應用模糊聚類分析方法評價99mTc-MIBI心肌斷層顯像中心肌的缺血程度

1、應用模糊聚類分析方法評價99mTc-MIBI心肌斷層顯像中心肌的缺血程度【摘要】目的探討模糊聚類分析的方法應用于核素心肌斷層顯像。方法對126例99mTc-MIBI心肌斷層顯像異常的病人，并且在一個月內行過冠狀動脈造影的病人進行回顧性的分析，建立99mTc-MIBI心肌斷層顯像的各因素變量集，設立各因素變量的隸屬度，權重及心肌缺血的診斷原型，將心肌缺血嚴重程度分為輕、中、重。計算出每個病人的各因素變量的模糊集合與心肌缺血嚴重程度原型的貼近度，確定其試驗的心肌缺血的異常程度的診斷，并與冠狀動脈造影比較。結果應用模糊聚類分析126例99mTc-MIBI心肌顯像結果，重度心肌缺血的39例中，冠狀動脈

2、造影提示左主干病變者3例，多支血管病變28例，單支病變8例；中度心肌缺血32例中，造影示多支血管病變17例，單支血管病變15例，而輕度缺血的55例中，造影示單支病變39例，多支病變7例，正常者9例。結論模糊聚類分析方法分析核素心肌斷層顯像能較準確地反映冠狀動脈的病變程度?！娟P鍵詞】模糊聚類分析冠狀動脈疾病/診斷體層攝影術發(fā)射型計算機 Fuzzy cluster analysis of 99mTc-MIBI imaging varibles to evaluate extent of coronary artery diseaseZhang BinJin LijunHuang Tao（Guang

3、dong Cardiovascular Institute, Guangzhou 510100）【Abstract】ObjectiveTo investigate the method of fuzzy cluster analysis that were used on 99mTc-MIBI imaging for coronary artery disease (CAD). Methods126 abnormal results from 99mTc-MIBI imaging for CAD were analyzed in review with fuzzy cluster analys

4、is in which a prototypical mildly, moderately, or severely abnormal imagining were established, and the variables were computed how closely they resembled their prototypical. All results classified by this method were compared with the results of coronary artery angiography (CAG) recorded within 1 m

5、onth.Results 39 severe CAD classified by this method had 3 left main vessel, 28 multivessel, and 3 single-vessel disease by angiography; 32 moderate CAD by this method had 17 multi-vessel,15 single-vessel disease; 55 mild CAD by this method had 39 single-vessel disease, 7 multi-vessel disease and 9

6、patients were normal.ConclusionFuzzy cluster analysis is useful in classifying the extents of severity that the CAD patients were in with abnormal 99mTc-MIBI imaging results.【Key words】Fuzzy cluster analysis Coronary artery disease Tomography emission-computered Single-photon MIBI核素心肌斷層顯像在臨床上作為無創(chuàng)性診斷

7、冠心病心肌缺血手段具有重要的價值，但是其結果無論是定性分析還是定量分析，往往是正常或心肌缺血，而難以準確地反映心肌缺血的嚴重程度，一定程度上影響到結果的準確性。本研究應用模糊聚類分析的方法對核素心肌斷層顯像運動負荷試驗的陽性結果進行量化分析，并與冠狀動脈造影對照，判定心肌缺血的程度。資料和方法1.病例資料：選擇我院19941999年擬診冠心病，而行運動-靜息99mTc-MIBI心肌斷層顯像的病人，排除心衰患者、服用受體阻滯劑者、不穩(wěn)定心絞痛及近期急性心肌梗死者、血壓過高者、嚴重的主動脈瓣狹窄或肥厚性梗阻性心肌病者、有急性的系統(tǒng)性疾病者、或已行冠狀動脈成形術和冠狀動脈搭橋術者。檢查結果提示心肌缺

8、血，同時在心肌斷層顯像的前后一個月內行冠狀動脈造影者入選。入選者共126例，其中男93例，女33例，年齡3969歲，平均年齡(57.817.93)歲。2.檢查方法：99mTc-MIBI心肌斷層顯像：先行運動心肌顯像，采用次極量負荷運動法，根據(jù)Bruce方案運動至最大心率的85%或達到其他運動終止標準時，由靜脈注射99mTc-MIBI 740 MBq,繼續(xù)運動1 min，1.5 h后行斷層顯像。使用儀器為GE STARCAM 4000 SPECT。12天后行靜息心肌顯像。3.模糊聚類分析：設每個病人的99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗的因素變量集X=X1，X2，X3，X4，X5，X1為運動高峰

9、時的達到次極量預計心率的百分比，X2為運動高峰時與運動前靜息時的收縮壓之差，X3心肌缺血嚴重程度積分，即運動顯像靶心缺血區(qū)各像素低于正常值的總標準差值數(shù)/缺血取總像素數(shù)，X4為心肌顯像缺損分數(shù)，即運動顯像靶心缺血面積與左心室心肌總面積的百分比，X5為缺血再分布率，即靜息顯像時放射性填充像素數(shù)/運動顯像缺血區(qū)總像素數(shù)。設心肌缺血的模糊集合，其中U為各因素變量XI模糊集合的隸屬度，U0，1，建立各因素變量Xi對模糊集合的隸屬關系(見表1)。表1運動負荷試驗各因素變量Xi對心肌缺血的隸屬關系隸屬度00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0VariableX110010097979

10、4949090878784848080777774747070X2404035353030252520201515101055(-5)(-5)(-15)-15X3222.32.32.62.6333.33.33.63.63.93.94.24.24.54.5X42.52.5557.57.5101012.512.5151517.517.520202525X5101020203030404050506060707080809090100注： Variable:因素變量； 各因素變量單位：X1為%，X2為mmHg，X3為SD，X4為%，X5為%。 把99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗的結果分為輕度(d

11、1）、中度(d2）、嚴重(d3）心肌缺血，建立各因素變量對輕度(d1）、中度(d2）、嚴重(d3）心肌缺血隸屬度范圍的原型。d1對各因素變量X1、X2、X3、X4、X5的上限分別為0、0、0.1、0.1、0.1，下限分別為0.2、0.2、0.3、0.3、0.2;d2對各因素變量的上限分別為0.3、0.3、0.4、0.4、0.3，下限分別為0.5、0.5、0.6、0.6、0.6；d3的上限0.6、0.6、0.7、0.7、0.7，下限1、1、1、1、1。采用U型權重分析的方法，確定各因素變量對心肌缺血嚴重程度(d1、d2、d3)的權重W，X1分別為0.3、0.4、0.4，X2分別為0.2、0.2、

12、0.3，X3為0.5、0.6、0.5，X4為0.4、0.5、0.5，X5為0.6、0.7、0.6。按照歐氏距離公式1(參數(shù)p=2)計算每個病人99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗各因素變量的模糊集合A與心肌缺血嚴重程度原型(dj)間的貼近度，根據(jù)擇近的原則，確定運動試驗心肌缺血異常程度的診斷。4.冠狀動脈造影結果分析冠狀動脈造影如血管管徑50%為病變的血管，分為左主干病變、單支、雙支、三支病變。采用Gensini積分系統(tǒng)2，對每支血管病變程度進行評分，狹窄25%為1分，而50%為2分，類推75%為4分，90%為8分，99%為16分，100%為32分。不同節(jié)段冠狀動脈評分系數(shù)按Gensini標準

13、，每個病人的最終積分為各分支積分之和。結果126例擬診冠心病病人，其99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗異常結果和冠狀動脈造影結果見表2，應用Newman-keuls法對冠脈造影病變積分行方差分析，三組比較q值分別為8.71，4.07，3.86。故模糊聚類分析的心肌缺血的程度輕與中度、輕度與重度及重度組之間差別均有顯著意義(P0.001)。討論模糊數(shù)學是將二值邏輯0，1推廣到可取0，1閉區(qū)間任意值的無窮多個值的連續(xù)邏輯，很適合分析研究具有不確定性及分級傾向的診斷試驗結果3。目前99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗多為按貝葉斯理論或判別函數(shù)診斷分析冠心病的心肌缺血的程度，這些方法使正常和異常有一

14、明顯的分界線。實際上，心肌影像本身和各因素變量(Xi）具有從輕度到重度的分級傾向，而冠心病的心肌缺血的程度也可視為從輕度到重度的連續(xù)變化過程4。而且，受空間分辨率的影響，心肌的影像具有一定的模糊性。應用模糊聚類分析的方法將99mTc-MIBI心肌顯像負荷試驗異常結果分成輕、中、重，通過與冠狀動脈造影結果對照分析表明，本方法與僅把心肌顯像分為缺血和正常相比能更好地反映冠狀動脈病變的程度。表2心電活動平板運動負荷試驗異常模糊聚類分析結果和冠狀動脈造影結果對比心肌缺血的程度輕度中度重度例數(shù)553239冠脈病變積分13.4910.2849.3218.8285.7530.12冠脈病變分布單支(%)39(

15、72)15(47)8(21)多支(%)7(13)17(53)28(72)左主干(%)0(0)0(0)3(8)狹窄程度(%)90%0(0)13(41)33(85)509046(84)19(59)6(15)50%9(16)0(0)0(0)本方法結合多個變量進行分析，通過數(shù)學的方法量化分析，而判定每個變量是否正常則不根據(jù)絕對分界線，而是通過隸屬度的梯度變化來反映各變量的異常的嚴重程度，這樣既可避免二值邏輯的方法所易忽略的正常和輕度異常，又可一定程度上減少主觀因素對結果的影響，從而提高準確率。模糊聚類分析法可迅速較準確地判斷冠心病的嚴重程度，其計算方法較簡單、便捷，對熟練者，只需數(shù)分鐘。但其可將冠心病

16、病人歸類為輕、中、重，從而更好地指導臨床治療，比如對于歸為輕度心肌缺血的病人可進行臨床觀測，控制冠心病的危險因素，進行冠心病的一級或二級預防，對于中度或重度心肌缺血的病人，應行冠狀動脈造影檢查，尤其是重度缺血的病人，應盡早行冠狀動脈造影，確定行經皮腔內冠狀動脈成形術或冠狀動脈搭橋術，從而降低冠心病的死亡率，改善生活質量?？傊?，應用模糊聚類分析的方法能較準確地評價99mTc-MIBI心肌斷層顯像中心肌的缺血程度。 作者單位：張斌（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）靳立軍（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）黃濤（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）烏漢東（廣州市廣

17、東省心血管病研究所心內科510100）蔣祖勛（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）方咸宏（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）嚴紅（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）馮建章（廣州市廣東省心血管病研究所心內科510100）參考文獻1，汪培莊主編. 模糊集合論及其應用. 第1版. 上海：上海科學技術出版社，1983. 922，Gensini CG. A more meaningful scoring system for determining the severity of coronary heart desease. Am J Cardiol, 1983， 51: 60