冠心病的超聲診斷及研究進(jìn)展

李林 張平洋

CHD指冠狀動脈粥樣斑塊形成、管壁硬化引起冠脈狹窄或堵塞，和(或)因冠狀動脈功能性改變(痙攣)致使心肌缺血、缺氧甚至壞死而引起的心臟病，亦稱缺血性心肌病(ischemic heart disease，IHD)，是心血管系統(tǒng)常見病、多發(fā)病。特別是在中老年人群中，其發(fā)病率和死亡率仍處于上升階段，并已經(jīng)成為心力衰竭最常見的原因[1]。早期敏感及準(zhǔn)確地診斷并評估CHD病人左室心肌特性及左心功能的改變對其治療方案的選擇及預(yù)后評估非常重要[2]。超聲檢查操作便捷、費(fèi)用低、無放射損傷、隨訪方便，已經(jīng)被臨床廣泛用于評估心臟運(yùn)動及功能。本文旨在介紹心臟超聲技術(shù)對CHD診斷的各種評價方法及研究進(jìn)展。

1 常規(guī)超聲心動圖

節(jié)段性室壁運(yùn)動異常(regional wall motion abnormality，RWMA)是臨床心肌缺血的特征性改變，也是超聲心動圖診斷CHD的基礎(chǔ)。超聲心動圖常規(guī)技術(shù)通常是通過觀察心室壁的形態(tài)結(jié)構(gòu)和活動狀況來診斷心肌缺血性改變。根據(jù)心肌缺血的性質(zhì)和程度，缺血部位心肌可顯示為室壁變薄、纖維化等室壁形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，有的可顯示為回聲異常，同時顯示為累及部位心肌節(jié)段的室壁運(yùn)動異常，室壁運(yùn)動幅度降低、消失，收縮期室壁增厚率降低或消失，甚至出現(xiàn)反向運(yùn)動和向外膨出形成室壁瘤。

此外，還通過室壁運(yùn)動積分法進(jìn)行綜合評價。室壁運(yùn)動評分標(biāo)準(zhǔn)：運(yùn)動增強(qiáng)(0分)、正常(1分)、運(yùn)動減弱(2分)、無運(yùn)動(3分)、矛盾運(yùn)動(4分)和室壁瘤(5分)。通過各個節(jié)段得分之和與節(jié)段數(shù)相比得出室壁運(yùn)動指數(shù)(wall motion score index，WMSI)。左心室各個節(jié)段收縮運(yùn)動正常者WMSI=1，WMSI>1提示左心室收縮功能異常，WMSI>2為左心室收縮功能明顯異常，WMSI越高提示左心室功能受損越嚴(yán)重，預(yù)后越差。

2 負(fù)荷超聲心動圖

負(fù)荷超聲心動圖(stress echocardiography，SE)是一項(xiàng)成熟的無創(chuàng)評估CHD的技術(shù)，早在2002年美國心臟病學(xué)會/美國心臟協(xié)會(ACC/AHA)指南就已推薦其應(yīng)作為評估CHD的基本方法。SE的基本原理是在運(yùn)動、藥物或電生理負(fù)荷條件下，運(yùn)用超聲手段觀察室壁運(yùn)動的改變，從而評價病人的心臟功能，檢出缺血心肌，區(qū)分存活心肌，并對疾病進(jìn)行危險分層[3]。臨床工作中起搏負(fù)荷試驗(yàn)應(yīng)用較少，主要使用運(yùn)動及藥物SE。

運(yùn)動負(fù)荷超聲心動圖(exercise stress echocardiography，ESE)包括平板運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)、踏車運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)(臥位或立位)、二級梯運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)和等長握力試驗(yàn)。對于可運(yùn)動的病人，運(yùn)動負(fù)荷是診斷心肌缺血的首選方法，因?yàn)樗Ａ袅诵募≌５碾姍C(jī)械反應(yīng)，可提供運(yùn)動耐量、血壓反應(yīng)和心律失常等對臨床診斷或預(yù)后評估有價值的信息[4]。藥物SE使用的藥物主要包括多巴酚丁胺和血管舒張藥物。CHD病人心肌持續(xù)缺血會出現(xiàn)3種結(jié)果：頓抑心肌、冬眠心肌和壞死心肌。頓抑心肌和冬眠心肌有收縮功能儲備，屬于存活心肌[5]。小劑量多巴酚丁胺SE(dobutamine stress echocardiography，DSE)是廣泛用于評價存活心肌的方法。盡管存在多種對存活心肌的定義方式，目前仍推薦存活心肌為至少在1個多巴酚丁胺劑量組出現(xiàn)≥2個節(jié)段功能改善[4]。

隨著斑點(diǎn)追蹤、心肌造影等超聲新技術(shù)的發(fā)展，其與SE聯(lián)合應(yīng)用，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)SE的不足，定量評估心肌缺血情況，提高診斷的準(zhǔn)確性。國內(nèi)最新研究顯示，以冠脈造影或冠脈CT結(jié)果為對照標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)以冠狀動脈狹窄≥75%作為缺血性心臟病診斷標(biāo)準(zhǔn)時，DSE結(jié)合超聲造影診斷缺血性心臟病的敏感度為71%，特異度為96%，準(zhǔn)確性為88%[6]。

3 心肌應(yīng)變成像

心肌應(yīng)變成像可通過獲得各節(jié)段及整體心肌的應(yīng)變(以百分比表達(dá)的節(jié)段心肌的伸長或縮短)及應(yīng)變率(心肌伸長或縮短的比率)，直接反映左室心肌內(nèi)在的力學(xué)特性，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于檢測心肌缺血以及作為檢測亞臨床心臟疾病、辨別心肌肥大的病因及監(jiān)測療效的有效工具。目前超聲測量心肌應(yīng)變的方法有兩種，一是組織多普勒技術(shù)(tissue Doppler imaging，TDI)，二是斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(speckle tracking imaging，STI)。

3.1 TDI TDI通過閾值濾過高頻、低振幅的血流信號，檢測低頻、高振幅的室壁運(yùn)動信號，計算心動周期中心肌某一節(jié)段在聲束方向上的改變量與原始長度的比值，表示心肌在聲束方向上的伸長和縮短。TDI受超聲聲束方向與室壁運(yùn)動方向夾角的影響，主要用于檢測心肌長軸方向的運(yùn)動，其只能夠獲得心肌節(jié)段的長軸縱向應(yīng)變，并且對角度依賴性強(qiáng)，因此TDI在評估心肌運(yùn)動方面應(yīng)用價值有限。

3.2 STI STI是在二維灰階圖像的基礎(chǔ)上，通過穩(wěn)定的心肌聲學(xué)斑點(diǎn)實(shí)時追蹤不同幀頻間同一位置的心肌運(yùn)動，從而一次性測定心肌全切面、節(jié)段及各點(diǎn)的應(yīng)變及應(yīng)變率、旋轉(zhuǎn)及位移。

二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)(2D-STI)相對無角度依賴性，既往研究證實(shí)，2D-STI可用于臨床評估左室收縮及舒張功能，評估心肌缺血及左室運(yùn)動失同步化[7]。Hagemann等[8]對疑似穩(wěn)定型心絞痛病人通過2D-STI獲得的舒張早期應(yīng)變率(SRe)參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示SRe與CHD(冠脈狹窄程度≥70%)呈負(fù)相關(guān)，SRe和舒張早期充盈峰值速度均為發(fā)生心血管不良事件的獨(dú)立預(yù)測因子。

三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)(three dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)是在STI的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)時三維技術(shù)發(fā)展起來的，現(xiàn)已被臨床廣泛應(yīng)用于疾病的診斷、預(yù)后評估及治療方案的選擇[9]。Li等[10]將無節(jié)段性室壁運(yùn)動異常的CHD病人與健康對照組進(jìn)行比較，結(jié)果顯示冠狀動脈造影重度狹窄組左室各項(xiàng)整體應(yīng)變值均明顯減低，中度狹窄組除環(huán)形應(yīng)變外其余整體應(yīng)變值均明顯減低，輕度狹窄組左室各項(xiàng)整體應(yīng)變值減低不明顯；中、重度狹窄組整體面積應(yīng)變的敏感度和特異度最好，整體縱向應(yīng)變的敏感度和特異度次之，說明整體面積應(yīng)變能準(zhǔn)確反映左室整體功能和冠狀動脈狹窄的嚴(yán)重程度。

Smiianov等[11]研究顯示，STI結(jié)合DSE診斷CHD的敏感度和特異度分別為98.3%和91.7%，且具有相同的陽性和陰性預(yù)測值以及非常高的總體準(zhǔn)確性(AUC=0.98；P<0.001)；其用于指導(dǎo)及早干預(yù)和血運(yùn)重建的敏感度和特異度分別為97.9%和91.7%，總體準(zhǔn)確率較高(AUC=0.95,P<0.001)。

3.3 心肌做功技術(shù) 心肌做功是基于2D-STI后進(jìn)一步得到的定量評價左室收縮功能的新指標(biāo)，其考慮了后負(fù)荷對左室收縮功能的影響，較測量整體縱向應(yīng)變更能客觀地反映左室心肌力學(xué)功能。評價左室心肌做功的參數(shù)包括：有效功(constructive work, CW)：為收縮期心肌縮短與等容舒張期心肌延長做功之和；無效功(waste work, WW)：為收縮期心肌延長與等容舒張期心肌縮短做功之和；心肌工作效率(myocardial work efficiency, MWE)：其計算方法為CW/(CW+WW)×100%，反映心動周期中機(jī)械能消耗的效率；心肌做功指數(shù)(myocardial work index，MWI)：為心肌從二尖瓣閉合到二尖瓣開放時間段內(nèi)做的總功。

Edwards等[12]將射血分?jǐn)?shù)保留的無節(jié)段性室壁運(yùn)動異常的CHD病人與健康對照組進(jìn)行比較，結(jié)果顯示單支冠狀動脈病變病人左室長軸應(yīng)變無明顯差異，多支冠狀動脈病變病人左室長軸應(yīng)變降低較明顯；單支和多支冠狀動脈病變病人的整體心肌做功指數(shù)(GWI)、整體心肌有效做功(GCW)均顯著減低，整體心肌無效做功(GWW)差異無統(tǒng)計學(xué)意義；以GCW=1810 mmHg%為預(yù)測CHD的截斷值，其敏感度為92%、特異度為51%，提示CHD病人在出現(xiàn)LVEF減低及左室壁節(jié)段性運(yùn)動異常之前已存在心肌缺血引起的做功異常表現(xiàn)，并且GCW在預(yù)測顯著的CHD方面較整體縱向應(yīng)變更敏感。Boe等[13]對126例非ST段抬高型急性冠脈綜合征(NSTE-ACS)病人在冠狀動脈造影前進(jìn)行節(jié)段性應(yīng)變分析時發(fā)現(xiàn)，NSTE-ACS病人存在MWI減少區(qū)，且MWI對急性冠狀動脈閉塞病人的診斷具有很高的敏感度和特異度，可作為急性冠狀動脈閉塞的診斷指標(biāo)，由于考慮了收縮壓對心肌收縮的影響，該方法優(yōu)于應(yīng)變分析。

此外，Lustosa等[14]比較了經(jīng)皮冠狀動脈介入治療ST段抬高型心肌梗死術(shù)后左室重構(gòu)病人與無左室重構(gòu)病人的左室做功參數(shù)，發(fā)現(xiàn)左室重構(gòu)病人的GWI、GCW和整體心肌工作效率(GWE)減低程度均高于無左室重構(gòu)病人，但GWW明顯增加，提示心肌做功參數(shù)可為預(yù)測ST段抬高型心肌梗死后左室重構(gòu)提供重要信息。

4 實(shí)時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)

RT-3DE通過經(jīng)胸和經(jīng)食管探頭在采集多切面二維圖像的同時合成心臟立體結(jié)構(gòu)，可準(zhǔn)確、快速地對心腔、瓣膜進(jìn)行定量分析，為量化CHD病人心腔容積和功能提供了更可靠的依據(jù)，同時為準(zhǔn)確評估心肌運(yùn)動及心室、瓣膜重構(gòu)提供了新方法。

左室容積和功能不僅是CHD早期的重要觀察指標(biāo)，也是反映病人預(yù)后的關(guān)鍵參數(shù)。RT-3DE無需幾何形態(tài)的假設(shè)，可實(shí)時、立體地顯示心臟圖像，通過心內(nèi)膜邊界追蹤技術(shù)快速獲得左室舒張末期容積(LVEDV)、左室收縮末期容積(LVESV)及LVEF，其結(jié)果與MRI結(jié)果一致性較好，準(zhǔn)確性和重復(fù)性均優(yōu)于二維超聲心動圖(2DE)，且RT-3DE不受左室形態(tài)、大小及室壁厚度的影響[15-16]。

RT-3DE的17節(jié)段容積時間曲線(VTC)圖可直接觀察運(yùn)動異常節(jié)段心肌。正常人左室VTC呈規(guī)則的拋物線形，曲線波幅大，波谷趨近；而CHD病人VTC形態(tài)不規(guī)則、雜亂，正常節(jié)段波幅大，缺血節(jié)段波幅小，發(fā)生心肌梗死時梗死節(jié)段甚至可呈反向運(yùn)動。另外，17個節(jié)段心肌的劃分與冠狀動脈分布區(qū)域相關(guān)，可通過運(yùn)動異常節(jié)段推斷犯罪血管。

Youssef等[17]發(fā)現(xiàn)RT-3DE能準(zhǔn)確評估缺血性心肌病病人的節(jié)段性室壁運(yùn)動異常，且2DE的局部室壁運(yùn)動評分與3DE的節(jié)段射血分?jǐn)?shù)顯著相關(guān)。另有研究證實(shí)，RT-3DE牛眼圖顯示的節(jié)段心肌運(yùn)動偏移可較準(zhǔn)確地區(qū)分冠狀動脈搭橋術(shù)中短暫性與持續(xù)性的節(jié)段性室壁運(yùn)動異常[18]。

5 左心聲學(xué)造影

左心聲學(xué)造影技術(shù)主要分為心肌聲學(xué)造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)、左室心腔造影(left ventricular opacification，LVO)及心內(nèi)膜邊界識別(endocardial border definition, EBD)。

MCE可用于評價心肌微循環(huán)障礙和急、慢性缺血性心臟病的病變范圍及程度，以及評價再灌注的治療效果及預(yù)后。心肌局部的血流灌注情況可有效反映出病人心肌的存活性。正常心肌的局部血流灌注良好，缺血心肌的局部血流減少，壞死心肌缺乏良好的血流灌注[19]。心肌梗死病人瀕危心肌面積的估測對于臨床治療的決策有重要意義，MCE能有效地顯示危險心肌的部位、范圍及透壁程度[20]。結(jié)合小劑量DSE可提高其檢測準(zhǔn)確性和特異度[21]。

LVO及EBD則在清晰顯示心臟結(jié)構(gòu)及提高心臟功能測量的準(zhǔn)確性方面意義重大。尤其是對經(jīng)胸透聲差的病人，應(yīng)用對比劑可獲得更多診斷信息[22]。國內(nèi)最新研究也顯示，LVO較普通經(jīng)胸超聲能更好地觀察心室壁節(jié)段運(yùn)動及診斷室壁瘤和心尖部血栓等并發(fā)癥[23]。

6 血管內(nèi)超聲

20世紀(jì)90年代初冠脈內(nèi)超聲開始在臨床上應(yīng)用，近幾年國內(nèi)發(fā)展迅速。血管內(nèi)超聲不僅能清晰顯示血管壁內(nèi)膜下各層的解剖形態(tài)，精確測量血管狹窄程度等各參數(shù)，同時可以清晰顯示病人的動脈粥樣硬化斑塊的組織學(xué)特征和細(xì)節(jié)，明確斑塊的分布、組成、鈣化、斑塊負(fù)荷、脂質(zhì)池大小，測量斑塊纖維帽厚度以及血管重構(gòu)情況，判斷斑塊的穩(wěn)定性，早期識別易損斑塊，指導(dǎo)臨床治療。冠狀動脈斑塊的不穩(wěn)定程度是臨床心血管事件發(fā)生、發(fā)展中的另一重要因素，血管內(nèi)超聲診斷不穩(wěn)定性斑塊有較高的特異度和敏感度[24]。冠狀動脈血管內(nèi)超聲對于冠狀動脈造影模糊病變，尤其是左主干和右冠狀動脈開口病變，對于明確病變性質(zhì)和程度意義重大。

盡管血管內(nèi)超聲提供了較冠狀動脈造影更多的病變特征信息，但血管內(nèi)超聲也存在一定的局限性。比如鈣化病變后方聲影的存在，使得血管內(nèi)超聲無法識別鈣化病變的厚度，也無法確定鈣化后的組織成分；此外，血管內(nèi)超聲為創(chuàng)傷性檢查，費(fèi)用昂貴，需要專門的設(shè)備及操作技術(shù)人員，在臨床上使用受限。

綜上所述，心臟超聲檢查由一維、二維到三維；由簡單的指標(biāo)評估到可視化及量化分析；檢查技術(shù)越來越多，操作越來越便捷，不僅體現(xiàn)醫(yī)療水平的不斷提高，也為CHD臨床評價以及治療提供了更加準(zhǔn)確的信息，促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展與提升。