冠心病诊疗进展
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五、超声新技术在冠心病中的应用

近年来超声心动图的发展很快,有很多新技术诞生并应用于冠心病的诊断。

(一)定量的室壁运动分析技术

1.彩色室壁运动分析(color kinesis,CK)是一项实时、定量分析室壁运动的新技术,它是在声学定量的基础上,利用自动边缘检测(automatic border detection,ABD)技术原理对心内膜位移进行伪彩色显示,用不同颜色显示单位时间内心内膜位移的方向和距离,在心动周期末叠加显示同一心动周期内位移信息,为心内膜运动提供独特的彩色显示。国内外学者进行一系列的研究,认为除室间隔外,CK评价RWMA的准确性明显高于二维超声心动图,采用CK技术定量评价左心室局部收缩功能,结论可靠。但CK有两大缺点,其一是成像质量依赖于二维图像的质量,其次CK显示的是心内膜运动而非心肌运动,使得CK的应用在一定程度上受到了限制。
2.心肌组织定征(myocardial ultrasonic tissue characterization,MUTC)技术是一种无创性评价心肌内在声学物理特性的方法,反映了心肌结构与功能改变所引起的超声波(高频信号)与组织相互作用的变化,因此,MUTC能实现心肌的组织学变化。依数介质交界面大小不同发生反射和散射。散射能反映脏器的实质组织状态,因此,进行心肌组织的超声背向散射成像或用曲线计算背向散射积分(Integrated back scatter,IBS)可定量分析心肌声学特性。IBS、CK可联机显示直方图及分析据数,心功能检测选定方法后自动化分析与显示据数,简化操作步骤,节省操作时间。

(二)组织多普勒、斑点追踪显像及其衍生技术

1.组织多普勒成像(tissue doppler imaging,TDI)是近来主要应用于评价心脏整体和局部功能的一项超声新技术。主要原理是在传统的探查心腔内血流的彩色多普勒仪器基础上,通过改变多普勒滤波系统,除去心腔内血流产生的高速、低振幅的频移信号,保留心肌运动产生的低速、高振幅的频移信号,并经相关系统处理以彩色编码显示出来。定量组织速度和组织追踪成像技术是在TDI原理上发展起来的新技术,能够同时多点采集心肌的速度和位移情况,并通过采集各点室壁运动速度和位移据值评价左室整体和局部功能,它们为评价左右室及局部心肌功能提供了新的研究方法。TDI技术可在二维图上多点取样自动显现曲线及据数,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,对心肌节段详尽分析。
2.应变(strain)和应变率(strain rate,SR)显像是从组织多普勒成像技术衍生出来的新技术,可以判断速度阶差,从而判断收缩和舒张情况。应用应变和应变率显像可以更好地了解和定量局部心肌功能。应变是指物体的变形。应变率是指变形发生的速度。由于应变和应变率反映的是相对邻近组织的变化,因此能够区别主动收缩和被动牵拉,为无创性评价局部心肌功能提供了有力的定量工具,且不受呼吸以及心脏搏动的影响。此外,由于应变率成像的时间和空间分辨率都很高,可以精确地反映在整个心动周期内局部心肌的收缩舒张活动,识别不同节段之间心肌变形在空间和时相分布上的细微差别,这些优势使其对心肌功能的评价更加客观可靠,减少了观测者之间的差异性。其结合药物负荷SR还能够评价存活心肌。应变率在理论上,较组织多普勒更能反映心肌的形变和局部功能,具备评价各种心脏病局部精细功能的潜能,但实际应用中还存在图像变异性大、波形复杂、重复性欠佳、具有角度依赖性等缺点。
3.斑点追踪显像技术(speckle tracking imaging,STI)的出现,为评价心肌局部功能提供了新的研究方法。斑点追踪技术是一种不依赖角度、并能够通过追踪心肌组织稳定的声学斑点,定量测量心肌运动速度、位移、应变及旋转等参据,从而反映心脏运动、形变及功能的新技术。二维灰阶图像中心肌内包含众多均匀分布的声学斑点,这些小于入射波长的组织结构发生背向散射产生的斑点与组织运动同步。主要用于评价缺血心肌和梗死心肌,以及鉴别心内膜下心肌梗死和透壁性心肌梗死。二维应变能区分主动与被动运动,可以更加敏感而准确地识别异常节段运动。研究表明心肌梗死患者室壁运动异常节段纵向应变、径向应变及圆周应变较正常对照组均明显减低,而且旋转角度不变,并可出现应变曲线倒转,提示存在室壁矛盾运动。心肌梗死区域收缩应变减少,而非心肌梗死区域心肌应变保持正常,说明二维应变可以准确定位心肌梗死的范围。心内膜下心肌梗死的纵向应变减低而径向及圆周应变不变,透壁性心肌梗死的长轴及短轴应变均明显减低,表明长轴功能支配心内膜,而圆周功能在中层室壁体现。

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

实时三维超声心动图是超声技术发展的一大进步,其通过先进的超矩阵探头设备、精确的三维重建定位系统以及高灵敏度的据数处理系统克服了以往超声技术的众多诊断难点,RT-3DE具有操作简单,成像迅速,图像较清晰,立体感强的优点。有专家报道三维超声心动图应用于诊断冠心病使其诊断效果具有了质地性的飞跃。
RT-3DE实时采集和同步显示心脏三维结构,并能按照美国心脏病学会推荐的心脏影像学检查方法同时显示出左心室节段心肌的收缩功能及收缩同步性,左心室节段时间容积曲线和牛眼图技术在评价节段室壁运动和功能方面具有非常重要的优越性。国内外学者所作研究显示,对于心室形态不规则的患者,RT3DE较2DE更能准确测量不规则心腔容积。并且可以更加直观地表现节段性室壁运动减低的部位与程度,故它可以用于评价右室功能和运动异常。RT-3DE并能从任意角度切面观察心内病变,评价心肌病变、心内血流及心功能,自动定量分析并显示据数。此外,还可进行血管腔内超声三维显示。技术的成熟为评价左室整体收缩及节段性收缩运动提供了更多选择。

(四)声学造影技术

超声用于诊断心肌微循环状态的有效方法。它采用向血管内注射含有微气泡造影剂,并用超声观察到达冠状动脉微小血管后,微气泡的散射作用使心肌组织回声增强的方法,获得清晰的心肌组织影像。由于微泡比红细胞直径还小,故能够自由地通过心肌的毛细血管并均匀分布于心肌,从而反映心肌的微循环状态。
心肌声学造影主要用于判断心肌微循环的灌注状态。采用X线冠状动脉造影只能显示内径100μm以上的冠状动脉,而对穿透支以及分布于心内膜下心肌的微血管却无法显示,不能反映整个心肌尤其是心内膜下心肌的供血状态,故此时采用心肌声学造影可以阐明冠心病患者在微循环状态下更精细的病理生理变化。
其在临床上主要应用于以下几个方面:①急性心肌梗死早期诊断与处理选择:超声检查显示急性心肌梗死区域心肌无回声增强,即呈现为充盈缺损。此结果与核素自显影结果一致;②估测再灌注后的梗塞面积;③评价溶栓疗效:若溶栓后声学造影显示充盈缺损无改善,表明溶栓失败,可考虑行补救性PTCA。若溶栓后心肌充盈缺损消失或几乎完全消失,则表明溶栓成功,但也可能为再通后反应性充血造成的假象。此时可通过药物负荷试验进行鉴别;④评估侧支循环和心肌存活性;⑤评价冠状动脉血流和血流储备;结合负荷试验可检出潜在的心肌缺血区域,从而达到早期诊断冠心病的目的;⑥心肌声学造影在术中的应用:MCE(myocardial contrast echocardiography)可以评估血管桥的移植位置是否合适;MCE还可指导心脏停搏液的输入途径及评价停跳液的分布;⑦通过MCE还可以判断冠状动脉内皮细胞功能,通过测定微泡的血管黏附性可判定冠脉内皮细胞功能及血管损伤程度,此技术可望替代创伤性治疗。

(五)血管内超声

随着微型导管超声换能器和声学成像技术的飞速进步,血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)检查已由实验研究阶段逐步发展成为冠心病临床诊断和介入治疗中具有重要价值的新方法。IVUS利用安装在心导管顶端的微型超声换能器,在血管内发射和接收高频超声信号,实时显示血管的切面图像,能清晰显示管壁结构的厚度、管腔大小和形态等,甚至可以辨认钙化、纤维化和脂质池等病变。
血管重构指在动脉粥样硬化发展过程中的重构指据增加(正性重构)或减少(负性重构),是血管对血流阻力、动脉管壁损伤及血管内皮细胞增殖的代偿性反应。IVUS 能够精确地评价冠状动脉的重构。冠状动脉斑块的不稳定程度是临床心血管事件的发生发展中的另一重要因素,IVUS诊断不稳定斑块有较高的特异性和敏感性。与仅根数狭窄程度来决定是否干预的冠心病不同,IVUS根数血管重构性质、斑块性质及部位决定临床干预的策略。
IVUS的临床应用不仅可以观察到血管重构现象,而且可以在体内观察血管重构的动态过程。斑块破裂和血栓形成是急性冠状动脉综合征的主要发病机制,IVUS不仅可以发现易损斑块的血管内形态、特点和部位,而且通过研究可以检测出易损斑块和已经破裂的斑块,通过进一步研究可以发现高危病人,从而指导早期进行干预治疗。IVUS的治疗性应用也已出现。动物模型中,超声治疗可预防介入治疗后的血管内膜增生。IVUS可通过提高基因进入血管细胞的能力来帮助基因治疗冠心病。
综上所述,超声心动图技术在冠心病诊疗中起着十分重要的价值。随着超声新技术的不断发展,将有越来越多的超声新技术应用于诊断冠心病,采用多种技术的联合使用必将有益于提高冠心病的诊断率,并为临床治疗,评估术后疗效、预后评价提供更多依数。

(王浩 吴伟春)