新技術在冠狀動脈側支循環評估中的應用

肖明陽　綜述　蘇立　審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院心血管內科　重慶市心律失常治療中心，重慶400010)

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新技術在冠狀動脈側支循環評估中的應用

肖明陽綜述蘇立審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院心血管內科重慶市心律失常治療中心，重慶400010)

【摘要】冠狀動脈側支循環對缺血心肌的保護作用已被大量研究證實，準確地評估冠狀動脈側支循環的代償能力有助于對冠心病患者進行危險分層和制定臨床治療策略。冠狀動脈造影是目前臨床評估側支循環最主要的方法，但所提供的信息十分有限。近年來，研究者已提出多種方法對冠狀動脈側支循環代償能力進行更全面的評估。

【關鍵詞】冠狀動脈側支循環；側支血流壓力指數；心肌聲學造影；冠狀動脈內心電圖

冠狀動脈側支循環是指連接冠狀動脈不同分支或同一分支不同部位的血管網絡，管徑一般在40～200 μm，在冠狀動脈明顯狹窄時發揮代償作用為遠端心肌供血[1]。早在半世紀以前，Fulton[2]通過往體外心臟標本冠狀動脈中注入明膠的方法，證實了各條冠狀動脈之間存在著廣泛的血管網狀聯系，并且觀察到冠狀動脈狹窄處附近的側支血管管徑明顯增粗。此后不斷有研究證實良好的冠狀動脈側支循環有助于減輕冠心病患者的心絞痛癥狀，保護缺血心肌，縮小梗死心肌范圍，改善左心室功能和長期預后[3-4]，如何有效地評估冠狀動脈側支循環的代償功能也一直作為研究熱點。1985年，Rentrop通過選擇性冠狀動脈造影術的方法，根據病變血管遠端顯影情況對側支循環代償功能進行了半定量評估，這也是目前臨床評估側支循環代償功能最主要的方法[5]。但是，冠狀動脈造影術本身存在許多局限性，例如不能顯示管徑在100 μm以下的血管，從而低估了側支循環的數目；不能反映微循環的灌注情況；不能定量評估側支血管的代償能力。核磁共振心肌灌注顯像和正電子發射計算機斷層顯像(PET-CT)曾作為非侵入性評估方法備受推崇，但其檢查費用昂貴、設備要求高，不適于臨床廣泛應用，近期采用這兩種方法評估冠狀動脈側支循環代償功能的研究已鮮有報道。側支循環是否可以改善冠心病患者心肌缺血狀態和長期預后這個問題一直備受爭議，產生這種分歧的原因很可能是因為采取的評估方法過于單一，獲得信息有限，準確性不高所造成的[5]。近年來，隨著冠狀動脈側支血流指數、心肌聲學造影、冠狀動脈內心電圖等新技術的出現，人們對側支循環的認識更加全面和深入，為冠心病的臨床治療和科學研究提供了許多幫助。以下將對上述技術在評估冠狀動脈側支循環代償功能中的應用進行綜述。

1側支血流壓力指數

側支血流壓力指數(pressure-derived collateral flow index，CFI)是指冠狀動脈狹窄部位遠端壓力(Poccl)和主動脈壓(Pao)分別與中心靜脈壓(CVP)的差值之比，即CFI=(Poccl-CVP)/(Pao-CVP)，各壓力值均在使用球囊人工閉塞靶血管后由壓力導絲同步測得，CFI的測定首次實現了對側支循環代償功能的定量評估[6]。

1.1側支血流壓力指數與心肌缺血程度

Wustmann等[7]對100例健康受試者進行側支血流壓力指數測定，發現即使冠狀動脈完全正常的受試者，在人工球囊完全閉塞靶血管后仍然出現了具備一定代償功能的側支循環，所有受試者的側支血流壓力指數符合正態分布，側支血流壓力指數平均值為(0.18±0.08)，與另500例存在冠狀動脈狹窄的冠心病患者相比較[側支血流壓力指數平均值為(0.22±0.15)]具有顯著差異。其他研究也發現慢性冠狀動脈閉塞患者的側支血流壓力指數值較健康人更高[8]；并且在冠心病患者中，側支血流壓力指數較高者出現心絞痛癥狀和心電圖缺血性變化的發生率明顯較低，甚至某些冠狀動脈狹窄十分嚴重的患者，在球囊閉塞血管的過程中并不發作心絞痛或出現心電圖缺血改變，這些研究說明冠狀動脈狹窄程度與心肌缺血程度之間并無必然聯系，特別是慢性冠狀動脈閉塞的患者，往往可建立代償功能良好的側支循環以保證狹窄遠端心肌的血供。據此可以推測，對于某支冠狀動脈狹窄程度嚴重，同時合并高出血風險的冠心病患者，如果冠狀動脈造影術中測得側支血流壓力指數較高，球囊閉塞靶血管過程中沒有出現心絞痛發作癥狀及缺血性心電圖ST-T段變化，也許采用單用抗血小板藥物保守治療的方案更加合理，以避免支架植入術后必須較長時間服用雙聯抗血小板藥物所帶來的嚴重出血風險。

1.2側支血流壓力指數與患者預后

大量有關側支循環代償功能與冠心病患者遠期預后的研究提示，良好的側支循環可明顯降低慢性冠心病和急性冠狀動脈綜合征患者的病死率[9]。Meier等[10]對845例疑診冠心病患者進行為期10年的隨訪研究發現，側支血流壓力指數<0.25組患者病死率明顯高于側支血流壓力指數>0.25組。另一項納入1 181例慢性冠心病患者的隨訪研究結果也顯示，側支血流壓力指數>0.25組患者15年生存率顯著高于側支血流壓力指數<0.25組(65% vs 48%，P=0.005 7)[11]；血管重建術組的10年生存率顯著高于藥物保守治療組(88% vs 75%，P=0.048 2)，血管重建術組側支血流壓力指數值較術前明顯增加，而藥物保守治療組側支血流壓力指數值并無明顯變化，這說明了良好的側支循環有助于改善冠心病患者的生存率，側支血流壓力指數值的大小可用于預測冠心病患者的長期預后。

側支血流壓力指數對判斷急性心肌梗死患者預后的準確性尚存在爭議，這可能是因為部分急性心肌梗死發生時機體缺少缺血預適應的過程，側支循環不能及時建立或發揮足夠的代償作用所致。此外，各研究中測量側支血流壓力指數值的時間與心肌梗死發生的時間間隔亦各不相同。

QT間期延長是冠心病患者發生心源性猝死的一個獨立危險因素，心肌缺血可延緩心肌復極速度，導致QT間期不均勻延長、QT離散度增加。Pascal等研究了150例疑診冠心病患者側支循環與QTc的關系，發現在球囊閉塞左前降支或回旋支前后，QTc的增幅與側支血流壓力指數呈負相關關系；經多因素分析結果顯示CFI是QTc變化的獨立預測指標。這意味著良好的側支循環對于維護心肌細胞電生理穩定具有重要作用，可以減少心源性猝死的發生率[12]。

1.3臨床應用價值與展望

側支血流壓力指數與心肌血流儲備分數(myocardial fractional flow reserve，FFR)測量方法相似，二者均與側支循環功能密切相關，但側支血流壓力指數測量過程中使用球囊閉塞病變血管的步驟模擬了血管急性閉塞的情況，故側支血流壓力指數可以更準確地反映病變血管急性閉塞的血流變化。側支血流壓力指數具有定量評估、可重復測量、結果準確等優點，可用于心肌缺血患者的危險分層，預測支架植入術后發生再狹窄的風險，已成為目前評估側支循環功能的金標準。但測量過程中使用球囊完全閉塞病變血管可能導致心血管事件發生，這種風險是限制其臨床應用的主要原因；同時測量病變血管遠端壓力、主動脈壓和中心靜脈壓也增加了手術的難度和費用[6，13]。最近，Kawase等[6]提出了側支血流壓力指數測量的估測法，可以不用測量Poccl從而省去了球囊閉塞血管的步驟，減少了測量過程中發生心血管事件的風險，并且證實了估測的側支血流壓力指數和真實側支血流壓力指數具有良好的線性關系，這可能有助于增加側支血流壓力指數的臨床應用價值，但還需要更多的試驗證實這種估測方法的準確性和實用性。

2心肌聲學造影

心肌聲學造影是指向冠狀動脈內注射聲學造影劑后通過三維或多普勒超聲技術觀察心肌灌注情況的新型診斷技術。心肌聲學造影將具有與紅細胞類似血流動力學特性的微泡造影劑注入冠狀動脈中進行造影，從而模擬出紅細胞在血管內的運動情況[14]。通過探測器可以測得微泡在冠狀動脈內的峰值質量濃度(A，代表心肌血容量)及質量濃度增加速率(β，代表血流速度)；微泡信號強度隨時間變化的曲線滿足函數關系y(t)= A×(1-e-βt)；心肌血流量(MBF)=A× β(mL·min-1·g-1)代表單位心肌每分鐘通過的血流量，可作為評估心肌血流灌注的金標準[15]。心肌聲學造影操作方便，結果準確，是目前唯一適用于臨床評估心肌灌注的方法[16]。

2.1定量評估側支循環代償功能

Vogel等[15]在冠狀動脈造影過程中用球囊選擇性閉塞狹窄血管后，將微泡選擇性注入側支血管，從而得到側支循環供應區域的心肌聲學造影值，側支循環灌注指數(CPI)定義為血管重建術前MBF(MBFc)和術后MBF(MBFn)的比值，即CPI=MBFc/MBFn，從而對側支循環灌注功能進行定量評估，并且通過線性回歸分析證實了CPI與側支血流壓力指數具有良好的線性關系[y=0.88x+0.01(r2=0.92，P<0.000 1)]。Cho等[17]對43例進行冠狀動脈造影檢查的慢性冠心病患者進行心肌聲學造影隨訪，冠狀動脈造影術中根據Rentrop等標準對側支循環進行分級，隨訪結果顯示，等級Ⅲ級患者的心肌聲學造影較等級Ⅰ、Ⅱ級患者明顯改善，心肌聲學造影與Rentrop分級有較好的相關性。

既往多項研究已將心肌聲學造影與PET對比證實了心肌聲學造影測量側支循環MBF的準確性[18]，但PET需要長達5 min的冠狀動脈閉塞時間是臨床應用的一大障礙，故心肌聲學造影應作為臨床定量評估側支循環灌注功能的金標準[12]。

2.2藥物負荷實驗

Wejner-Mjk等[19]對202例疑診穩定型心絞痛患者靜息和藥物負荷狀態同時進行心肌聲學造影檢查，記錄下負荷狀態下的室壁運動異常(WMA)和灌注缺損情況，所有患者隨后均接受了冠狀動脈造影及必要時血管重建術；在平均(32+11)個月的隨訪期中，共109例患者發生了主要不良心血管事件(心源性死亡、急性冠狀動脈綜合征、再次血運重建術)，多因素分析發現負荷狀態下的WMA或灌注缺損是不良終點事件的唯一預測因子。值得注意的是，冠狀動脈造影診斷了152例冠心病患者(任意狹窄>70%或左主干狹窄>50%)，而負荷狀態下僅123例出現灌注缺損，91例患者表現出WMA，這無疑是因為側支循環維持了狹窄遠端的心肌血供。負荷心肌聲學造影能反映運動狀態下側支循環的代償功能，評估患者活動耐量，但目前尚無負荷狀態下心肌聲學造影與側支循環代償功能直接關系的研究報道。

2.3冠狀動脈與心室腔之間的側支循環

冠狀動脈與心室腔之間存在直接交通支，這類交通支管徑十分細小，一般造影方法無法顯示，故既往對此類側支血管的研究稀缺，心肌聲學造影劑可以進入管徑僅10 μm的血管，從而實現對冠狀動脈與心腔直接交通支的顯影。房芳等[20]對36例經冠狀動脈心肌聲學造影的病例進行回顧性分析發現，7例冠心病患者共15個節段可見造影劑在心肌顯影之前直接由冠狀動脈進入左心室腔，這些節段的心肌血流量較沒有心腔直接交通支的缺血節段明顯增高，同步進行的組織多普勒顯示這些節段室壁運動速度也更快。故心肌聲學造影可作為冠狀動脈與心室腔之間直接交通支的顯影方法，為深入研究這類側支循環的意義創造了條件。

2.4聲學微泡造影劑的發展

自19世紀60年代人們發現生理鹽水可以增強超聲圖像信號后，聲學微泡造影劑的研究就不斷取得突破。目前造影劑微泡中的氣體主要由氟化物組成，氟化物較傳統的氮氣在體內循環時間更長，包裹上由脂質、蛋白質、高分子聚合物等材料制成的外殼后，微泡穩定性得到大幅度提高[21]。微泡造影劑與人體生物相容性好，不良反應少而輕微，主要經肝脾網狀內皮系統代謝，即使腎功能衰竭的患者亦可安全使用[22]，這極大地彌補了碘造影劑的不足。如今微泡造影劑已具備和紅細胞相似的血流動力學特性，使其成為反映血流灌注情況的理想對比劑[21]。近來，微泡造影劑的研究領域已由診斷擴展到治療，如溶解心血管中的微血栓、基因治療、攜帶治療藥物通過血腦屏障等。隨著聲學造影劑的發展，心肌聲學造影的準確性和應用領域必將得到進一步提升。

3冠狀動脈內心電圖

冠狀動脈內心電圖可以直接測量心外膜電位，較普通體表心電圖更靈敏地反映心肌缺血損傷[23-24]。當前研究多以冠狀動脈內心電圖中ST段抬高或壓低>1 mV作為判斷心肌缺血的閾值[5，16]。因此，利用人工球囊閉塞病變血管，觀察冠狀動脈內心電圖ST段變化是否>1 mV便可作為判斷側支循環代償功能是否充分的指標[5]。

de Marchi等[25]對765例慢性冠心病患者冠狀動脈內心電圖變化與預后的研究顯示，在平均(50±34)個月的隨訪過程中，球囊閉塞1 min之內，冠狀動脈內心電圖 ST段變化(抬高或壓低)>1 mV的患者生存率明顯低于ST段變化<1 mV者，側支血流壓力指數是ST段變化的獨立預測因素。另一項心肌聲學造影與冠狀動脈內心電圖相關性的研究結果顯示，取MBF=0.374 mL·min-1·g-1可較好地區分有無冠狀動脈內心電圖 ST段的改變[26]。QTc與側支循環的關系在上文已提及，不在此贅述。

冠狀動脈內心電圖對心肌缺血十分敏感，但球囊閉塞冠狀動脈時ST段抬高程度不僅取決于側支血流，也受閉塞持續時間、心肌缺血范圍、缺血預適應、耗氧水平、測量誤差等因素影響[1]。目前冠狀動脈內心電圖的應用多與側支血流壓力指數或心肌聲學造影相結合，以提高整體測量的敏感性和準確性，同時獲得更多維度的信息。冠狀動脈內心電圖滿足臨床檢查經濟方便的要求，可以快速初步評估冠狀動脈側支循環的代償功能和患者預后，可以靈活地與其他各項檢查方法搭配，十分符合臨床應用的需要[26]。

4小結

隨著新技術的不斷涌現，人們對側支循環的認識越來越全面和深入，越來越多的研究已證實了側支循環保護缺血心肌的作用和改善冠心病患者預后的意義。冠狀動脈內心電圖測量方便，可以進行初步危險分層，但ST段變化受多種因素影響；心肌聲學造影可以同時顯示小血管灌注和室壁運動情況，較核磁共振和PET經濟、實用，但圖像質量因個體差異、操作者水平和造影劑特性而異；側支血流壓力指數比較穩定，不易受其他因素影響，可作為目前評估側支循環功能的金標準，但操作相對復雜，并且球囊堵塞血管過程中可能存在增加心血管事件的風險。總之，目前尚沒有任何一種技術可以完整準確地反映側支循環的解剖結構和代償功能，故合理地選擇側支循環的評估方法，將冠狀動脈造影、側支血流壓力指數、心肌聲學造影、冠狀動脈內心電圖等不同手段結合使用，才能提高測量結果的準確性，獲得更全面真實的信息，隨著這些技術的不斷實踐和完善，側支循環也許會為冠心病患者危險分層和臨床治療策略的選擇開辟一條新的道路。

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Application of New Techniques in Coronary Collateral Circulation Assessment

XIAO Mingyang,SU Li

(DepartmentofCardiology,TheSecondAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,TheArrhythmiaTherapeuticCenterofChongqing,Chongqing400010,China)

【Abstract】The protective effect of coronary collateral circulation to ischemic myocardium has been confirmed by previous studies.Accurate evaluation of the compensation ability of coronary collateral circulation may contribute to both risk stratification and therapeutic strategies in coronary heart disease patients.Coronary angiography is the most common method widely used now, while the useful information it provides is heavily limited.Recently, varieties of techniques have been proposed by researchers in order to get better assessment of coronary collateral circulation.

【Key words】Coronary collateral circulation；Pressure-derived collateral flow index；Myocardial contrast echocardiography；Intracoronary electrocardiogram

收稿日期：2015-11-03

【中圖分類號】R543.3

【文獻標志碼】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.02.000

作者簡介：肖明陽(1991—)，在讀碩士，主要從事心血管疾病的影像學研究。Email：1042363639@qq.com通信作者：蘇立( 1970—) ，主任醫師，博士，主要從事心律失常及心臟電生理研究。Email: sulicq@163.com