存活心肌的超声心动图评估

一、负荷超声心动图

负荷超声心动图是一种无创性检测冠心病的诊断方法。其通过最大限度激发心肌需氧增加而诱发心肌缺血，通过实时记录室壁运动情况，评估心肌缺血所致节段性室壁运动异常。由于心肌缺血时室壁运动异常往往有心电图改变和心绞痛发生，从而提高了超声诊断冠心病的敏感性，也增加了其安全性。负荷超声心动图常用负荷的方法包括以下几种。①运动负荷试验：运动平板试验、卧位或立位踏车试验等；②药物负荷试验：包括正性肌力药（多巴酚丁胺）和血管扩张药（潘生丁、腺苷）；③静态负荷试验：包括冷加压试验、握力试验、心房调搏等。

（一）运动负荷试验

常用的运动负荷试验为运动平板试验和踏车试验。负荷超声心动图以出现室壁运动异常或原有异常室壁运动加重为确诊冠心病的标准。

（二）药物负荷试验

1.多巴酚丁胺负荷超声心动图　多巴酚丁胺剂量及用法：起始浓度为5μg/（kg·min），每3min递增至10、20、30μg/（kg·min），最大剂量为30～50μg/（kg·min）。经超声心动图各切面观察每一剂量及终止后5min的室壁运动，并记录血压、心率及12导联心电图。终止试验标准：多巴酚丁胺达峰值剂量；达到目标心率；出现新的室壁运动异常或室壁运动异常加重；出现心绞痛；心电图ST段下降≥2mv；频繁室性早搏或室速；收缩压≥220mmHg，或舒张压≥130mmHg，或收缩压比用药前降低≥20mmHg；出现不能耐受的心悸、头痛、恶心、呕吐等不良反应。若出现室壁运动异常可诊断为冠心病。

对多巴酚丁胺负荷试验结果的判定可结合：

（1）声学造影：通过注入声学造影剂使左心室造影，增强对心内膜边界的辨认，提高视觉评价的准确率，并且通过心肌灌注显像判断心肌活性，二者的结合能同时实现收缩储备和心肌灌注的评价，使对心肌活性的判断更客观准确。

（2）应变率成像：可测量所有心肌节段的心肌运动的量化指标在静息状态与负荷状态下的变化情况。

（3）彩色室壁运动（CK）：在CK技术基础上评价室壁运动，提高了对室壁运动判断的准确性，减少了人为主观因素的影响，提高了试验的敏感度、特异性和诊断准确率。

2.双嘧达莫药物负荷试验　双嘧达莫（潘生丁）为冠状动脉扩张药，双嘧达莫对正常的冠状动脉扩张，使其血流量增加达正常的5倍，而心肌氧耗量不增或略低。但对已有粥样硬化和狭窄的冠状动脉其扩张作用显著减弱，甚至完全不能扩张。冠心病患者在正常的冠状动脉充分扩张的同时，病变血管的血液灌注明显减少，出现“窃血现象”而诱发心肌缺血。潘生丁药物负荷试验是评价冠状动脉固定狭窄病变和冠状动脉小血管病变的有效手段，在存活心肌的评价中应用较少。

3.腺苷负荷超声心动图　腺苷是目前认为作用最确切和最强的冠状动脉扩张物质。腺苷可直接作用于内皮细胞和血管平滑肌细胞的腺苷A2受体，从而使动脉扩张，低剂量应用腺苷可通过增加冠状动脉血流速度检测冠状动脉血流储备，高剂量应用可通过对冠状动脉的“窃血作用”诱发心肌缺血。腺苷以其半衰期短、作用直接、副作用轻的优势，在缺血性心脏病的诊断及对治疗效果的评估上具有广泛的应用价值。

腺苷注射液经静脉持续静脉泵注入，剂量为140μg/（kg·min），用药时间6min。在给予腺苷注射液前，用药后3min，终止给药时和停药后5min 分别记录二维超声心动图与12 导联心电图，观察ST 段变化，同时监测血压和心率，出现明显阳性结果或副作用时及时停药。腺苷副作用的发生率达80%，主要有头痛、面红、心悸、胸部不适、呼吸加深或困难、低血压、房室传导阻滞等。但腺苷的半衰期极短，停药后副作用很快消失。

二、存活心肌的超声心动图检测

随着冠心病内科介入治疗及外科冠状动脉搭桥术的广泛开展，如何评价受损心肌的血流灌注及心功能改善状况也越来越受到关注。因为再血管化治疗仅能提高具有存活心肌患者的生存率，无活性的心肌经再血管化治疗后功能不能恢复。为此，提出了存活心肌的概念：即指冠状动脉缺血或再灌注后具有收缩储备的心肌，包括①顿抑心肌：指在严重短暂的心肌缺血缓解后（一般＜20min）受损心肌功能延迟恢复的状态，即血流已经恢复正常或接近正常时心肌收缩功能仍低下，延迟恢复；②冬眠心肌：指长期低血流灌注使受损心肌收缩功能适应性下降，心肌降低作功、减少氧耗，以维持细胞活性。二者的共同特点是心肌代谢存在、心肌细胞膜完整、具有收缩储备，对正性肌力药物有收缩增强的反应。

研究表明，冠脉微血管的完整性是确保心肌收缩储备和局部功能恢复的先决条件，是心肌存活的必备条件。但微血管的完整性（心肌组织灌注）与收缩储备并不匹配，心肌收缩储备与微血管完整性是存活性的两个不同方面，它们不能互相替代。因此，如何运用超声方法评价存活心肌成为超声技术发展的新热点。

（一）药物负荷超声心动图

1.小剂量多巴酚丁胺负荷超声心动图　目前临床检测存活心肌多应用小剂量多巴酚丁胺，起始浓度为2.5μg/（kg·min），每次递增2.5μg/（kg·min）至10或15μg/（kg·min），每个剂量维持5min。也有应用多巴酚丁胺3、5或10μg/（kg·min），每个剂量维持5min的方法。

小剂量多巴酚丁胺负荷试验的注意事项：①心肌梗死病人对小剂量多巴酚丁胺耐受性好，多数病人不出现不良反应；②必须注意观察室壁运动的改变，尤其是心肌梗死节段，但对正常节段也应注意观察，因部分患者有多支血管病变，在负荷后也可能出现新的室壁运动异常；③在试验过程中，应注意有无室性心律失常和心肌缺血表现。禁忌证为：心肌梗死后，病情不稳定，仍有心肌缺血表现者；有频发严重心律失常者；左心室腔内血栓者；高血压控制不佳者；不能耐受多巴胺类药物者。

心肌缺血反应的标志是在静脉滴注多巴酚丁胺时，收缩减弱节段收缩运动进一步恶化，无收缩活动节段在小剂量时出现一过性改善，但在较大剂量时，收缩运动再度恶化（双相反应）。出现以下改变有利于诊断存活心肌：①收缩活动减弱的节段负荷后较负荷前增强；②无收缩活动的节段负荷后出现收缩变厚，位移增加；③收缩减弱的节段在小剂量时较前改善，但随着剂量增加，出现收缩活动再次减弱。以第3条为特异性最高。

多巴酚丁胺负荷超声心动图预测存活心肌的准确率与正电子断层显像（PET）和单光子断层显像（201Tl-SPECT）的数据相差不大，总阳性预测率为83%，总阴性预测率为81%。对缺血心肌尤其是对运动消失节段的检测，多巴酚丁胺负荷超声心动图有更高的阳性预测率。

2.腺苷负荷超声心动图　腺苷剂量及用法同前。目前认为心肌缺血后微循环的损伤是一个动态变化过程，再灌注早期，心肌灌注异常可同时见于坏死心肌和存活心肌区域，因此早期的心肌灌注缺损并不代表心肌坏死。另外，再灌注后早期由于“微循环顿抑”而导致的微循环灌注的异常是随时间可逆的，心肌灌注逐渐恢复的心肌节段其功能也逐渐恢复。由此提示对存活心肌的检测也要动态观察。

缺血后微循环损伤伴有显著的冠脉血流储备的异常，而在局部微循环灌注仍异常的早期阶段，存活心肌的冠脉血流储备已恢复，因此再灌注后冠脉血流储备的测定能更早地检测心肌的存活性。腺苷负荷超声心动图结合心肌声学造影，能够对局部心肌微循环扩张储备功能进行定量评价，从而在再灌注早期检测存活心肌。

（二）心肌声学造影

从心肌微循环灌注的角度检测存活心肌的超声技术是近几年发展起来的心肌声学造影（myocardial contrast echocardiography，MCE）技术。声学造影剂由周围静脉注入后可产生大量微泡，新一代声学造影剂的微泡直径4～6μm，流变学特性与红细胞相似，结合MCE成像技术，可清晰地显示心肌的灌注状态，评价心肌血流灌注强度、范围，检测缺血心肌，评估冠状动脉狭窄程度及冠脉血流储备，心肌梗死溶栓或冠状动脉介入治疗后心肌再灌注效果，在冠状动脉搭桥术中为血供重建术适应证提供决策、评价搭桥效果等。

心肌微循环的完整性是MCE检测存活心肌的基础。微循环的完整性包括解剖结构的完整以及功能状态的完整，后者即微循环扩张储备功能的完整性。在冠状动脉缺血及再灌注过程中，心肌微循环的有效灌注是确保心肌存活的先决条件。MCE即通过评估心肌的灌注和微血管的完整性来识别存活心肌。

1.MCE的评价方法

（1）MCE心肌灌注的评价方法：MCE对心肌灌注的评价方法主要有两种。①进行定性分析预测局部心肌的存活性，即通过观察无运动心肌节段注射声学造影剂后有无灌注。与坏死心肌不同，存活心肌虽有局部运动异常，但由于微血管结构相对完整，保证了有效的心肌灌注，MCE常表现为正常均匀显影或部分显影（图4-3-1）。而坏死心肌由于局部微血管的破坏，再灌注后出现无复流现象，MCE表现为灌注缺损。②对局部心肌灌注进行定量分析。Ito等人选择31例陈旧前壁心肌梗死伴梗死相关冠状动脉通畅的病人，应用MCE对比相关心肌区域的运动状态。观察经左冠状动脉注入声学造影剂后，左心室前壁心肌与后壁心肌灰阶峰值强度（PI）比值与左心室前壁运动的关系，证明梗死区PI比值与局部收缩功能相关（r =0.88）。因此，PI是估计梗死区心肌存活性简单而可靠的指标。

图4-3-1　存活心肌MCE心肌灌注
在CPS模式下，实时显示造影剂和二维图像，可观察心肌的灌注及微循环状态

在慢性冠状动脉缺血的条件下，心肌对慢性低灌注的反应是收缩功能下降但保持其存活性（即冬眠心肌）。Shimoni等人研究显示MCE的再充盈曲线参数可以反映冬眠心肌的微血管特性，从而能够很好地预测局部心肌的存活性。

（2） MCE对微血管的完整性的评价：MCE结合冠状动脉扩张剂的使用，通过对局部心肌微循环扩张储备功能的定量分析来评价冠状动脉微血管的完整性。缺血后微循环损伤伴有显著的冠状动脉血流储备的异常，在再灌注后局部微循环灌注仍异常的早期，具备收缩力储备的存活心肌冠状动脉血流储备已恢复。研究表明再灌注后24h，冠状动脉血流储备＞1.6，局部心肌收缩功能恢复的可能性大。因此，再灌注后冠状动脉血流储备的测定能更早地检测存活心肌。

（3） MCE结合多巴酚丁胺负荷试验：MCE的特征是能显示心肌毛细血管是否健全，虽然心肌无收缩活动，但如果超声微泡能进入心肌梗死区则可证明有毛细血管，认为有存活心肌。在小剂量多巴酚丁胺作用下，可能出现心肌内微血管血流再分布，心肌缺血加重时，缺血区微泡进一步减少，则提示有存活心肌，但仍处于缺血状态。二者的结合进一步提高了诊断的准确性（图4-3-2）。

2.MCE的分析方法

（1）目测法：属定性和半定量分析方法。通过声学造影获得心肌灌注图像，使心肌组织回声增强，根据显影增强的效果分为0～3 级。局部组织血供丰富区域显影明显增强，而病变部位组织血流灌注较差；局部造影显影增强较弱或无增强，显示为灌注缺损。

（2）定量分析：心肌显影的二维灰阶及能量谐波显像的彩色视频密度由暗至亮分为0～255 级。微泡造影剂进入冠状动脉循环后迅速产生心肌显像并达到峰值密度（peak intensity，PI），随后逐渐消退。对MCE 观察区域进行定量分析并绘制时间-强度曲线，并得到定量指标：峰值强度（PI）；注射造影剂到出现心肌造影增强的时间；造影开始增强到峰值的时间（AT）；造影峰值强度减半时间（PHT）；造影持续的时间和曲线上升下降速率及曲线下面积等。曲线下面积及PI反映进入冠状动脉血管床的微泡数总量，可用于评估心肌血流量。时间-密度曲线可计算出区域性心肌血流分布和心肌灌注情况。

图4-3-2　MCE结合多巴酚丁胺负荷试验基线水平的心肌灌注
绿色取样点代表心尖部，黄色代表下壁，白色代表前壁。左图显示心肌灌注的时间-强度曲线，右图为定量指标：A 是局部组织能蓄积的最大微泡数量，β是曲线上升平均斜率

当声学造影强度处于一个稳态后，微泡进入或离开某一部分心肌循环的量是相同的，脉冲间隔时间与视频密度之间呈指数关系，符合公式：y = A（1-e-βt）。y 是脉冲间期t时间的视频强度（VI）；A是局部组织能蓄积的最大微泡数量，反映的是局部微血管密度，代表了毛细血管容积；β是曲线上升平均斜率，即造影剂微泡的充填速度，反映的是局部血流速度；两者的乘积（A×β）即反映了局部心肌血流量（MBF）。坏死心肌的（A×β）值明显低于存活心肌，当标化后的（A×β）值＜0.23时，提示局部心肌坏死。MCE 显示顿抑心肌的峰值强度（PI）较正常心肌无明显差别，再灌注早期由于反应性充血，PI值轻度增加，而此时心肌收缩功能减低，由此提示存活心肌（图4-3-3）。

图4-3-3　MCE结合多巴酚丁胺负荷试验峰值水平的心肌灌注
结合图4-3-2，经静脉滴注小剂量多巴酚丁胺达顶峰浓度，A 值明显增加，（A×β）反映了局部心肌血流量，提示心肌存活

由于实时MCE 能对心肌内感兴趣区的再灌注强度曲线进行分析，并对峰值强度、曲线斜率等参数进行测量，因此能定量局部心肌的血流量，提高MCE对存活心肌判断的准确性。许多研究将MCE与PET、SPECT等临床采用的其他检测存活心肌的方法进行比较，证实MCE 在判断存活心肌方面有着极高的准确性。