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超声心动图负荷试验在心脏疾病的应用研究

摘要:超声心动图负荷试验( Stress echocardiography,SE) 是指用不同的负荷方法,激发心血管系统的反应,观察受检人心脏室壁运动状况及血流动力学变化,从而评价心肌血流灌注及左心室的功能的一种技术[1-2].它有广义和狭义的两层含义,狭义是指用增加负荷的方法
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  超声心动图负荷试验( Stress echocardiography,SE) 是指用不同的负荷方法,激发心血管系统的反应,观察受检人心脏室壁运动状况及血流动力学变化,从而评价心肌血流灌注及左心室的功能的一种技术[1-2].它有广义和狭义的两层含义,狭义是指用增加负荷的方法诱发心肌缺血,提高超声心动图检测冠心病的敏感性; 广义是指利用增加负荷的方法,提高诊断各种心脏疾病的敏感性和评价心脏整体及局部的功能状况。负荷试验的方法一般包括运动、药物、精神、过度通气、心房调搏和冷加压负荷试验。临床上运动及药物负荷多见[1-3].本文将对超声心动图负荷试验在心脏疾病方面的研究进展予以综述。

  一、SE 在临床上常用的方法及特点

  1. 运动负荷超声心动图( exercise stress echocardiography;ESE)运动负荷超声心动图包括活动平板运动试验、蹬车运动负荷、二级梯运动试验、等长握力试验。目的是用体力活动的方法增快心率,增加心肌耗氧量,是冠状动脉血流储备耗竭而诱发心肌缺血,表现为室壁运动异常,此法较药物负荷的敏感性略高,但不能在运动过程中进行实时超声跟踪检查是其缺点[4-5].ESE 是最符合人体生理状态的心脏负荷形式,缺陷是对具有运动系统功能障碍、呼吸系统疾患、全身性疾病患者以及年老体弱者不实用,且 ESE 引起肺通气量增加,影像图像清晰度。胸部受到大幅度呼吸运动的影响,也难以保持同一标准切面的位置,不利于前后比较[2,4-6].

  2. 药物负荷超声心动图试验( pharmacologic stress echo-cardiography; PSE)在药物负荷超声心动图试验发展过程中,人们尝试的药物包括多巴酚丁胺、多巴胺、阿布他明、双嘧达莫、腺苷及三磷酸腺苷等。与运动负荷相比,这些药物简便准确、检查患者体位稳定、无运动后呼吸幅度增大的干扰,超声图像清晰,更适宜于体能差,下肢活动不便者。临床应用中发现有些药物由于其低阳性率和间接作用( 如严重低血压) 及副作用太多( 如气短、室速) 等因素,现在已经很少使用[2,6-8].

  ( 1) 多巴酚丁胺负荷超声心动图试验( dobutamine stressechocardiography; DSE)多巴酚丁胺是一种人工合成儿茶酚胺,其血浆半衰期很短,只有 2 分钟左右。它主要通过兴奋 β1、β2、α1 等肾上腺素能受体发挥作用[9-11].研究证实,小剂量多巴酚丁胺主要作用于 β1 受体,具有显着的正性肌力作用; 大剂量多巴酚丁胺刺激 β2、α1 受体,增加心肌收缩力和心率,使心肌耗氧量增加,从而诱发心肌缺血[[11-13].正常情况下,同时兴奋的 β2 受体的扩血管作用与之相抵消。然而,当冠状动脉粥样硬化时,内皮细胞功能障碍和增强的 α 肾上腺素能紧张性导致多巴酚丁胺兴奋 β2 受体的血管舒张功能减弱[9-10].逐步增加多巴酚丁胺的剂量,能够获得与运动负荷相似的结果,受试者的心率和动脉血压显着增加,使心肌供氧与需求失衡,产生窃血现象,从而导致节段室壁运动异常。

  该药物尽管会造成少数患者心率加快、血压升高、头痛、胸痛及气促等不良反应,严重会导致心律失常。但是这种检测方法具有无创、方便、廉价、敏感性及特异性均较高的优点,已经成为较为广泛的心血管诊断技术,不仅广泛应用于冠心病的诊断和评价[3,14],也逐渐用于瓣膜病的临床诊断、治疗方式选择及预后评价[6,15-16].

  ( 2) 腺苷负荷超声心动图试验( adenosine stress echocar-diography; ASE)腺苷是血管 A2 受体的激动剂,是很强的血管扩张剂[17-19].其主要通过扩张冠状动脉增加正常血管血流量,一方面可直接促使本身缺血区血流量进一步下降,另一方面也可通过引起狭窄近段与远端的压力差增大,共同造成病变区心内 膜 和 心 外 膜 的 纵 向 窃 血,最 终 增 加 室 壁 运 动异常[18-20].

  尽管 ASE 还没有常规用于临床,很多研究表明诊其断冠心病的敏感性低于 DSE.但是,近来 Xing 等通过围心肌梗死期的狗进行实时心肌对比造影分别结合腺苷及多巴酚丁胺负荷超声心动图试验,发现二者的诊断能力相当[21].且腺苷的安全性和耐受性优于多巴酚丁胺。另外,近年来人们逐渐将腺苷的扩血管作用应用于冠状动脉血流储备( comnary-flow reserve,CFR) 和冠状动脉窃血( 冠状动脉血流速度储备< 1) 的研究。静息时应用冠状动脉血流成像技术可测得静息状态峰值速度,注射腺苷后,冠状动脉阻力血管的扩张致而血流量增加,测量冠状动脉最大充血时峰值速度,从而得到 CFR[20,22-23].虽然腺苷是最强的冠状动脉扩张剂之一,但其峰值作用时间极短( 约 10s) ,要求采用中、大静脉滴注维持,相对复杂。并且临床上使用该药物,价格较贵,增加患者负担[24].

  ( 3) 三磷酸腺苷负荷超声心动图试验( adenosine triphos-phate stress echocardiography; ASE)ATP 是临床上的一种常用药,价格低廉,较常用于心肌营养及终止心律失常等,通常经冠状动脉及静脉给药。而且ATP 半衰期较长,因而其达峰时间和作用时间比腺苷常,扩张冠状动脉微循环时间更长[24-26].

  研究表明,静脉泵入 ATP 测得血流储备值与静脉泵入腺苷测得 FFR 具有明显的线性相关,因此外周静脉泵入 ATP与肘静脉泵入腺苷具有相同的作用,可以用于 CFR 值的测定[26].ATP 的不良反应一般包括房室传导阻滞、血压下降、心率增加及类似心绞痛的胸痛,但较腺苷均轻,可在 30-60s左右停止,患者易于接受[20,26-27].

  二、超声心动图试验在临床上的应用

  SE 检查不仅用于冠心病的诊断,近年来已经被广泛应用于心脏移植、心脏瓣膜病及先天性心脏病和心肌病中[28-29].

  1. 超声心动图试验在冠心病方面的应用

  冠心病是目前引起死亡最主要的疾病之一。SE 可以通过分析节段性收缩功能指标和左心室整体收缩功能指标的变化,达到准确评估 CAD 和心肌缺血,特别是对隐匿性缺血的早期检出的目的[2,18,30].通常 SE 检查多优先选择跑步机和仰卧位蹬车的运动负荷方法,以其能够准确评估患者预后。最近,Fine 等[31对 7236 例经跑步机运动负荷试验代谢当量超过 10 的患者进行分析后发现,SE 诊断冠心病有较高的敏感性和特异性,结果表明仅有 12% 的患者在运动负荷时有缺血性室壁运动异常的表现].

  而对于运动障碍或不推荐行 ESE 的患者,评估室壁运动的首选药物多为多巴酚丁胺或双嘧达莫。早前就有报道指出 DSE 诊断多支血管病变的敏感性较单支血管病变的敏感性高,分别为 100% 和 81%,并认为该方法诊断冠心病不但与冠状动脉狭窄程度有关而且还与病变的形态有关,对复杂病变的诊断敏感性明显高于简单病变( 83%比 55%)[32-33].近年来,随着研究的深入,越来越多的学者开始扩展 SE在冠心病领域中的应用。邓文斌等[30]对 28 例临床可疑冠心病患者行大剂量 DSE 结合应变率成像技术,以心内膜下心肌纵向收缩期峰值应变为主要检测指标,可定量评价心肌收缩的微小变化,对隐匿性缺血的检出提供了无创的新方法。

  Cortigiani 等[14]学者用 SE 评价了 6 214 例高血压和 5 328 例非高血压的预后影响。这些患者都通过 SE 诊断有无合并冠心病。研究表明,高血压患者合并冠心病或可以冠心病时,更易诱导临床缺血和左心室功能的改变。

  特别是针对日益发展的心脏移植领域,国际心肺移植指南[34]最近指出,SE 可用来评估无法进行侵入性检查的心脏移植术后患者的血管病变同时,Bombardini 等[35]一项针对39 例脑死亡心脏供体的多巴酚丁胺 / 双嘧达莫负荷试验研究指出,药物 SE 有望成为辅助选择心脏移植供体的有效检查。

  药物负荷超声心动图血管扩张剂或多巴酚丁胺能够评价 CFR.CFR 是指冠状动脉处于最大扩张状态下冠状动脉血流量与基础状态下冠状动脉血流量的比值,它反映了冠状动脉循环潜在的供血能力。SE 通常用来评价左前降支( LAD) 冠状动脉,类似于经有创性的血管造影技术获得的血流储备分数( fractional flow reserve,FFR) 评估。

  早前 Rigo 等[36]通过 SE 与多普勒超声评估糖尿病和非糖尿病患者的冠状动脉血流储备,≤2. 0 考虑异常。提示 SE能筛选出其合并或可疑冠心病,并评估预后。近年,Forte等[37]纳入 33 例低危冠心病患者在 DSE 下评估冠状动脉血流储备关系,证实使用多巴酚丁胺测定患者 LAD 的冠状动脉 CFR 具有高度可行性,可间接反映冠状动脉病变的程度。

  Cortigiani 等[38]学者通过一项前瞻性,多中心性 4 313 例已知或可疑的 CAD 患者的观察研究,行 SE 下中远端 LAD 评估,发现激发条件下 CFR≤2 是病死率的独立预测指标。Gaibazzi 等[39]通过分析一项纳入 718 例患者的队列研究发现,血管扩张剂 SE 下 LAD 的 CFR 和心肌灌注评价可增加对患者心脏事件发生的预测能力。然而,由于 LAD 的 CFR 操作过程复杂性及检测部位局限性,目前尚难以用于大人群患者的研究中[40].新近研究显示,有学者[41]利用 DSE 检出室壁运动异常的敏感性和特异性,完成了对心脏再同步化治疗效果的评估。

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