近十年來，醫界對於心臟病患方面的研究，多著重於冠狀動脈解剖結構，以及心臟整體或局 部功能方面的探討，卻少有關於心臟代謝異常方面的探討。然而，組織病 變所導致的代謝性 功能異常，大多在心臟解剖結構發生變化之前就已出現。為儘早發現心臟病變所引起的代謝 異常，應先了解心肌之代謝過程，以便能及時進行早期 治療。 當我們在預估缺血性心肌病 變手術治療後心室功能恢復能力時，發現只要左心室肌肉仍有存活的心肌細胞(myocardial viability)，那麼在心導管氣球擴張術或冠狀動脈繞道手術(coronary revascularization)後，心室 功能及心臟衰竭現象就會有明顯的改善，同時，病患日常活動力也能有明顯的進步。正子斷 層造影 (Positron Emission Tomography，以下簡稱 PET)，可以針對急、慢性心肌缺血，如心 肌梗塞或狹心症等病變中的「冬眠狀態」(hibernation，即心肌細胞呈 現出心肌血流灌注減少 而葡萄糖代謝卻正常的現象)，來精確的診斷出是否仍有心肌細胞的存活(myocardial viability)。 因此在歐美等醫療先進國家中，心肌灌注及PET 葡萄糖代謝造影等非侵襲性的檢查，已成為 評估心肌細胞是否存活，及決定可否接受心導管氣球擴張術或冠狀動脈 繞道手術，或必須進 行心臟移植手術前標準評估流程中極具參考價值的一環。 心肌代謝的生理學 在正常空腹狀 態下，心肌主要依賴脂肪酸氧化來產生高能磷酸鍵(high-energy phosphate)。脂肪酸氧化指的 是脂肪酸在細胞質液中活化後被送入粒腺體內所進行的β-氧化反應；這種氧化反應對缺氧狀 態極為敏感，一旦心肌呈現缺 血或缺氧情況時，此種反應便先遭到抑制，此時心肌會立即代 償性的促進糖分解(glycolysis)，增加葡萄糖利用率以持續產生高能磷酸鍵。因此，心肌 已發 生缺血或缺氧的情況時，心肌之脂肪酸代謝會降低，而改以增加葡萄糖的代謝。心肌細胞會 受進食、胰島素升高、或心肌工作量增加等因素影響，而增加葡萄糖 的使用；但卻會受到禁 食、增加脂肪酸代謝反應的影響而減少葡萄糖的使用。 PET 在心臟檢查應用方面所使用的製 劑 心肌代謝檢查製劑(葡萄糖代謝製劑：2-[F-18]-Fluoro-2-deoxy-D-glucose，簡稱「FDG」， 中文名稱為「氟-18 氟化去 氧葡萄糖」) FDG 類似 D-葡萄糖，進入細胞內會與葡萄糖競爭磷 酸化(phosphorylation)反應，形成 FDG-6-Phosphate(簡稱「FDG- 6-P」)。由於 FDG-6-P 在心肌 細胞內並不進行糖解作用(glycolysis)、肝醣合成反應(glycogen synthesis)、或五碳糖-果糖分路 反應(pentose-fructose shunt)，再加上其心肌細胞膜穿透率小、FDG-6-P 變回 FDG 的比率少等 特質，所以造成FDG-6-P 會逐漸聚積在心肌細胞內，而反映出局部心肌 細胞利用外來葡萄 糖及葡萄糖磷酸化反應的情況。因此我們可以利用FDG 來測量心肌葡萄糖的攝取量。FDG 注射後，約有1-4%進入心肌細胞；經過 40-50 分鐘，心肌內的 FDG 約有 90%經磷酸化變成 FDG-6-P。由於 FDG 具有很快進入心肌細胞、聚積在心肌的時間長、以及很快從血中清除使 得身 體其他器官之輻射背景活性降低等優點，因而有利於進行心肌正子斷層造影檢查。一般 在注射後40-60 分鐘內進行造影檢查，其可定量局部心肌葡萄糖的利用 率。 心肌血流灌注 檢查製劑(N-13-Ammonia(13NH3)，中文名稱為「氮-13-氨」) N-13-氨在靜脈注射後，於正常 血漿酸鹼值下，約95%會變成 N-13-銨(13NH4+)的狀態存在血中。然而 N-13-銨是無法進入心 肌細胞的，而 唯有以 N-13-氨的非離子、親脂性狀態才能擴散進入心肌細胞。之後，N-13-氨在心肌細胞內變成 N-13-銨，再進入麩胺酸—醯胺麩胺酸反應(glutamate-glutamine reaction)，存留在心肌細胞內。N-13-氨流經心肌的首次穿流滯留分率約為 80%，且滯留半衰 期長達60-120 分鐘。由於 N-13-氨是以擴 散方式進入心肌細胞，因此滯留分率會受血流速度 與擴散速率的影響。本項檢查是在靜脈注射10-20mCi 的 N-13-氨，約 2-3 分鐘後進行造影。 由於 N-13-氨有半衰期短(T1/2=9.8min)、首次穿流攝取分率高，及滯留心肌內時間長等有利 於造影的因素，因此N-13-氨已廣泛地用來作為休息 狀態下測量心肌血流量，及偵測藥物作
用(如 dipyridamole)和運動狀態下冠狀動脈疾病的追蹤劑。 臨床的應用 由於冠狀動脈與身體 其它血管一樣，具有自我調節(autoregulation)的功能，因此必須在動脈狹窄達 85%以上，才會 造成休息狀態下心肌缺血之 現象。但是在運動狀態或合併藥物試驗(dipyridamole)下，當心肌 需血量增加超出冠狀動脈自我調節範圍時，便會出現缺血的現象。臨床上當懷疑心 肌血流量 減少是否已造成心肌缺血時，若採用N-13-氨 PET 檢查，診斷冠狀動脈疾病，能夠得到極高 的敏感度與特異度。 為預測手術後局部心肌功能是否恢復，1986 年 Tillisch 等人以 FDG-PET 心臟檢查對病患進行冠狀動脈繞道手術前後的評估：手術前心肌血流量減 少，但 FDG 攝取 增加(呈現出不一致性的增加，即不吻合(mismatch)現象)，表示心肌缺血但仍是存活的；而血 流及FDG 攝取一致減少者(呈現出一 致性的降低，即吻合(match)現象)，則為疤痕組織，沒 有存活的心肌細胞。在手術後6 週評估心室功能，結果顯示手術前評估為存活心肌(不吻合現 象)的 部位，有 85﹪在手術後局部功能有進步。而手術前評估為疤痕組織(吻合現象)的部位， 有96﹪在手術後功能沒有進步。有此可見此方法有助於篩選適當的病例 來接受冠狀動脈繞 道手術。 1986 年 Schwaiger 同樣的以 FDG-PET 心臟檢查針對急性心肌梗塞後的病患進行研 究，發現在32 個急性心肌梗塞處，有一半呈現血流及代謝一致 降低(吻合)的現象，這些病 例在隨後追蹤時沒有一個恢復心室收縮功能；相反的另外16 個呈血流降低，但仍維持 FDG 攝取(不吻合)現象的殘存心肌活細胞 處，除了 1 例以外，所有皆在 6 週後，心室功能都有不 同程度的進步。由此顯示FDG-PET 心臟檢查在病患急性心肌梗塞後，可以幫助其偵測殘存的 活心肌部 位，以利於這些高危險群的病人能接受有利的治療。這是其他檢查所不能及的。 結 論 當發現心肌之脂肪酸代謝降低而轉移成以葡萄糖代謝為主的反應時(不吻合現象)，便可以 確認心肌已發生缺血或缺氧的情況。FDG-PET 之代謝檢查能偵測出 局部心肌代謝異常，而 反映出心肌缺血病變的確實所在。合併心肌代謝與血流灌注檢查(核子醫學的 Thallium-201 或 Tc-99m MIBI SPECT 心臟檢查)，則可以清楚的偵測到心肌缺血處的殘存活細胞，對於選擇接 受治療的人選及治療方法，防止進一步梗塞的發生，都有極大的幫忙。這些資料 是目前其他 各種醫學檢查工具所無法得到的。因此，PET 在心臟學方面的研究與應用，特別是在心肌活 性測定方面，是非常值得重視與推廣的。
