冠心病的超声诊断及研究进展

李林 张平洋

CHD指冠状动脉粥样斑块形成、管壁硬化引起冠脉狭窄或堵塞，和(或)因冠状动脉功能性改变(痉挛)致使心肌缺血、缺氧甚至坏死而引起的心脏病，亦称缺血性心肌病(ischemic heart disease，IHD)，是心血管系统常见病、多发病。特别是在中老年人群中，其发病率和死亡率仍处于上升阶段，并已经成为心力衰竭最常见的原因[1]。早期敏感及准确地诊断并评估CHD病人左室心肌特性及左心功能的改变对其治疗方案的选择及预后评估非常重要[2]。超声检查操作便捷、费用低、无放射损伤、随访方便，已经被临床广泛用于评估心脏运动及功能。本文旨在介绍心脏超声技术对CHD诊断的各种评价方法及研究进展。

1 常规超声心动图

节段性室壁运动异常(regional wall motion abnormality，RWMA)是临床心肌缺血的特征性改变，也是超声心动图诊断CHD的基础。超声心动图常规技术通常是通过观察心室壁的形态结构和活动状况来诊断心肌缺血性改变。根据心肌缺血的性质和程度，缺血部位心肌可显示为室壁变薄、纤维化等室壁形态结构的改变，有的可显示为回声异常，同时显示为累及部位心肌节段的室壁运动异常，室壁运动幅度降低、消失，收缩期室壁增厚率降低或消失，甚至出现反向运动和向外膨出形成室壁瘤。

此外，还通过室壁运动积分法进行综合评价。室壁运动评分标准：运动增强(0分)、正常(1分)、运动减弱(2分)、无运动(3分)、矛盾运动(4分)和室壁瘤(5分)。通过各个节段得分之和与节段数相比得出室壁运动指数(wall motion score index，WMSI)。左心室各个节段收缩运动正常者WMSI=1，WMSI>1提示左心室收缩功能异常，WMSI>2为左心室收缩功能明显异常，WMSI越高提示左心室功能受损越严重，预后越差。

2 负荷超声心动图

负荷超声心动图(stress echocardiography，SE)是一项成熟的无创评估CHD的技术，早在2002年美国心脏病学会/美国心脏协会(ACC/AHA)指南就已推荐其应作为评估CHD的基本方法。SE的基本原理是在运动、药物或电生理负荷条件下，运用超声手段观察室壁运动的改变，从而评价病人的心脏功能，检出缺血心肌，区分存活心肌，并对疾病进行危险分层[3]。临床工作中起搏负荷试验应用较少，主要使用运动及药物SE。

运动负荷超声心动图(exercise stress echocardiography，ESE)包括平板运动负荷试验、踏车运动负荷试验(卧位或立位)、二级梯运动负荷试验和等长握力试验。对于可运动的病人，运动负荷是诊断心肌缺血的首选方法，因为它保留了心肌正常的电机械反应，可提供运动耐量、血压反应和心律失常等对临床诊断或预后评估有价值的信息[4]。药物SE使用的药物主要包括多巴酚丁胺和血管舒张药物。CHD病人心肌持续缺血会出现3种结果：顿抑心肌、冬眠心肌和坏死心肌。顿抑心肌和冬眠心肌有收缩功能储备，属于存活心肌[5]。小剂量多巴酚丁胺SE(dobutamine stress echocardiography，DSE)是广泛用于评价存活心肌的方法。尽管存在多种对存活心肌的定义方式，目前仍推荐存活心肌为至少在1个多巴酚丁胺剂量组出现≥2个节段功能改善[4]。

随着斑点追踪、心肌造影等超声新技术的发展，其与SE联合应用，可弥补传统SE的不足，定量评估心肌缺血情况，提高诊断的准确性。国内最新研究显示，以冠脉造影或冠脉CT结果为对照标准，当以冠状动脉狭窄≥75%作为缺血性心脏病诊断标准时，DSE结合超声造影诊断缺血性心脏病的敏感度为71%，特异度为96%，准确性为88%[6]。

3 心肌应变成像

心肌应变成像可通过获得各节段及整体心肌的应变(以百分比表达的节段心肌的伸长或缩短)及应变率(心肌伸长或缩短的比率)，直接反映左室心肌内在的力学特性，现已被广泛应用于检测心肌缺血以及作为检测亚临床心脏疾病、辨别心肌肥大的病因及监测疗效的有效工具。目前超声测量心肌应变的方法有两种，一是组织多普勒技术(tissue Doppler imaging，TDI)，二是斑点追踪技术(speckle tracking imaging，STI)。

3.1 TDI TDI通过阈值滤过高频、低振幅的血流信号，检测低频、高振幅的室壁运动信号，计算心动周期中心肌某一节段在声束方向上的改变量与原始长度的比值，表示心肌在声束方向上的伸长和缩短。TDI受超声声束方向与室壁运动方向夹角的影响，主要用于检测心肌长轴方向的运动，其只能够获得心肌节段的长轴纵向应变，并且对角度依赖性强，因此TDI在评估心肌运动方面应用价值有限。

3.2 STI STI是在二维灰阶图像的基础上，通过稳定的心肌声学斑点实时追踪不同帧频间同一位置的心肌运动，从而一次性测定心肌全切面、节段及各点的应变及应变率、旋转及位移。

二维斑点追踪技术(2D-STI)相对无角度依赖性，既往研究证实，2D-STI可用于临床评估左室收缩及舒张功能，评估心肌缺血及左室运动失同步化[7]。Hagemann等[8]对疑似稳定型心绞痛病人通过2D-STI获得的舒张早期应变率(SRe)参数进行了研究，结果显示SRe与CHD(冠脉狭窄程度≥70%)呈负相关，SRe和舒张早期充盈峰值速度均为发生心血管不良事件的独立预测因子。

三维斑点追踪成像技术(three dimensional speckle tracking imaging，3D-STI)是在STI的基础上结合实时三维技术发展起来的，现已被临床广泛应用于疾病的诊断、预后评估及治疗方案的选择[9]。Li等[10]将无节段性室壁运动异常的CHD病人与健康对照组进行比较，结果显示冠状动脉造影重度狭窄组左室各项整体应变值均明显减低，中度狭窄组除环形应变外其余整体应变值均明显减低，轻度狭窄组左室各项整体应变值减低不明显；中、重度狭窄组整体面积应变的敏感度和特异度最好，整体纵向应变的敏感度和特异度次之，说明整体面积应变能准确反映左室整体功能和冠状动脉狭窄的严重程度。

Smiianov等[11]研究显示，STI结合DSE诊断CHD的敏感度和特异度分别为98.3%和91.7%，且具有相同的阳性和阴性预测值以及非常高的总体准确性(AUC=0.98；P<0.001)；其用于指导及早干预和血运重建的敏感度和特异度分别为97.9%和91.7%，总体准确率较高(AUC=0.95,P<0.001)。

3.3 心肌做功技术 心肌做功是基于2D-STI后进一步得到的定量评价左室收缩功能的新指标，其考虑了后负荷对左室收缩功能的影响，较测量整体纵向应变更能客观地反映左室心肌力学功能。评价左室心肌做功的参数包括：有效功(constructive work, CW)：为收缩期心肌缩短与等容舒张期心肌延长做功之和；无效功(waste work, WW)：为收缩期心肌延长与等容舒张期心肌缩短做功之和；心肌工作效率(myocardial work efficiency, MWE)：其计算方法为CW/(CW+WW)×100%，反映心动周期中机械能消耗的效率；心肌做功指数(myocardial work index，MWI)：为心肌从二尖瓣闭合到二尖瓣开放时间段内做的总功。

Edwards等[12]将射血分数保留的无节段性室壁运动异常的CHD病人与健康对照组进行比较，结果显示单支冠状动脉病变病人左室长轴应变无明显差异，多支冠状动脉病变病人左室长轴应变降低较明显；单支和多支冠状动脉病变病人的整体心肌做功指数(GWI)、整体心肌有效做功(GCW)均显著减低，整体心肌无效做功(GWW)差异无统计学意义；以GCW=1810 mmHg%为预测CHD的截断值，其敏感度为92%、特异度为51%，提示CHD病人在出现LVEF减低及左室壁节段性运动异常之前已存在心肌缺血引起的做功异常表现，并且GCW在预测显著的CHD方面较整体纵向应变更敏感。Boe等[13]对126例非ST段抬高型急性冠脉综合征(NSTE-ACS)病人在冠状动脉造影前进行节段性应变分析时发现，NSTE-ACS病人存在MWI减少区，且MWI对急性冠状动脉闭塞病人的诊断具有很高的敏感度和特异度，可作为急性冠状动脉闭塞的诊断指标，由于考虑了收缩压对心肌收缩的影响，该方法优于应变分析。

此外，Lustosa等[14]比较了经皮冠状动脉介入治疗ST段抬高型心肌梗死术后左室重构病人与无左室重构病人的左室做功参数，发现左室重构病人的GWI、GCW和整体心肌工作效率(GWE)减低程度均高于无左室重构病人，但GWW明显增加，提示心肌做功参数可为预测ST段抬高型心肌梗死后左室重构提供重要信息。

4 实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)

RT-3DE通过经胸和经食管探头在采集多切面二维图像的同时合成心脏立体结构，可准确、快速地对心腔、瓣膜进行定量分析，为量化CHD病人心腔容积和功能提供了更可靠的依据，同时为准确评估心肌运动及心室、瓣膜重构提供了新方法。

左室容积和功能不仅是CHD早期的重要观察指标，也是反映病人预后的关键参数。RT-3DE无需几何形态的假设，可实时、立体地显示心脏图像，通过心内膜边界追踪技术快速获得左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)及LVEF，其结果与MRI结果一致性较好，准确性和重复性均优于二维超声心动图(2DE)，且RT-3DE不受左室形态、大小及室壁厚度的影响[15-16]。

RT-3DE的17节段容积时间曲线(VTC)图可直接观察运动异常节段心肌。正常人左室VTC呈规则的抛物线形，曲线波幅大，波谷趋近；而CHD病人VTC形态不规则、杂乱，正常节段波幅大，缺血节段波幅小，发生心肌梗死时梗死节段甚至可呈反向运动。另外，17个节段心肌的划分与冠状动脉分布区域相关，可通过运动异常节段推断犯罪血管。

Youssef等[17]发现RT-3DE能准确评估缺血性心肌病病人的节段性室壁运动异常，且2DE的局部室壁运动评分与3DE的节段射血分数显著相关。另有研究证实，RT-3DE牛眼图显示的节段心肌运动偏移可较准确地区分冠状动脉搭桥术中短暂性与持续性的节段性室壁运动异常[18]。

5 左心声学造影

左心声学造影技术主要分为心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)、左室心腔造影(left ventricular opacification，LVO)及心内膜边界识别(endocardial border definition, EBD)。

MCE可用于评价心肌微循环障碍和急、慢性缺血性心脏病的病变范围及程度，以及评价再灌注的治疗效果及预后。心肌局部的血流灌注情况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减少，坏死心肌缺乏良好的血流灌注[19]。心肌梗死病人濒危心肌面积的估测对于临床治疗的决策有重要意义，MCE能有效地显示危险心肌的部位、范围及透壁程度[20]。结合小剂量DSE可提高其检测准确性和特异度[21]。

LVO及EBD则在清晰显示心脏结构及提高心脏功能测量的准确性方面意义重大。尤其是对经胸透声差的病人，应用对比剂可获得更多诊断信息[22]。国内最新研究也显示，LVO较普通经胸超声能更好地观察心室壁节段运动及诊断室壁瘤和心尖部血栓等并发症[23]。

6 血管内超声

20世纪90年代初冠脉内超声开始在临床上应用，近几年国内发展迅速。血管内超声不仅能清晰显示血管壁内膜下各层的解剖形态，精确测量血管狭窄程度等各参数，同时可以清晰显示病人的动脉粥样硬化斑块的组织学特征和细节，明确斑块的分布、组成、钙化、斑块负荷、脂质池大小，测量斑块纤维帽厚度以及血管重构情况，判断斑块的稳定性，早期识别易损斑块，指导临床治疗。冠状动脉斑块的不稳定程度是临床心血管事件发生、发展中的另一重要因素，血管内超声诊断不稳定性斑块有较高的特异度和敏感度[24]。冠状动脉血管内超声对于冠状动脉造影模糊病变，尤其是左主干和右冠状动脉开口病变，对于明确病变性质和程度意义重大。

尽管血管内超声提供了较冠状动脉造影更多的病变特征信息，但血管内超声也存在一定的局限性。比如钙化病变后方声影的存在，使得血管内超声无法识别钙化病变的厚度，也无法确定钙化后的组织成分；此外，血管内超声为创伤性检查，费用昂贵，需要专门的设备及操作技术人员，在临床上使用受限。

综上所述，心脏超声检查由一维、二维到三维；由简单的指标评估到可视化及量化分析；检查技术越来越多，操作越来越便捷，不仅体现医疗水平的不断提高，也为CHD临床评价以及治疗提供了更加准确的信息，促进医疗技术的不断发展与提升。