超声心动图在冠心病评价中的应用和进展

彭然 彭佳 综述 李向平 审校

(中南大学湘雅二医院心血管内科,湖南长沙410011)

尽管冠心病的诊断和治疗已取得很大的进步，但仍面临着许多挑战。超声心动图检查因其无辐射、花费低，已广泛应用于冠心病的诊断与评价。随着超声技术的不断进步，一些新的超声技术如三维超声心动图、超声声学造影、组织多普勒显像和斑点追踪技术的临床应用有望进一步拓宽，并能进一步提高冠心病诊断的准确性。现着重对超声心动图在冠心病评价中的应用和进展做一综述。

1 在稳定性冠心病中的应用

1.1 评价慢性心肌缺血

冠心病心肌缺血时，心肌细胞可出现缺血性的级联变化[1]。在缺氧的情况下，腺苷三磷酸合成减少，从而影响肌质网对钙的再摄取，进而最先表现为心室舒张功能障碍，然后出现收缩功能障碍及复极化异常，体表心电图可出现ST段改变，最后出现胸痛症状。在体表心电图改变和患者出现临床症状之前，超声心动图检查就有可能发现心肌缺血所致的心脏局部或整体收缩功能障碍，为诊断提供重要信息[2]。

临床上，许多冠心病患者静息时的超声心动图检查并无异常，通过运动或药物负荷试验诱发了心肌缺血时，则可观察到室壁运动和增厚的异常。负荷超声心动图、负荷超声心肌造影及舒张期应力试验是目前常用于诊断慢性心肌缺血的方法。负荷超声心动图检查可采用运动或者药物负荷[1,3]。常用的运动方式包括运动平板和立位或卧位的踏车运动。超声声学造影检查则更容易观察到室壁运动的异常。对于不能进行运动负荷的患者或者需要进行存活心肌评估时，可采用药物负荷试验。药物可选择拟交感神经药(如多巴酚丁胺)或血管扩张剂(如双嘧达莫、腺苷)。最常用的是静脉滴注多巴酚丁胺，从小剂量开始逐步递增至最大剂量40 μg/(kg·min)，可以加用阿托品分次注射最大至2 mg，以达到目标心率(例如85%年龄预测的最大心率)。多巴酚丁胺通过刺激肾上腺素能受体产生正性肌力及正性变时作用，增加心肌需氧量，从而诱发血流灌注不足的冠状动脉分支下游区域缺血与收缩功能障碍。血管扩张剂通过刺激腺苷受体，引起冠状动脉扩张。在严重或广泛冠状动脉疾病患者，血管扩张剂可引起冠状动脉窃血，继之出现心肌收缩功能障碍。有时，全身血管扩张所致的心率加快也可能导致心肌缺血。在冠状动脉灌注显像时，血管扩张剂的应用可显著提高冠心病诊断的敏感性。因此，血管扩张剂主要用于超声心动图心肌造影、核素心肌灌注显像或心脏核磁共振检查时，而较少用于负荷超声心动图检查。超声声学造影可以更清楚地显示心内膜轮廓，提高诊断的准确性。

通过比较多个心动周期静息与负荷状态下不同切面的超声心动图图像，可以发现有无以下情况：(1)新发的节段性室壁运动异常；(2)静息时存在的室壁运动异常进一步加重；(3)整体的左室收缩功能障碍；(4)左心室扩大。与静息时相比，正常心脏在负荷状态下收缩期室壁厚度与收缩功能明显增加，左心室腔明显缩小。如有心肌缺血，则表现为新发的室壁运动异常或原有的节段性室壁运动异常进一步加重。负荷引起的心肌缺血严重程度与室壁运动异常的部位、范围以及程度呈正相关。负荷引起整体左室收缩功能异常或左室扩大提示存在严重的冠状动脉病变，包括左主干或多支血管病变。表1列出了负荷超声心动图常见的反应类型及临床意义。

表1 负荷超声心动图常见的反应类型及临床意义

注：*提示为左主干或三支病变；#表现为开始小剂量多巴酚丁胺时改善，随着剂量加大出现加重。

Meta分析显示，运动负荷与药物负荷超声心动图对冠心病的诊断均具有较高的敏感性与特异性，其敏感性在80%～86%，特异性则在84%～92%[1,3]。值得注意的是，负荷超声心动图的敏感性在单支病变患者中较低(66%～83%)，尤其对于左回旋支或右冠状动脉病变；而在多支病变患者中较高(86%～90%)[3]。左束支传导阻滞或右室起搏引起室间隔运动异常、心肌病等可出现假阳性结果，而抗心绞痛药物的应用、冠状动脉轻度狭窄或左回旋支病变等可出现假阴性结果。

负荷超声心动图检查安全性与耐受性良好[1]，严重并发症如心肌梗死、死亡、严重低血压、高度房室传导阻滞、恶性室性心律失常、支气管痉挛等的发生率很低，约为1∶1 000。需注意的是，多巴酚丁胺负荷超声应避免用于房性或室性心律失常和重度高血压患者，腺苷与双嘧达莫负荷超声则不宜用于高度传导阻滞、低血压、支气管痉挛发作期以及正在服用咖啡因或茶碱的患者。

超声心肌造影不仅使心内膜轮廓显示更清晰，还能在明显的局部或整体收缩功能障碍之前发现心肌低灌注改变[4-5]。超声评估心肌灌注时需给患者静脉注射超声造影剂，后者能够产生散射的超声波[4]。超声造影剂由含有高分子量气体的表面活性剂、人白蛋白或天然酯类形成的直径<8 μm的微泡构成。由于其体积小于红细胞，这些微泡可以通过肺的微循环，其分布与心肌血流量相关，从而反映局部心肌的微循环状态。谐波显像技术可延长微泡显影时间并能提高信噪比[6]。多项研究已证实通过运动或输注正性肌力药或血管扩张剂所进行的负荷超声心肌造影检查，有助于冠心病的诊断和病变范围的判断[4,7]。如果持续输注造影剂，此时微泡完全分布于血管内，超声反射信号的强度可反映心肌微循环的血流量。在进行负荷试验时，狭窄血管远端血流受限、血流量下降，则会出现心肌信号强度降低以及病变冠状动脉供应区域的心肌收缩能力下降[8]。

负荷超声心动图舒张期应力试验可用于评价缺血引起的心脏舒张功能障碍。已知二尖瓣口多普勒E峰速度和组织多普勒Ea峰速度反映了二尖瓣环的舒张松弛性，运动时两者的速度均增加，因此静息和运动时E/Ea比值不变。当缺血的心肌引起舒张功能障碍时，二尖瓣环回弹减弱，从而使Ea峰速度降低，结果出现运动状态下的E/Ea比值较静息时增大[9-10]，从而有助于心肌缺血的诊断。

近年来，一些新的超声技术应用于临床，有望提高冠心病诊断的准确性。其中三维超声心动图技术始于20世纪70年代初。目前，该技术已成为经食管和经胸超声心动图常规检查的一部分。对于冠心病的评估，三维全容积成像比二维超声心动图更具优势。首先，在获取了患者的心脏三维超声图像之后，任何标准二维切面图像均可从中获得；其次，容积数据可以提供更准确的心腔容积及质量的定量[11]。用三维全容积成像技术可快速同时获得多个切面的图像，这样可避免常规负荷超声心动图因为需要在多个切面上前后不同心动周期采集图像而带来的误差，不但简化了操作过程，而且提高了诊断的准确性[12]。

亚临床心脏收缩功能降低是冠心病的早期表现，传统的心脏收缩功能定性及定量评估方法对此诊断的敏感性不高。此外，传统超声心功能检测不能准确反映心脏的舒张功能改变，而后者是冠心病的重要表现。组织多普勒成像通过一种低通滤波器可将来自于血流的高速信号屏蔽掉，从而仅采集心肌组织的运动速度，以此计算出心肌的应变与应变率[13]。斑点追踪技术则通过计算机算法对正常心肌中“斑点”之间距离的变化进行评估，以此计算出心肌的应变与应变率[14]。它们已用于冠心病患者的心脏收缩及舒张功能评估[13,15]。前者已常规应用于二尖瓣环早期和晚期松弛速度的定量评估，该参数是反映心脏舒张功能的重要指标。而心肌应变与应变率的定量评估，即使在射血分数完全正常的患者中，此二项指标可出现异常。上述技术应用于超声负荷试验中，有助于提高冠心病的诊断能力。Vrettos等[16]在71例经冠状动脉造影诊断为冠心病的患者中采用二维斑点追踪超声技术观察了左室整体纵向最大收缩应变(GLPSS)与冠状动脉狭窄程度SYNTAX评分之间的关系，这些患者静息超声心动图检查室壁的整体运动和/或局部运动均正常，结果发现GLPSS与SYNTAX评分呈负相关(r2=0.386 9，P<0.001)，提示GLPSS可能是诊断冠心病的有用指标。女性冠心病症状往往不典型，易误诊漏诊，最近Hubbard等[17]采用二维斑点追踪技术对35例女性冠心病患者进行了评估，入选的所有患者静息超声心动图检查左室射血分数>50%，运动负荷超声心动图试验阳性，并且经冠状动脉造影证实至少有1支冠状动脉狭窄超过50%，结果发现以下指标冠心病组与对照组相比有显著性差异：整体环向应变(-19.4% vs -22.4%,P=0.02)；整体径向应变(49% vs 34%,P=0.03)；整体环向应变率(2.4 s-1vs 1.9 s-1，P=0.05)；左室整体纵向应变(-14.3% vs -17.2%,P<0.001)和反映机械不同步的指标整体纵向运动达峰时间(TTP)的标准差(99 ms vs 33 ms，P<0.001)。计算受试者工作曲线下面积(AUC)，整体纵向运动TTP以(45±1)ms 作为切点敏感性97%，特异性89%，AUC 0.96；左室整体纵向应变以-15.87%为切点敏感性71%，特异性74%，AUC 0.74；左室整体纵向应变、整体环向应变和整体纵向运动TTP标准差三者结合时AUC达0.96(敏感性97%、特异性86%)。该研究提示对于常规超声检查左室射血分数正常的女性患者，通过二维斑点追踪技术检查发现应变值异常和左室机械收缩不同步时有助于冠心病的诊断。

1.2 评价缺血性心肌病

静息多普勒超声影像对缺血性心肌病患者是重要的评估方法，其可提供左室大小、容量、静息状态下室壁运动异常、心肌存活性、左室充盈压、二尖瓣功能状态和肺动脉收缩压等信息。超声声学造影对评价左室容量和射血分数也有重要的价值。最近三维超声心动图也能较方便地评价缺血性心肌病患者的左室形态、容量和大小。超声检查还有助于指导治疗和预后判断。

1.3 评价存活心肌

超声检查下，正常存活的心肌在舒张期厚度通常>0.6 mm，而厚度<0.6 mm伴有心肌纤维化所致的超声回声增强常提示为非存活心肌(瘢痕形成)，但这些改变并不足以鉴别存活与非存活心肌。多巴酚丁胺超声负荷试验、心肌声学造影和应变成像，可用于鉴别存活与非存活心肌。

小剂量多巴酚丁胺超声负荷试验是广泛用于评价存活心肌的方法[1]。具体方法是：静脉滴注多巴酚丁胺，从5 μg/(kg·min)开始，每隔3 min逐步递增至10、20、30和40 μg/(kg·min)。正常情况下，心肌收缩功能随着多巴酚丁胺剂量的增加而增加。非存活心肌在负荷之前不运动或运动障碍，输注多巴酚丁胺后运动无改善(坏死性反应)，而存活心肌反应正常或呈双相反应。表现为正常反应的心肌节段，随着多巴酚丁胺剂量的增加，心肌收缩力持续改善，提示为顿抑心肌。表现为双相反应的心肌节段，在输注小剂量多巴酚丁胺时由于冠状动脉血流增加，出现心肌收缩力增强；当多巴酚丁胺剂量增至30 μg/(kg·min)时，如存在冠状动脉狭窄，冠状动脉血流不能相应增加，由于心肌收缩力增强、耗氧增加而出现心肌缺血，则会出现节段性或整体的心肌收缩功能降低(表1)。当输注多巴酚丁胺有禁忌或不能耐受时，可采用低强度运动、腺苷、双密达莫或依诺昔酮进行负荷试验[1]。

通过对比增强或在感兴趣的区域将破坏性的脉冲用于破坏微气泡之后的10～15个心动周期进行心肌再充填评估，能够对存活心肌进行定量分析。在正常灌注的心肌节段由于对比剂增多可观察到的对比增强和正常的室壁运动，而瘢痕区域无对比增强和室壁不运动[7]。

心肌收缩期后缩短反映主动收缩，提示为存活心肌。心肌应变可用几种超声技术来定量评估，并且能有效评判心肌的存活性，但其临床应用价值仍需进一步研究[15]。

2 在急性冠脉综合征中的应用

2.1 评价急性心肌缺血

静息二维超声心动图可用于急性胸痛的评价。在急性胸痛发作时，如果未发现节段性室壁运动异常，则可排除大面积心肌缺血或梗死，而有新发的节段性室壁运动异常则应考虑心肌缺血或梗死。超声声学造影能更好地评价节段性室壁运动异常[5]，但在早期或者轻度低灌注情况下并没有明显的收缩功能障碍，静息二维超声心动图检查并不足以排除冠心病的诊断，尤其是在没有胸痛发作或心电图缺血性改变时。该检查对于急性胸痛的病因诊断也很有帮助，包括急性冠脉综合征、心包积液、肺栓塞和主动脉夹层等的诊断。

负荷超声心动图对于心电图没有心肌缺血改变或有左束支传导阻滞或心室起搏节律和肌钙蛋白水平不高或轻度升高的急性胸痛患者能提供很有价值的诊断信息。

超声心肌造影可在床旁直接评估心肌组织灌注和室壁运动，对于急性冠脉综合征的诊断和预后评估具有独特的作用，但目前尚未广泛应用于临床。

斑点追踪显像和缺血部位的舒张期松驰性测定已用于急性心肌缺血的诊断[11]。尽管这些方法可改善诊断的准确性，并减少检查者之间结果判断的差异，但仍有待进一步评价。

2.2 评价急性心肌梗死并发症

对于急性心肌梗死并发症，包括梗死扩展、左室血栓形成、右室梗死、室间隔穿孔、左室游离壁破裂伴心包渗液、心脏压塞或假性室壁瘤形成和乳头肌断裂或缺血伴急性二尖瓣反流，静息二维超声心动图多普勒显像是首选的影像学方法。超声声学造影有助于识别严重室壁运动降低或不运动区域血栓的存在。经胸超声难以判断时，例如有气管插管、近期行心脏手术，可采用经食管超声心动图。

3 在冠心病危险分层中的作用

对于急性冠脉综合征患者的心室功能和预后的评价及随访，二维超声心动图是一种简便且有效的基本方法。对于稳定性慢性冠状动脉缺血和急性缺血事件之后的危险评估，负荷超声心动图可提供有价值的预后信息。负荷超声心动图检查正常提示发生主要不良事件为低危(<1%年)，与核素灌注扫描判定的低危具有可比性[1]。相反，超声负荷试验异常，则提示有较高的主要不良事件风险。超声负荷试验阳性者，可根据患者对运动的血流动力学反应、心电图改变和临床危险因素等进一步分为主要不良事件中危或高危(表2)[1]。负荷试验阳性，尤其是有临床或影像学高危特征者，应考虑行冠状动脉造影和血运重建。

表2 负荷试验阳性者的危险分层

糖尿病及肥胖患者是冠心病的高危人群并增加心血管事件的风险，对这些患者进行危险分层十分重要。在一项对563例糖尿病患者的临床研究中表明，负荷超声心动图正常者心血管事件风险低，随访期间每年心脏事件发生率为0.6%[18]。最近在2 835例糖尿病患者和11 305例非糖尿病患者的研究中发现，糖尿病患者的年死亡率是非糖尿病患者的2倍(4.2%比2.1%)；负荷超声心动图诱发的心肌缺血是两组患者死亡的独立预测因子，风险水平与高峰运动评分指数有关，静息状态下室壁运动异常亦是两组患者死亡的独立预测因子[19]。另有研究表明，负荷超声心动图有助于肥胖患者的风险评估，在有明显肥胖症状的患者中负荷超声心动图正常预示着短至中期内心血管风险较低[20]。

4 结语

对于冠心病从慢性心肌缺血、缺血性心肌病到急性缺血性胸痛、心肌梗死并发症的诊断、指导治疗和预后判断，超声心动图检查均具有重要价值。近十多年来，尽管其他无创性影像学方法包括心脏计算机断层扫描、心脏核磁共振和心脏核素检查用于冠心病的评价已取得一些进展，但在多数情况下超声心动图仍然是最具有成本效益和风险效益的影像学方法。超声对于冠心病心肌缺血的诊断仍存在下列不足或局限：(1)重复性欠佳；(2)时空分辨率问题，如三维超声用于负荷试验时，当心率>110次/min每一心动周期获取足够的容积数就存在问题；(3)对于指导干预治疗，超声声窗存在一定的局限性，常需要其他影像技术(心脏核磁共振、核素断层扫描)辅助诊断。尽管超声造影可改善心内膜边界的分辨及左室容积测定的重复性，但对心肌灌注的分析仍不尽人意，结果尚不一致，且价格较高，常规应用受到限制[21]。相信随着超声心动图方法的改进和新的超声技术的发展，超声心动图有望更广泛、更准确地用于冠心病的评价。