Методы ядерной кардиологии позволяют получать неинвазивные изображения перфузии миокарда при ФН и в состоянии покоя, а также оценивать региональную и глобальную функцию в состоянии покоя с использованием радионуклидных препаратов для визуализации и γ-или позитронных камер с соответствующей компьютерной обработкой.
Все эти методы основаны на получении изображений радиоактивности, исходящей от изотопов в сердечной мышце или в пулах крови ЛЖ и ПЖ. Самым часто применяемым методом ядерной кардиологии является визуализация перфузии миокарда, чаще всего в сочетании с ФН или фармакологическим стрессом для создания гетерогенности потока между относительно гипоперфузируемыми и нормально перфузируемыми регионами миокарда.
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) — одна из методик, используемых для визуализации захвата индикаторов в миокарде. С помощью радионуклидной ангиографии эритроциты, меченные технецием-99m (99mТс), или другие вещества, меченные 99mТс, вводятся внутривенно для измерения ФВ ЛЖ и оценки локальной сократимости, особенно с целью мониторинга изменений глобальной функции ЛЖ.
ПЭТ позволяет определить региональный метаболизм миокарда для оценки жизнеспособности сердечной мышцы, чаще всего с помощью меченной 18F-2-дезоксиглюкозы (ФДГ), а также для оценки перфузии миокарда с использованием либо аммиака с азотом-13 (13N), либо рубидия-82 (82Rb).
а) Препараты для визуализации перфузии миокарда. Для оценки перфузии миокарда с использованием технологии ОФЭКТ, меченные 99mТс препараты для определения перфузии или таллий-201 (201Tl) используются для визуализации перфузии при ФН или фармакологического стресса в рамках обследования пациентов с подозреваемой или подтвержденной ИБС.
Среди различных препаратов, меченных 99mТс, чаще всего применяются 99mТс-сестамиби и 99mТс-тетрофосмин. Эти препараты 99mТс позволяют одновременно оценивать региональную и глобальную функцию и объемы ЛЖ с помощью технологии ОФЭКТ с ЭКГ-синхронизацией.
Преимущества визуализации перфузии миокарда с помощью ПЭТ по сравнению с ОФЭКТ включают более высокую чувствительность и специфичность для выявления ИБС при меньшей дозе облучения. Сравнивая кровоток при ФН с кровотоком в состоянии покоя, динамическая визуализация сердца с помощью ПЭТ также позволяет количественно оценить абсолютный региональный кровоток миокарда в мл/мин/г и резерв коронарного кровотока.
б) Диагностика ишемической болезни сердца. Основными показаниями для визуализации перфузии миокарда при ФН и в состоянии покоя являются диагностика ИБС, оценка прогноза и определение жизнеспособности миокарда. Чувствительность визуализации перфузии миокарда у пациентов с болью в груди для диагностики ИБС с помощью ФН или фармакологического стресса составляет 88% для ОФЭКТ и 93% для ПЭТ.
Специфичность для исключения ИБС составляет 76% для ОФЭКТ и 81% для ПЭТ. Перфузионная оценка с помощью ОФЭКТ и ФН или фармакологического стресса обладает чувствительностью и специфичностью, которые превосходят показатели для стресс-теста с оценкой ЭКГ в отдельности. Специфичность ОФЭКТ для визуализации перфузии миокарда повышается с помощью оценки региональной функции на ЭКГ-синхронизированных изображениях и с помощью компьютерных алгоритмов, которые корректируют затухание.
Как чувствительность, так и специфичность для диагностики ИБС повышаются с помощью количественного анализа изображения.
Визуализация перфузии миокарда имеет особую ценность по сравнению с ЭКГ стресс-тестом в отдельности у пациентов с изменениями ЭКГ, например при гипертрофии ЛЖ и БЛНПГ. Визуализация перфузии миокарда с использованием вазодилататоров облегчает диагностику ИБС у пациентов, которым не удается достичь <85% от максимальной прогнозируемой ЧСС.
Обнаружение многососудистого поражения при ИБС можно улучшить с помощью выявления региональных систолических утолщений или аномалий движения стенок при ЭКГ-синхронизированной ОФЭКТ по сравнению с оценкой исключительно перфузии. При возможности такие ЛП, как нитраты длительного действия, р-адреноблокаторы и блокаторы кальциевых каналов, снижающие ЧСС, следует отменить за 24 ч до проведения стресс-теста с ФН для диагностики или исключения ИБС как причины боли в груди.
Достижения в области технологии гамма-камер привели к появлению нового поколения высокоскоростных гамма-камер ОФЭКТ, использующих полупроводниковые детекторы на основе теллурида кадмия и цинка. Эта технология имеет лучшее пространственное разрешение, позволяет использовать более низкую эффективную дозу индикатора для визуализации и требует меньше времени по сравнению с обычной гамма-камерой (рис. 1).
Рисунок 1. Результаты однофотонной эмиссионной компьютерной томографии после нагрузки в положении лежа на спине, в покое и после нагрузки в положении лежа на животе (слева), а также результаты коронарной ангиографии (справа) у пациента со стенокардией. Обратите внимание на наличие обратимых дефектов перфузии в апикальных и средних сегментах передней стенки/верхушке и апикальных и средних сегментах боковой стенки. Суммарное количество баллов при нагрузке (Summed Stress Score, SSS) составило 24, а суммарное количество баллов в покое равно нулю, что указывает на ишемию только при нагрузке. Коронарная ангиография у этого пациента выявила тяжелое двухсосудистое поражение коронарных артерий со стенозами в передней нисходящей и огибающей коронарной артерии, что соответствует двум дефектам перфузии, наблюдаемым на однофотонной эмиссионной компьютерной томографии
Использование протокола «только нагрузка» для визуализации перфузии миокарда с помощью ОФЭКТ у пациентов с низкой или низкой промежуточной предтестовой вероятностью ИБС на основании клинических факторов позволило уменьшить лучевое воздействие и время визуализации.
Обычный однодневный протокол ОФЭКТ предполагает вначале проведение исследования ОФЭКТ в покое, а через несколько часов — стресс-тест с использованием более высоких доз радиоактивного индикатора. При подходе «только нагрузка» сначала проводится исследование с нагрузкой; если его результаты в норме, исследование в покое не проводится; но если при нагрузке выявлены отклонения от нормы, то пациент возвращается на следующий день для исследования в состоянии покоя с целью увидеть, является ли обнаруженный дефект перфузии обратимым, что свидетельствует об индуцируемой ишемии.
Оба подхода одинаково хороши для прогнозирования частоты событий ИБС в будущем (рис. 2).
Рисунок 2. Кривые выживаемости у пациентов с результатами однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с обычной электрокардиограммой-синхронизацией только при нагрузке по сравнению с пациентами, которым проводилась визуализация как при нагрузке, так и в покое. Кривые выживаемости не скорректированы или скорректированы с учетом исходных клинических характеристик (возраст, пол, индекс массы тела, ишемическая болезнь сердца в анамнезе, курение, гиперлипидемия, артериальная гипертензия, сахарный диабет, симптомы боли в груди и результаты стресс-теста с электрокардиограммой). После корректировки с учетом исходных клинических характеристик оба протокола визуализации имели одинаковую прогностическую ценность
Некоторые гамма- и ПЭТ-камеры объединяются с аппаратом КТ, что позволяет создавать мультимодальные гибридные изображения анатомии и физиологии. Визуализация перфузии миокарда может быть добавлена к КТ-ангиографии КА, если при ангиографии обнаружен умеренный стеноз КА диаметром от 50 до 70%.
И наоборот, КТ-ангиография может быть выполнена после получения сомнительных результатов ОФЭКТ или ПЭТ, чтобы различить истинноположительные и ложноположительные дефекты перфузии. Гибридная визуализация также позволяет выполнить комбинированную оценку кальциевого индекса КА с перфузией миокарда.
в) Фармакологические стресс-тесты. У пациентов, не способных выполнить ФН на уровне 85% от прогнозируемой по возрасту максимальной ЧСС по протоколам стресс-тестов с ФН, фармакологический стресс-тест с применением вазодилататоров или добутамина является альтернативой ФН для выявления физиологически значимых стенозов КА.
В качестве вазодилататоров для оценки перфузии миокарда с помощью ОФЭКТ используют дипиридамол, аденозин или регаденозон. В настоящее время чаще всего применяется регаденозон, агонист аденозиновых рецепторов A2A, который вводят внутривенно болюсно. Добавление ограниченной ФН к введению аденозина или регаденозона может ослабить индуцированное вазодилататором снижение АД и улучшить качество изображения за счет увеличения соотношения захвата радиоактивного изотопа сердцем и печенью.
Стресс-тест с добутамином предпочтителен у пациентов с бронхоспазмом или БА в анамнезе или которые употребляли кофеин (антагонист аденозиновых рецепторов) в течение 12 ч перед исследованием. При развитии побочных эффектов, например артериальной гипотензии и боли в груди во время инфузии вазодилататора, внутривенно вводят аминофиллин, антагонист аденозина. Регаденозон обычно увеличивает ЧСС, и отсутствие нарастания ЧСС является неблагоприятным прогностическим признаком.
г) Оценка прогноза. Степень гипоперфузии и индуцируемой ишемии (то есть обратимые дефекты) по результатам ОФЭКТ после нагрузки дает важную дополнительную прогностическую информацию в сочетании с клиническими характеристиками, ФВ ЛЖ в покое, результатами стресс-теста с ЭКГ и даже анатомией КА.
У пациентов, не страдающих СД, с болями в груди и нормальной перфузией миокарда при максимальной ФН или на фоне введения вазодилататоров частота сердечной смерти или инфаркта в последующем составляет <1% в год, и, как правило, они являются подходящими кандидатами для медикаментозной терапии или требуют дополнительной диагностики для определения внекардиальной причины боли в груди.
И наоборот, пациентам с высоким риском по результатам визуализации может быть полезно раннее направление на инвазивные стратегии, включая коронарную реваскуляризацию, даже если симптомы выражены слабо. У пациентов с ишемическими дефектами перфузии (рис. 3) размерами >10% миокарда ЛЖ исходы коронарной реваскуляризации могут быть лучше по сравнению с медикаментозной терапией.
Рисунок 3. Результаты однофотонной эмиссионной компьютерной томографии при нагрузке (ряды 1 и 3 сверху вниз) и в покое (ряды 2 и 4) по короткой оси, при нагрузке (ряд 5) и в покое (ряд 6) по вертикальной длинной оси, а также при нагрузке (ряд 7) и в покое (ряд 8) по горизонтальной длинной оси, показывающие обратимые дефекты перфузии в межжелудочковой перегородке (белые стрелки) и передневерхушечной области (стрелки)
Транзиторная ишемическая дилатация полости ЛЖ, при которой полость ЛЖ выглядит более расширенной на изображениях при нагрузке по сравнению с изображениями в покое, возникает, когда субэндокардиальная ишемия после стресса вызывает снижение захвата радиоактивного изотопа в субэндокардиальном слое. Это указывает на худшие результаты у пациентов с сопутствующими дефектами перфузии, но имеет ограниченную ценность у пациентов с низким риском, у которых остальные результаты визуализации в норме, без дефектов перфузии.
Оценка региональной функции ЛЖ с помощью ЭКГ-синхронизированной ОФЭКТ после нагрузки улучшает диагностику многососудистого поражения КА. ФВ ЛЖ и КСО/КДО также можно измерить с помощью ЭКГ-синхронизированной ОФЭКТ. Визуализация перфузии миокарда при нагрузке, по-видимому, не добавляет никакой полезной прогностической информации по сравнению со стресс-тестом на основе ЭКГ у пациентов, которые достигают 10 или более метаболических эквивалентов нагрузки без ишемической депрессии сегмента ST на ЭКГ на фоне нагрузки.
Аналогичным образом у женщин с низким риском и хорошими функциональными возможностями диагностическая стратегия с использованием только стресс-теста на основе ЭКГ так же хороша, как и стресс-тест с ОФЭКТ, для визуализации перфузии миокарда и прогнозирования результатов в течение 2 лет при меньших затратах. Одним существенным ограничением визуализации перфузии миокарда с помощью ОФЭКТ является невозможность идентифицировать многососудистое поражение и поражение ствола левой КА у некоторых пациентов со сбалансированной ишемией, когда захват радиоизотопа на пике нагрузки однородно уменьшается во всем миокарде ЛЖ из-за диффузного снижения кровотока в бассейнах всех трех основных КА.
Количественная оценка перфузии миокарда с помощью ПЭТ позволит идентифицировать этих пациентов, показав глобальное снижение абсолютного коронарного кровотока и аномальный резерв коронарного кровотока.
д) Определение жизнеспособности миокарда с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии или позитронно-эмиссионной томографии. Оценка перфузии с помощью ОФЭКТ выполняется в состоянии покоя для определения остаточной жизнеспособности миокарда в зонах, соответствующих тяжелым регионарным нарушениям сократимости у пациентов с ИБС и ухудшением функции ЛЖ.
Если тяжелая дисфункция ЛЖ вызвана «гибернацией» (состоянием хронического снижения сократимости из-за существенной ишемии), а не необратимым некрозом миокарда, области гипоперфузии в покое, которые являются жизнеспособными и способствуют гибернации, характеризуются начальными дефектами на ранних изображениях, но отсутствием дефектов или менее тяжелыми дефектами на изображениях через 3 ч.
Если захват радиоизотопа в конечном итоге превышает 50 или 60% пикового захвата в этих областях, высока вероятность (от 65 до 75%), что региональная функция миокарда улучшится после успешной реваскуляризации, по сравнению с вероятностью всего лишь 10-20% для зон миокарда, характеризующихся меньше, чем 50% пикового захвата в покое.
Региональный метаболизм миокарда можно оценить неинвазивно с помощью ПЭТ с ФДГ и индикатора кровотока, например [13N] аммиака или 82Rb. ФДГ является аналогом глюкозы, который первоначально поглощается клетками миокарда и захватывается благодаря превращению в ФДГ-6-фосфат. ФДГ не проникает через клеточные мембраны и остается в жизнеспособных клетках при высоких концентрациях >40-60 мин. Повышенная активность ФДГ на клинических изображениях ПЭТ в областях с уменьшенным региональным кровотоком, согласно результатам исследования с помощью 13N аммиака, характерна для жизнеспособности миокарда.
Эти области несоответствия кровотока-ФДГ обычно характеризуются улучшением регионарной функции после коронарной реваскуляризации. Когда степень жизнеспособности (гибернация) при оценке с помощью ПЭТ-ФДГ превышает 10% ЛЖ, реваскуляризация приводит к улучшению долгосрочной выживаемости по сравнению с медикаментозной терапией. Области сердца, которые характеризуются снижением как перфузии, так и захвата ФДГ («совпадающий» тип), представляют собой преимущественно нежизнеспособный миокард с вероятностью улучшения систолической функции после реваскуляризации не более 10-15%.
У пациентов с ишемической кардиомиопатией и плохой жизнеспособностью миокарда по данным ОФЭКТ в состоянии покоя или ПЭТ результат после коронарной реваскуляризации хуже по сравнению с пациентами с преимущественно жизнеспособным миокардом. Комбинация визуализации перфузии с помощью ПЭТ-ФДГ была эффективной как для диагностики воспаления при саркоидозе сердца, так и для мониторинга эффективности лечения этого заболевания.
е) Визуализация функции желудочков. Глобальную и сегментарную функцию ЛЖ и ПЖ можно точно оценить с помощью ЭКГ-синхронизированной визуализации крови в сердце с получением радионуклидной ангиограммы или вентрикулограммы. Этот метод применяется после тщательного смешивания меченных 99mТс клеток крови во внутрисосудистом компартменте после внутривенной инъекции радиофармпрепарата. Поскольку 99mТс остается в пуле крови, серийные изображения можно получить в течение нескольких часов.
Визуализация синхронизируется с комплексом QRS на ЭКГ с помощью подхода, при котором каждый сердечный цикл делится на несколько кадров. Равномерное уменьшение систолической функции ЛЖ без локальных нарушений сократимости свидетельствует о неишемической ДКМП, тогда как снижение глобальной функции ЛЖ, сопровождающееся нарушениями сократимости сегментов, указывает на ИБС. Функцию ЛЖ также можно оценить с помощью ЭКГ-синхронизированной ОФЭКТ с визуализацией перфузии миокарда, а ФВ ЛЖ и степень нарушения сократимости, измеренные при этом подходе, добавляют прогностическую информацию для стратификации риска по сравнению с перфузией в отдельности.
