PHƯƠNG PHÁP CHỤP XẠ HÌNH TƯỚI MÁU CƠ TIM TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH ĐỘNG MẠCH VÀNH pps

PHƯƠNG PHÁP CHỤP XẠ HÌNH TƯỚI MÁU CƠ TIM TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH ĐỘNG MẠCH VÀNH Trong những thập kỷ qua, y học hạt nhân đã có những bước phát triển vượt bậc và được sử dụng khá phổ biến tr

PHƯƠNG PHÁP CHỤP XẠ HÌNH TƯỚI MÁU CƠ TIM

TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH ĐỘNG MẠCH VÀNH

Trong những thập kỷ qua, y học hạt nhân đã có những bước phát triển vượt bậc

và được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực tim mạch để đánh giá tình trạng tưới máu, chuyển hóa cơ tim trong các bệnh thiếu máu và nhồi máu cơ tim, đánh giá chức năng thất trái và thất phải, chụp hình các thụ cảm thể catecholamine Tại các nước phát triển, các kỹ thuật hạt nhân tim mạch chiếm tới 25% đến 40% hoạt động tại khoa y học hạt nhân và trở thành chuyên ngành tim mạch hạt nhân (Nuclear Cardiology) Phương pháp chụp xạ hình tưới máu cơ tim (myocardial perfusion scintigraphy) có giá trị trong chẩn đoán bệnh động mạch vành với độ nhạy và độ đặc hiệu cao Theo một thống kê gần đây tại Hoa Kỳ, mỗi năm có khoảng 5,8 triệu lượt bệnh nhân (BN) được tiến hành chụp xạ hình tưới máu cơ tim (XHTMCT) và đây là phương pháp được áp dụng nhiều nhất trong chuyên ngành tim mạch hạt nhân Bên cạnh giá trị chẩn đoán bệnh động mạch vành, phương pháp này còn có giá trị tiên lượng nguy cơ tai biến tim mạch và xác định khả năng sống của cơ tim (myocardial viability), định hướng cho lựa chọn chiến thuật điều trị ở các bệnh nhân sau nhồi máu cơ tim

I Cơ sở sinh - bệnh lý động mạch vành và nguyên lý của phương pháp chụp xạ hình tưới máu cơ tim:

Trong điều kiện bình thường, mức tiêu thụ oxy của cơ tim được quyết định bởi lưu lượng máu được động mạch vành cung cấp Tùy theo mức độ tiêu thụ oxy, các chất trung gian hóa học tự động điều hòa tuần hoàn vành bằng cách thay đổi đường kính lòng mạch để duy trì lưu lượng máu dù áp lực tưới máu thay đổi khá rộng Khi động mạch vành bị hẹp do xơ vữa, áp lực tưới máu qua chỗ hẹp giảm

Cơ chế tự điều hòa hoạt động để bù đắp bằng cách giảm trở kháng đoạn xa mạch vành để duy trì lưu lượng Lưu lượng vành tối đa bắt đầu suy giảm khi mức hẹp lòng động mạch khoảng 50% Nếu mức hẹp lòng động mạch vành từ 70 - 90% trở lên, khả năng tăng lưu lượng vành ở đoạn xa động mạch vành hoàn toàn không đảm bảo đáp ứng cho nhu cầu oxy tăng, thậm chí ở mức bình thường

Gắng sức thể lực gây tăng công cơ tim, do đó tăng mức tiêu thụ oxy Cơ chế tự điều hòa tăng lưu lượng vành để đáp ứng nhu cầu cung cấp oxy Với động mạch vành bình thường, khi gắng sức lưu lượng vành tăng từ 3 - 4 lần so với lúc nghỉ Tuy nhiên, đối với động mạch vành bị hẹp đáng kể, tuần hoàn ở đoạn xa đã

sử dụng một phần dự trữ vành, do đó sẽ làm giảm lưu lượng dự trữ vành và nếu lưu lượng dự trữ vành tăng lên qua chỗ đoạn hẹp không đủ đáp ứng nhu cầu oxy

cơ tim sẽ xuất hiện thiếu máu cơ tim

Các thuốc gây tăng co bóp cơ tim sử dụng trong nghiệm pháp gắng sức dược học (pharmacologic stress) tác động lên các thụ thể giao cảm β như Dobutamin, Arbutamin làm tăng sức co bóp, tần số và cung lượng tim nên có

cơ chế tương tự như gắng sức thể lực Các thuốc giãn mạch như dipyridamole hoặc adenosine không gây tăng công tim, không gây tăng tiêu thụ oxy, do vậy không gây thiếu máu cơ tim Các thuốc này tác động lên các thụ thể adenosine gây giãn động mạch vành Với những vùng cơ tim được cung cấp máu bởi các mạch vành bình thường, hai thuốc này có khả năng tăng lưu lượng máu cơ tim từ 3 đến 5 lần so với mức nghỉ Đối với những nhánh động mạch vành bị hẹp vốn đã giãn tối

đa, Adenosine và Dipyridamole không có tác dụng gây giãn mạch đáng kể, thậm chí có khi còn giảm cung lượng vành do hiện tượng cướp máu vành (coronary steal phenomenon) Chính vì vậy, thuốc có tác dụng gây tăng lưu lượng tưới máu khu vực của động mạch bị hẹp chi phối ít hơn khu vực tưới máu của động mạch vành bình thường

Các chất phóng xạ đánh dấu (như Thallium-201 hoặc Tc99m-sestamibi ) khi được tiêm vào cơ thể sẽ phân phối và bắt giữ vào tế bào cơ tim có tỉ lệ phục thuộc vào lưu lượng tưới máu của động mạch vành Lưu lượng máu tới các vùng

cơ tim thiếu máu do hẹp động mạch vành dẫn tới mức độ tập trung các chất đánh dấu phóng xạ tại các vùng cơ tim khác nhau thể hiện bởi các khuyết xạ tưới máu (perfusion defect) Các khuyết xạ thể hiện sự suy giảm có tính sinh lý của lưu

lượng vành dự trữ từng vùng cơ tim được chi phối bởi các động mạch bị xơ vữa động mạch

Nguyên tắc cơ bản của tạo ảnh của phương pháp chụp xạ hình là hiển thị dưới dạng hình ảnh các tín hiệu bức xạ photon phát ra do quá trình phân rã các chất đánh dấu phóng xạ bằng một gamma camera Trước kia, hình ảnh tưới máu cơ tim chỉ được chụp theo kiểu planar (planar imaging), tuy nhiên, với tiến bộ trong lĩnh vực xử lý hình ảnh bằng chụp cắt lớp đã cho phép ghi hình chụp cắt lớp vi tính bức xạ đơn photon với chất lượng cao Hệ thống gamma camera SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) cho phép trình bày các ảnh theo từng lớp trên 3 trục là trục ngắn (short axis), trục dài cắt dọc (vertical long axis) và trục dài cắt ngang (horizontal long axis) Kỹ thuật này cho phép quan sát tim theo

ba chiều, do vậy nhiều vùng thành tim có thể quan sát độc lập mà không bị chồng lấp như ghi hình planar Kỹ thuật ECG - Gated SPECT, thu nhận tín hiệu ảnh qua nhiều cổng theo thời gian của chu chuyển tim, cho phép nghiên cứu một loạt các ảnh xạ hình tưới máu thất trái theo thời gian của chu chuyển tim, nhờ vậy mà đánh giá được sự vận động tổng thể cũng như từng vùng cơ tim và chức năng tâm thu thất trái

Gần đây, sự ra đời của công nghệ PET (Positron Emission Tomography) cho phép chụp xạ hình tưới máu các dược chất phóng xạ phát positron như Rubidium – 82, Nitơ - 13 amoniac

II Dược chất phóng xạ:

Hiện nay, có nhiều dược chất phóng xạ (radiopharmaceutical) được sử dụng chụp xạ hình tới máu cơ tim Trong số đó, các dược chất phóng xạ (DCPX) được

sử dụng rộng rãi nhất là thallium - 201 (Tl-201), các chất đánh dấu với Technetium-99m (Tc99m) như Tc99m - sestamibi (MIBI), Tc99m - tetrofosmin, Tc99m - teboroxime sử dụng để chụp xạ hình tưới máu cơ tim bằng máy gamma camera SPECT, các dược chất phóng xạ phát positron chụp hình bằng công nghệ PET như Rubidium - 82 (Rb-82), N-13 amoniac Cơ quan dược phẩm

và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) cho phép sử dụng tại Mỹ một số DCPX với các đặc điểm như sau:

Bảng 1 Một số các đặc điểm của các dược chất phóng xạ dùng trong xạ hình tưới máu cơ tim được FDA cho phép sử dụng tại Hoa Kỳ

Dược chất

phóng

xạ

Các đặc điểm

Tl - 201

Tc99m sestamibi

Tc99m Teboroxim

Tc99m Tetrofosmin

Rb -82

T1/2 vật lý 73, 1 giờ 6, 04 giờ 6, 04 giờ 6, 04 giờ 76 giây

Mức năng lượng

(KeV)

69-83, 135,

167

Thời gian bán thải

khỏi cơ tim

Khoảng 4 giờ

Tối thiểu

Khoảng 10 phút

Tối thiểu

Rất nhanh

Hình ảnh tái phân

bố

Sử dụng cho xạ

hình

Thallium là nguyên tố nhóm IIIa trong bảng tuần hoàn và phân bố trong các

cơ quan, tổ chức tương tự như Kali Thallium - 201 (Tl-201) có thời gian bán rã 73 giờ Tl - 201 phân rã bằng bắt giữ điện tử tạo thành thủy ngân - 201 và phát ra mức năng lượng chủ yếu từ 69 - 83 keV Bên cạnh việc sử dụng để chụp xạ hình tưới máu cơ tim phát hiện tình trạng thiếu máu cơ tim, nhờ đặc tính tái phân bố trong tuần hoàn và bắt giữ tại cơ tim ở pha muộn, Tl - 201 còn được sử dụng để đánh giá khả năng sống còn của cơ tim khi chụp hình ở pha muộn

Trong các DCPX gắn Tc99m, hiện nay, Technetium 99m sestamibi (99mTc- methoxy-isobutyl-isonitrile: Tc99m- MIBI) là dược chất phóng xạ được sử dụng rộng rãi nhất Sự bắt giữ Tc99m- sestamibi của tế bào cơ tim phụ thuộc vào gradient điện hóa của ty lạp thể với màng, độ pH của nội bào và tính nguyên vẹn của các con đường sản suất năng lượng Khi màng ty lạp thể và màng bào tương phân cực sẽ tăng khả năng của tế bào cơ tim bắt giữ và lưu giữ Tc 99m- sestamibi Trái lại, nếu màng ty lạp thể và màng bào tương khử cực sẽ hạn chế bắt giữ và lưu giữ chất đánh dấu phóng xạ Chính vì vậy, ngoài sự phụ thuộc vào lưu lượng vành, khả năng bắt giữ Tc99m- MIBI của cơ tim cũng giảm sút do những loạn chuyển hóa liên quan tới khả năng sống của cơ tim Sau khi tiêm vào cơ thể,

Tc99m- MIBI được bắt giữ vào tổ chức cơ tim sống, trong khi đó, vùng sẹo cơ tim nhồi máu bắt giữ Tc99m- MIBI rất ít Khi tiêm trong pha gắng sức thể lực hoặc bằng thuốc, Tc99m- MIBI bắt giữ vào tổ chức cơ tim liên quan tới lưu lượng tưới máu, chính vì vậy, vùng cơ tim thiếu máu (do động mạch chi phối bị hẹp) được biểu hiện là vùng ít bắt giữ Tc99m- MIBI hơn so với vùng cơ tim được tưới máu bởi động mạch bình thường

Ưu điểm của Tc99m- MIBI so với các dược chất phóng xạ khác với Tl -201:

- Năng lượng photon của Tc99m- MIBI là 140 keV, cao hơn so với 68 - 83 keV của Tl-201, tối ưu cho việc ghi hình của gamma camera Vì vậy, hình ảnh tăng độ phân giải, giảm hiệu ứng tán xạ compton và ít chịu ảnh hưởng của hiệu ứng suy giảm phóng xạ của tổ chức

- Thời gian bán rã vật lý của Tc99m-MIBI ngắn hơn (6 giờ so với 73 giờ của Tl - 201) nên có thể sử dụng có thể cao gấp 10 lần cho phép thu nhận được hình ảnh với chất lượng cao trong thời gian ngắn mà vẫn đảm bảo an toàn bức xạ

- Sử dụng Tc99m - MIBI, hình ảnh tưới máu cơ tim ở chế độ thu nhận theo cổng điện tim (ECG gated mode) cho phép đánh giá đồng thời tưới máu cơ tim và chức năng co bóp từng vùng và toàn bộ thất trái

- Sản xuất và phân phối Tc99m- MIBI bằng generator thuận tiện cho sử dụng tại các trung tâm y học hạt nhân

III Quy trình tiến hành chụp xạ hình SPECT tưới máu cơ tim:

Theo Hướng dẫn thực hành tim mạch hạt nhân (2003) của Hội tim mạch hạt nhân Hoa Kỳ (American Society of Nuclear Cardiology: ASNC), việc tiến hành thực hiện hai pha nghỉ và gắng sức theo các qui trình 1 ngày hay 2 ngày Các nghiệm pháp gắng sức được sử dụng trong quy trình chụp xạ hình tưới máu cơ tim

gồm:

3.1 Gắng sức thể lực (exercise stress): sử dụng xe đạp lực kế (egometer

bicycle) hoặc thảm lăn (treadmill) theo qui trình gắng sức Bệnh nhân được theo dõi điện tim, huyết áp và theo dõi các biểu hiện lâm sàng DCPX được tiêm tĩnh mạch khi tần số tim đạt trên 85% tần số tim tối đa dự tính theo tuổi (được tính theo công thức Astrand: tần số tim theo lý thuyết = 220 - số tuổi của bệnh nhân) Bệnh

nhân tiếp tục gắng sức thêm 1 – 2 phút sau khi tiêm DCPX Ưu điểm của nghiệm pháp gắng sức thể lực là phương pháp dễ thực hiện, an toàn, gắng sức của bệnh nhân mang tính sinh lý Nhược điểm của nghiệm pháp gắng sức thể lực là khoảng hơn 30% bệnh nhân không có chỉ định gắng sức hoặc không có khả năng gắng sức đạt tần số tim dự tính Khi gắng sức thể lực không đạt tần số tim dự tính, chưa đủ khác biệt về tưới máu giữa các vùng cơ tim thiếu máu và vùng cơ tim không bị thiếu máu nên khó có sự khác biệt giữa hình ảnh xạ hình tưới máu cơ tim pha gắng sức và pha nghỉ

3.2 Gắng sức dược học hay bằng thuốc (pharmacologic stress): gắng sức bằng

thuốc là nghiệm pháp gắng sức thay thế khi bệnh nhân không có chỉ định gắng sức thể lực hoặc khả năng gắng sức thể lực không đạt tần số dự kiến Hai nhóm thuốc được sử dụng trong gắng sức bằng thuốc là các thuốc giãn mạch vành và tăng co bóp cơ tim

- Nhóm thuốc giãn mạch (vasodilator drugs): bao gồm adenosin, dipyridamole Các thuốc này có gây giãn mạch vành thông qua cơ chế tác động lên các thụ cảm thể adenosine ở động mạch vành Các thuốc được tiêm với liều lượng và thời gian theo quy trình gắng sức dược học Trong quá trình sử dụng thuốc, bệnh nhân được theo dõi điện tim, huyết áp và các biểu hiện lâm sàng Dược chất phóng xạ được tiêm tĩnh mạch vào thời điểm mà thuốc giãn mạch có tác dụng giãn mạch vành tối

đa Để giảm tác dụng phụ của thuốc giãn mạch và tăng cao hiệu suất giãn mạch

vành, có thể cho bệnh nhân gắng sức thể lực ở mức nhẹ sau quy trình gắng sức bằng nhóm thuốc giãn mạch

- Nhóm thuốc tăng co bóp cơ tim (inotropic drug): bao gồm Dobutamin, Arbutamin … có tác dụng kích thích các thụ thể 1 và 2 với liều gây tăng tần số tim, tăng công cơ tim trong một thời gian nhất định theo quy trình Bệnh nhân được theo dõi điện tim, huyết áp và các biểu hiện lâm sàng Dược chất phóng xạ được tiêm tĩnh mạch vào thời điểm mà thuốc nhóm inotropic có tác dụng cao nhất

Để tăng hiệu quả gắng sức bằng thuốc inotropic, người ta còn sử dụng kết hợp dobutamin và atropin

Sau khi được tiêm dược chất phóng xạ, hình ảnh XHTMCT ghi nhận bởi gamma camera SPECT hoặc PET ở pha nghỉ và pha gắng sức và được xử lý hình ảnh bởi các phần mềm chuyên dụng Hình ảnh XHTMCT được trình bày theo từng lớp cắt tương ứng pha nghỉ và pha gắng sức theo các trục ngắn (short axis), trục dài dọc (vertical long axis), trục dài ngang (horizontal long axis)

IV Đánh giá kết quả hình ảnh xạ hình tưới máu cơ tim:

Hình ảnh xạ hình tưới máu cơ tim được phân tích định khu dựa theo kết quả chụp cắt lớp theo các trục cắt ngắn và các trục dài và có thể được phân tích định lượng trên sơ đồ chia thành 20 đoạn hoặc 17 đoạn (segment) phân vùng cơ tim theo Hướng dẫn thực hành của Hội tim mạch hạt nhân Hoa Kỳ (2003)

4 1 Đánh giá độ nặng tổn thương (perfusion defect serverity): mỗi đoạn được đánh giá theo thang điểm qui ước bằng việc sử dụng hệ thống bậc thang 5 điểm của Cedars - Sinai (dựa theo mật độ phóng xạ vùng khuyết xạ và vùng cơ tim bình thường xung quanh): 0 điểm - bình thường; 1 điểm - khuyết xạ mức độ nhẹ (mật

độ phóng xạ 60 - 80%); 2 điểm - khuyết xạ mức độ vừa (giảm tưới máu mức độ

Hình 1 Phân chia 17 vùng cơ tim tương ứng với vùng chi phối của các nhánh động mạch vành Động mạch liên thất trước (Left Anterior Descending Artery: LAD) chi phối các vùng: 1, 2, 7, 8, 9, 13, 14, 17 Động mạch mũ (Left Circumflex Artery: LCX) chi phối các vùng: 5, 6, 11, 12, 16 Động mạch vành phải (Righ Coronary Artery: RCA) chi phối vùng : 4, 9, 10, 15

vừa - mật độ phóng xạ 40 - 59%); 3 điểm - khuyết xạ mức độ nặng (giảm tưới máu nặng - mật độ phóng xạ < 40%); 4 điểm - rất nặng (mất toàn bộ hoạt tính phóng xạ mật độ phóng xạ 0%)

4.2 Đánh giá độ rộng khuyết xạ (perfusion defect extent): dựa trên diện rộng

tương đối so với tòan bộ thành thất trái: diện hẹp (5 -10% thành thất trái), diện vừa (15 - 20 % thành thất trái), diện rộng (trên 20% thành thất trái)

4.3 Đánh giá khả năng hồi phục (reversibility): dựa vào biến đổi của khuyết xạ giữa pha nghỉ và pha gắng sức Khuyết xạ hồi phục hoàn toàn (complete reversible defect) khi độ tập trung mật độ phóng xạ vùng khuyết xạ ở pha gắng sức cải thiện được 2 mức ở pha nghỉ; khuyết xạ hồi phục một phần (partially reversile defect) khi độ tập trung mật độ phóng xạ vùng khuyết xạ ở pha gắng sức cải thiện ít hơn 2 mức ở pha nghỉ; khuyết xạ cố định (fixed defect) khi độ tập trung phóng xạ không thay đổi ở cả hai pha gắng sức và pha nghỉ

4.4 Đánh giá vận động và độ dày thành tim (regional wall motion): dựa vào

mức độ rối loạn vận động từng đoạn của các thành tim 0 điểm: bình thường; 1 điểm giảm nhẹ vận động; 2 điểm: giảm vừa vận động; 3 điểm : giảm nặng vận động; 4 điểm: mất vận động; 5 điểm : vận động đảo nghịch

4.5 Đánh giá khả năng sống của cơ tim (viability):