医学影像学杂志２００９年第１９卷第２期 ＪＭｅｄＩｍａｇｉｎｇＶｏ１．１９ Ｎｏ．２ ２ＯＯ９ ＭＴＤ系统在冠心病诊疗中的影像学表现初探 李钦传，李克非，范慧敏，刘中民 （同济大学附属东方医院心胸外科上海２００１２０） 【摘要】 目的：我们应用自主研发的医用热成像诊断（ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ－ｄｉａｇｎｏｓｅ，ＭＴＤ）系统，采集冠心病病例术前热成像资 料及冠状动脉旁路术中心肌热成像数据加以分析，以期为冠心病诊疗提供新的方法。方法：同期临床确诊冠心病，多支 病变患者１６４例，于术前行红外热成像数据采集，其中１２例常规行冠状动脉旁路移植术（ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ－ｄｉａｇｎｏｓｅ，ｃＡＢＧ）并 于术中行红外热成像数据采集。结果：经红外热成像技术，所有研究对象顺利采集到相应心肌温度数据及相应热区分布 变化，对比其他临床辅助检查手段证实了其有效性。结论：红外热成像技术作为一种新型医学诊断技术手段，可安全、有 效地应用于冠心病诊疗过程并具指导意义。 【关键词】冠心病；热成像；心肌保护 中图分类号：Ｒ５４１．４；Ｒ４４５．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—９０１１【２００９）０２一ｏ２１３—０３ Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ－ｄｉａｇｎｏｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｄｉｓｅａｓｅ Ｑｉｎ－ｃｈｕａｎ，１１ Ｋｅ－ｆｅｉ，ＦＡＮＨｕｉ－ｍｉｎ，ＬＩＵＺｈｏｎｇ－ｍｉｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＣａｒｄｉｏｔｈｏｒａｃｉｃ＆ ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅａｓｔ Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ａｆｄｉａｔｅｄ ｔｏ ｒｏ￣ｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏ ａ．ｓｓｅｓｓ ｉｆｌｅ ｉｎｓｐｅｃｉｔｎｇ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｎｎｏ－ｃｌｉａｇｎｏｓｅ（ＭＴＤ）ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅｒａｐｙ（ＣＡＢＧ）ｏｆ ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｄｉｓｅａｓｅ．Ｍｅｔｈｏｄｓ：Ｗｅ ｄｉｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｉｎ １６４ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｓｕｆｆｅｒｅｄ ｆｒｏｍ ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｄｉｅｓａｓｅ ａｎｄ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｃｏｒｏｌｌａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｂｙｐａｓｓ ｇｒａｆｔ ｉｎ １２ ｏｆｔｈｅｍ ｕｓｉｎｇ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ－ｄｉａｇｎｏｓｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｓｕｌｔｓ：Ｗｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｇｏｔ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆｍｙｏｃａｒｄｉａｌ ｔｅｍｐｅｒ— ａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏ－ａｒｅａ．Ｔｈｅ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ－ｄｉａｇｎｏｓｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｆｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｌｌ ｏｔｈｅｒ ｍｅｄｉｃａｌ ｄｉａｇ— ｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏ－ｉｍａｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ａ ｕｓｅｆｕｌ ａｎｄ ｓｅｅｌｌｒｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ ｍｅ￣ｏｄ ａｎｄ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｉｎ ｄｉａｇ— ｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅｒａｐｙ ｏｆｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｄｉｓｅａｓｅ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ；Ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｉｄｓｅａｓｅ；Ｃａｒｄｉｏｍｙｏ－ｐｒｅｔｅｅｔｉｏｎ 医用热成像诊断（ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏ—ｄｉａｇｎｏｓｅ，ＭｒＩＤ） 患者１６４例，其中男性８８例，女性７６例，年龄４３— 系统通过扫描，可直观地显示人体热辐射分布，当机 ７６岁，平均５７．４岁。ｌ２例（１２／１６４）常规进行冠脉搭 体组织代谢、血液循环等发生改变时，热图也发生相 桥手术。 应的变化，形成异常热分布图【１，２］。它提供了一种 １．２研究设备 以功能影像诊断为特点的新方法，既是组织形态学 ＭＴＤ数字影像工作站（ＭＴＤ．Ｑ２００２型医学热诊 诊断的补充，又是功能形态学诊断的新发展。多项 断数字图像扫描系统，上海三晶光电医学高技术有 临床实验已证明热成像手段的灵敏度及特异性。我 限公司２００４年生产）及配套软件系统。余设备为手 院自２００５年开始在动物实验基础上于冠心病诊疗 术室常规心脏手术、体外循环及麻醉设备。 的临床实践中应用ＭＴＤ红外热成像技术，发现该系 １．３研究方法 统在冠心病诊疗过程中不同时期均能提供特征性影 在室温２３℃，湿度６０±５％的条件下，受检者的 像表现。 完全暴露检查部位１０ｒａｉｎ，使皮温和室温保持相对 １材料与方法 平衡后，进行以心前区为中心的胸部成像检查，保存 电子信息资料，对检查图像用ＭＴＤ自带软件处理和 １．１临床资料 分析。其中ｌ２例患者常规行冠状动脉旁路移植术 经冠脉造影术同期临床确诊冠心病，多支病变 （ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｒｔｅｒｙ ｂｙｐａｓｓ ｇｒａｆｔ，ＣＡＢＧ术），术中分别于开 基金项目：上海市科学技术发展基金（０４４１１９６６３） 胸前、开胸后、建立体外循环、主动脉阻断、灌注停搏 作者简介：李饮传（１９６３一）。男，山东人，博士在读，副主任医师 通讯作者：刘中民博士教授 液、主动脉开放、桥血管开放、停体外循环等时段行 红外热成像数据采集。 ２】３ 医学影像学杂志２００９年第１９卷第２期 Ｊ Ｍｅｄ Ｉｍ ｎｇ Ｖｏ１．１９ Ｎ０．２ ２００９ ２结果 域，缺血区域心肌较周围区域心肌温度降低，温差为 一２．１术前影像特征 ０．５～一０．９￣Ｃ，平均一０．６８ｃｌＣ（图４）。个别患者因 临床确诊近一周内未经行药物治疗的患者，其 影像特征表现为心前区明显低温，平均温度较右胸 相应部位低，温差为一０．３一一０．６℃（平均一 ０．３８８￣Ｃ），１６４例患者均在此范围。如图１（常规热 心脏表面局部脂肪堆积影响该处成像效果；③冠状 动脉旁路移植术中缺血心肌区域、靶血管、旁路血管 像表现），图２（Ｍ７＂０模式识别）所示。 ２．２缓解期影像特征 药物治疗且症状缓解后１周：１５４例心前区温 度明显升高，且超过右胸相应部位，温差为０．１— ０．３￣Ｃ（平均０．２６５），与正常人群红外热图表现相 似（图３）。９例心前区仍低于右胸，温差一０．１一 一吻合点的定位开胸前各患者心脏体表投影部位温 度无明显差异。心包打开后，心脏表面成像见明显 局部低温区域，以术前确诊为心肌梗死患者为甚，且 其区域与肉眼所观察到梗死区域及冠脉造影所示狭 窄段冠脉血供支配区域一致（图５）。停搏液灌注过 程中，迅速出现的沿冠脉走行低温区域于冠脉造影 所示阻塞部位附近截至，其血供支配区域温度下降 明显较周边区域缓慢。该冠脉阻塞部位远端即为所 行旁路移植部位；④冠状动脉旁路移植术后缺血区 域心肌血供恢复情况观察旁路血管吻合完成后，开 放主动脉根部后及旁路血管，图像中沿主动脉及旁 路血管迅速出现条索状高温区域，直达靶血管阻塞 处以远及其各分支，（图６）。靶血管远端所支配血 供区域温度逐渐上升并较术前该区域温度有不同程 度升高，但部分患者术前所明确梗死区域心肌心脏 ０．３￣Ｃ（平均一０．１７５ｑＣ，治疗前，该９例患者的温 差平均为０．３５６℃）。 ２．３ ＣＡＢＧ术中检测 其中１２例患者接受常规ＣＡＢＧ术，对手术进行 实时ＭＴＤ检测，其不同阶段特征表现如下：①术前 心脏体表投影区的呈正常高温区，其热图呈不规则 分布，个别左室前壁大面积心肌梗死患者热图范围 明显缩小； 丌胸后，可清晰看见心肌表面缺血区 表面温度仍明显低于周围区域温度（图７）。 图１冠心病常规热像表现 图２冠心病ＭＴＤ模式识别 图３冠心病缓解期影像特征 图４直视下热图示心肌表面低温缺血区域 图５灌注冷停跳液的冠状动脉 图６冠状动脉热显像 图７ ＣＡＢＧ术完成后心肌表面低温缺血区域消失 ３讨论 射差值来诊断疾病，通过接收机体细胞新陈代谓｛过 程中的红外热辐射，测量出热辐射源的深度、形态和 数值，根据机体全身热辐射的分布状态与各组织和 红外热成像是依据正常与异常组织区域的热辐 ２１４ 医学影像学杂志２００９年第１９卷第２期ＪＭｅｄＩｍａｇ／ｎｇ Ｖｏ１．１９Ｎｏ．２ ２００９ 疾病的对应关系，经过整理量化后，利用图像重建算 法得到温度图像，加以断层，通过分析机体细胞代谢 的热辐射差和健康状态的对应关系，来判别机体病 灶的部位、病变性质，为诊断疾病提供依据…１。 冠状动脉血液循环、心肌细胞代谢及心肌的舒 缩运动可以产生较多的热量，热量通过热传递到达 胸壁，使心前区温度高于周围组织温度，这种温度的 差异可以被红外热成像系统探浸０到，并以图像的形 式表现出来，就形成了热像图ｌ３。临床实验已经证 ３ｊ明红外线热成像手段具有高度的灵敏度及特异性。 迄今为止，在医学领域应用取得的成果是极为成功 的，特别是在肿瘤诊断方面尤其引人注目。此项技 术已于美国、加拿大等地区通过有效性验证。已经 有超过５Ｏ万例患者接受过热断层扫描系统检查。 加拿大Ｖｉｌｌｅ Ｍａｉｒｅ乳腺癌中心：２００例热断层扫描系 统诊断结果中的Ｉ９８例与该中心的临床诊断完全符 合Ｌ４ Ｊ。美国路易斯安那州Ｂａｔｏｎ Ｒｏｎｇｅ的Ｅｌｌｉｏｔｔ Ｍａｓ． ｔｏｌｏｇｙ中心和美国国家健康研究院（Ｎｍ）：有轻微症 状而ＥＫＧ（一）的６ｌ例患者进行红外热成像检查，结 合２４ｈ动态心电图进行比较，同时服用硝酸甘油和 硝苯地平进行临床观察。热成像诊断心肌缺血改变 者５６例，占９１．８％；而２４ｈ动态心电图诊断心肌缺 血改变者４１例占６７．２％。经口服硝酸甘油和硝苯 地平治疗１周后，心前区不适，胸闷气短症状减轻者 ５７例，占９３．４％。此研究说明热成像手段对心肌缺 血的早期诊断的有效性及其重要意义。正常人的热 像图上，心前区可出现一个肉眼可识别的高温区，当 冠脉疾病使部分心肌缺血，缺血区域心肌单位时问 内产生的热量减少，心前区的高温可以消失，甚至出 现低温。因此，本文所检测的冠心病患者，在未经治 疗的情况下，均在热像图上表现为低温。当接受治 疗后，心肌缺血得到一定程度的缓解，温度可以有所 恢复，甚至到正常；温度恢复的程度取决于个体对治 疗敏感性的差异。手术中，由于热量传递不再经过 胸壁，正常心肌和缺血区域心肌的差异会更加明显， 这也同时表明，即使药物治疗，症状缓解，体外检查 胸壁温度恢复，但是仅是整体温度有所升高，其基础 病理改变事实上仍然存在 Ｊ。搭桥完成后，缺血区 域心肌缺血现象缓解，心肌产热恢复正常，与周围心 肌之问的温差缩小甚至消失，因而热像图上不再显 示缺血区域。ＭＴＤ所显示的热图与冠心病患者局 部心肌的病理生理变化相符合。 ＭＴＤ由传统红外热成像技术基础上发展而来， 在成像原理上和传统红外热成像技术一致，但有更 清晰的成像系统和专业的图形处理、分析软件，因而 图像清晰度和诊断能力较传统热像图有明显提 高［６，７］。通过对冠心病诊疗过程中的不同阶段的成 像研究表明，ＭＴＤ能以图像的形式真实反映冠心病 不同阶段心肌的病理生理变化；术中的观测表明，此 项技术不仅可以反映心脏一段时间内的功能状态， 更可通过实时检测心肌组织温度变化，显示心肌所 处的即时功能状态。 医用红外热成像技术通过探ｉ贝０活体组织释放的 红外线，进行数字成像，属于功能影像范畴，自上世 纪５Ｏ年代以来，开始应用于医学研究。由于此项技 术对计算机的图像处理要求很高，所以真正快速发 展，是近１Ｏ余年的开始的。回顾国内外文献，绝大 多数应用以乳腺检查为主，心胸外科的应用，非常有 限，对冠心病的多个阶段的综合观测尚未发现有文 献报道。另在冠状动脉硬化性心脏病术中缺血部位 确定、阻塞靶血管及旁路血管吻合点定位、心肌保护 及心肌梗死范围等方面判断，红外热成像均能提供 指导作用 ８，此方面作用已于我们现阶段完成的实 验及手术监测中初步证实，进一步研究结果将尽快 总结。该项技术在心外科的应用，将会对心外科疾 患，特别是冠心病的诊疗提供一个新的检测方法和 视角，对该类疾患的诊疗起到很有效的辅助作用。 参考文献： ． ［１］ 吕少文，李红，赵丽君，等．人体红外热像分析技术的应用原理 和意义［Ｊ］．中国体视学与图像分析，２００２，７：１５０—１５２． ［２］卢桂森．关于红外医学热图若干理论问题的思考［Ｊ］．激光与 红外，２００２，３２：２５９～２６２． ［３］陈文杰．微循环的理论和应用［Ｍ］．北京：人民卫生出版社， １９８７．５Ｏ一５１， ［４］ Ｎｉｇ ＥＹ，Ｓｕｄｈａｒｓａｎ ＮＭ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ａｓ ａｎ ａｄｊｕｎｃｔ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｅａｒｌｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ［Ｊ］．ＢＭＣ Ｃａｎｃｅｒ，２００４，４—１７． ［５３姚鼎山．红外医疗技术［Ｍ］。上海：复旦大学出版社，１９９１．９６— ２１２． ［６］Ｋｏｙａｍａ Ｎ，Ｈｉｒａｍ Ｋ，Ｈｏｒｉ Ｋ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｈｔｅｎｎｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ８ｘｏＸｅｍｍａ ｒｅｌｆｅｘ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｄａｅｒｍａｌ ｍｅｌｉｔｔｉｎ［Ｊ］．Ｐａｉｎ，２０００，８４： １３３—１３９． ［７］ 姜宗桥．ＨＬＮ．１型医用红外热像仪及其一临床应用［Ｊ］．中华物 理学杂志，１９７９，９５—９８． ［８］ Ｓｈｕｒａｎ Ｍ，Ｎｅｌｓｏｎ ＲＡ．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｎｏ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｅｘｔｅｎｔｉｎｏ ｂｙ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｕｒｅ，１９９１，５３：１３６—１３７． （收稿１３期：２００８—１０—１７修回日期．＇２００９—０１—０４） （本文编辑：任德印） ２ｌ５