Fysikk ved myokardperfusjonsavbildning (SPECT, PET): Radiotracere, perfusjon, blodstrøm og viabilitet

SPECT vs. PET

• Ved SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) sender radiotracere ut gammafotoner direkte. Disse gammastrålene detekteres av gammakameraer for å lage tomografiske bilder av venstre ventrikkel.
• Ved PET (positronemisjonstomografi) avgir radiotracere positroner. Når et positron kolliderer med et elektron, annihilerer de hverandre og produserer to gammafotoner som sendes ut i motsatt retning. PET-skannere detekterer disse gammastrålene for å konstruere bilder med høy romlig og tidsmessig oppløsning. PET gir høyere spatiotemporal kvalitet sammenlignet med SPECT.

Kvantifisering av blodstrøm ved hjelp av PET

Kvantitativ PET-perfusjonsavbildning gir presise målinger av myokardets blodstrøm i milliliter per minutt per gram vev (mL/min/g). Denne teknikken er utmerket til å påvise balansert iskemi. Slik iskemi, som man ser ved flerkarsykdom, foreligger når alle koronararteriene er like kompromittert, noe som fører til jevn perfusjon som kan virke villedende normal på SPECT. For å påvise flerkarsykdom er det nødvendig å kvantifisere den absolutte blodstrømmen i koronararteriene. Dette er mulig ved hjelp av PET-skannere, som også gjør det mulig å evaluere mikrovaskulær funksjon.

For at et radiotracer skal være egnet til å kvantifisere blodstrømmen i myokardiet, må opptaket i myokardiet være nært korrelert med den faktiske blodstrømmen. Et ideelt sporstoff har høy ekstraksjon fra blod til vev og høy retensjon, med et lineært forhold mellom myokardblodstrøm og målt sporstoffaktivitet over et bredt område (Murthy et al.). Som det fremgår av figur 1, er ^15O-vanndet eneste sporstoffet som har et lineært forhold mellom myokardialt opptak og koronar blodstrøm. ^15O-vanner et ideelt sporstoff med kort halveringstid (2 minutter), noe som medfører minimal strålingseksponering. Det er metabolsk inert og diffunderer fritt over cellemembraner, noe som gir mulighet for presis kvantifisering av myokardblodstrømmen og vurdering av koronar blodstrømningsreserve. En enkelt økt kan brukes til å utføre både hvile- og stressbilder (Sogbein et al.).

Roll-off-fenomenet

Roll-off-fenomenet ved myokardperfusjonsavbildning, illustrert i figur X, fremhever det ikke-lineære forholdet mellom opptak av sporstoff og koronar blodstrøm. Som observert med sporstoffer som teknetium-99m og tallium-201, øker opptaket lineært ved lav koronar blodstrøm. Etter hvert som blodstrømmen fortsetter å stige, flater imidlertid sporstoffopptaket ut. Denne metningseffekten kan føre til en underestimering av blodstrømmen i områder med betydelig koronarsykdom, noe som potensielt kan resultere i falskt negative funn.

Radiotracere i myokardperfusjonsavbildning

Radiotracere er utviklet for å identifisere iskemiske områder i myokardiet ved å fremheve regioner med redusert blodgjennomstrømning.

Radiotracere for SPECT

• Technetium-99m (Sestamibi eller Tetrofosmin): Med en halveringstid på seks timer, noe som muliggjør høye doser for bedre bildekvalitet. Dette sporstoffet diffunderer passivt inn i kardiomyocyttene, binder seg til mitokondriene og omfordeles minimalt.
• Tallium-201: Dette er en kaliumanalog med en halveringstid på 73 timer, som kommer inn i kardiomyocyttene via Na /K ATPase-pumpen. Den omfordeles, noe som gjør den egnet til å vurdere levedyktighet og myokard i dvale, på bekostning av høyere strålingseksponering og uskarpe bilder. Fravær av talliumopptak indikerer ikke-levedyktig myokard, mens redistribusjon til opprinnelig hypoperfuserte områder tyder på levedyktighet.

Hva er myokardial redistribusjon?

I myokardperfusjonsavbildning refererer redistribusjon til bevegelsen av et radiotracer i myokardiet over tid. Radiotracere uten redistribusjon opprettholder sin opprinnelige distribusjon, noe som betyr at den myokardiale distribusjonen av sporstoffene er fast umiddelbart etter administrering. Radiotracere med høyere nivåer av redistribusjon kan bevege seg fra områder med høyere konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon, av andre årsaker enn perfusjonsforskjeller, noe som gjør bildetolkningen mer tvetydig.

Tabell 1. Radiotracere som brukes til SPECT-avbildning

Sporstoffer for PET-avbildning

Tabell 2. Radiotracere som brukes til kvantifisering av myokardblodstrøm ved PET

^{18F-Fluorodeoksyglukose (18F-FDG)}PET

^{18F-Fluorodeoksyglukose (18F-FDG)}PET brukes til å vurdere myokardets levedyktighet. Det tas selektivt opp av metabolsk aktivt (levedyktig) myokard, noe som gjør det mulig å skille mellom levedyktig og ikke-levedyktig vev. Det primære bruksområdet er å bestemme omfanget av levedyktig myokard i områder med redusert perfusjon eller tidligere infarkt. Denne informasjonen kan brukes som rettesnor for beslutninger om revaskulariseringsprosedyrer; revaskularisering vil sannsynligvis ikke gi noen fordel hvis det ikke påvises noe levedyktig myokard, og vice versa. ^18F-FDGPET er den mest sensitive avbildningsteknikken for å identifisere levedyktig myokard i dvale. ^18F-FDGPET brukes også til å diagnostisere hjertesarkoidose.

Koronar steal-fenomenet

Vasodilaterende stressmidler kan også forårsake koronar steal, et fenomen som oppstår når blod omdirigeres fra et område som forsynes av en stenotisk arterie, til et område med bedre perfusjon. Dette skjer fordi de syke arteriene allerede er maksimalt dilaterte i hvile, mens de friske arteriene fortsatt kan dilateres som respons på farmakologiske midler. Denne omfordelingen av blodstrømmen kan forverre iskemi i allerede utsatte områder.

Omvendt fordeling

Omvendt omfordeling refererer til et fenomen der en perfusjonsdefekt som er observert under stressavbildning, ser ut til å forverres eller er ny på hvilebilder. Dette mønsteret ses noen ganger med technetium-99m sestamibi og antas å være en artefakt snarere enn en indikasjon på ekte patologi. Omvendt omfordeling er vanligere hos overvektige pasienter (ofte i RCA-territoriet) og hos kvinner med store bryster (vanligvis i LAD-territoriet). Det har ingen direkte korrelasjon med obstruktiv koronarsykdom og anses generelt som en godartet artefakt.