Gated myocardial SPECT and attenuation correction gave birth to new insights into the pathophysiology of ischemic myocardial perfusion and function in clinical routine practice. Gated myocardial Tc-99m-compound SPECT improved diagnostic accuracy of coronary artery disease and enabled us to observe motion and thickening of myocardial walls as well as myocardial perfusion at the same time. Quantitative and qualitative assessment of myocardial performance and perfusion let us to understand the myocardial physiology in ischemia and infarction. In every patient who underwent gated perfusion SPECT, we will find ejection fraction, left ventricular volumes and regional wall motion. There are hopes to use gated TI-201 SPECT for the same purpose and to use gated SPECT for evaluation of wall motion and thickening at stress or immediate post-stress. Attenuation correction could improve diagnostic accuracy mainly by increasing normalcy ratio or performance of non-expert physicians. Both gated methods and attenuation correction improved specificity of non-expert physicians in diagnosing patients with moderate pretest likelihood. New imaging techniques will fill the desire of cardiologists to examine function and perfusion, and possibly metabolism in their clinical routine practice.
Myocardial perfusion and function can be quantified using SPECT and PET. There was controversy over the usefulness of the correction techniques for physical artifacts, such as photon attenuation and scatter, in the quantification of myocardial perfusion using SPECT. However, the cumulated results of many investigations have leaded the consensus on the usefulness of the correction procedures to improve the accuracy and specificity of the myocardial SPECT in the assessment of coronary artery diseases. Although the clinical value of the myocardial perfusion PET has not been preyed yet, the absolute myocardial blood flow and perfusion reserve values quantified using myocardial PET are employed in many basic investigations. In this paper, the methods for the quantitative myocardial SPECT and PET will be reviewed.
Myocardial perfusion imaging has been increasingly used to provide prognostic data and guidance on the choice of appropriate management of patients with known or suspected coronary artery disease. The electrocardiogram gated myocardial SPECT program is corning into wide use with an advent of $^{99m}Tc-labeled$ tracers and an improvement of SPECT machines. The gated technique permits measurement of important cardiac prognostic indicators without any further discomforts or radiation burden in patients underwent standard myocardial perfusion SPECT. In addition, gated study significantly improves diagnostic yield by reducing the number of borderline interpretations and could find myocardial stunning and viable myocardium. Gated single photon emission computed tomography (SPECT) imaging allows the automated calculation of end-diastolic volume, end-systolic volume, ejection fraction, myocardial mass and the assessment of regional wall motion and thickening, and it have dramatically improved assessment of coronary artery disease in routine nuclear practice. This allows the simultaneous assessment of both perfusion and function within the same acquisition, and serves as a cost-effective technique for providing more diagnostic data with fewer diagnostic tests. Because the diagnostic and prognostic power derived from knowledge of left ventricular function can be added to that provided by assessing myocardial perfusion, gated SPECT imaging has rapidly gained widespread acceptance and is now used on a routine clinical basis in a growing number of laboratories, including South Korea. The gated SPECT technique for measurement of left ventricular parameters has been validated against a variety of well established techniques. In this work, overview of gated myocardial perfusion SPECT focus on functional parameters is presented.
As the indication of percutaneous coronary intervention (PCI) has expanded to the more difficult and complicated cases, frequent restenosis is still expected after PCI. According to AHA/ACC guideline of the present time, routine use of myocardial perfusion single photon emission tomography (SPECT) is not recommended after coronary intervention, but symptom itself or exercise EKG is not enough for the detection of restensis or for the prediction of event-free survival. In high risk and/or symptomatic subjects, direct coronary angiography is required myocardial perfusion SPECT could detect restenosis in 79% of the patients if performed 2 to 9 months after PCI. Reversible perfusion decrease in the myocardial perfusion SPECT is known to be the major prognostic indicator of major adrerse cardiac event in PCI patients and also the prognosis is benign in the patients without reversible perfusion decrease. Though the cumulated specificity is 79% in the literature and optimal timing of myocardial perfusion SPECT is in controversy, SPECT is recommended even in asymptomatic patients at 3 to 9 months after PCI. Considering the evidences recently reported in the literature, myocardial perfusion SPECT is useful for risk stratification and detection of coronary artery restenosis requiring re-intervention in the asymptomatic patients after PCI.
Myocardial perfusion scintigraphy is currently by far the most commonly performed cardiac nuclear study, constituting approximately one third of all nuclear medicine procedure. It plays an important role in the diagnosis, prognosis, risk assessment and management of heart disease. Aim of this review is to describe recent evolution of myocardial perfusion imaging on the focus of diagnosis of coronary artery disease. In addition, current status of other imaging modalities will be reviewed.
저자들은 금성심근경색증으로 진단된 36명에서 응급실 도착후에 시행한 Tc-99m seataMIBl 심근 SPECT를 심전도검사와 비교하여 다음의 결과를 얻었다. 1) 좌전하행관동맥과 우관동맥의 폐쇄로 인한 심근 경색증환자 24명 모두가 안정기 Tc-99m sestamibi 심근 SPECT에서 관류결손을 나타냈고, 심전도상에서는 Q파 혹은 ST절의 상승이 관찰되었다. 2) 좌회선관동맥의 폐쇄로 인한 심근경색증환자 7명 모두 안정기 Tc-99m sestamibi 심근 SPECT에서 측벽에 관류결손이 나타났으나, 이상 Q파는 1명에서만 관찰되었고, 6명에서 ST절의 변화가 보였으며, 1명에서는 정상심전도소견을 보였다. 3) 심혈관촬영술을 시행하지 않은 3예중 2예에서는 심전도상 경색의 위치와 심근 SPECT에서의 관류결손부위가 일치하였으나, 나머지 1예에서는 심전도상 LBBB가 보였고 심근SPECT에서는 하벽에 관류결손이 관찰되 었다. 4) 극성지도를 이용하여 구한 손상된 심근의 면적을 전체심근에 대한 백분율로 표시하면 좌전하행관동맥 : $31.17{\pm}18.21%$, 우관동맥 : $31.17{\pm}13.24%$, 좌회선관동맥 : $24.71{\pm}5.94%$ 이었다. 5) 정성적인 분석에서 심근경색의 진단적 예민도는 100%였고, 관동맥 조영술을 시행하여 경색 관련 관동맥을 진단할 수 있었던 31명의 모든 예에서 심근관류 SPECT로 국소화가 가능하였다. 이상의 결과에서 응급으로 시행한 심근관류 SPECT가 심근경색의 진단에 유용하며, 특히 심전도에서 심근경색증의 판단이 어려운 측벽경색이나 좌각차단이 있는 경우에 유용한 방법으로 생각된다.
목적: 심근관류 SPECT에서 자동정량화 소프트웨어를 이용해 관류 및 기능에 대한 객관적이고 재현성 높은 정량 값을 얻을 수 있지만, 이러한 정량값들을 이용할 때는 분절별로 적지 않은 정상변이가 있음을 고려해야 한다. 이 연구에서는 관류에 대한 정량값에서 정상변이를 고려한 새로운 지표들을 유도하고, 이러한 지표들이 임상적 유용성을 가지는지 생존심근 평가를 통해 알아보았다. 대상 및 방법: 심근관류 SPECT에서 관류의 정상변이를 구하기 위해 55명(남:여=28:27)의 관상동맥질환 저확률군을 선정하였다. 이들에게서 $^{201}Tl$ 휴식기/$^{99m}Tc-MIBI$ 부하기 심근관류 SPECT를 실시하고, 20분절 모델을 이용하여 $^{201}Tl$ 휴식기 관류정량값에 대한 각 분절의 평균(m)과 표준편차(SD)를 구하였다. 생존심근 평가를 위해서는 관상 동맥질환을 진단 받고 관상동맥우회로이식술(CABG)을 시행한 환자 48명을 연구대상에 포함하였다. 이들은 수술전 $^{201}Tl$ 휴식기/$^{99m}Tc$-MIBI 부하기 게이트/$^{201}Tl$ 24시간 지연 SPECT을 실시하였고, 수술 3개월 후 추적 게이트 SPECT를 실시하여 생존심근을 판정하였다. 수술 전 $^{201}Tl$ 24시간 지연 SPECT에서 분절별 $Q_{delay}$ (관류정량값), ${\Delta}_{delay}$ ($Q_{delay}$ - m), $Z_{delay}$ (($Q_{delay}$ - m)/SD)가 정의되었고 이들의 생존심근에 대한 진단성적은 수신자특성곡선 상의 곡선하면적(AUC)을 통해 평가하였다. 결과: 관류정량값은 분절 사이에 상당한 변이를 보여, 남자의 경우 최저치 분절에서 $51.8{\pm}6.5$, 최고치 분절에서 $87.0{\pm}5.9$였고, 여성의 경우 최저치 분절 $58.7{\pm}8.1$, 최고치 분절 $87.3{\pm}6.0$으로 나타났다. 생존심근에 대한 진단성능 평가에서 $Q_{delay}$의 AUC는 0.633인데 반해 ${\Delta}_{delay}$와 $Z_{delay}$의 AUC는 각각 0.735와 0.716으로 나타나 $Q_{delay}$에 비해 유의하게 높은 값을 보였다(각각 p=0.001, 0.018). 가장 높은 AUC를 보인 ${\Delta}_{delay}$는, 최적분리점 -24.7에서 85%의 예민도와 53%의 특이도를 가지는 것으로 나타났다. 결론: 심근관류 SPECT의 자동 정량화 분석에서 관류정량값의 정상변이는 분절에 따라 상당한 것으로 나타났다. 이들을 고려하여 유도된 정량적 지표들은 직접적인 관류정량값에 비해 생존심근 진단에서 더 나은 진단성적을 보였다. 이 연구는 심근관류 SPECT의 정량적 분석에서 정상변이의 고려가 중요함을 시사한다.
디피리다몰부하 및 휴식기 심근 SPECT를 통해 수술결과를 평가하였다. 수술전 관류감소를 보이는 분절들의 74%에서 심근관류가 호전되었으며 중증 지속적 관류결손을 보였던 분절도 일부(43%) 수술후 관류가 호전되었다. 관상동맥영역별로는 62%의 영역이 수술후 관류가 호전되었으며, 환자예를 기준으로 하면 수술환자 47%가 수술후 심근관류가 호전되었다. 수술전에 정상이었던 관류가 악화된 예와 수술전 관류보다 나빠진 관류소견을 보이는 예가 있었다. 수술대상 관상동맥을 결정하는데 수술전 부하/심근 SPECT를 참고하여야 할 것인지 조사하여야 한다고 생각하였다.
근래의 심근 관류 SPECT를 위한 검사 장비는 진단의 정확도가 높아졌을 뿐만 아니라 검사 시간을 단축함으로써 환자의 편의성을 높이고 움직임에 대한 artifact를 줄이는 방향으로 발전되고 있다. 본 연구에서는 기존의 심근 관류 SPECT와 비교하여 IQ SPECT에 맞는 protocol을 design 하고 IQ SPECT의 특성과 유용성에 대하여 알아 보고자 하였다. Simens사의 Symbia T6 SPECT/CT를 이용하여 LEHR collimator와 Multiple confocal collimator에 대하여 acrylic dish에 $^{99m}Tc$ 37MBq을 넣고 5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 거리에서 각각 sensitivity ($cpm/{\mu}Ci$)를 측정 하였다. 그리고 Sensitivity 측정 결과를 바탕으로 기존의 일반적인 심근관류 SPECT를 기준으로 IQ SPECT protocol을 design 후 Anthropomorphic torso phantom을 사용하여 심근 관류 SPECT를 시행하여 비교하고, LEHR collimator의 영상 재구성에 따른 FWHM 비교를 위해 $^{99m}Tc$ Line source를 이용하여 기존의 심근 관류 SPECT의 재구성법인 FBP법과 IQ SPECT의 3D OSEM법에 대하여 알고리즘만 변화시켜 FWHM을 측정 비교하였다. Collimator senstivity 측정 결과 IQ SPECT의 multiple confocal collimator의 sensitivity가 LEHR collimator와 비교하여 30 cm 거리에서 sensitivity가 약 4배 정도 더 많아짐을 알 수 있었다. Sensitivity 결과를 바탕으로 IQ SPECT의 기하학적 특성에 맞게 심근 관류 SPECT protocol을 design 하여 phantom 실험을 시행한 결과 기존에 비해 검사시간을 1/4로 단축할 수 있었으며, LEHR collimator를 사용하여 SPECT 검사 후 FBP법과 3D OSEM 법의 재구성 알고리즘에 따른 FWHM 비교에서는 3D OSEM법에서 FWHM이 2배 정도 향상된 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 IQ SPECT는 심근관류 SPECT에서 Multiple confocal collimator를 사용하여 감도를 향상시키고 심장에 특화된 기하학적인 영상 획득 방식과 영상 재구성 방법을 통하여 검사 시간을 단축하고 영상의 화질 개선에 도움을 준다. 이로 인해 환자는 전보다 더욱 편안하고 정확한 검사를 수행 할 수 있을 것이며, 추가적으로 더 많은 임상 자료를 통한 연구가 필요할 것이다.
관동맥우회로술을 실시하고 심근 SPECT를 수술전과 수술 후 3개월에 실시한 44명의 환자(남:여=25:19, 나이 $57.1세{\pm}8.2$)를 대상으로 악화된 심근 관류를 분절과 관상동맥영역의 수준에서 분석하였을 때 분절의 수준에서는 LCx영역에 있는 분절들이 유의하게 악화되었으나[odds ratio=2.54 (95% 신뢰구간. 1.53-4.22, p<0.01)] 영역의 수준에서는 LCx가 관류악화의 위험 인자는 아니었다. 혈관이식편의 종류와 관상동맥성형술 여부도 심근 관류 악화에 영향을 끼치지 못했다. 결과로 aortic cross clamp time이나 심폐우회시간, 원래 mid-LAD의 직경 등 알려진 수술전후 심근경색의 위험 인자들에 대한 데이터를 종합하여 심근 SPECT의 관류 악화를 평가하여야 하며 이 연구는 수술전후 심근경색을 연구하는 기본적인 데이터로 쓰일 수 있다고 생각하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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