Jak oceniać niedokrwienie i żywotność mięśnia sercowego – przydatność rezonansu magnetycznego, echokardiografii obciążeniowej i badań z zakresu medycyny nuklearnej

metody z uwzględnieniem sposobu oceny niedokrwienia i żywotności, zalet oraz ograniczeń każdego z badań.

Rezonans magnetyczny serca

Do podstawowych zalet rezonansu magnetycznego serca (cardiovascular magnetic resonance, CMR) niezwiązanych z samą oceną niedokrwienia czy żywotności należy brak narażania pacjenta na promieniowanie jonizujące, niezmiernie rzadko występujące reakcje alergiczne na stosowane gadolinowe środki kontrastowe oraz brak istotnego wpływu tych środków na czynność filtracyjną nerek (eGFR), a także możliwość obrazowania serca w dowolnej płaszczyźnie. Dodatkowym atutem jest duża powtarzalność wyników między osobami opisującymi badanie ¹ .

Metoda nie jest jednak wolna od ograniczeń. Pacjent musi być we względnie stabilnym stanie klinicznym (badanie trwa ok. 30-45 minut), nie może mieć niektórych metalowych elementów w ciele (np. stymulatora serca, kardiowertera-defibrylatora), a w przypadku badań z użyciem środka kontrastowego eGFR powinna przekraczać 30 ml/min. Poniżej tej wartości nie należy podawać gadolinowych środków kontrastowych ze względu na ryzyko wystąpienia nefrogennego włóknienia systemowego. Nie oznacza to jednak, że u pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek nie można ocenić niedokrwienia lub żywotności mięśnia sercowego. Należy wówczas oprzeć się na próbach z dobutaminą. Problemy w ocenie może także stwarzać znaczna niemiarowość rytmu serca (migotanie przedsionków, liczne komorowe zaburzenia rytmu).

Tabela 1. Metody oceny niedokrwienia oraz żywotności mięśnia sercowego za pomocą CMR

Rycina 1. Przykłady oceny niedokrwienia oraz żywotności mięśnia sercowego za pomocą CMR.

Najczęściej stosowane sposoby oceny niedokrwienia oraz żywotności mięśnia sercowego za pomocą CMR przedstawiono w tabeli 1.Przykłady niektórych badań zaprezentowano na rycinie 1.

Ocena niedokrwienia mięśnia sercowego

Ocena niedokrwienia mięśnia sercowego opiera się na dwóch metodach ² . Pierwszą z nich jest tzw. badanie perfuzji, czyli ocena ubytków perfuzji mięśnia w trakcie pierwszego przejścia środka kontrastowego przez miokardium na szczycie hiperemii wywołanej wlewem adenozyny (krótsze działanie) lub dipirydamolu (dłuższe działanie). Nowym środkiem, który może znaleźć zastosowanie w niedalekiej przyszłości jest podawany w bolusie regadenozon, który powoduje szybkie wystąpienie hiperemii i jej utrzymywanie się przez dłuższy czas niż w przypadku adenozyny (czas półtrwania 2-3 minuty w porównaniu do 30 sekund dla adenozyny). W celach porównawczych oraz różnicowania z artefaktami badanie można uzupełnić o ocenę pierwszego przejścia środka kontrastowego przez mięsień sercowy w spoczynku, nie jest to jednak bezwzględnie wymagane. W codziennej praktyce ubytki perfuzji ocenia się najczęściej wizualnie z uwzględnieniem podziału na 17 segmentów lewej komory (left ventricle, LV) wg American Heart Association (AHA), ale istnieją także metody analizy ilościowej. Są one jednak pracochłonne i wymagają dodatkowego oprogramowania, a ponieważ nie charakteryzują się większą dokładnością diagnostyczną, pozostają mniej przydatne klinicznie. Należy zaznaczyć, że ocena wizualna umożliwia określenie, czy obszar niedokrwienia przekracza 10% masy LV, co wpływa na decyzję o rewaskularyzacji wieńcowej. Badanie w zależności od źródła cechuje się ok. 85-90% czułością i 75-85% swoistością w rozpoznawaniu istotnych zmian w tętnicach wieńcowych ocenianych za pomocą koronarografii ² . W największych dotychczas opublikowanych prospektywnych badaniach klinicznych (MR-IMPACT, CE-MARC) ocena perfuzji za pomocą CMR przewyższała SPECT w diagnostyce choroby wieńcowej zarówno u pacjentów z chorobą jedno-, jak i wielonaczyniową ^{3, 4} . Ograniczenie dla zastosowania adenozyny i dipirydamolu stanowią astma oskrzelowa oraz bloki przewodzenia przedsionkowo-komorowego (przed badaniem należy wykonać spoczynkowe EKG). Ważne jest, aby przez 24 godziny przed badaniem pacjent wstrzymał się od przyjmowania pokarmów i płynów zawierających pochodne ksantyny, takich jak kawa, herbata, napoje energetyczne, cola, czekolada, kakao. Ze względu na konieczność podania środka kontrastowego należy także oznaczyć stężenie kreatyniny.

Drugą metodą oceny niedokrwienia jest tzw. próba z dużymi dawkami dobutaminy, czyli ocena indukowanych wlewem wzrastających dawek dobutaminy regionalnych zaburzeń kurczliwości mięśnia. Stanowi ona alternatywę dla badania perfuzji, szczególnie u pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek. Idea badania jest taka sama jak w przypadku echokardiografii, przy czym CMR jest wolny od ograniczeń obrazowania. Metoda ta cechuje się nieco większą czułością, przy nieco mniejszej swoistości w rozpoznawaniu choroby wieńcowej w porównaniu z oceną perfuzji ² . Minusem jest dłuższy czas trwania badania w porównaniu z czasem oceny perfuzji.

Ocena żywotności mięśnia sercowego

Żywotność dysfunkcyjnych obszarów miokardium można ocenić na kilka sposobów. CMR cechuje się dokładnością diagnostyczną porównywalną z echokardiografią czy SPECT ⁵ .

Najprostszą metodą jest analiza grubości mięśnia w fazie końcowo-rozkurczowej (end-diastolic wall thickness, EDWT), w której za kryterium odcięcia przyjmuje się wartość 5,5 mm ⁶ . U ponad 90% pacjentów z mniejszą grubością mięśnia nie dojdzie do poprawy czynności skurczowej po rewaskularyzacji (duża ujemna wartość prognostyczna [negative predictive value, NPV]). Ograniczeniem tej prostej metody jest bardzo mała dodatnia wartość prognostyczna (positive predictive value, PPV) – poprawa występuje jedynie u ok. 50% chorych z EDWT >5,5 mm ⁵ . Przydatność oceny EDWT ogranicza także mniejsza rozdzielczość przestrzenna CMR (1,5 × 1,5 mm) w porównaniu z echokardiografią, co znacznie wpływa na miarodajność analizy EDWT. Istnieją także prace dowodzące, że niektórzy pacjenci z EDWT ≤5,5 mm mają zachowaną żywotność mięśnia ⁷ . Podsumowując, metoda ta nie jest wystarczająca do oceny żywotności.

Najczęściej stosowana technika analizy żywotności polega na ocenie tzw. późnego wzmocnienia pokontrastowego (delayed enhancement, DE). W obrębie cechującej się dużą objętością przestrzeni pozakomórkowej blizny pozawałowej dochodzi do zalegania podanego do żyły obwodowej gadolinowego środka kontrastowego (substancji pozakomórkowej), co powoduje charakterystyczne wzmocnienie tego obszaru mięśnia (jaśniejszy kolor w skali odcieni szarości) po ok. 10-15 minutach. W praktyce o zachowanej żywotności mówi się, gdy w danym segmencie grubość obszaru DE nie przekracza 50% grubości mięśnia ⁸ . Oceniono, że przy tak zdefiniowanym punkcie odcięcia NPV testu (tzn. brak poprawy czynności skurczowej po rewaskularyzacji przy DE ≥50%) wynosi ok. 80% ^{5, 9} . Nieco niższa jest za to wartość PPV (tzn. poprawa czynności skurczowej po rewaskularyzacji przy DE <50%), która wynosi ok. 70% ^{5, 9} . Badanie z samym środkiem kontrastowym (podobnie do EDWT) nie pozwala ocenić, czy dysfunkcyjny obszar mięśnia z DE obejmującym <50% grubości ściany posiada rezerwę skurczową.

Odpowiedź na to pytanie może przynieść kolejna metoda oceny żywotności (a właściwie oceny rezerwy skurczowej) polegająca na analizie poprawy kurczliwości dysfunkcyjnego obszaru mięśnia pod wpływem wlewu małej dawki dobutaminy (tzw. próba z małą dawką dobutaminy). Technikę tę cechuje podobna NPV, ale nieco wyższa PPV w stosunku do oceny DE (ok. 80%) ^{5, 9} .

Przy granicznych wartościach DE (25-75%) zaleca się połączenie obu metod i wykonanie oceny żywotności za pomocą DE oraz próby z dobutaminą ¹ . W praktyce takich sytuacji jest jednak niewiele, ponieważ w celu kwalifikacji do rewaskularyzacji mięśnia ocenę pojedynczych segmentów należy odnieść do poszczególnych ścian lewej komory (6-7 segmentów), a grubość warstwy DE rzadko pozostaje graniczna we wszystkich ocenianych segmentach (ryc. 1D).

Echokardiografia obciążeniowa

Echokardiografia obciążeniowa z uwagi na nieinwazyjność, ogólną dobrą dostępność i stosunkowo mały koszt przy dużej czułości i swoistości zajęła trwałe miejsce w rozpoznawaniu niedokrwienia i żywotności mięśnia sercowego ¹⁰ .

Metody echokardiografii obciążeniowej

Echokardiograficzna próba wysiłkowa jest najwcześniej wprowadzoną metodą echokardiografii obciążeniowej. Jej zasada polega na wykorzystaniu ujemnego bilansu tlenowego powstałego w trakcie wysiłku fizycznego. Wykorzystuje więc najbardziej fizjologiczny rodzaj obciążenia. Jej wadą są ograniczone możliwości ciągłego monitorowania zmian kurczliwości w trakcie testu.

Echokardiograficzna próba obciążeniowa z dipirydamolem wykorzystuje jego wazodylatacyjne działanie na naczynia niezwężone. W konsekwencji dochodzi do obniżenia ciśnienia perfuzyjnego krążenia obocznego poniżej zwężonej tętnicy wieńcowej, prowadząc do ograniczenia przepływu w tym obszarze.

Echokardiograficzny test obciążeniowy z dobutaminą ze względu na jego podstawy patofizjologiczne i względną łatwość połączenia z ciągłym monitorowaniem obrazu echokardiograficznego w wielu ośrodkach stał się preferowaną metodą oceny niedokrwienia i żywotności mięśnia sercowego. Dobutamina (syntetyczna amina katecholowa) powoduje stymulację receptorów β1 z niewielkim wpływem na receptory β₂ i α₁. W czasie podawania małych dawek (do 10 μg/kg/min) dobutamina wykazuje głównie działanie inoptropowo dodatnie, co nasila kurczliwość miokardium. W czasie podawania dużych dawek dobutaminy (do 40 μg/kg/min) dochodzi do przyspieszenia rytmu serca i znacznego zwiększenia rzutu minutowego serca.

Ocena niedokrwienia mięśnia sercowego

Echokardiografia charakteryzuje się wysoką rozdzielczością przestrzenną (2 mm). Umożliwia to ocenę zmiany grubości mięśnia między maksymalnym rozkurczem (end-diastole, ED) a maksymalnym skurczem (end-systole, ES) wynoszącą w prawidłowych warunkach ok. 50%. W ocenie spoczynkowej zmniejszenie skurczowego przyrostu grubości mięśnia w co najmniej dwóch sąsiadujących segmentach jest echokardiograficznym wyznacznikiem niedokrwienia.

Obecność zmian w naczyniach wieńcowych nie oznacza jednoznacznie niedokrwienia. Testy czynnościowe pozwalają określić ich znaczenie patofizjologiczne. Wyznacznikami niedokrwienia w echokardiografii obciążeniowej jest wystąpienie zaburzeń kurczliwości w trakcie trwania testu przy prawidłowej kurczliwości w spoczynku. W obszarze zaopatrywanym przez zwężone naczynie wieńcowe początkowo dochodzi do pogorszenia kurczliwości, a kontynuowanie testu może wiązać się z wystąpieniem ostrego niedokrwienia.

Wiarygodna diagnostycznie ocena wymaga dobrej jakości obrazu z pełną wizualizacją wsierdzia. Przyjmuje się, że nieuwidocznienie więcej niż dwóch segmentów czyni badanie niediagnostycznym. Wprowadzenie dożylnych środków kontrastowych pozwalających uwidocznić lewą komorę rozwiązało ten problem i stało się codzienną praktyką w wielu pracowniach echokardiograficznych ¹¹ . Utrudnieniem w interpretacji obrazów wysiłkowych może być również szybki rytm serca i artefakty związane z napięciem mięśni. Dodatkowo ocena ta ma jedynie charakter jakościowy i obarczona jest subiektywizmem. Ostatnie lata przyniosły rozwój technik opartych na ocenie mechaniki mięśnia sercowego. Pomiar wielkości i tempa regionalnego odkształcania miokardium (strain i strain rate) oraz śledzenia markerów akustycznych (speckle tracking) pozwalają na obiektywną ocenę zmian kurczliwości mięśnia sercowego. Pojawiają się pierwsze publikacje wykorzystania tych metod w echokardiografii obciążeniowej ¹² . Czułość i swoistość testu dobutaminowego w rozpoznawaniu niedokrwienia wynosi 80 i 86%, podczas gdy przy zastosowaniu strain rate wzrasta odpowiednio do 86 i 89% ¹³ .

Ocena żywotności mięśnia sercowego

Mięsień żywotny (głównie zamrożony) stanowi złożony problem histopatologiczny i diagnostyczny. Przewlekłe ograniczenie przepływu powoduje zmniejszenie ilości włókien mięśniowych, rozplem podścieliska włóknistego z gromadzeniem kolagenu i zmniejszeniem gęstości naczyń mikrokrążenia. Czas trwania przewlekłego niedokrwienia bezpośrednio wpływa na zaawansowanie zmian morfologicznych, a poprawa po reperfuzji łączy się z odbudową elementów kurczliwych. Zamrożenie może występować zarówno w przebiegu choroby wieńcowej, jak i przebytego zawału. Utrata do 20% grubości ściany mięśnia sercowego nie powoduje widocznych zaburzeń kurczliwości ¹⁴ . W przeciwieństwie do tej sytuacji obszar z pełnościenną martwicą nie będzie wykazywał żadnej kurczliwości. Podobnie jak w rezonansie magnetycznym analiza grubości mięśnia w fazie końcowo-rozkurczowej, z kryterium odcięcia 6 mm, wskazuje, że mięsień jest martwy. Między tymi dwoma stanami zawiera się ogromne spektrum sytuacji klinicznych z niejednolitym stopniem martwicy, zamrożenia i prawidłowego mięśnia. Wiąże się to z różnym oddziaływaniem na stymulację adrenergiczną ¹⁵ . Możliwe są cztery rodzaje odpowiedzi na wlew dobutaminy: trwała poprawa, reakcja dwufazowa (poprawa kurczliwości przy małych dawkach z następowym pogorszeniem), pogorszenie i brak zmian kurczliwości. Etap poprawy kurczliwości w czasie wlewu małych dawek dobutaminy świadczy o istnieniu stref zachowanej aktywności metabolicznej i rezerwy wazodylatacyjnej. Widoczne w drugiej części próby pogorszenie kurczliwości jest wyrazem indukowanego niedokrwienia (ryc. 2).

Rycina 2. Przykład oceny echokardiograficznej próby dobutaminowej z zastosowaniem oprogramowania do testów wysiłkowych.

Pogorszenie kurczliwości mięśnia stwierdzane w drugim etapie reakcji dwufazowej lub będące jedyną odpowiedzią na dobutaminę, należy uznać za wskaźnik żywotnego, ale jednocześnie istotnie zagrożonego mięśnia.

Wielu badaczy oceniało przydatność echokardiograficznego testu dobutaminowego w ocenie mięśnia zamrożonego. Na podstawie najnowszej metaanalizy czułość, swoistość, PPV i NPV wynosiły odpowiednio 81, 78, 75 i 83% ⁵ . Dane te wskazują na znaczną liczbę wyników fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych. Wyniki fałszywie dodatnie można tłumaczyć pociąganiem segmentów bez żywotności przez sąsiadujące segmenty o prawidłowej kurczliwości, co interpretowane bywa jako zachowana własna kurczliwość. Wyniki fałszywie ujemne są zwykle związane z tak dużym upośledzeniem perfuzji, że każde zwiększenie zapotrzebowania na tlen prowadzi do nasilenia niedokrwienia i w konsekwencji braku poprawy kurczliwości. Dodatkowo subiektywność oceny może wpływać na interpretację obrazów. Wprowadzenie techniki speckle tracking do testu dobutaminowego w ocenie żywotności mięśnia sercowego nie zwiększyło skuteczności rozpoznań ¹⁶ .

W roku 2003 w pełni uznano tę metodę za rekomendowaną do oceny zamrożenia mięśnia. W zaleceniach American College of Cardiology i American Heart Association, poświęconych klinicznemu zastosowaniu echokardiografii, ocena żywotności mięśnia przed decyzją o rewaskularyzacji przy użyciu echokardiograficznego testu dobutaminowego została zakwalifikowana do klasy I wskazań ¹⁷ .

Echokardiografia obciążeniowa uważana jest za badanie bezpieczne o małym ryzyku istotnych zdarzeń niepożądanych. Należy jednak pamiętać, że badanie, zwłaszcza z użyciem dobutaminy, nie jest pozbawione ryzyka wystąpienia istotnych powikłań. W grupie 55 071 pacjentów poważne powikłania, głównie częstoskurcz komorowy utrwalony, wystąpiły u 0,2% badanych ¹⁸ . Wykonywanie badań obciążeniowych wymaga więc odpowiedniego przygotowania pracowni i doświadczenia badającego.

Medycyna nuklearna

Badania z zakresu kardiologii nuklearnej (czyli badania radioizotopowe lub badania scyntygraficzne) wykonuje się najczęściej technikami tomografii emisyjnej – SPECT (tomografia emisyjna pojedynczych fotonów [single photon emission computed tomography]) lub PET (pozytonowa tomografia emisyjna [positron emission tomography]). Amerykańskie wytyczne właściwego stosowania badań radioizotopowych traktują SPECT i PET jako równoważne metody oceny perfuzji.

Wskazania najwyższych klas do obciążeniowej scyntygrafii perfuzyjnej w chorobie naczyń wieńcowych (ChNW) obejmują ¹⁹ :

• diagnostykę (w tym u pacjentów z umiarkowanym prawdopodobieństwem ChNW, gdy nie można zinterpretować zapisu EKG lub gdy nie można wykonać testu wysiłkowego),

• ocenę ryzyka (w tym u pacjentów po koronarografii ze zmianami w tętnicach o niepewnej istotności),

• ocenę żywotności (u pacjentów z dysfunkcją LV, kwalifikujących się do rewaskularyzacji).

SPECT

Radioznacznikiem najczęściej stosowanym (w Polsce praktycznie jedynym) jest metoksy-izobutylo-izonitryl (MIBI) znakowany technetem Tc-99m. Jest to znacznik perfuzji i żywotności. Jego wychwyt w kardiomiocytach zależy od regionalnego przepływu krwi w warunkach podania (w spoczynku albo podczas maksymalnego wysiłku lub wazodylatacji) oraz od zachowanej ciągłości błon komórkowych.

Ocena niedokrwienia mięśnia sercowego

Zwężenia w naczyniach wieńcowych skutkują niejednorodnością przepływu, przekładając się na niejednorodny wychwyt radioznacznika w komórkach mięśnia sercowego. Niejednorodność zwiększa się, gdy rośnie zapotrzebowanie na tlen podczas wysiłku lub – jeśli pacjent nie jest w stanie wykonać wystarczającego wysiłku – po zastosowaniu wazodylatatora (w Polsce stosuje się głównie dipirydamol w dawce 0,14 mg/kg/min przez 4 minuty). W celu wykrycia niedokrwienia wywołanego obciążeniem wymagane są dwa oddzielne podania Tc-99m-MIBI – w spoczynku i obciążeniu (tab. 2).

Tabela 2. Metody oceny niedokrwienia oraz żywotności mięśnia sercowego za pomocą badań radioizotopowych

Podstawowym rodzajem analizy obrazów SPECT jest ocena jakościowa. Upośledzone gromadzenie MIBI w wysiłku przy prawidłowym gromadzeniu w spoczynku (tzw. ubytek przejściowy) odpowiada niedokrwieniu indukowanemu obciążeniem i wiąże się ze zwężeniem naczynia zaopatrującego w krew dany obszar miokardium. Nieprawidłowe (ale większe niż w wysiłku) gromadzenie w spoczynku (tzw. ubytek częściowo przejściowy) wiąże się z krytycznym zwężeniem naczynia, upośledzającym również przepływ spoczynkowy i/lub z obecnością martwych kardiomiocytów w danym obszarze.

Dodatkowo perfuzję powinno się oceniać półilościowo, stosując podział mięśnia LV na 17 segmentów i 5-stopniową skalę upośledzenia wychwytu w segmencie ^{20, 21, 22} . Podejście półilościowe dostarcza sumaryczne wskaźniki niedokrwienia w obciążeniu (summary stress score, SSS) i w spoczynku (summary rest score, SRS). SSS ma istotne znaczenie prognostyczne: im upośledzenie perfuzji wysiłkowej jest większe, tym większe jest ryzyko wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych. W europejskich wytycznych dotyczących rewaskularyzacji wskazaniem klasy IB jest udokumentowany duży obszar niedokrwienia (>10% LV) ²³ . Wskazanie to oparto głównie na ocenie niedokrwienia za pomocą półilościowej analizy badań SPECT.

W celu ułatwienia oceny jakościowej dodatkowo stosuje się prezentację wychwytu radioznacznika w postaci zbiorczych map bull’s-eye (ryc. 3).

Rycina 3. Wychwyt Tc-99-MIBI w badaniu SPECT perfuzji mięśnia LV serca u pacjenta z chorobą trzech naczyń.

Mapy umożliwiają również dokonywanie uzupełniającej ilościowej oceny badań przez cyfrowe porównanie z mapami uzyskanymi u osób zdrowych.

Nawet po uwzględnieniu ilościowej metody ocena perfuzji w badaniach SPECT ma charakter normatywny – wychwyt w danym obszarze mięśnia sercowego zawsze odnoszony jest do maksymalnego wychwytu w całym mięśniu, który przyjmuje się za wychwyt prawidłowy. Jest to podstawowe ograniczenie: SPECT odzwierciedla jedynie względną niejednorodność przepływu. Brak bezwzględnej ilościowej oceny przepływu w ml/min/g wynika ze zjawisk fizycznych zaburzających proces akwizycji danych.

Wartość diagnostyczna badań SPECT w spoczynku i w wysiłku w ChNW w największej metaanalizie została określona następująco: czułość wykrywania zwężeń ≥50% w angiografii kontrastowej – 87%, swoistość – 73% ²⁴ .

Korekta osłabienia promieniowania (wprowadzanego np. przez sutek lub przeponę, które mogą symulować ubytki perfuzji w SPECT), przeprowadzana z wykorzystaniem tomografii komputerowej w ostatnio produkowanych urządzeniach hybrydowych SPECT-CT, prowadzi do poprawy swoistości badań SPECT do 80-90% ²⁵ .

Zastosowanie techniki SPECT bramkowanej sygnałem EKG pacjenta (gated SPECT, GSPECT) rejestrującej dane perfuzyjne w 8-16 fazach cyklu serca dostarcza informacje jednocześnie o globalnej i regionalnej frakcji wyrzutowej (EF), objętości późnorozkurczowej (EDV) i późnoskurczowej (ESV) oraz o regionalnej kurczliwości i grubieniu ścian LV. Łączna ocena wyników perfuzji i funkcji ułatwia identyfikowanie artefaktów spowodowanych osłabieniem promieniowania i zwiększa swoistość badań SPECT. Co więcej, GSPECT przez identyfikację zaburzeń kurczliwości zwiększa prawdopodobieństwo identyfikacji nieprawidłowych segmentów u pacjentów z chorobą trzech naczyń o ok. 50% ²⁶ .

Wyniki badań perfuzji mają wysoką, niezwykle szeroko udokumentowaną wartość prognostyczną ^{24, 27, 28, 29} . Prawidłowy wynik określa pacjentów niskiego ryzyka zdarzeń sercowych (<1% rocznie). Dodatni wynik zwiększa ryzyko zdarzeń kilkakrotnie (u pacjentów z dużym upośledzeniem perfuzji w wysiłku – do 7-9% na rok).

Nowa generacja kamer hybrydowych SPECT-CT, poza wykorzystywaniem transmisyjnych obrazów CT do zoptymalizowanej korekty osłabienia w obrazach SPECT, w kardiologii służy do integracji wyników badań SPECT z CSCT (calcium scoring CT – ocena zwapnień w tętnicach wieńcowych) i (lub) z CTA (angiography CT – nieinwazyjna koronarografia) ^{19, 25} . Jednak swoiście zweryfikowane algorytmy nowoczesnej anatomiczno-czynnościowej diagnostyki ChNW muszą dopiero powstać.

Technika SPECT nie jest wolna od artefaktów związanych z ruchem pacjenta (długi czas rejestracji). Poza tym z definicji badania scyntygrafia perfuzyjna pozwala wykryć tylko te zwężenia w tętnicach wieńcowych, które dają mierzalne zaburzenia perfuzji (może nie wykrywać wczesnych zmian miażdżycowych, które mają znaczenie w prewencji rozwoju ChNW). Ponadto metoda wykorzystuje promieniowanie jonizujące i niesie ze sobą określone (choć małe) ryzyko dla pacjenta. Urządzenia hybrydowe nieznacznie zwiększają to ryzyko.

Ocena żywotności mięśnia sercowego

Komórkowa retencja Tc-99m-MIBI wymaga nienaruszonych procesów błonowych i mitochondrialnych, zatem z definicji radioznacznik ten jest markerem żywotności. W badaniach histopatologicznych potwierdzono, że spoczynkowy miokardialny wychwyt Tc-99m-MIBI wykazuje wysoką odwrotną zależność z ilością fibrozy w ludzkich bioptatach ^{30, 31} .

MIBI jest jednak także znacznikiem perfuzyjnym i jego wychwyt zależy od przepływu krwi. Dlatego ocena żywotności może być zaniżona, gdy przepływ krwi jest silnie upośledzony i podaż radiofarmaceutyku znacznie ograniczona.

Podstawowym kryterium oceny żywotności jest ocena przejściowości wysiłkowych ubytków perfuzji – obecność całkowicie przejściowych ubytków oznacza niedokrwienie (i całkowicie zachowaną żywotność kardiomiocytów) (tab. 2, ryc. 3). Ubytek częściowo przejściowy wskazuje, że przynajmniej część tkanki w danym obszarze ma zachowaną żywotność. Brak poprawy (ubytek trwały) zwiększa prawdopodobieństwo martwicy. Na potrzeby oceny żywotności diagnostyka często zostaje uproszczona do badania wyłącznie spoczynkowego wychwytu MIBI – zazwyczaj stosuje się metodę progową, przyjmując, że w dysfunkcjonalnych segmentach wychwyt powyżej 50-60% wychwytu maksymalnego identyfikuje segmenty żywotne ^{30, 31, 32} . Mimo zbliżonego wychwytu spoczynkowego pooperacyjne losy ubytków częściowo przejściowych i ubytków trwałych są jednak odmienne i ujawnienie przejściowości za pomocą badania obciążeniowego dokładniej przewiduje powrót funkcji LV po rewaskularyzacji ³³ .

Diagnostykę żywotności w obszarach ubytków trwałych można poprawić przez podanie nitrogliceryny przed spoczynkową iniekcją radiofarmaceutyku (co zmniejsza nasilenie ubytków w znacznej części żywotnych segmentów ³⁴ ) i/lub przeprowadzenie dodatkowej oceny pogrubienia późnoskurczowego techniką GSPECT. Metaanaliza badań żywotności wykonywanych przy użyciu Tc-99m-MIBI bez dodatkowego podawania nitratów, przy zastosowaniu różnych metod oceny żywotności, określiła NPV i PPV tych testów na 71 i 72%. Podanie nitratów istotnie zwiększa NPV do 78%, bez zmiany PPV ⁵ .

PET

PET, w przeciwieństwie do jednofotonowej techniki SPECT, wykorzystuje izotopy pierwiastków emitujące pozytony. Pozyton wraz z napotkanym w pobliżu miejsca emisji elektronem ulegają anihilacji, towarzyszą temu 2 fotony gamma emitowane pod kątem 180º. Miliony par fotonów, docierające równocześnie do dwóch przeciwległych detektorów aparatu PET, umożliwiają uzyskanie obrazu rozkładu radioznacznika w badanym obszarze. Rozdzielczość uzyskiwanych obrazów w PET jest istotnie lepsza niż w SPECT (~ 4 vs 10 mm).

Ocena niedokrwienia mięśnia sercowego

Radioznacznikami stosowanymi do badań perfuzji mięśnia sercowego w PET są: rubid Rb-82 (T½=1,3 min), amoniak znakowany azotem N-13 (T½=10 min) oraz woda znakowana tlenem O-15 (T½=2 min). Radioaktywny rubid uzyskiwany jest z przyłóżkowego generatora, natomiast azot i tlen są produkcji cyklotronowej.

Względna ocena regionalnej perfuzji mięśnia sercowego przy użyciu znaczników pozytonowych – zwłaszcza Rb-82 i N-13-amoniaku – w warunkach klinicznych prowadzona jest metodą wizualną lub półilościową, podobną do oceny badań SPECT. Dodatkowo wszystkie 3 znaczniki umożliwiają ilościową ocenę regionalnego przepływu krwi i ocenę rezerwy przepływu, co ma szczególne znaczenie w przypadkach wyrównanej choroby wielonaczyniowej i w przypadkach rozsianej choroby małych naczyń ³⁵ .

Rb-82 jest analogiem potasu. Jego wychwyt w kardiomiocytach jest nieliniowy i zależny od ciągłości błon komórkowych oraz od metabolizmu komórkowego i najtrudniej opisać jego perfuzję w sposób ilościowy. N-13-amoniak i O-15-woda służą obecnie z podobną skutecznością do oceny bezwzględnej wartości przepływu krwi. Dla N-13-amoniaku stworzono złożony model kinetyczny, który wymaga dużego doświadczenia i wykorzystywany jest głównie w celach naukowych. O-15-woda teoretycznie jest znacznikiem optymalnym do badań perfuzji, swobodnie dyfundującym (wiąże się to jednak z wysoką zawartością radioznacznika w krwi z powodu dyfuzji zwrotnej i wymaga skomplikowanego odjęcia zliczeń pochodzących z puli krwi). Ostatnio wykazano, że PET/CT z wykorzystaniem ilościowego algorytmu oceny perfuzji O-15-wody oraz fuzji z CTA nadaje się do rutynowego stosowania i wykazuje 98% dokładność w wykrywaniu ChNW w odniesieniu do złotego standardu – koronarografii inwazyjnej uzupełnionej o pomiar FFR ³⁶ .

Wartość diagnostyczna badań PET w ChNW, wykonywanych w spoczynku i po obciążeniu i ocenianych jakościowo, w niedawnej metaanalizie wyniosła: czułość wykrywania zwężeń ≥50% w angiografii kontrastowej – 90%, swoistość – 89% ³⁶ .

Wartość prognostyczna spoczynkowo-obciążeniowych badań PET jest w porównaniu z SPECT stosunkowo słabo opisana. Prawidłowy wynik badania przy użyciu Rb-82 lub N-13-amoniaku wskazuje na 0,4-2,4% zdarzeń sercowych rocznie, nieprawidłowy wynik – 2,3-13% rocznie ³⁷ .

Wszystkie współczesne aparaty PET są urządzeniami hybrydowymi PET-CT. Podobnie jak w urządzeniach SPECT-CT, tomografia komputerowa służy połączeniu informacji anatomicznych i funkcjonalnych w celu poprawy dokładności diagnostyki oraz korekcie osłabienia – nie tylko umożliwiającej ilościową ocenę badań, ale też niezbędnej w jakościowej ocenie PET. Pojawiają się także pierwsze urządzenia PET-MR, szczególnie atrakcyjne klinicznie ze względu na brak promieniowania, które pochodzi z badań CT.

Ocena żywotności mięśnia sercowego

Podstawowym, najszerzej udowodnionym i wykorzystywanym zastosowaniem PET w kardiologii jest ocena żywotności mięśnia sercowego. Chociaż wykazano możliwość wykonywania oceny metabolizmu kwasów tłuszczowych za pomocą palmitynianu znakowanego węglem C-11 oraz oceny całkowitego metabolizmu tlenowego za pomocą octanów znakowanych C-11 lub za pomocą tlenu O-15, w praktyce klinicznej wykorzystuje się badanie metabolizmu glukozy za pomocą jej analogu – fluorodeoksyglukozy znakowanej fluorem F-18 (F-18-FDG). Fluor F-18, najczęściej stosowany znacznik PET, jest produkcji cyklotronowej i ma stosunkowo długi okres półtrwania (110 min).

Na czczo głównymi substratami metabolizmu prawidłowych komórek mięśnia sercowego są kwasy tłuszczowe. W warunkach niedotlenienia (ale nie martwicy) miocytów wzrasta metabolizm glukozy i może się on stać głównym źródłem energii dla mięśnia sercowego. Za pomocą FDG obrazuje się pierwsze etapy metabolizmu glukozy – transport przezbłonowy i fosforylację. Analog glukozy nie przechodzi do dalszych etapów metabolizmu i zostaje uwięziony w komórce. Obrazowanie rozpoczyna się po 45-90 minutach od iniekcji radioznacznika. W celu obniżenia stężenia wolnych kwasów tłuszczowych w osoczu i aktywacji zużycia glukozy, stosuje się obciążenie pacjenta glukozą, podanie pochodnej kwasu nikotynowego lub zastosowanie klamry insulinowej. Służy to zwiększeniu wychwytu F-18-FDG i poprawie jakości obrazów ³⁵ .

W celu zbadania żywotności przeprowadza się równoczesną (porównawczą) ocenę obrazów perfuzji i metabolizmu. Brak lub istotne upośledzenie perfuzji w danym obszarze serca przy zachowanym wychwycie FDG w tym obszarze (perfusion-metabolism mismatch) służy jako kryterium żywotności. Ocena żywotności wymaga więc wykonania dwóch badań: perfuzji oraz badania metabolizmu glukozy za pomocą F-18-FDG. Badanie perfuzji można wykonać techniką SPECT przy użyciu znaczników jednofotonowych. W Polsce wszystkie badania zestawiane z oceną metabolizmu badanego techniką PET są wykonywane techniką Tc-99m-MIBI SPECT.

Wartość diagnostyczna badań F-18-FDG PET w przewidywaniu regionalnej poprawy kurczliwości po rewaskularyzacji w metaanalizie 24 badań (756 pacjentów) wyniosła: czułość – 92%, swoistość – 63% ⁵ .

Podsumowanie

Nie ma badań randomizowanych porównujących skuteczność omówionych metod oceny niedokrwienia lub żywotności. W związku z tym wybór techniki diagnostycznej powinien zależeć od zalet i ograniczeń poszczególnych metod, od dostępności metody, i od doświadczenia danego ośrodka.

Rezonans magnetyczny serca jest metodą, która może dostarczyć wielu informacji podczas jednego badania, dotyczących kurczliwości mięśnia i grubości jego ścian, występowania niedokrwienia, rozległości blizny pozawałowej czy rezerwy skurczowej mięśnia. Zaletami tej metody jest jej bezpieczeństwo (brak promieniowania jonizującego, niezmiernie rzadko występujące reakcje alergiczne po podaniu gadolinowych środków kontrastowych), duża skuteczność w ocenie niedokrwienia i żywotności mięśnia oraz duża powtarzalność wyników. Główne ograniczenia rezonansu magnetycznego obejmują niemożność wykonania badania w przypadku obecności niektórych metalowych elementów w ciele i ograniczoną dostępność tej techniki diagnostycznej.

Echokardiografia obciążeniowa i techniki radioizotopowe są szeroko ocenianymi metodami diagnozowania niedokrwienia i żywotności, z dobrze poznaną wartością prognostyczną SPECT i badania echokardiograficznego. CMR jest techniką nowszą, wymagającą długiego czasu dla przeprowadzenia badań obserwacyjnych w celu określenia wartości prognostycznej i dokonania całościowego rachunku kosztów i zysków tej metody.

Echokardiografia powinna być zawsze pierwszym badaniem u pacjenta z podejrzeniem lub rozpoznaną chorobą wieńcową. Badanie spoczynkowe umożliwia szybką nieinwazyjną ocenę funkcji mięśnia lewej komory ze wstępną weryfikacją rozległości i stopnia uszkodzenia. Echokardiografia obciążeniowa z uwagi na szeroką dostępność, niski koszt, bezpieczeństwo i dużą skuteczność, w wielu ośrodkach jest metodą preferowaną w rozpoznawaniu mięśnia żywotnego. Jej ograniczeniem jest głównie subiektywność oceny oraz u części pacjentów brak możliwości odpowiedniej wizualizacji wsierdzia. Rozwój technik, takich jak echokardiografia trójwymiarowa i śledzenie markerów akustycznych, niesie nadzieję ilościowej oceny zmian kurczliwości i uczynienia metody mniej zależną od badacza. Nowe kierunki wymagają jednak klinicznej weryfikacji.

Ocena wychwytu Tc-99m-MIBI, dokonywana na poziomie mikrokrążenia i komórek mięśnia sercowego, jest funkcjonalną oceną istotności zwężeń naczyń wieńcowych i wydolności krążenia obocznego oraz dostarcza informacji o żywotności tkanki w obszarach o zaburzonej kurczliwości (objętych zawałem lub przewlekłym niedokrwieniem). Scyntygrafia perfuzyjna ma dużą wartość diagnostyczną i jest najszerzej zweryfikowaną bezpośrednią metodą oceny ukrwienia. Badania zaburzeń kinetyki LV w echokardiografii, CMR czy CT, są pośrednimi metodami oceny perfuzji, oceniającymi następstwa zaburzeń perfuzji, natomiast badania perfuzji w contrast-ECHO, CMR czy w CT są dotychczas słabo zweryfikowane w zakresie wartości prognostycznej oraz kosztów i zysków. SPECT ma bardzo dużą i najszerzej z wszystkich technik udokumentowaną wartość prognostyczną. GSPECT jest udoskonaloną wersją SPECT, z większą wartością diagnostyczną i prognostyczną. SPECT-CT oferuje dalsze zwiększenie skuteczności diagnostycznej. Główne ograniczenia techniki SPECT wynikają ze względnego – a nie ilościowego – charakteru oceny zaburzeń perfuzji oraz z narażenia na promieniowanie jonizujące.

PET cechuje większa czułość i swoistość wykrywania ChNW niż SPECT oraz dostępność ilościowej oceny regionalnego przepływu krwi w mięśniu sercowym. PET jest techniką referencyjną w identyfikowaniu obszarów o zachowanej żywotności za pomocą oceny zachowanego metabolizmu w mięśniu sercowym – w odróżnieniu do rezonansu magnetycznego, który jest uznany za technikę referencyjną w identyfikowaniu wielkości martwicy. Podstawowym ograniczeniem PET jest wysoki koszt radiofarmaceutyków i konieczność posiadania cyklotronu w bezpośrednim pobliżu (nie dotyczy Rb-82 pochodzącego z generatora strontowego i F-18-FDG o stosunkowo długim okresie półrozpadu). Poza tym metoda ta, podobnie jak SPECT, wykorzystuje promieniowanie jonizujące i niesie ze sobą określone (choć małe) ryzyko dla pacjenta.