【編者按】近期，由萊頓大學(xué)心血管中心Joyce博士等在Heart雜志撰文,，系統(tǒng)介紹了負(fù)荷超聲心動圖技術(shù)的新進(jìn)展,。
一、負(fù)荷超聲心動圖簡介
對懷疑或確診為冠心?。–AD）的病人進(jìn)行診斷或評估患者的心肌缺血狀況,，負(fù)荷超聲心動圖是一種十分有效，經(jīng)濟(jì)和可靠的工具,，這種技術(shù)的預(yù)測價值已經(jīng)被大量研究所證明,，包括糖尿病病人，女性,，老年人,，以及心肌梗死后或冠狀動脈再灌注患者。負(fù)荷超聲心動圖另一個重要的作用是檢測心肌活性或可逆的功能障礙心肌,，尤其在CAD和左心室（LV）收縮功能障礙有關(guān)的患者中,。
負(fù)荷超聲心動圖可以在運(yùn)動（自行車或跑步機(jī)）或藥理作用下(多巴酚丁胺、雙嘧達(dá)莫和腺苷)進(jìn)行,。由于能很好預(yù)測運(yùn)動能力,，運(yùn)動超聲心動圖在很多情況下是首選。
二,、藥物負(fù)荷超聲心動圖：多巴酚丁胺負(fù)荷超聲心動圖（DSE）
藥物負(fù)荷超聲心動圖具有避免運(yùn)動（換氣過度,，胸壁過激運(yùn)動）而導(dǎo)致圖像質(zhì)量顯著降低的優(yōu)勢，從而可以提高診斷準(zhǔn)確性,，此外病人不能運(yùn)動也可以選擇藥物負(fù)荷超聲心動圖,。多巴酚丁胺是一種廣泛使用的擬交感神經(jīng)劑，在高劑量下增加心肌需氧量和鍛煉類似,，從而在冠狀動脈狹窄血流量受限的情況下誘發(fā)動脈缺血,。本文將聚焦于多巴酚丁胺負(fù)荷超聲心動圖（DSE）。
DSE誘導(dǎo)動脈缺血的特點是新發(fā)或惡化病灶的心室壁運(yùn)動異常加劇,。如果存在足夠的心肌收縮力儲備,，低劑量多巴酚丁胺可增加心肌灌注和心肌收縮力。此時隨著心肌收縮力的增加出現(xiàn)節(jié)段性室壁運(yùn)動功能障礙(即峰劑量發(fā)生惡化,，所謂的“雙相反應(yīng)”),，從而可以預(yù)測心肌活性。和灌注成像相比,，DSE具有相似的敏感性但更高的特異性,，由于其經(jīng)濟(jì)且可以避免電離輻射,，所以這種非侵入性成像方法日益重要。
然而由于圖像質(zhì)量依賴專業(yè)人員,，以及缺乏定量的診斷,，這可能影響DSE的準(zhǔn)確性。同時,，對高度敏感的成像技術(shù)興趣正在增長,，這些技術(shù)或許比誘導(dǎo)下心室壁運(yùn)動異常更早發(fā)現(xiàn)早期缺血性級聯(lián)反應(yīng)。
本文總結(jié)了已建立的和新興先進(jìn)技術(shù)在提高負(fù)荷超聲心動圖在其動脈缺血檢測和活性評估的準(zhǔn)確性所做的工作,，特別通過使用對比劑來使左室顯影提高可視化,，主要聚焦于使用心肌形變分析來進(jìn)行定量。
三,、DSE造影劑：提高可視性
足夠的心內(nèi)膜邊界可視化,，對于減少觀察者之間臨床判斷的不同和提高負(fù)荷超聲心動圖診斷的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
盡管已有研究證明使用二次諧波成像可改善觀察者之間一致性和準(zhǔn)確性,，但在那些身體質(zhì)量指數(shù)高或阻塞性肺疾病患者中,，臨床醫(yī)生可能由于聲窗較差而影響心動圖判讀。靜脈注射造影劑可以穿過肺血管床來使左室顯影,，從而改善這些患者心室大小和全部或局部區(qū)域心肌收縮功能的評估效果 (圖?1示),。
圖1、使用造影劑的藥物負(fù)荷超聲心動圖：80歲女性患者,，主訴胸痛,。A和B分別示基線水平、低劑量,、峰劑量,、恢復(fù)期的有無造影劑的左室心尖四腔觀。在峰劑量時,，左室增強(qiáng)的影像可見心尖段運(yùn)動障礙（箭頭示），非增強(qiáng)時圖像較差,。C和D示左前降支大部分堵塞（箭頭示）,，右冠脈正常。
近期一項臨床實驗證實也證實了使用造影劑的好處,。這項研究中,，101位患者同時接受隨機(jī)的對比劑增強(qiáng)研究，無論是在休息還是峰值負(fù)荷下,，使用造影劑均顯著提高心內(nèi)膜可視程度,。在缺乏最佳的圖像質(zhì)量（較差的可視范圍大于2個節(jié)段），目前的指南推薦聯(lián)合二次諧波成像和造影劑使用,。
四,、超聲造影劑：不增加嚴(yán)重心肺不良反應(yīng),，需警惕嚴(yán)重過敏反應(yīng)
之前擔(dān)心超聲造影劑會造成嚴(yán)重心肺不良反應(yīng)，目前大量研究已經(jīng)否定這種擔(dān)心,，并且后續(xù)的生存分析也證實了它的安全性,。具體地說，使用的這些造影劑并不增加死亡率,，急性心肌梗死率和其他嚴(yán)重不良事件,，甚至和那些休息或壓力下的負(fù)荷超聲心動圖患者相比，結(jié)果也是如此,。然而由于潛在的嚴(yán)重過敏反應(yīng),，重癥病人仍然需要謹(jǐn)慎使用。值得注意的是,，急性冠脈綜合征后第一周使用造影劑仍然是禁忌,。
五、形變分析：原則和技術(shù)
通過二維超聲心動圖評估局部功能是十分主觀的而且依賴于足夠高的圖像質(zhì)量,。對負(fù)荷超聲心動圖的判斷,，需要綜合室壁增厚和運(yùn)動結(jié)果,，并且同時比較多個區(qū)域（包括那些當(dāng)前視窗以外的區(qū)域）,，以及區(qū)分真運(yùn)動與平移運(yùn)動。通過量化指標(biāo)包括心肌組織運(yùn)動速度和形變成像,，將克服許多這些挑戰(zhàn),。
心肌組織運(yùn)動速度成像檢測心臟運(yùn)動而不是心肌壁變形，因此可能會受整個心臟運(yùn)動,，心臟旋轉(zhuǎn)和相鄰區(qū)域運(yùn)動的影響,。相反，局部的形變指標(biāo),，如組織多普勒成像（TDI） 派生的應(yīng)變和應(yīng)變率成像以及最近斑點追蹤超聲心動圖（STE）派生的應(yīng)變率參數(shù),，代表一種高度靈敏的通過測量大量肌纖維收縮和舒張來量化區(qū)域心肌功能的方法（圖2示）。
圖2：TDI和STE派生的應(yīng)變成像,。A??TDI派生的應(yīng)變,，所選取的感興趣區(qū)域，時間-應(yīng)變曲線長軸收縮期峰值應(yīng)變?yōu)?8%,，主動脈瓣開放（AVO）和關(guān)閉（AVC）已標(biāo)示,；B STE派生的應(yīng)變成像，選取了左室心尖四腔切面感興趣的六個節(jié)段,，時間-應(yīng)變曲線已分別展示（ApL,，心尖側(cè)；ApS,，心尖部間隔壁,；BAL,，基底前外側(cè)；BIS,，基底部中隔下緣,；MAL，中部近間隔壁側(cè)壁,；MIS,，中部近間隔下緣）。
TDI和STE派生的應(yīng)變數(shù)據(jù)的特征采集和分析和總結(jié)在框1和2中,。
框1：TDI多巴酚丁胺負(fù)荷超聲心動圖數(shù)據(jù)采集和分析
框2：斑點追蹤超聲心動圖（STE）數(shù)據(jù)采集和分析,。
具體來說，應(yīng)變表示心肌纖維長度變化相對其原始長度百分比,，而應(yīng)變率(1?/S)代表其對時間的導(dǎo)數(shù),。在平移和/或受限運(yùn)動中二者均不易受影響，且從基底部到心尖部是均勻分布的,，如此便可評估心肌形變活性成分和收縮力,。
心肌纖維在心內(nèi)膜，心肌層和心外膜的空間定位導(dǎo)致左心室產(chǎn)生多向形變特征--在縱向,、圓周方向縮短而徑向方向增厚,。STE允許評估在所有三個方向的形變以及量化轉(zhuǎn)動力(扭曲力/扭轉(zhuǎn)力)，反映了心尖到心底伴隨變形的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動,，這確保了在心肌壁區(qū)域應(yīng)變分布的均等性,。此外，形變參數(shù)從心肌肥厚以及它的程度上出發(fā),，從而提供左室一個局部(乃至整個)功能更內(nèi)在的描述,。
越來越多來源于這些技術(shù)基于時間相關(guān)的參數(shù)是心肌收縮后收縮（PSS），它反映了在主動脈瓣關(guān)閉后增厚的心肌發(fā)生收縮(圖3),。定義病理性的PSS標(biāo)準(zhǔn)包括：短暫的PSS(在心肌缺血或缺血后緩解期間),，存在收縮功能下降(收縮期張力峰值>?7%)或中度減少收縮功能(?7%?>收縮期峰值張力>?18%)，PSS存在>?20%的峰值應(yīng)變或發(fā)生PSS>?主動脈瓣關(guān)閉后90ms,。
圖3：心肌收縮后收縮,。冠脈三支病變患者，左室射血分?jǐn)?shù)35%,，后外側(cè)壁下緣運(yùn)動功能減退。A?TDI派生的應(yīng)變曲線示前壁受損的收縮期峰值應(yīng)變（黃箭頭-4.5%）和下壁收縮后收縮（藍(lán)箭頭-3.7%）,；B?在低劑量多巴酚丁胺時,，可見前壁收縮期峰值應(yīng)變（黃箭頭-7%）和下壁收縮后收縮（藍(lán)箭頭-6%）改善。
因此,，一個可靠的主動脈瓣打開和關(guān)閉的定義對于評估PSS至關(guān)重要,。幾個模型已經(jīng)被提出來定義這些重要的時間點,。使用顏色編碼的TDI，結(jié)構(gòu)上的彩色編碼TDI?M模式在二尖瓣收縮末期和舒張早期出現(xiàn)一條細(xì)細(xì)的藍(lán)線,，這分別表示主動脈瓣的關(guān)閉和打開,。
在二維斑點追蹤超聲心動圖，分析應(yīng)該在左室心尖部長軸位主動脈瓣關(guān)閉可以看見時開始,。軟件將自動使用那個時間點來定義心尖二腔和四腔切面的主動脈瓣關(guān)閉,。所有這些參數(shù)(單獨或聯(lián)合)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于檢測急性或慢性心肌缺血和預(yù)測局部心肌恢復(fù)或活性。
六,、冠心病和心肌缺血檢測
心肌缺血傳統(tǒng)定義是負(fù)荷超聲心動圖一個局部的心肌肥厚減少或心內(nèi)膜邊界向內(nèi)運(yùn)動,，反映心肌徑向功能，在出現(xiàn)心電圖描記的變化和癥狀之前可檢測缺血性級聯(lián)反應(yīng),。然而心肌缺血導(dǎo)致的心肌改變首先發(fā)生在心內(nèi)膜下層,，并伴隨著缺血性級聯(lián)的第一組分在心肌纖維層之間異質(zhì)性流動。
考慮到長軸功能很大程度上取決于心內(nèi)膜下纖維,，縱向形變參數(shù)(應(yīng)變和應(yīng)變率)而不是徑向函數(shù)參數(shù)可在DSE中更早地檢測早期動脈缺血,。此外，考慮到動脈缺血不但減少收縮幅度,，而且也減緩其發(fā)生和速度以及延緩舒張的起始,，形變分析提供了的額外優(yōu)勢來評估收縮期縮短的時間參數(shù)，而且并沒有減少它的振幅,。
PSS是一個極其敏感和早期的指標(biāo)來評估急性心肌缺血并且被認(rèn)為能直接反映心內(nèi)膜下血流量減少,。表1總結(jié)了反應(yīng)在休息和低、峰值劑量下DSE圖像(縱向)形變參數(shù)--應(yīng)變,、應(yīng)變率和PSS,。
表1：不同缺血狀態(tài)下，休息和DSE時縱向形變參數(shù)匯總,。注：*可能出現(xiàn)在休息狀態(tài)下2/5以上的正常人群,，一旦出現(xiàn)，等級會偏低,；0?無,；↓?減少；↑?增加,；↗與休息時比增加,；↘與休息時比減少；╱↘開始增加隨后減少,；↗↗大幅增加,；↘↘大幅減少。PSS?收縮后收縮,；PSSR?收縮期峰值應(yīng)變率,；SS?收縮應(yīng)變
然而在正常組織使用多巴酚丁胺,，形變將會增加（應(yīng)變率線性增加和應(yīng)變增加直到左室充盈，因此心率增加導(dǎo)致搏出量減少）,，在急性心肌缺血組織形變收縮成分會線性減少而收縮后收縮成分會增加,。
這些定量技術(shù)單獨或聯(lián)合專門的室壁運(yùn)動分析來檢測心肌缺血的準(zhǔn)確性的臨床研究調(diào)查證據(jù)正不斷增加。Voigt等的臨床研究表明,，應(yīng)變類指標(biāo)用于區(qū)分節(jié)段性急性缺血心肌和正常心肌的價值,。44名已知或懷疑CAD患者在進(jìn)行DSE同時使用心肌灌注核成像來確定局部急性心肌缺血，TDI縱向應(yīng)變和應(yīng)變率參數(shù)在識別誘導(dǎo)的心肌缺血中可行性和準(zhǔn)確性得到了證實,。
最近一些研究也測試STE形變參數(shù)對CAD和心肌缺血的診斷價值(圖4),。在一個相對大型的研究，197名患者接受DSE,，使用STE自動心肌形變分析的可行性和準(zhǔn)確性大大提高,。具體來說，STE縱向應(yīng)變率(84%對75%)和收縮期末應(yīng)變(88%對75%)敏感性比136名接受冠狀動脈造影患者的室壁運(yùn)動評分檢測CAD要優(yōu)越,。
圖4：用多巴酚丁胺負(fù)荷STE應(yīng)變成像診斷心肌缺血,。A?休息時，心尖四腔,、二腔和三腔切面的時間-縱向應(yīng)變曲線顯示除基底部中隔下段受損,，其余段縱向應(yīng)變正常；極坐標(biāo)靶心圖（紅色代表正常應(yīng)變值,，應(yīng)變值減少則紅色變淺,，失去收縮形變能力用藍(lán)色表示）提供縱向應(yīng)變節(jié)段性和全局值（-20.1%；B峰值負(fù)荷時,，左室縱向應(yīng)變?nèi)质軗p（-9.9%）,，基底部和中部間隔下壁以及后基底部和中部側(cè)壁表現(xiàn)明顯；冠脈造影示回旋支中段(C圖示）和后外側(cè)支（D圖示）狹窄,。
在Hanekom等的研究中,，對比STE和TDI派生的縱向形變參數(shù)在150名接受DSE和隨后的冠狀動脈造影。只使用以下節(jié)段(對應(yīng)室間隔尖部的冠脈左前降支(LAD)?,、對應(yīng)基底部后段冠脈回旋支和中部下段的右冠狀動脈（RCA）)比較這兩種方法診斷精度,，發(fā)現(xiàn)在LAD上是相似的。然而在RCA?上STE應(yīng)變的診斷精度相對較低,，最有可能是因為后一種技術(shù)很大地依賴圖像質(zhì)量,。
“哨點”節(jié)段方法的使用加上獨立的角度，STE的半自動和用戶友好型發(fā)展,，代表輔助驗證DSE上人眼不可見心肌缺血異常一個重要的進(jìn)展,。相對于已有冠狀動脈狹窄的再通預(yù)后，可以在早期準(zhǔn)確地揭開這種缺血性反應(yīng)的技術(shù)，有很大潛力在特定的患者人群中提供更好的風(fēng)險分層,，從而改善預(yù)后。
七,、心肌存活性檢測
DSE對于識別有存活的功能異常心肌和潛在的恢復(fù)能力的預(yù)測價值是無可爭議的,。DSE存活性評估的特點是識別收縮儲備，定義為靜息狀態(tài)下用于募集對多巴酚丁胺變力性刺激反應(yīng)的心肌功能障礙,。雙相反應(yīng)是最具體的表現(xiàn),。
然而在負(fù)荷超聲心動圖下用室壁運(yùn)動得分評估心肌存活力是主觀的，它很大程度上依賴操作者,。此外,，在已經(jīng)存在的異常的心肌，評估局部室壁運(yùn)動改變增加了傳統(tǒng)室壁運(yùn)動解釋的復(fù)雜性,。因此,，使用形變參數(shù)分析收縮儲備然后定量評估可能更吸引人心，他對提供預(yù)后終點非常重要,。
如表1所示,，在基線水平、低劑量和峰劑量時對多巴酚丁胺的反應(yīng),，形變參數(shù)遵循典型的模式,，在急、慢性心肌缺血中均一樣,。至于DSE時基礎(chǔ)水平的心肌存活,?心肌頓抑(在正常心肌灌注下可逆性的節(jié)段性心肌功能障礙)與在休息應(yīng)變和應(yīng)變率降低有關(guān),，并且存在PSS；但在多巴酚丁胺作用下,，收縮形變幾乎恢復(fù)正常而峰值劑量下PSS消失,。相反，冬眠心肌(由于持續(xù)灌注不足和/或重復(fù)的心肌缺血造成的可逆性節(jié)段性障礙)或慢性心肌缺血造成殘余的嚴(yán)重狹窄在多巴酚丁胺作用下可能顯示一個小的起始增長的應(yīng)變率/應(yīng)變,，隨后在高劑量下減少,，自始至終PSS都增加。
定量分析也允許由不透壁心梗向透壁心梗分化,。慢性不透壁心?？赡茱@示應(yīng)變和應(yīng)變率下降并且有一些PSS，而透壁梗死無論是在休息下還是多巴酚丁胺作用下,，甚至于前者出現(xiàn)運(yùn)動障礙和變長/變薄峰劑量多巴酚丁胺的情況下,，都沒有形變、收縮后PSS ,。
同樣,在心肌缺血時檢測,?考慮左室心肌纖維下層結(jié)構(gòu)情況下,，也能進(jìn)一步突出形變在定量存活性評估中的作用。想到縱向應(yīng)變由心內(nèi)膜控制,?在心內(nèi)膜灌注不足情況下它將會降低,而其他應(yīng)變成分(特別是周向應(yīng)變),很大程度上由心外膜下層結(jié)構(gòu)控制，也許仍然沒有改變,。
然而,，一個更大的和/或透壁心梗可導(dǎo)致多向性應(yīng)變降低(以及旋轉(zhuǎn)參數(shù),?包括左室扭曲),。因此除了使用縱向形變參數(shù)識別具體的缺血層,，層特異性應(yīng)變(和扭力)分析可能允許精確地區(qū)分不同類別的透壁心梗。更具體地說,與功能障礙缺血性心肌有關(guān)的心內(nèi)膜功能降低,，由于存在儲備的心外膜下層（或中層）功能,，心肌存活性可能上升。
越來越多的臨床證據(jù)表明DSE應(yīng)變參數(shù)(休息和低劑量階段)獨立或聯(lián)合傳統(tǒng)室壁運(yùn)動評估有利于檢測存活性的能力,。在低劑量時縱向應(yīng)變和應(yīng)變率的成像評估識別心肌存活性上有獨特前景,定義再血管化后功能恢復(fù)的金標(biāo)準(zhǔn),。Hanekom?等在進(jìn)行DSE評估心肌存活性同時，在既往存在心肌梗死和左室功能障礙的55名患者中研究使用TDI派生的應(yīng)變和應(yīng)變率（圖5）,。
圖5：多巴酚丁胺TDI派生應(yīng)變評估心肌存活性,。A?基底部和中部前段基線水平的時間-應(yīng)變曲線。收縮期峰值縱向應(yīng)變力,，基底部前段為-9.6%,，中部前段為-10.8%；B?基底部后端為-2%,，中部后段為-9.8%,；C?核磁對比劑延遲強(qiáng)化示后基底段透壁瘢痕（白箭頭）和間壁、前間壁和前壁基底段心內(nèi)膜下瘢痕（黑箭頭）,；在低劑量多巴酚丁胺時,，前段縱向應(yīng)變力（分別變?yōu)?14.5%和15.1%）和中部下段（變?yōu)?24.6%）均有改善，而基底部下段無變化,。
最近研究發(fā)現(xiàn)低劑量多巴酚丁胺時和休息時的縱向應(yīng)變和應(yīng)變率以及低劑量時的周向應(yīng)變可預(yù)測心肌功能恢復(fù),，它獨立于室壁運(yùn)動分析。休息時的周向應(yīng)變可用于區(qū)分心內(nèi)膜下和透壁心梗,，下層結(jié)構(gòu)支持心肌存活性可用于識別可逆或不可逆的心肌功能障礙,。
與心內(nèi)膜下心梗和非透壁心梗相比較，透壁心梗休息狀態(tài)時周向應(yīng)變和應(yīng)變率較低,而徑向和縱向值沒有明顯差異,。壁運(yùn)動分析不能識別心內(nèi)膜下心梗,。這些研究反映外層功能易受透壁心梗影響，而下層結(jié)構(gòu)的形變分析則有利于心肌存活性分析,。
總而言之,鑒于準(zhǔn)確地評估心肌存活性在優(yōu)化患者治療和判斷預(yù)后的重要性,，應(yīng)用DSE相關(guān)的新興技術(shù)來定量評估收縮儲備在臨床上是不可或缺的。
八,、未來方向
除了使用形變成像定量分析以外,其他先進(jìn)的成像技術(shù)激動人心的發(fā)展在改善負(fù)荷超聲心動圖敏感性和/或特異性方面也有很廣闊的前景,。心肌對比灌注成像(MCE)在出現(xiàn)局部室壁運(yùn)動異常之前通過使用造影劑評估冠狀動脈灌注不足來識別心肌缺血。造影劑充盈血管床的時間可判斷冠狀動脈狹窄程度。
實時容積三維超聲心動圖在成像方面比二維超聲心動圖更有優(yōu)勢,包括改變單個傳感器的位置可能縮短采集時間以及消除心尖透視收縮,?提高心尖室壁運(yùn)動異常的檢測,。未來該項技術(shù)的發(fā)展包括改進(jìn)幀頻和單次心臟搏動圖像獲取可能進(jìn)一步增加其可行度和準(zhǔn)確度,。
總之,盡管DSE是一項經(jīng)過良好驗證和成本節(jié)約的診斷和預(yù)后的工具,?但其范圍內(nèi)圖像質(zhì)量的潛在限制以及依賴于操作者可能影響其檢測心肌缺血和存活性的診斷準(zhǔn)確性。除了使用造影劑增加可視化外,，定量分析技術(shù)如形變分析可以增加結(jié)果的可信度和再現(xiàn)性,。而由形變分析派生的TDI或STE方法旨在檢測CAD和/或負(fù)荷誘導(dǎo)的缺血、心肌頓抑,、冬眠心肌以及瘢痕心肌。
