、右分别为短轴、垂直长轴和水平长轴图像)，从该图像中可以看出，上述灌注缺损节段中，只有心尖和前壁近心尖为瘢痕心肌，其余心肌节段fdg均摄取增加，提示为存活心肌。

在图6中，c为心肌灌注显像节段血流灌注摄取比，从c中可以看出，左室心尖、前壁近心尖、前壁中段、下壁近心尖、下壁中段和间壁(n＝11)表现为静息血流灌注明显减低(<50％)，如按照传统方法(将静息心肌血流灌注摄取比≥50％的节段定义为活的心肌，静息心肌血流灌注摄取比<50％的心肌节段定义为瘢痕心肌)，则提示上述心肌为瘢痕心肌，单单使用静息心肌血流灌注很明显高估了瘢痕心肌。

在图6中，d为室壁运动评分，e为室壁增厚率评分，依据本发明的存活心肌评价方法进行评价，只有心尖、前壁近心尖、间壁近心尖为瘢痕心肌(n＝3)，与金标准spect/pet结果接近，与单单使用静息心肌血流灌注相比较，多检出了8个存活心肌节段。

综上可见，在传统评估静息心肌血流灌注的基础上进一步结合基于门控心肌灌注显像的心肌室壁运动和增厚率可以更好的区分冠心病心力衰竭患者灌注减低节段的心肌是否为存活心肌，具有显著的增益价值。基于门控spect心肌灌注显像心肌功能结合心肌灌注的评价方法，具有广阔的应用前景和较高的性价比，有望成为评价存活心肌更经济有效的新的重要临床手段。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。