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编号:10205978
心血管病超声诊断进展
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 2000年第3期
     杨浣宜

     关键词:心血管病 超声 诊断 1.负荷超声心动图

    负荷超声心动图系评价心肌灌注及左室功能的有力工具。可以检测心脏病患者在运动、起搏、握力、药物等负荷状态下冠状动脉的储备功能,实时记录室壁运动及血流动力学变化,对心脏病变程度及代偿功能作出定量评价。准确评价冠心病(CAD)患者受损心肌的部位、范围及严重程度,对病人的处理及判断预后有重要意义。负荷超声心动图应用于心肌存活性的研究对CAD患者实施经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)及冠状动脉旁路移植术(CABG)至关重要。

    (1)负荷超声心动图的分类

    ①运动负荷:踏板、仰卧踏车、直立踏车;②药物负荷:肾上腺素能激动剂:多巴酚丁胺、Arbutamine、麻黄素;扩血管药物:潘生丁、腺苷;③起搏:食道、心房、心室;④握力;⑤冷加压;⑥精神;⑦多巴酚丁胺+阿托品;⑧潘生丁+阿托品;⑨TEE+多巴酚丁胺;10TEE+潘生丁。
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    (2)负荷超声心动图诊断CAD的机制以及不同负荷药物间的比较:

    负荷超声心动图诊断CAD的理论依据主要有以下几个方面:①负荷时冠脉血流和心肌氧需之间的不匹配(mismatch)导致心肌缺血,引起左室壁局部RWMA;②局部室壁运动异常具有心肌缺血的相对特异性且出现较早;③2DE系评价RWMA的理想方法。

    人们认识到随着负荷的增加,缺血反应的时间变化顺序为灌注异常→代谢异常→舒张功能异常→局部室壁运动异常(RWMA)→ECG改变→胸痛,因而RWMA的出现早于ECG的改变和临床症状的出现,所以负荷超声心动图的敏感性在理论上应高于心电图运动试验,大量的临床研究也证明了这一点。

    (3)负荷超声心动图的适应症:

    ①诊断冠心病并估价心肌缺血的范围和严重程度;②估价心肌存活性(仅限于药物负荷尤其是多巴酚丁胺和潘生丁);③心肌梗塞后和非心脏手术前危险度分层(估测预后);④估价不明原因的胸痛、气急;⑤无诊断意义的心电图运动试验;⑥评价PTCA和CABG的疗效及再狭窄;⑦估价瓣膜病变程度。
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    (4)负荷超声心动图的禁忌症:

    ①不稳定型心绞痛;②未控制的高血压(SBP>180mmHg,DBP>110mmHg);③肥厚性梗阻型心肌病;④活动性左室血栓;⑤严重的心脏瓣膜病;⑥充血性心力衰竭;⑦已知严重心律失常史;⑧明显的支气管狭窄病变、房室传导阻滞、低血压(潘生丁负荷超声)。

    (5)负荷试验时室壁运动的判定及影响因素(表1):

    表1 负荷试验时室壁运动的判定

    静息时

    负荷时

    判定结果

    室壁运动正常

    运动增强
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    正常

    室壁运动正常

    新出现RWMA

    缺血

    室壁运动异常

    恶化

    缺血

    室壁运动异常

    无变化

    梗塞

    室壁运动异常

    改善

    存活心肌
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    (顿抑或冬眠)

    在进行室壁运动分析时,必须了解影响室壁运动的因素,即有心内膜心肌缺血程度、顿抑心肌和冬眠心肌的存在(见后文)、心肌炎和心肌病、梗塞区瘢痕的大小、心电生理变化(LBBB/WPW),毗邻心肌的牵涉效应(thethering effect)、心脏手术、右室容量负荷增加及二尖瓣狭窄和主动脉瓣关闭不全时出现的舒张期室间隔反常运动等。分析时应考虑到上述因素的影响。

    (6)负荷超声心动图的优越性和局限性:

    负荷超声心动图与现有的其他非创伤性负荷方法相比,其优越性有:①敏感性、特异性和准确性较高,诊断CAD的价值优于心电图运动试验,与同位素负荷显像相似;②可实时评价静息和负荷时的左室整体及局部功能;③价廉-效果较优;④设备需求不高,可于床旁进行(CCU或ICU);⑤药物负荷超声心动图还可估价心肌存活性;⑥药物负荷特别是多巴酚丁胺,半衰期短(±2min),及时停药不会引起严重缺血;⑦观察对象免于放射线损害;⑧能提供有意义的预后信息。
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    负荷超声心动图虽具有上述优越性,其诊断的准确性也受诸多因素的影响:病人的选择、实施的负荷方法、负荷方法的标准化、超声诊断仪的分辨率、数字化技术的应用和操作者摄取图像时判定结果的熟练程度和准确性。所有这些因素在评价和比较不同的研究结果时必须考虑在内。不同的研究者对作为“金标准”的冠状动脉造影诊断CAD的标准不统一(有的以冠脉狭窄≥50%诊断为CAD,有的狭窄≥70%诊断为CAD),也是导致不同研究组间结果差异的原因之一。

    由于不同超声实验室的设备、实施的负荷方法、过程、研究目的和人员素质不同,实施何种负荷方法不能一概而论,应以能取得最高的敏感性、特异性和准确性为原则。

    2、心肌对比超声心动图

    心肌对比超声心动图(MCE)是近年来发展较迅速的超声心动图技术之一,通过向血管内注入造影剂(微气泡)使微气泡经过冠脉微循环时产生心肌回声,从而对心肌灌注情况进行评价。研究表明MCE对微血管的显示优于冠状动脉造影,前者可显示小至10μm的微血管,而冠状动脉造影仅能显示大于100μm的微血管。MCE的临床应用包括在导管室、手术室经冠状动脉注入造影剂的应用和周围静脉注入造影剂的应用。MCE有着广泛的临床应用前景。
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    心肌声学造影技术是使用特制的声学造影剂增强心肌的超声显像以显示或者评估心肌血流灌注情况的新方法,该技术不仅依赖成像技术的进步,更多地也依赖于理想的超声造影剂的研制和开发。这是本世纪60年代发现心腔声学造影现象以来的声学造影领域的极具重要意义的研究进展,它将很大程度上改进以冠心病为主的涉及心肌灌注异常的一系列疾病的目前诊断现状。虽然目前适合临床应用的理想的经静脉造影剂还没有出现,(商用或者被美国FDA批准临床应用的造影剂也只有Albunex和Optison两种,采用蛋白质包裹气体微泡可以通过肺循环到达左心完成心肌显影)但是目前的早期实验研究和临床应用已经显示,经静脉心肌声学造影将是在下个世纪评估心肌血流灌注情况优于同位素的临床最佳选择。

    3、血管内超声成像

    血管内超声成像(IVUS)和心腔内超声成像均是以导管为基础的成像技术,在导管的顶端嵌有小型高频的超声换能器(即超声探头)经动脉或静脉插到心脏或血管的某一部位,显示局部结构。近年来此项技术发展迅速并广泛应用于临床,成为心血管造影的重要补充。与血管造影比较,IVUS的突出优点为同时显示管壁和管腔的病变,前者仅可显示管腔的变化。IVUS可分析粥样斑块性质,但目前IVUS仅能显示血管的横截面,血管造影显示整个动脉走行,故两者结合应用方可全面评价血管病变。
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    4、三维超声心动图(3DE)

    3DE就是从多个不同角度、位置获取心脏大血管的多幅两维切面,然后将所获取的资料输入计算机处理后重新显示其立体图像的一种新方法。在静息3DE的基础上加上时间因素使之动态实时显示即为动态三维超声心动图,又称四维超声心动图。3DE的研究开辟了超声心动图领域的新纪元,成为近年来的研究热点之一。

    经食管超声心动图(TEE)因其特殊的探查位置及其优质的图像显示扩展了经胸超声检查(TTE)的范围,弥补了TTE的不足。

    经食管探头属于改良的食管内窥镜,在标准的内窥镜的尖端加装一小的超声探头,由于探头距心脏较近,故分辨率高。TEE比TTE能更清楚地显示冠状动脉的近心端、显示左主干全长及左前降支与左回旋支,以及右冠状动脉,清晰度明显优于TTE,并同时用彩色多普勒技术观察其血流动力学状态,可探及脉冲多普勒频谱、测定流速及血流时相等。现TEE已成为探测冠状血流状况的重要手段。TEE能准确地评价左主干的狭窄程度及血流梗阻情况。作者单位通过TEE检查清楚显示心尖部室壁瘤及心尖部占位性病变。克服了胸前超声近场分辨率差的缺点。
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    5、心肌组织定征

    心肌声学特性定量分析及其临床意义即心肌超声组织定征(MUTC)为医学影像领域中有待开发前缘性课题。MUTC是一种无创评价心肌内在声学物理特性的方法,反映心肌结构和功能改变引起的超声波(高频信号)与组织相互作用变化,即MUTC实现心肌组织学诊断。

    MUTC包括多种不同技术和方法,从图像形成原理分为二种:一是利用现有模拟图像分析法,如研究心肌灰阶纹理分析,伪彩色编码及相素直方图分析,优点是可利用常规仪器取得的图像进行分析;但由于原始信息量大量丢失,且影响因素较多,仪器条件调节可改变原始信号强度,个体差异大,难以定量化和标准化,限制了临床应用。二是改变图像前处理分析法,使射频信号不经过处理直接提供数据做 定量分析或构成射频成像。超声波在介质中传播时,依介质交界面大小不同发生反射(如心内膜和血液之间介面)和散射,散射才能反应脏器实质组织状态,因此,进行心肌组织的超声背向散射成像(Backscatter Imaging)或用曲线计算背向散射积分(IBS),单位分贝dB,可定量分析心肌声学特性。
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    排列紊乱的心肌可引起心脏收缩性、弹性改变,缺血坏死心肌会改变心肌对超声波的衰减,心肌细胞水肿、炎性细胞浸润是心脏排异反应的病理基础,这些病理改变则会产生相应的心肌声学特性的改变,因此心脏是适合IBS成像组织定征的良好器官。可以预测MUTC是近年有待开发的课题,一旦实现MUTC的定量分析,尤其是IBS法,将使超声诊断发生质的飞跃,极大丰富超声诊断信息量。

    预测此技术对鉴别心肌存活性及转归有重要意义。该技术对移植心脏后排斥反应诊断具有特异性,对鉴别肥厚心肌是生理性或病理性也有重要意义。因此心肌组织定征的研究可能具有远大的前景和重大的经济效益。

    6、组织多普勒成像(TDI)与彩色室壁动态技术(CK)

    近年来组织多普勒成像(TDI)与彩色室壁动态技术(CK)的出现为超声心动图分析室壁运动提供了新的技术。

    TDI的基本原理是把彩色多普勒血流显像(CDFI)用于心肌显像以评价心肌的运动功能。因心腔及大血管内的血流速度慢而能量高,TDI技术将高速运动的血流信号滤掉,保留反映低频室壁运动信号,因此CDFI可以用于室壁的成像,通过将心肌的运动情况用彩色编码显示,可表现心肌的运动速度与方向,输出速度图、加速图、能量图。
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    TDI技术能够定性及定量分析心动周期不同时间、不同部位室壁运动的速度,通过对心肌节段的详尽分析,能够区分心肌内的不同速度的心肌组织,因此很可能检测到急性心梗前心内膜下心肌缺血这一病理过程。Sutherland等通过动物及临床的系列研究评价了该技术的可行性。结果证实TDI在缺血性心脏病中可以通过速度、加速度及能量强弱的信息来客观、定量地评价局部室壁运动异常情况;由于反映了局部心肌的收缩性,可以表明心肌的存活性。Doppler信号可在心肌造影后被加强,因此该技术(尤其是能量显示方式)也能够更直观地评价局部心肌存活性及再灌注情况,对局部室壁出现运动减弱、运动消失,可通过局部心肌运动方向、室壁厚度、色彩强弱、心动时相的分析进行综合判断。

    CK技术是声学定量技术(AQ)的进一步改进,基于背向散射(Integral Backscatter)原理,利用心内膜自动边缘检测(ABD)技术可定时、定量、定位、实时显示心内膜的运动。在收缩期能够实时连续地将由血液到组织的界面自动检测出来,并标以不同的色彩,红色表示收缩期开始,然后每隔33~40msec逐帧地由黄→深黄→绿→深绿进行彩阶转换。不同的色彩表示收缩期不同时相心内膜的移动距离。舒张期则是自动地识别组织到血液的界面,色彩转换是由蓝→深蓝→绿来显示舒张期心内膜运动的全过程。
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    CK技术显示了心动周期中不同时相心内膜运动的全过程,由于以显著的色彩编码,便于对异常心内膜运动的瞬时方式及幅度进行半定量、定量分析。为了验证其准确性,国内外诸多学者进行了一系列的动物试验及临床研究。结果显示CK技术不仅可以准确反映梗塞区范围,还能将梗塞区与非梗塞区、运动减弱与代偿性运动增强截然区分。Robert Lang等应用CK技术分析了20例正常人左室的收缩及舒张方式,并与40例病人(心肌梗塞的扩张型心肌病)进行比较,结果表明疾病组的室壁收缩幅度明显低于对照组。

    TDI、CK技术与负荷超声心动图及心肌对比超声心动图(MCE)综合应用可检测和评价室壁节段性运动功能,识别心肌的存活性,可作为无创性心肌检测技术用于冠心病、心肌病等的检测和诊断。

    但其最大的临床限制是受二维超声图像质量的影响,如图像质量不佳,则TDI和CK的临床应用极为受限。TDI和CK还受增益、心脏的移动和旋转运动、超声的入射角度等诸多因素的影响尚待进一步完善和发展。
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    7、二次谐波技术(倍频二次反射)(second harmonic image)

    二次谐波技术(即倍频二次反射)是近几年发展的一项超声新技术。当超声以特定的频率发射后(称为主波或基波),在遇到界面时即可得到垂直于界面的回波信号而成像,其间发射和接收的信号频率不变在某些非垂直发射波的界面可使声波发生散射,不能沿发射声波主轴返回,该部分声波的损失可使接收的声能发生衰减,二次谐波即是将这些散射波加以接收而成像的技术,但必须是在宽频带的基础上形成发射一次,接收两次的接收方式,且将两次声能衰减的散射波相加,此刻必须将主波抑制,结果可以增加信息量,增加低回声信号的分辨率。二次谐波可分为增强型、低频发射类型两种,前者主要应用于使用造影剂的情况自然组织二次谐波:利用组织的谐振特性,滤掉基波频率,将心肌二次谐波的频率分离放大,并采用宽频带探头接收;后者应用于非造影剂的情况下。二次谐波的存在问题仍受超声物理学特性的影响,声波发射及接收以及其声能的衰减,由于国际标准声能存在安全范围标准,不可随意增加,在部分病人中尤其是体胖患者显示效果仍不佳。

    综上所述,近年来超声心动图的新技术、新方法不断开发应用于临床。随着近代电子与多媒体计算机技术的发展,90年代超声诊断设备产生了质的飞跃,全数字化使超声设施提高到新的水平,崭新技术层出不穷,对迅速提高超声诊断水平、扩展超声诊断内涵具有巨大的推进作用,将更会有利于为临床提供准确可靠的信息。

    作者单位:杨浣宜(100037 北京市阜外心血管病医院), 百拇医药