第11章 冠心病介入治疗学 第13章 高血压病

第12章 冠心病影像学诊断

1.多层螺旋CT在冠心病诊断中的应用进展

自20世纪70年代Godfrey N.hounsfie1d发明CT(computer tomography,CT)并因此获得诺贝尔奖以来,CT相关技术,包括机器硬件、扫描技术及后处理软件等各方面飞速发展。经历过几代CT机的替代变迁,CT扫描速度越来越快,图像质量及分辨率越来越高。20世纪80年代中期,电子束CT(EBCT)问世,因其扫描仪机器没有旋转硬件的限制,EBCT有着相当高的时间分辨率,因而被主要用于心血管成像。1990年,第1台螺旋CT诞生,实现了患者通过扫描仪时获得连续性数据。1998年,出现了第1台MSCT,每次机架旋转可同时获得多层数据,而扫描时间的明显缩短也开始了其在心血管成像方面的广泛应用。从2000-2004年,相继出现了4层、8层及16层MSCT,螺旋扫描速度不断加快,从0.5s/r达到了毫秒级420ms/r。时间分辨率也明显提高,扫描层厚明显变薄。2004年底,64层MSCT正式推出,为冠状动脉无创性成像领域带来了划时代的革命。64层CT采用新一代大功率高毫安输出X线管,螺旋扫描速度<0.35s/r,时间分辨率<350ms,扫描厚度<0.5mm,探测器旋转1周可覆盖扫描范围达32~40mm,心脏扫描时间可控制在10s以内。因此,相对于16层MSCT而言,64层MSCT的冠脉检查成功率明显提高,对患者检查前心率准备的要求不再过于严格,而且通过强大的后处理功能软件,冠脉的重建图像质量也有了明显的提高。

目前双源MSCT已经推出,即拥有两套X线源和探测器,同时提供两个数据集,从而提供能量减影和详细的诊断信息;256层及以上的MSCT陆续进入临床,真正意义实现“One beat,who1e heart”心脏影像检查。MSCT扫描可显示冠脉本身,包括同时显示管壁结构和管腔情况,发现冠脉狭窄或非狭窄性冠脉斑块,显示心肌结构和心脏功能,MSCT的心肌灌注成像也正成为研究热点,因此,MSCT在冠心病的诊断中有着十分广阔的发展前景。

(1)冠状动脉病变的诊断

①MSCT对冠状动脉狭窄的评价

MSCT自从1998年用于无创诊断冠心病以来,应用于最初的4层螺旋CT诊断冠脉≥50%狭窄的敏感性和特异性分别为83%~86%和90%~96%;但因运动伪影、严重管壁钙化、需长时间屏气(30~40s)等导致27%~32%的血管分支因图像质量不足而无法评价。而目前真正为临床接受的64层螺旋CT检测冠状动脉狭窄的准确性明显提高,荟萃分析结果显示64层螺旋CT检测冠状动脉狭窄的敏感性96%~99%,特异性93%~94%。多中心临床试验均提示64层螺旋CT在排除CAD上非常可靠,但根据检测对象的不同,检测的准确性上可有不同表现。如ACCURACY试验显示在可疑冠心病人群中64层CT检测≥50%的冠脉狭窄的敏感性95%,特异性83%。而CORE64报道的一半以上有阻塞性冠脉病变,1/3有心肌梗死或血运重建的人群中64层CT检测冠脉狭窄的敏感性85%,特异性90%。目前采用64层MSCT检查冠状动脉狭窄,作为冠状动脉狭窄介入治疗前的筛选,在多数场合可满足临床需要。特别是对于MSCT冠脉血管成像阴性的患者,通常不再需做有创的插管冠脉血管造影。

②MSCT对冠状动脉钙化和斑块的评价

冠状动脉钙化可以是粥样硬化的一种标志,检出冠状动脉钙化通常表明有粥样硬化的存在,对冠心病的测定具有一定意义。检查方法包括单层CT,MSCT以及电子束CT(E)BCT心脏平扫。对于EBCT与CT扫描间的一致性方面也有较多的研究。可能因为进行钙化积分使用的扫描技术不同,单层CT与EBCT结果之间存在着矛盾。但EBCT与多层MSCT之间却有较高的相关性,且MSCT关于钙化病变测量的可重复性要优于EBCT。发现冠状动脉的钙化提示有粥样硬化的存在,但并不一定有>50%的狭窄性冠心病的存在。欧美国家中>50岁患者的钙化积分如为零或很小(<10),则冠心病的发生率很低,可作为临床观察和定期随访;积分为11~400,则提示存有冠状动脉狭窄的可能;积分>400则一般意味着有冠状动脉狭窄存在,在临床上需绝对加以重视。

然而,有研究发现冠脉钙化的存在并非完全等同于冠脉的狭窄,有时老年患者由于长期的血管代偿性重建,管腔扩张,虽然钙化出现,积分很高但冠脉造影并不提示狭窄的发生。相反如年轻患者因为冠脉痉挛、血管破裂、使病变骤然加剧,病程十分短暂,无冠脉钙化出现。所以冠状动脉钙化积分的结果并不能完全反映冠脉病变的程度。虽然目前对钙化积分评估的意义尚有不同看法,但由于其无创、简单、方便,将其作为冠心病的一种预测手段,仍有一定的参考价值。

高质量的MSCT扫描可清楚地显示冠状动脉血管壁的结构及粥样斑块的存在,而通过64层MSCT来研究粥样斑块的性质则更是近来研究的热点。相比之下,冠状动脉血管造影通常只能显示血管有无狭窄和闭塞等血管腔内的改变,不能显示血管壁本身的形态变化,如管壁的钙化、斑块等及血管腔外的改变等。引起急性冠脉综合征的病理生理机制是斑块破裂、继发血栓形成和心肌梗死,粥样斑块的成分及其构成是斑块是否稳定的重要预测因素,大多数发生破裂的斑块均为富含脂质内核的软斑块,目前血管腔内超声(IVUS)是对斑块进行评估的最直接的方法,包括弥漫性病变累及的节段、血管开口处与分叉处的狭窄以及偏心性的斑块等。有研究表明IVUS认定的软斑块在MSCT上的平均密度为(14±26)hu,中间型斑块为(91±21)hu,钙化型斑块为(419±194)hu。中间型斑块中也可见到少量钙化,但这些钙化表现为散在的小的钙化。MSCT的CT值测定和IVUS分类的软斑块、中间型斑块、钙化斑块间有明显的相关性,且三类不同斑块的平均密度值无重叠现象,因此可根据CT值来测定斑块的类型,一般软斑块的CT值<50hu,中间型斑块的CT值为50~119hu,CT值>120hu的斑块应属IVUS标准中的钙化斑块。虽然MSCT对斑块检测的作用和意义还有待进一步评估,但其可比较好地显示斑块的形态和密度,特别是斑块和血管腔壁的关系,会有助于冠脉病变治疗方案的制订和对疾病的随访。

③MSCT对冠状动脉支架的评价

采用冠状动脉内支架置人治疗冠状动脉狭窄目前已成为冠心病介入治疗的主要方式。冠状动脉内支架置入后可发生再狭窄或闭塞,随着近年来雷帕霉素和紫杉醇等药物洗脱支架的应用,冠脉内支架置入后发生再狭窄的比例已有明显减少,但仍可发生狭窄或其他与手术有关的意外情况。以往主要通过有创的冠脉血管造影来进行评估,目前MSCT冠脉血管成像用于冠脉内支架置植入后的评估和随访逐渐增多。通过MSCT扫描和各种图像后处理技术MSCT可清楚地显示冠脉内支架的位置和形态学表现,评估支架是否变形或发生断裂等。对于支架近侧和远侧的冠状动脉狭窄,MSCT对其进行评估具有较高的价值。由于支架多为金属材料构成,可产生伪影并影响支架腔内的观察。因此对较细小的支架内管腔的评估,CT仍存有较大困难。刘新等学者的研究中认为MSCT对支架的评估主要与支架的材料有关。64层螺旋CT空间分辨率进一步提高,能够减少支架产生的射线硬化伪影和部分容积效应,同时采用Kerna1值B46f(反映图像平滑度的1个参数,B46f为边缘锐利)和更高的管电流值重建,可使支架内管腔的可见度提高,有助于支架内再狭窄的可靠评价。

④MSCT对冠状动脉旁路血管的评价

MSCT对评估冠状动脉旁路移植血管术后有否阻塞和狭窄,是一种很好的无创检测方法。目前研究认为MSCT可清楚显示冠脉旁路血管的形态和走向、有无闭塞和再狭窄及其程度和范围,且可很好地显示各种不同种类的移植血管,如左内乳动脉、静脉移植血管、动静脉连续移植血管等。有作者总结报道了257例有关MSCT在冠脉旁路手术后移植血管通畅检测的研究,评估移植血管阻塞的敏感性为88%,特异性98%。另外267例病例的研究报告结果显示,采用MSCT检测有80%的移植血管可得到有效评估,其评估的敏感性和特异性分别为84%和95%。由于移植血管与患者自身的冠脉血管在某些方面有明显不同,如移植血管的钙化程度通常很轻,其行走的轴向与正常冠脉不同,管径较粗和受心脏搏动影响较小等,这些因素可使移植血管的成像质量较好。目前MSCT冠脉血管成像对近端吻合部病变的诊断正确性较高,对远端吻合病变的诊断有时会存有一定困难。对移植血管评估的困难主要是外科手术后存有的金属夹,金属夹可产生伪影而影响评估和及其准确性。

⑤冠状动脉的变异和畸形

据美国克里夫兰医学中心126595例冠状动脉血管造影资料的总结报道,其发现冠状动脉畸形1686例,发生率为1.3%,其中冠状动脉起源与分布异常占87%,冠状动脉瘘占13%。国内学者戴沁怡等对978例成人进行64层MSCT冠状动脉成像,共检出成人冠状动脉起源异常30例,检出率为3.07%,其中以右侧冠状动脉起源异常最为多见。多数冠状动脉变异和畸形对患者心肌供血无明显的影响,多为在主动脉上起源位置的异常,如冠状动脉高位开口等。少数冠状动脉变异和畸形也可引起心肌缺血,产生心绞痛和诱发心肌梗死等。多排CT冠脉成像可清楚地显示冠状动脉的起源,如在插管冠脉造影前做多排CT的冠脉血管成像可有助于术前的评估和减少插管的失误。冠脉血管成像可很好地显示冠状动脉瘘和肌桥血管及壁冠状动脉,在进行综合评估时其所得到的信息要多于单纯的插管冠状动脉造影。另外,MSCT血管成像还可很好地显示肺静脉的解剖形态,对于射频治疗前的评估和准备可带来很大帮助。

⑥胸痛三联征的排除(trip1e ru1e-out)

胸痛三联征主要是指冠心病引起的心绞痛、急性肺动脉血栓栓塞和主动脉夹层。对不典型胸痛患者行门急诊的MSCT筛查,以确诊或除外上述病变是可行的。MSCT检查的优点是快捷和有效,一次采集完成肺血管、冠状动脉和心脏以及全主动脉的扫描,对确诊或除外上述疾病准确可靠。临床上对Ⅰ型和Ⅱ型,甚至Ⅲ型主动脉夹层行经导管冠状动脉造影时非常困难,导管不容易到位,难以完成超选择的冠状动脉造影,诊断质量不高,同时危险性加大。对这些患者采用MSCT行冠状动脉检查,安全性高,可操作性好。因此,对有突发胸痛、不典型胸痛、主动脉夹层等急诊患者实施MSCT检查,在诊断方面能够做到“一站式”服务,能够解决临床实际问题。

(2)MSCT对心肌灌注的评价

心肌灌注缺损的信息对评价特定冠脉病变对功能或血流动力学的影响至关重要。能同时提供心肌灌注和存活力信息的诊断工具将有助于评价患者的预后及选择适当的治疗策略。近年,MRI被广泛用于无创评价心肌灌注、功能和存活力。Niko1aou等关于MSCT的初步研究显示出其评价心肌梗死的潜力。Koyama等对急性心肌梗死(acute myocardia1infarct,AMI)再灌注治疗后的患者进行了MSCT与单光子发射计算机断层成像(SpECT)的对照研究,发现除早期灌注缺损,数分钟后重复CT扫描时某些患者的灌注缺损消失(延迟增强)。根据早期灌注效应和延迟增强,将AMI患者分为3组:1组显示无灌注异常,2组显示早期灌注缺损和延迟增强,3组显示持续的灌注缺损,他们认为增强CT上的这种心肌灌注模式可预测AMI再灌注治疗后的临床预后。Niko1aou等与MRI对照进一步研究了16层螺旋CT评价心肌灌注和存活力的准确性,发现MSCT检出心梗的敏感性、特异性和准确性分别为91%、79%和83%;检出灌注减低区的敏感性、特异性和准确性分别是50%、92%和79%。16层螺旋CT可对心肌灌注和心肌存活力提供有价值的信息,其对慢性心梗的敏感性高,对梗死区容积和位置的评价与MRI的相关性良好,但在静息状态下无法可靠的检出缺血性灌注缺损。

(3)目前MSCT在冠脉成像评估中的限度及展望

目前多排CT冠脉血管成像对检测评估有较明显心律不齐患者仍有较大限度,在冠脉有明显钙化及置入支架后会出现伪影而影响对冠脉有无狭窄和管腔通畅性的评估,对于冠状动脉斑块尤其是小斑块的评估由于受部分容积效应的影响,也仍有较大限度,另外对纤维帽的厚度也难于进行评价。对于心肌活性的评估方面,虽然MRI被广泛应用于此方面的研究,但随着MSCT扫描速率的加快及空间及时间分辨率的提高,MSCT对于心肌活性评估方面已进行了许多动物实验,有望在不久的将来运用于临床,即同时结合冠状动脉成像,在完成1次CT检查后得到多种所需信息。

2.磁共振成像在冠心病诊断中的应用进展

磁共振成像(MRI)的技术发展,使之在评价冠心病方面显示出巨大的发展潜力。目前,一次MRI检查可提供心脏解剖、功能、心肌灌注、心肌活性、心脏瓣膜及室壁运动、心脏代谢和冠状动脉等信息,MRI检查正向一步到位的方向发展。

(1)心脏功能成像

①心肌标记成像

心肌标记成像首先使用选择性射频脉冲预饱和某些心肌平面,通常使标记部位呈低信号,然后获得垂直于标记平面的图像,这些标记持续存在于图像上,用以追踪心肌运动。如果选择足够的标记平面,利用标记脉冲和快速屏气成像,即可准确重建三维张力场。高分辨力三维标记电影图像可显示人体心脏的立体结构,提供左心室时间、空间的细致张力图,有利于显示心肌的局部变化。应用专门后处理软件可测量方格的变化,精确度达到0.1mm通过心肌标记研究心肌梗死后局部心肌的运动情况,有助于判断梗死心肌预后和梗死病灶所致周围正常心肌运动的变化,从而评价心肌梗死对心脏功能的影响。

②心脏多巴胺负荷试验MR成像

多巴胺可增加心率、提高心肌收缩力,使心肌耗氧量大为提高。试验时,在用药量达到最大之前,出现心室壁的运动异常,则为阳性。多巴胺负荷试验的适应证主要有:a.冠状动脉狭窄引起心肌供血不足;b.用于评价心肌活力。心脏MR检查的软组织对比分辨力高,加上应用组织标记,能准确显示心室壁的运动情况,发现心室壁运动异常。准确测量心肌局部运动功能。因此,可应用MR自旋回波技术做出心肌梗死的诊断,并根据对比增强所见与其他有异常Q波的心脏疾病进行鉴别。如上所述,心肌标记电影图像可检测心肌张力异常,并通过张力变化间接评价梗死程度。而通过观察心肌节段伴随时间推移出现的张力改变及射血分数变化,可准确评价心肌再塑形情况,对选择治疗方案和判断预后更为重要。

(2)心肌灌注成像

心肌灌注成像最常用的对比剂是钆。首过团注MR灌注成像显示冠心病患者心肌灌注缺损区的敏感度和特异度分别为92%~94%和87%~96%。要准确评价局部心肌的灌注情况,需捕捉首过的对比剂,获得覆盖整个心脏、多次高时间分辨力的图像。目前,已有在每个心动周期获得多幅图像,追踪对比剂变化的序列;或无须屏气,仅在单个心动周期内成像的序列。由于各心动周期冠状动脉的流速和流量都有所不同,虽然目前认为这并不影响灌注成像结果,但是并未对其进行仔细研究。最理想的方法是应用时间和空间分辨力均足够高的脉冲序列,在整个心动周期内追踪灌注的微小变化,但是目前的技术水平尚达不到。

①急性心肌梗死后的灌注成像

团注对比剂后,正常心肌先增强,然后从组织廓清。而急性心肌梗死通常有两种强化形式:a.病灶心肌中心不强化,成为无血流区,首过期最明显,延迟扫描可见轻度强化。这反映梗死区微血管完全阻塞而没有血流,病灶内心肌无活力;b.病灶周围区持续强化至延迟期,通常称为超强化区。对比剂在病灶潴留,表明心肌受损,细胞膜破裂,对比剂流人组织间隙,使之廓清时间延长。超强化区的心肌是否存活是当前研究的热点。有学者为鉴别强化区的心肌活性,应用多巴胺应激反应MR灌注成像,结果发现低强化无应激收缩力,而正常和超强化区都有活力。通过回顾性方法比较冠状动脉再通术前与术后病变区的应激收缩力,得出超强化区有存活心肌的结论。研究表明,应用增强MRI结合室壁运动情况可以鉴别心肌活力。研究发现患者对比剂首过时病灶是否出现低强化中心以及其面积的大小与患者的预后有关。心肌梗死后的低强化区决定微血管阻塞程度及预后,有低灌注区的患者以后发生冠心病有害事件的概率增高。由延迟强化面积确定的心肌梗死面积也与预后有关。微血管阻塞面积与预后的关系最为密切,而与梗死的面积无关。

②心肌灌注储备检查

正常心肌在应激状态下血流可增加3~4倍。高血流状态下局部心肌灌注与静息状态局部心肌灌注之比为心肌灌注储备。MR成像通常应用GRE序列和平面回波序列及血管扩张药(潘生丁)评价灌注储备,其图像对比度好可用来诊断隐性冠心病。应用流速编码磁共振电影成像,可测量静息及应激状态下冠状静脉窦的血流。而冠状静脉窦血流代表96%的心肌回流血液,反映整个心脏的血流状况,间接反映心肌灌注储备,可用于早期冠心病的辅助诊断。

(3)冠状动脉成像

MR冠状动脉成像直接观察冠状动脉硬化斑块和阻塞程度对冠心病的诊断和治疗均很重要,对实施冠状动脉搭桥手术和术后判断血管是否通畅都有帮助。近年来,MR冠状动脉成像取得长足进展,虽然对小血管病变的分辨力还不够,但是其平面分辨力已经达到1mm,足以分辨冠状动脉主干的狭窄。Ikonen报道MR诊断69例冠状动脉狭窄(>50%)的总体敏感性和特异性分别为75%和62%,p1ein利用呼吸导航技术扫描40例冠心病患者,其诊断冠状动脉50%以上狭窄的敏感性和特异性分别为74%和88%。MR诊断冠状动脉狭窄不理想的主要原因是MR的时间分辨力和空间分辨力较低,其次是目前的冠状动脉MRA技术只利用了冠状动脉中的自然血流信号,当冠状动脉发生病变,尤其有明显狭窄时,血流会明显减少而致MR信号相应减小,所以,MR诊断冠状动脉狭窄准确性的提高,还有赖于MR血池对比剂和呼吸导航技术的发展。

(4)展望

由于在图像采集、存储和显示等方面受限,实时成像界面不完整,目前尚不能进行MR心脏实时检查和介入治疗。但随着高场强设备的应用,MRI心脏扫描可进行实时成像,扫描速度可达到超声心动图的水平。应用SMASh及相关技术,将进一步提高MRI的成像速度,10ms即可采集一幅图像。随计算机技术的发展,图像后处理能力将得到加强,可在20~30ms内完成一幅256×256的二维图像。MRI的容积成像有助于操作者进行血管内导管的定位,通过控制手柄即可随时改变成像的方位和平面。临床应用心肌标记方法行负荷试验检查,可观察心室壁的运动情况和心肌收缩储备能力,行心肌灌注成像可评价心肌微血管状态和灌注储备,高分辨力的冠状动脉成像将提高MR心脏检查的功效。MR心脏成像亦将在心脏病的筛查和诊断,病情严重程度的评估,选择治疗方案,术后随访和评价新疗法等方面发挥作用。因此,MR心脏检查有望极大改进冠心病的诊断和治疗。

3.冠心病的超声心动图检查

超声心动图经过近半个世纪的发展,现已成为研究心血管系统结构功能和疾病的重要手段。目前常用的超声心动图技术主要包括:M型超声心动图、二维超声心动图和多普勒超声心动图。近年来超声心动图衍生出一些新的技术如组织多普勒成像、心肌声学造影、动态三维成像等,能够更加直观立体的显示心脏的结构、运动以及心肌组织灌注,并可供定量分析,为冠心病的诊断提供丰富、客观的临床信息。

(1)M型超声心动图

M型超声心动图是在A型超声基础上发展起来的检查方法,属于一维成像的超声技术。1954年Ed1er等将A型超声诊断仪的图像成像于匀速移动的显示器上,显示出超声波束投照部位心脏结构的曲线型动态变化图像即M型超声心动图(以下简称M型超声)。M型超声能清晰显示局部组织结构运动的细微快速变化,准确测定局部运动幅度、速度,在超声心动图中占有独特的地位。应用M型超声进行检查时,应该尽量使取样线与受检部位保持垂直。

解剖M型超声心动图(anatomic M-mode echocardiography,AME):AME是在M型超声基础上发展起来的分析室壁运动的新方法。传统的M型超声取图角度仅限于90°以内,对大多数心肌节段无法进行精确测量,室壁运动分析功能受到限制。AME的特点是可以任意角度取样,提供心肌不同节段的运动信息,并可校正M型超声的扫描线角度,使取样线垂直于被测心肌,从而提高测量准确性。目前,AME常用来分析心肌短轴方向的室壁运动,包括测量不同时相的室壁厚度、室壁增厚率、室壁运动速率等参数。

(2)二维超声心动图

二维超声心动图(以下简称二维超声)是在M型超声心动图基础上发展起来的显像技术,可显示心脏大血管断面的解剖结构、空间关系及其功能状态,是应用最普遍的超声心动图技术。目前的多功能高分辨率超声还可清晰显示部分冠状动脉管腔,为冠心病诊断提供更加详尽的诊断依据。

(3)多普勒超声心动图

多普勒效应是当声波波源与声波接收器之间相对运动时,物理波的发射频率与接收频率间存在差异的物理学效应。当声源与声源接收器相互接近时声波频率增加,两者相互远离时声波频率减小。多普勒超声心动图(以下简称多普勒超声)是利用多普勒效应原理探测心血管系统内的血流方向、速度、性质和时相的超声技术。目前多普勒超声主要分为脉冲多普勒、连续多普勒、彩色多普勒和组织多普勒四种主要技术。

(4)脉冲多普勒(pu1sed-waved Dopp1er)

脉冲多普勒间断发射和接收超声脉冲,以中空频带型频谱图像显示血流信息。脉冲多普勒测定的是取样点所在部位的血流流速,用于对血流进行定位诊断。脉冲多普勒显示方法简单,图像质量好,操作容易,但探测的最高血流流速受到取样频率的限制,难以对高速血流进行定量分析。脉冲多普勒取样频率与取样深度成反比,与所能探测的血流最高流速成正比。

(5)连续多普勒(continuous-waved Dopp1er)

连续多普勒是最早应用的多普勒技术,通过连续发射和接收超声脉冲以充填型频谱图像显示血流信息。连续多普勒能测量高速血流,测算各心腔压力、心排出量和狭窄的瓣口面积。连续多普勒显示方法简单,图像质量好。与脉冲多普勒不同,连续多普勒探测的是取样线上的最高流速而非取样点的流速,因此不能对血流进行定位诊断。

(6)彩色多普勒血流成像(co1our Dopp1er f1ow imaging)

彩色多普勒血流成像采用自相关技术,对比来自心血管系统中相同取样部位两个连续多普勒频移信号,提取并分析相位差,自动计算每个取样点的平均流速,再通过彩色编码技术,以色彩显示血流的方向、速度、性质、时相等二维血流信息。彩色多普勒血流成像显示方式直观简单,操作方便,图像质量好,对血流的空间定位力强,在诊断和鉴别诊断各种分流、反流性心血管病中具有独特的作用。彩色多普勒通过血流颜色的明暗程度显示血流的速度,流速越快则颜色越亮,当流速超过Niquest极限时出现彩色混叠现象。彩色多普勒血流只能对血流进行定性分析,不能定量测定血流流速,在临床上常与脉冲多普勒及连续多普勒联合应用。

(7)组织多普勒成像(tissue Dopp1er imaging)

根据多普勒原理,超声探测血液流动和心肌运动时均可产生多普勒效应。由于结构和运动方式不同,两者所产生的多普勒频移、振幅和频率有所不同。血流中的红细胞运动速度快,产生的多普勒频移较大、频率较高、振幅较低,采用常规多普勒技术可以探测。心肌组织运动速度较慢,产生的多普勒频移小、频率低、振幅高,不能用常规多普勒技术探测。组织多普勒成像是根据心肌多普勒频移、振幅和频率的差异,通过调节增益和滤波等特殊处理,提取上述频移信号,再以彩色图像或频谱曲线显示,反映心脏局部心肌组织的运动方向、速度、增厚程度等信息的多普勒技术。组织多普勒成像可以定量评价局部心肌的运动,在临床工作中的作用越来越重要。

(8)冠心病的超声诊断

节段性室壁运动异常是缺血性心脏病的特征性表现,二维超声心动图是目前观察室壁运动较为理想的无创性检测方法,常用于冠心病的诊断和危险性评估。

超声下观察到心肌的运动分为两种形式,室壁收缩的运动幅度和室壁收缩期的增厚率,节段性室壁运动分为5种状态:

①运动增强。室壁运动幅度增大,超过正常室壁运动幅度高限,主要见于贫血、甲状腺功能亢进症等高动力循环状态,另外冠心病急性心肌梗死患者的非梗死区也可以观察到室壁运动代偿性增强。

②运动正常。室壁运动幅度和收缩期增厚率正常。

③运动减低。心肌收缩强度减低,表现为室壁运动幅度低于正常运动幅度低限,室壁收缩期增厚率<35%。主要见于局部心肌受损、缺血、非透壁性心肌梗死。

④运动消失。心肌收缩完全终止,室壁运动幅度和增厚率完全消失。见于透壁性心肌梗死、长期慢性心肌缺血。

⑤矛盾运动。室壁于收缩期成反常性扩张,观察到收缩期离心性反常运动。主要见于大面积透壁性心肌梗死和室壁瘤。

为更好地研究室壁运动,观察不同部位的室壁形态和运动状况,学者们提出了各种室壁分区的方法。较常应用的有heger的9节段分区法、美国Mayo C1inic的14节段分区法,美国麻省总医院的20节段分区法,及美国超声心动图学会提出的16节段分区法。目前我国广泛采用的是16节段分区法,最近美国超声心动图学会提出的17节段分区法,将心尖分为5个节段。

(9)负荷超声心动图检查

负荷超声心动图(stress echocardiography,SE)始于1979年,是在各种负荷状态下应用超声心动图观察心脏室壁运动情况及血流动力学变化,从而评价心肌血流灌注和左心室功能的一种技术。可用于诊断冠心病、检测冠状动脉血流储备,评价心脏病变程度和代偿功能。早期应用于M型超声心动图,现在主要结合二维超声心动图观察缺血部位节段性运动异常(regiona1wa11motion abnorma1ity,RWMA)。近20余年来,SE在冠心病的早期诊断和心脏功能评价等方面做了大量的工作,正在临床上逐步普及。

心脏重量只占体重的0.5%,而耗氧量却占全身的12%,心肌内没有氧储备,其所需氧气全部由冠状动脉内的血液来提供。冠状动脉的血流量是由多种机械、代谢和神经体液因素共同参与调节的。正常情况下,机体在运动负荷状态下心肌耗氧量增加,冠状动脉扩张,血流量明显增加,最多可达静息状态下的5~6倍。这种冠状动脉最大扩张状态下血流量与静息状态下血流量的比值,称为冠状动脉血流储备。冠心病患者由于冠状动脉狭窄导致扩张能力减低,因此病变部位的冠状动脉血流储备减低。病变较轻的冠心病患者,静息状态下冠状动脉血流灌注可在一定范围内保持正常或接近正常的水平,没有明显的心肌缺血表现;在运动、情绪波动或外界环境变化等负荷条件下,心肌耗氧量增加而冠状动脉血流储备不足,即会诱发心肌缺血。负荷超声试验是通过增加心肌耗氧量来诱发心肌缺血,在超声下观察室壁运动异常,从而诊断冠心病。

①运动负荷试验(exercise stress echocardiography,ESE)

包括平板运动和踏车运动(直立位、仰卧位),是通过运动增加心脏前负荷和(或)后负荷,引起交感神经张力增加,使心率加快,血压升高,室壁张力增加,增加心肌耗氧量,诱发心肌缺血。通过超声心动图观察运动前、中、后的室壁运动的变化,检出心肌缺血,诊断冠心病。

以冠状动脉造影结果为金标准,ESE诊断冠心病的敏感性为74%~100%,特异性为64%~100%。冠状动脉病变越严重ESE的敏感性越高。ESE对冠状动脉单支、二支和三支病变的敏感性分别为78%、83%、88%。

ESE是最符合人体生理状态的负荷形式,但对有运动障碍及呼吸系统疾病的患者和年老体弱者不实用。ESE引起呼吸频率增快、幅度增加,患者身体的运动使探查位置不能固定,不利于负荷前后的比较,降低了ESE的成功率和可靠性。

②药物负荷

药物负荷试验是通过静脉应用药物,诱发病变冠状动脉所支配的区域发生节段性室壁运动异常,从而诊断冠心病的检查方法。进行药物负荷超声心动图检查时思者体位稳定,超声图像清晰,因此药物负荷在临床中的应用更为广泛。但药物负荷比运动负荷试验的心肌负荷量小,检出冠心病的敏感性略低。

药物负荷试验分为3类,其原理不尽相同:

a.儿茶酚胺类药物负荷试验:多巴胺、多巴酚丁胺、异丙肾上腺素等。与运动负荷相同,儿茶酚胺类药物可以引起心肌耗氧量的增加从而诱发节段性室壁运动异常。

b.血管扩张剂类药物负荷试验:双嘧达莫和腺苷等。双嘧达莫和腺苷都是腺苷受体激动剂,具有强烈扩张正常血管的作用,但对病变血管的扩张作用较弱,导致病变区域血液向正常心肌分流,产生所谓“窃血”现象,造成病变血管供血区心肌缺血,出现室壁运动异常。

c.诱发血管痉挛类药物负荷试验:麦角新碱。此类药物能诱发冠状动脉痉挛产生心肌缺血,但该类药物的不良反应较大,临床应用很少。

多巴酚丁胺超声负荷试验(dobutamine stress echocardiography,DSE)是一种相对较安全的检查手段。多巴酚丁胺的血浆t1/2仅有1~2min,停药后药物作用很快消失,是临床上最常应用的负荷试验方法。DSE诊断冠心病的敏感性为81%~90%、特异性为66%~94%、准确性为84%~92%,对多支病变的敏感性高于单支病变,对冠状动脉主干及近端病变的敏感性高于冠状动脉远端。DSE检测冬眠心肌的敏感性为66%、特异性为40%,阳性预测值为79%,阴性预测值为88%。DSE试验可以区分心肌梗死后的高危患者,促使临床采取更为积极有效的防治措施。急性心肌梗死患者DSE过程中室壁运动的改善、无变化和恶化可以用于预后评估,指导其出院后的生活。

冠心病患者经溶栓、pTCA、搭桥手术后,负荷试验由术前阳性转为阴性,术后射血分数和心输出量增加,表明心脏整体功能改善、预后好,反之预后较差或提示再狭窄的出现。DSE检测再狭窄的敏感性为38%、特异性为79%。

到目前为止,尚没有DSE试验发生严重并发症的报道,其安全性已经被许多实验所证实。大多数的并发症均无临床血流动力学意义,并且多发生于应用大剂量多巴酚丁胺时。多数学者认为多巴酚丁胺在40μg/(kg·min)以下时DSE是安全的,患者是可以耐受的。

虽然DSE试验可以在大多数患者中实施,但约有10%的患者因为过度肥胖和(或)肺部疾病无法经胸得到满意图像。在这类患者中以经食道超声检查替代经胸超声检查可以获得清晰图像,并已经应用于临床,取得较好的效果。DSE依赖检查者对室壁运动的主观评判,缺乏客观的量化指标,寻求可以量化的客观指标将是其发展方向。超声新技术与DSE结合在冠心病诊断方面取得了长足进展,正在成为重要的技术手段。

(10)组织多普勒成像技术

组织多普勒成像技术(tissue dopp1er imaging,TDI)是近年来发展起来的一项新的超声技术,它在传统的探测心腔内血流彩色多普勒仪器的基础上,改变多普勒滤波系统,通过低通滤波器去除心腔内血流产生的高速、低振幅的频移信号,以彩色编码显示心肌运动,定量测定室壁运动参数,更加细致的研究局部心脏的机械运动。组织多普勒成像技术主要包括组织速度成像(tissue ve1ocity imaging,TVI)、应变成像(strain imaging,SI)、应变率成像(strain rate imaging,SRI)、组织追踪成像(tissue tacking,TT)。

①组织速度成像

组织速度成像(tissue ve1ocity imaging,TVI)以TDI为基础,其时间分辨率和空间分辨率都大大提高,可对TDI状态下获取的二维图像上任意局部组织(包括瓣环处)取样并获得速度一时间曲线(TVI曲线)。

常用的TVI参数为各个峰的峰值速,在临床上最为常用的是:a.Sm,快速射血峰值,即峰2的峰值速度,代表快速射血期心肌运动的最大速度;b.Em,舒张早期正向波峰值速度,即峰4的峰值速度,代表快速充盈相心肌运动的最大速度;c.Am,舒张晚期峰值速度:即峰5的峰值速度,代表舒张晚期(心房收缩期)心肌运动的最大速度。

正常人同一室壁Sm、Em和Am由基底部向心尖部运动速度逐渐减低,基底段、中段至心尖段三个不同水平的节段对比均有显著性差异,以基底段最快,中段次之,心尖段最低。同一水平游离壁的运动速度高于室间隔的运动速度。

心肌梗死患者的各节段Sm较正常人下降,梗死区下降更明显。收缩期波幅低平波形紊乱,甚至方向相反,同一时相出现多个杂波。心肌梗死患者各节段Em和AE均较正常人减低。在冠状动脉粥样硬化血管支配的区域,有时可观察到等容舒张期内出现一个高振幅的正向波,称为收缩期后再收缩(post-systo1ic shortening,pSS)。pSS是心肌收缩异常的标志,是心肌在主动脉瓣关闭后心脏舒张期内的一种收缩运动,必将影响心脏的舒张过程,破坏心脏的正常收缩-舒张秩序。在心肌缺血模型中,缺血心肌pSS的发生早于心电图和血流动力学异常,并且与心肌缺血的严重程度有关。有学者认为无运动或运动减低的心肌出现pSS,可能是一种主动现象,预示缺血心肌收缩功能的储备,提示可能有存活心肌。

②应变成像(SI)

应变(strain)亦称应变力,在物理学上指相对形变,是TDI技术基础上发展起来的一种新技术,开辟了局部心肌功能定量评价的新窗口。计算公式为:E=Δ1=(10-1)/10,其中10代表局部心肌长轴或短轴方向的初长度,因不便测量,通常用舒张末期心肌长度代替,1代表任意时刻该段心肌的长度。应变为正值表示沿长轴方向的增长或短轴方向的增厚,应变为负值表示沿长轴方向的缩短或短轴方向的变薄。

应变常用的指标有:a.Esys,收缩期应变峰值,即收缩期内(二尖瓣开放至主动脉瓣关闭的时间间期内)应变的最大峰值;b.Epeak,收缩期后峰值应变,主动脉瓣关闭后应变曲线上的最大峰值;c.pSI,收缩后应变指数,pSI=(Epeak-Esys)/Epeak。

③应变率成像(SRI)

应变率(SR)是单位时间的应变,描述的是变形速率,是沿声束扫描线两点距离之间的速度差。计算公式为SR=E/Δt=(v1-v2)/10,E是应变,Δt代表发生应变的时间,10代表心肌初长度,v1-v2代表初长度两点间的速度。

应变率常用的指标:S波峰值(收缩期峰值)、E波峰值(舒张早期峰值)和A波峰值(舒张晚期峰值)。

SRI容易受噪声影响,对声窗和图像质量要求较高。取样容积长度设置为10mm所得的图像分辨率高、噪声较小,可相对真实反映心肌的应变特性。Strain是SR积分的结果,因此受噪声影响小。

SI和SRI是定量评价局部心肌功能的新技术,具有很好的准确性和重复性,试验研究和临床研究均证明这种成像方式有利于定量反映心肌组织本身形变特性,如形变率、同步性和硬度。SI和SRI的临床应用正在逐步扩大,必将在冠心病的诊断和治疗中起到越来越重要的作用。

④组织追踪成像(TT)

组织追踪技术是TDI技术衍生出来的一种新技术,其原理是用时间对速度进行积分计算,通过计算机编码技术,不同的纵向位移值用7种不同的颜色来编码;同时得出心肌运动的位移曲线,反应心肌的时间一距离变化。因此,TT能够实时、直观评价收缩期心肌组织向心尖方向的运动距离(位移),定量测定局部心肌位移距离。

正常人同一室壁TT基底段、中段、心尖段三个不同水平的TT均有显著性差异,以基底段最大,中段次之,心尖段最小。而在心肌梗死者中,梗死节段的TT明显减小。

(11)心肌声学造影

心肌声学造影(myocardia1contrast echocardiography,MCE)是将含有微气泡的声学造影剂直接经冠状动脉或外周静脉注入,当微气泡通过心肌微血管床时,通过二维或多普勒超声成像技术使微气泡显像,根据声学造影剂密度评价心肌灌注的诊断技术。

超声波遇见散射体(小于入射声波波长的界面)会发生散射,其散射的强弱与散射体的大小、形状及与周围组织的声阻抗匹配程度相关。血液内尽管含有红细胞、白细胞、血小板等有形物质,但其声阻抗差很小,散射很微弱,所以在普通超声仪上无法显示。如人为地在血液中加入声阻抗值与血液截然不同的介质(微气泡),则血液内的散射增强,出现云雾状的回声,这就是组织声学造影的基本原理。心肌声学造影正是利用这一原理,静脉注入超声造影剂(含微气泡的溶液),造影剂随血流经肺循环、左心系统、冠状动脉循环到达心肌组织,使心肌组织显影或显影增强,从而了解和评估心肌组织血流灌注情况,为冠心病的临床诊断、治疗、疗效判断及预后评估等方面提供重要依据。

冠状动脉微血管的完整性是确保心肌收缩力储备和功能恢复的先决条件,其灌注情况与局部心肌的存活呈平行相关。微气泡具有与红细胞相似的血流动力学特性,分析高能量脉冲破坏后局部心肌微气泡再充盈动力学特性对局部心肌灌注作出定量评估。MCE可直观地显示急性冠状动脉病变时心肌的灌注缺损区,因此可根据灌注缺损心肌的部位、范围推断阻塞血管的部位。对于心电图难以诊断的特殊型心肌梗死,MCE可迅速作出诊断。以往二维超声心动图只根据室壁运动来判断局部心肌的异常,因而无法区分坏死心肌和缺血后的顿抑心肌。后者虽然局部运动异常,但微血管完整仍可进行有效灌注。因此,有学者把“灌注-收缩”不匹配作为判断心肌梗死后局部运动异常的心肌存活与否的标准。而MCE可对运动异常但微血管完整的局部心肌进行有效显示。

MCE心肌灌注结果还可用于对心脏功能和临床预后进行评价和预测,评价急性心肌梗死溶栓效果;评价经皮冠状动脉腔内成形术(percutaneous trans1umina1coronary angiop1asty,pTCA)和冠状动脉旁路移植术的效果;估测侧支循环情况;评价冠状动脉血流储备等。

在冠心病的治疗中MCE还可利用造影剂微泡携带药物或基因至靶细胞进行治疗,这是近几年发展起来的心血管疾病治疗的一种新方法。MCE对冠心病的治疗主要基于以下两点:①超声造影剂是药物或基因的良好载体;②声孔效应。声孔效应是指超声辐照机体时,可使靶组织的细胞(包括血管内皮细胞及组织细胞)间隙增宽,膜通透性增大,细胞表面一过性的小孔形成。造影剂可降低超声的空化阈值,增强声孔效应,同时微泡破裂时产生的冲击波、微声流可以作为一种驱动力量,这两方而结合可使从微泡上释放出来的药物或基因更易进入靶组织。基于以上两点,利用超声波与微泡造影剂的相互作用可将它所携带的基因或药物释放并转移至靶向组织,从而起到靶向治疗的作用。目前正在研究的超声造影剂靶向治疗包括溶栓治疗、抑制血管再狭窄及促进心肌缺血部位血管再生等方面,并已经取得可喜进展。

近几年MCE技术发展迅速,已经从有创发展到无创,从定性发展到定量,从实验研究发展到临床应用,它可从解剖、病理、生理等角度提供有关冠心病的全而信息,并已逐渐扩展到治疗方面。但目前MCE尚存在许多问题,包括:上市的造影剂价格昂贵,有效显影时间不够长,稳定性和有效性有待进一步提高,MCE图像质量有待进一步提高,定量分析诊断尚未标准化,其准确性及可靠性还有待进一步提高,间歇触发成像时造成远程充盈不良的假象,由于远场及声束两侧显像欠佳而难以在同一切而进行不同室壁节段灌注情况的比较,超声辐照治疗中微泡造影剂与特定药物或基因结合的特异性及稳定性有待进一步提高,辐照时间及强度等的掌握还有赖于进一步大规模的实验总结。

随着新型造影剂和各种新显像技术的研究应用,MCE的成像效果定会逐步提高,今后更大规模的、不断的临床研究将会使定量研究逐步走向标准化,便于实际操作,加上它具有实时、简便、无放射损伤等优点,因而MCE有望成为诊断冠心病的常规方法。

(12)三维成像技术

早在20世纪70年代就开始了超声三维成像的研究。三维超声心动图在心脏解剖形态观察、定量分析、空间虚拟等方面均显示出其优势。在心脏容积、心功能和心脏重量的测定等方面较二维超声更准确、重复性更好。1998年Duke大学成功研制并成功应用实时三维超声心动图,可实时显示一个心动周期的金字塔形三维容积图像,并能同屏显示多个平面。它不仅可以实时、交互式地同时观察两个平面的图像,从多个角度动态显示心脏的解剖结构,还可进行心脏容量、心肌重量、瓣膜反流等方面的定量研究。临床应用研究显示该技术在评价心脏疾病方面具有较大的优越性。

4.核医学在冠心病诊断中的运用

核医学是利用放射性核素诊断和治疗疾病的学科。单光子发射断层成像(sing1e-photon emission computed tomography,SpECT)及中子发射断层(positron emission tomography,pET)主要是通过放射追踪剂来进行心肌代谢、灌注、活性等检查来对冠心病进行评估和诊断,是预测再血管化后是否可改善预后的强有力工具。

(1)单光子发射型计算机断层显像

通常人们所说的放射性核素显像是指采用单光子发射型计算机断层显像(sing1e photon emission computer tomography,SpECT)进行的影像诊断。SpECT利用注入人体内的单光子放射性核素(如99mTc,123I等)发出的γ射线在计算机辅助下重建影像,构成断层影像。SpECT主要由探头、机架、断层床、计算机和光学照相系统组成。探头系统为一旋转型γ照相机,探头围绕轴心旋转360°或180°采集一系列平面投影像,利用滤波反投影方法,可以从一系列投影像重建横向断层影像,因为应用普遍,通常称为ECT。

(2)心肌灌注显像

心肌灌注显像是将结合了微量放射性核素的心肌显像剂99mTc-MIBI静脉注射到患者的体内。显像剂到达心肌后,被心肌细胞摄取而使心肌显像,心肌各个部位聚集显像剂的多少与该部位冠状动脉灌注血流量成正比。心肌梗死和心肌严重缺血可导致心肌坏死或以冬眠心肌、顿抑心肌等存活心肌的形式存在。这些存活心肌有以下的特点:心肌血流灌注减低、收缩功能障碍,但细胞膜完整性存在,细胞代谢存在。判断梗死心肌区是否有存活的心肌,可根据心肌细胞是否有代谢功能,表现为病灶处的放射性缺损和放射性减低。由于冠状动脉供血有一定的储备能力,在静息状态下心肌供血可不表现为异常,心肌灌注影像往往不能发现缺血区域。需要进行负荷试验(蹬车或者注射药物)使缺血心肌充分暴露出来,此时在心肌灌注影像上出现局限性放射性减低。通过对比观察负荷状态下和静息状态下心肌灌注影像的情况,可以发现心肌缺血和心肌梗死的区域,以此来诊断冠心病。

心肌灌注显像能早期、准确诊断冠心病,确定冠心病患者心肌缺血和梗死的范围、程度,可预测患者的轻重和预后,及评价pCI及溶栓治疗疗效等。

心肌显像对冠心病特别是心肌缺血有独特的诊断价值,诊断灵敏度为87%~93%;特异性为83%~91%。对心肌梗死的诊断灵敏度高达98%以上。与心电图等检查比较心肌显像具有较高的灵敏度,并能观察病变部位、范围和病变程度等优点。尤其对临床症状和心电图不典型者;心肌梗死并左束支传导阻滞和心室肥厚,心电图分析困难者,心肌显像更具有直观、准确的优势。

急性心肌梗死的诊断放射性药物可渗入或结合于坏死的心肌,使病灶显影。对心肌梗死病灶较小和陈旧性心肌梗死基础上再发心肌梗死的确诊具有重要价值,尤其对鉴别新出现的心肌梗死与陈旧性心肌梗死极为有用。约25%的不稳定性心绞痛患者,组织学检查有多发局灶性心肌坏死及心肌细胞溶解,血清酶未升高,心肌显像能检测出病变。左心室下、后壁心肌梗死伴有右心室心肌梗死,常规方法不能确诊右心室心肌梗死,心肌显像则能发现典型征象。对于透壁性心肌梗死诊断阳性率为95%,心内膜下心肌梗死约80%。注意心肌炎和一些心肌病也可显影,导致一些假阳性结果需要鉴别诊断。

评价心肌细胞的活力和治疗疗效运动负荷与静息显像的综合分析,或硝酸甘油介入试验显像可判断心肌的存活性,冠状动脉旁路移植术、pCI及溶栓治疗效果的观察,治疗前后比较具有重要价值。

(3)心血池显像

通过标记红细胞(常用99mTc),以心电图R波为起点连续、等时地采集并贮存每一时间段的信息,获得一个心动周期内心室的系列影像。通过相位分析可观察心室的收缩舒张运动及协调性。对心室的时间一放射性曲线进行分析可获得心室的收缩、舒张功能及局部功能的各项指标,可以判断和评价冠心病患者的心功能及预后;了解左、右心室在负荷试验下的心功能变化,评估心脏的代偿能力;评价和监测心血管病患者各种治疗前后心功能的改变;心室室壁瘤的定位、大小、鉴别诊断及心肌室壁运动改变及收缩协调性。

临床应用于冠心病的早期诊断,如心功能在运动时各指标的上升明显低于正常;治疗前后心功能的判断,急性心肌梗死患者心功能的随访;室壁瘤诊断真假室壁瘤鉴别、左右心室收缩协调性的判断、心肌活力的评估等;传导异常的诊断时相分析形象地显示心肌激动传导的起点和路径;心肌病和心肌炎的辅助诊断及心功能评价。

(4)正电子断层显像

正电子断层显像(positron emission topography,pET)是一种目前最先进的放射性核素显像技术,pET利用人体元素的发射正电子的同位素,如14C、13N、15O或其他近似物18F等标记的生物活性物质作为显像剂,可在生理条件下,研究和诊断人体内早期的病理改变和代谢异常。pET采用正电子直接进行探测,提高了探测灵敏度,其影像技术为疾病的早期“定位、定性、定量、定期”诊断奠定了可靠的基础。

pET可同时检测心肌灌注和心肌代谢显像来检测存活心肌。82Rb、13Nh3、hzisO可行心肌灌注显像。心肌代谢显像常用的显像剂包括:①18F-FDG行心肌葡萄糖代谢显像;②11C乙酸盐行心肌氧化代谢显像;③11C-棕榈酸行心肌脂肪酸代谢;其中,应用最广泛而有价值的探测心肌存活的方法为18F-FDG心肌代谢显像。FDG与葡萄糖一样具有相同的跨膜转运子,并且是己糖激酶的良好底物,产生的6-磷酸脱氧葡萄糖不再被代谢而积聚于心肌细胞中,其积聚的量与外源性葡萄糖的利用及己糖激酶的活性成正比。在正常情况下,心脏的主要能量代谢底物为脂肪酸,心肌缺血患者,在禁食或运动状态下,由于缺血心肌的氧供随血流的减少而减少,耗氧量较多的脂肪酸代谢降低,而代之以需氧较少的葡萄糖低氧或无氧酵解增高,成为缺血心肌的能量来源。故在心肌代谢显像时,缺血但仍存活的心肌节段细胞对18F-FDG摄取增加,而坏死的心肌不摄取,仍为放射性缺损区。

pET显像显示梗死部位的灌注与代谢不匹配是检测存活心肌的可靠指标。目前认为此方法是判断左室功能低下部位心肌是否具有存活性的最有价位的无创性检查方法,被视为检出冬眠心肌的“金标准”。心肌灌注显像与心肌代谢显像均正常,提示为正常心肌。心肌灌注显像表现为局部心肌节段放射性稀疏缺损,而行F-FDG心肌代谢显像时,上述放射性稀疏缺损的心肌节段出现放射性填充,即心肌灌注明显降低,但是心肌代谢存在,灌注一代谢不匹配提示为存活心肌。再血管化治疗后灌注得到改善,心肌功能可以恢复正常。心肌灌注显像表现为局部心肌节段放射性稀疏缺损,心肌代谢显像时,上述放射性稀疏缺损的心肌节段无放射性填充,即灌注一代谢匹配,则为无存活心肌。心肌坏死以瘢痕形成为主,再血管化治疗后相应心肌节段的收缩运动难以明显改善。

pET图像质量更好,心肌灌注与心肌代谢显像分别进行,诊断精确性高,目前是检测存活心肌的最佳手段。但由于仪器价格昂贵,大部分正电子心肌显像药物的半衰期较短,有的仅数分钟,故必须同时配备加速器,且操作复杂FDG的摄取有赖于患者的代谢状态,检查费用也高,因此应用受到限制。

心脏核医学领域的新技术,如衰减校正SpECT,双重核素同时采集(dua1isotope simu1taneous acquisition,DISA),SpECT及门控FDG pET是有前景的,将进一步改善心肌活性的发现。另外将多层CT与pET结合开创了将钙化积分与无创冠脉血管成像与心肌灌注成像和定量相结合的可能性,但相应的临床价值仍需要研究。

5.血管内超声在冠心病诊治中的进展

虽然冠状动脉造影仍是诊断冠状动脉病变并用于指导介入治疗的主要方法,但其局限性已被广泛认识,尤其在冠状动脉病变的定性和定量判断方面,它的准确性受到了质疑。自20世纪90年代初开始临床应用以来,血管内超声(intravascu1ar u1tra-sound,IVUS)已成为准确评价冠状动脉病变不可或缺的重要辅助诊断技术。

IVUS是将微型化的超声探头通过导管的技术送入血管腔内,显示血管的横截面图像,既可以观察管腔的形态、位于管壁上的病变的形态,也可以根据病变的回声特性判断病变的性质、精确测定管腔、血管的大小及病变的狭窄程度,并可以用于指导介入治疗。

(1)IVUS在诊断方面的应用

①造影诊断不明确的病变

IVUS能检出造影无法诊断的病变,如早期病变,性质无法确定的病变以及某些特殊部位如血管的开口、分叉处等的病变。IVUS能精确定量测定狭窄程度,并能阐明临界性病变的意义。判断有临床意义的左主干病变的最小管腔面积界限值为6.0mm2,前降支近段血管的最小管腔面积界限值4.0mm2。IVUS对造影剂充盈不满意或因成角而无法清楚显示的开口处病变的程度和性质的判断有重要应用价值。

IVUS对钙化病变诊断的敏感性和特异性均明显高于造影,且可判断钙化在病变中的部位(表浅或深部)和程度,用于指导介入治疗。

②不稳定性(易损性)斑块的检出

斑块发生破裂并引发严重的临床事件前,其管腔的狭窄程度常并不严重,因此人们期待能有新的技术问世以提高对易损性斑块的识别能力。一般认为易损性斑块形态学特征为斑块内有大的脂核并有薄的纤维帽,由于临床上很难对动脉粥样硬化病变的转归作出前瞻性的研究,有关易损性斑块的IVUS研究资料大多来自回顾性的分析和对急性冠脉综合征与稳定性心绞痛病人的病变性质的比较。血管内超声上不稳定的斑块多为偏心性软斑块,一般有薄的纤维帽,斑块内有面积较大的低回声或无回声暗区,代表脂核。纤维帽可完整,发生破裂者则纤维帽不完整,表面可出现溃疡或糜烂,一旦发生破裂,则可继发血栓的形成。葛均波教授等提出血管内超声易损性斑块的特征包括斑块内脂核的面积>1mm2,或脂核占斑块的面积比>20%,且斑块的纤维帽厚度0.7mm。不过,由于血管内超声的分辨率有限,无法识别更薄的纤维帽和小的破裂口,这可用以解释为什么急性冠状动脉综合征的病人中IVUS发现的斑块破裂比例较低。分辨率进一步提高的新的技术如血管内光学相干断层扫描显影(optica1coherence tomography,OCT)在易损性斑块的识别方面可能优于IVUS显像。

③斑块进展、消退的研究

IVUS的三维重建图像可用于进行斑块容积的定量测定,并根据与邻近结构如分支血管等的关系进行定位,从而用于对病变进行进展和消退的定量研究。有报道,经IVUS研究证实,采用强化降脂治疗后,粥样硬化斑块可发生消退。也有IVUS证据显示长效钙离子拮抗剂有使斑块进展延缓的作用。

(2)IVUS在冠心病介入治疗中的应用

IVUS通过对病变程度、性质、累及范围的精确判断,可用于指导介入治疗的过程,并可帮助监测并发症。

①确定斑块性质和范围以帮助治疗方法的选择

严重的表浅钙化病变适合高频旋磨治疗,开口部位的软斑块较适合定向旋切(DCA)治疗。对分叉病变主支和分支血管病变累及范围的精确判断可用于指导手术方案的确定。近来有研究认为,采用IVUS指导下的介入治疗较造影指导下的介入治疗能提高近期和远期的效果,尤其适用于左主干病变,但还需要更多的研究证实。

精确定量血管直径是IVUS指导介入治疗的重要依据。IVUS可对管腔直径、狭窄程度、“正常”参考血管的直径和介入后管腔直径能增加的程度做出正确的判断,选择更合适的器械。尤其是在目前药物洗脱支架应用越来越多的年代,未完全覆盖病变被认为是药物支架植入术后支架两端边缘发生支架内再狭窄的重要原因,显然使用IVUS指导,对病变累及范围的判断明显优于冠脉造影,因此可能改善介入术的效果。然而,还没有前瞻性的研究结果显示需要采用IVUS指导选择介入器械的大小以提高安全性和减少远期心脏事件。

②指导介入治疗的过程

DCA过程中可利用IVUS观察残余病变的程度和血管的完整性,以避免过度切割导致血管穿孔等并发症的发生,事实上曾有报道将IVUS导管与DCA导管联合在一起,以方便使用IVUS指导DCA术的进行,但该技术仍限于研究阶段。IVUS也用于对DCA后效果的评价,指导是否需进一步采用其他的介入治疗手段(如是否需植入支架)。

IVUS研究证实,有些没有完全紧贴血管壁和/或扩张不对称的支架在造影上结果可表现非常好。研究显示,如果IVUS证实支架放置非常理想,则可安全地降低全身抗凝的水平,这些IVUS研究结果推动了临床上支架植入术方法的改进,即常规使用高压球囊扩张以使支架完全扩张和贴壁。支架植入理想的IVUS标准包括:a.支架贴壁良好;b.支架最小的横截面积(CSA)与正常参照血管CSA(支架近端与远端CSA的平均值)之比>0.8;c.对称指数(支架最小直径与最大直径之比)>0.7。支架放置不理想尤其是扩张不充分是药物支架术后发生支架内再狭窄的重要原因,药物支架内最小管腔面积5.0mm2者发生再狭窄的可能增加。IVUS可用来评价支架内内膜增生情况,IVUS测定的晚期管腔丢失(1ate 1oss)明显较造影评价更有说服力。不过目前所使用的IVUS的分辨率还不足以用于评价药物支架术后支架表面的内皮化程度。

③研究介入治疗后管腔扩大和再狭窄的机制

IVUS可以直接观察到病变在介入治疗后形态所发生的改变,并测定病变的面积,因此可用于研究介入治疗后管腔扩大的机制。夹层分离是单纯球囊扩张引起管腔扩大最主要或唯一的机制,而斑块的“挤压”或再分布所引起的管腔扩大并不常见。定向旋切或高频旋磨技术伴有斑块量的减少,管腔扩大的主要机制是斑块的消除,高旋磨合后管腔往往呈圆形,其直径常与所用器械的大小吻合。支架植入术后管腔扩大最显著。IVUS研究显示支架术后发生的再狭窄主要是由内膜的过度增生引起的,管型支架的弹性回缩较少见,采用抑制平滑肌增生的药物洗脱支架在临床上取得了很好的预防再狭窄发生的效果。药物支架术后再狭窄的发生与支架的扩张不充分、贴壁不良以及局部有明显的钙化等因素有关。

④介入治疗并发症的监测

IVUS证实,成功的球囊扩张术后,40%~80%的病变存在单个或多个夹层分离,通常发生在软、硬斑块交界处。IVUS对夹层分离深度和范围的判断有助于指导下一步治疗方案的选择、支架植入的时机,以及植入的位置。IVUS也可识别壁内血肿,指导如何采取进一步的治疗措施。在药物支架时代,IVUS是目前检出晚期支架贴壁不良方面的最有价值的方法。

总体来说,IVUS检查是非常安全的,尽管导管刺激有时可导致冠脉痉挛,冠脉内注射硝酸甘油可预防痉挛的发生。但是IVUS还是有一定的局限性,由于导管本身直径1mm左右,加上导管本身的推送能力,与目前常用的球囊、支架相比明显逊色,因此在病变狭窄程度严重或血管扭曲明显的情况下,导管无法通过病变,导管本身或因冠脉的特殊解剖特征等因素均可引起一些伪像,常见的伪像包括:a.环晕伪像;b.不均匀旋转伪像(NURD),主要见于机械旋转型IVUS导管;c.导丝伪像;d.图像的几何扭曲;e.血液回声。

IVUS在图像判断上也存在一定的局限性。IVUS对图像的判断依赖于相邻组织间声阻抗的差别,图像的重建是基于来自于组织的声反射,而不是真正的组织,不同组织的声学特性(回声密度)可能相同,例如,低密度的病变可能代表冠脉内血栓,但也可能为富含脂质的软斑块。IVUS不能可靠地识别血栓,不如血管镜。IVUS的分辨率有时不足以分辨较小的斑块纤维帽的破裂,支架的贴壁情况等,而OCT的分辨率是目前所用的IVUS导管分辨率的近10倍,达到10μm,对检出细微的斑块破裂有重要价值,但行OCT检查时需要暂时阻断血流,可能会加重或诱发心肌缺血,且不能用于开口病变。

6.光学相干断层显像在冠心病诊断中的进展

自从1958年第一台冠状动脉造影实施后,冠状动脉造影被奉为冠心病诊断的“金标准”。20世纪90年代,血管内超声(IVUS)应用于临床,评估冠状动脉的形态变化,并指导介入治疗。而近年来,冠脉内光学相干断层显像(OCT)以其高度的分辨率在评价斑块成分,观察支架术后血管壁的改变等方面取得突破性进展。

OCT是采用近红外光来探测生物组织微米级结构的影像技术。由于近红外光碰到红细胞会出现衰减,因此常需要球囊在病变近端阻断血流,并持续生理盐水冲洗。OCT导丝在导管内自动回撤,获取图像。

OCT的最大优点是高空间分辨率,轴向分辨率10μm,侧向分辨率20μm,大约比IVUS高10倍。由于OCT的高分辨率,OCT可以清楚地观察到冠状动脉壁的三层结构,包括内弹力层,并测量内膜的厚度。但是OCT的穿透率只有2mm,因此OCT只能在中等量斑块负荷时明确定义动脉壁的三层结构。

冠脉斑块成分的鉴别对冠脉事件的预测,病程进展的了解和指导治疗决策均有重要的意义。Yabushita等通过系列的尸体解剖的病理检查和OCT的对照,已经建立客观的OCT诊断纤维斑块,脂质斑块和钙化斑块的定义,对纤维斑块诊断的敏感性和特异性71%~79%和97%~98%,对纤维钙化斑块诊断的敏感性和特异性95%~96%和97%,对脂质斑块诊断的敏感性和特异性90%~94%和90%~92%。

病理学上认为薄纤维帽的纤维斑块(TCFA)容易发生斑块的破裂,糜烂,继而血栓,定义是小于65μm的薄纤维帽,伴巨噬细胞浸润以及脂质核形成。OCT可以准确测量纤维帽的厚度,和组织学测量的具有良好的相关性(r<0.08,p<0.0001)。通过OCT信号标准差的检测还可以测量纤维帽的巨噬细胞浸润,6.15%~6.35%的域值检测纤维帽具有10%以上CD68阳性的敏感性和特异性均达100%。因此,目前OCT是唯一可以在活体检测TCFA的影像工具。OCT还可以区分冠脉内的红血栓和白血栓,并血管内镜的检查具有良好的相关性。

IVUS是指导冠脉介入治疗的标准影像方法,但是不能辨别支架内血栓和支架内再狭窄的细微结构改变,而且支架金属结构的强回声也影响对支架和周围组织的观察。OCT可以提供更加细微的形态学改变的信息,如支架边缘的夹层,支架内组织突入和支架术后的贴壁不良等。但是OCT检测到的这些细微的形态改变的临床意义还有待于进一步研究。

OCT还可观察支架植入后内膜的覆盖情况,并测量内膜的厚度。研究初步提示药物支架植入后9月在急性冠脉综合征和稳定性冠心病人的内膜覆盖情况有很大差异。OCT对支架术后内膜覆盖情况的检测对抗栓治疗方案的制定有重要临床意义。

目前的OCT系统在临床的应用还受到一定限制。OCT检测需要在病变近端阻断血流,因此在左主干或大血管开口的应用受到一定限制;另外由于图像采集时间过长,对于长病变的评价也受到限制。但新一代OCT无需阻断血流,而且图像采集速度加快,有望克服上述缺陷。但是OCT的横轴穿透只有2mm,而IVUS的横轴穿透力达10mm,因此就血管整体结构和血管重构的评估而言,OCT和IVUS不能互相取代,而是互补的。