血管内超声及多普勒在冠状动脉介入诊断与治疗中的应用

一、冠状动脉病变的血管内超声显像

血管内超声不仅可以观察血管腔的大小、管壁的组成和病变等形态结构，而且可以观察其收缩和舒张等功能变化；不仅可以对病变进行定性分析，而且还可以进行精确的定量分析，这是离体的组织学检查等其他检查手段所不能相比的。冠状动脉病变包括粥样硬化斑块、夹层形成、血栓形成、钙化及瘤样扩张。

1．粥样硬化斑块 粥样硬化斑块占冠状动脉病变的绝大部分。粥样硬化斑块在血管内超声显像时表现为内膜有异常的回声，管壁厚度增加，管腔面积减小。根据斑块回声的强弱，可对斑块性质、特征如软硬、纤维化、钙化和活动性等作出较可靠的定性和定量诊断。

2．软斑块 粥样硬化斑块的回声比血管壁外膜的回声弱。疏松和细胞性纤维组织，呈低回声的粥样斑块；脂质周围有高回声区或有纤维帽覆盖的极低回声或无回声区。血管内超声图像上将斑块脂质的聚焦称为脂质池或脂核，表现为正常回声的斑块内有较弱回声区域或无回声的区域。

3．纤维斑块 粥样硬化斑块的回声与血管壁外膜一致，包括：纤维帽，在粥样斑块表面有强回声，其后方有较弱回声；致密纤维组织，较高密度的回声但后方没有声影。

4．钙化斑块 表现为比血管壁外膜回声强并且后方有清楚的声影。如果较致密的纤维斑块组织中夹杂有钙化组织，其斑块后方亦有部分声影。在一组血管内超声与冠脉造影对照的研究中，血管内超声显像对钙化斑块诊断的检出率为73%，明显高于血管造影的38%，一般钙化斑块范围达180°以上才能在冠脉造影上发现。根据钙化在血管内超声图像上分布的范围可将钙化程度分为5度。①0度：无钙化；②Ⅰ度钙化：在90°弧度范围内；③Ⅱ度钙化：在91°～180°弧度范围内；④Ⅲ度钙化：181°～270°弧度范围内；⑤Ⅳ度钙化：在271°～360°弧度范围内。此外，还可显示钙化在血管壁分布的部位，表现有浅表钙化、深度钙化和混合钙化。

5．冠状动脉夹层 冠状动脉夹层在冠脉造影和血管内超声显像中有不同的表现，冠脉造影表现为管壁内有造影剂的充盈缺损存在，但对较小的夹层无法显示。血管壁环形撕裂的血管内超声显像呈无回声区，亦可见撕裂斑块碎片随心动周期飘动。血管内新月形的组织斑块，其后方有环形的无回声区。但有时特别是有严重钙化存在时，管腔观察无回声区亦困难，可用下列方法明确夹层是否存在：①在斑块内或斑块后方的无回声区存在血流，并在动态情况下可见闪烁的光斑点；②注射造影剂或生理盐水可使无回声区消失，或因产生微泡而短暂出现粗颗粒回 声；③可见活动的斑块与周围斑块组织的不协调运动；④仔细搜索可能发现邻近血管段斑片的出口或入口，或其他更多的斑块，均对诊断帮助极大。血管内超声探测夹层的敏感性为79%。下列情况下容易遗漏夹层的诊断：①夹层的斑块贴在血管壁上；②在真腔和假腔之间缺乏交通；③因导管引起夹层与管壁的紧贴；④在钙化后方声影内的夹层。尽管血管内超声诊断夹层没有假阳性，但下列情况无回声区易误认为夹层：①因钙化或致密纤维斑块引起的声影；②超声束与斑块之间的不利于观察的入射角度；③超声束动态变化范围有限。

6．血栓 血管内超声显像对诊断血栓较为困难，血管腔内或粥样斑块的表面有闪烁的中低度回声团块可考虑血栓的存在。有的似血管腔的形状，其中可见微小的、不完整的小孔；有的突出于管腔呈小叶状回声。如实时观察该突出于管腔的回声有移动即考虑新鲜血栓。如果是陈旧的、机化的分层血栓，很难与钙化区别开来。

7．动脉瘤形成 冠状动脉瘤扩张的定义为冠状动脉局部节段性扩张，其腔内直径为邻近正常节段直径的1.5倍以上。冠状动脉瘤样扩张的血管内超声表现可分为两类，真性瘤样扩张和假性瘤样扩张。真性瘤样扩张其扩张节段的管腔明显大于近侧和远侧邻近节段，扩张节段可有或无粥样斑块，血管内超声很容易观察其范围、程度以及有无溃疡和斑块等改变。一组血管内超声技术研究发现，在血管内瘤样扩张的病变中，20%为斑块破裂，64%的扩张部位有不同程度的粥样硬化。而瘤样扩张的邻近节段几乎没有粥样硬化。因此，血管内超声研究提示冠状动脉瘤样扩张与动脉粥样硬化有密切关系。血管内超声可鉴别真假动脉瘤样扩张，并可准确地观察所谓“正常”相邻节段的病变，进一步指导治疗。

8．血管壁内血肿和血管壁内出血 血管壁内血肿和血管壁内出血，在血管内超声显像中呈无回声区，通常与脂核无法鉴别但可表现为无回声区在心动周期中有搏动 现象。

二、冠状动脉内多普勒血流检测技术

研究表明，在静息时，冠脉狭窄在达到85%之前冠脉血流仍维持在恒定的水平；而充血反应血流狭窄30%时即开始下降，随着狭窄程度的进展，冠脉血流储备仍能保持在较低的水平，维持正常静息血供，以便在应急的情况下（紧张、活动等）增加血流。多普勒导丝检测的冠脉血流储备是一种不依赖于冠脉造影解剖结构的生理参数，可直接反映血流动力学的功能，弥补冠脉造影仅提供解剖资料的局限性，因此可对血管的疾病状态进行全面准确的分析。

狭窄的冠脉的舒张期流速较收缩期低，平均舒张期/收缩期流速比值下降。在血流受限的狭窄血管，由于下游阻力血管为维持血供已处于代偿性扩张状态，用血管扩张药后，冠脉血流成倍增加的能力受到限制。因此，冠脉严重狭窄者，冠脉血流储备（coronary flow reserve，CFR）显著下降。并且在存在狭窄的情况下，由于冠脉血流会从阻力高的分支向相对阻力较低的正常分支分流，使近端与远端血流比增加。冠状动脉狭窄造成对远端血流严重影响的标准为：①远 端CFR受损，＜2.0；②远端平均血流速度降低，通常＜20 cm/s；③近远端血流速度比＞1.7；④冠脉血流形式受损。

三、 血管内超声在冠状动脉介入治疗中的应用

1．PTCA再通血管的机制　PTCA发展至今已有20年的历史，但其作用机制仍未完全明了，这主要是因为冠状动脉造影无法直接显示血管内结构的变化。血管内超声为临床提供了一种可在活体内直接观察血管腔及管壁结构的方法。因此，对PTCA的机制有了更深入的认识。有学者认为，PTCA后即刻血管腔扩大的机制有以下5种可能：①斑块压缩；②局限性的斑块浅表性撕裂；③未受斑块累及的血管壁的扩张；④斑块压缩不明显而整个血管腔扩大；⑤局限性的夹层分离伴斑块撕裂。临床上PTCA后进行血管内超声检查也观察到了上述5种表现，内膜撕裂最常见，50%～70%的病例存在不同程度的内膜撕裂，撕裂的部位大都在斑块或钙化斑块的边缘。然而，血管内超声可能会低估内膜撕裂的发生率，其原因是因为目前使用的血管内超声的分辨率低，一些小的内膜撕裂可能不能显示；再者，在狭窄的血管段内，血管内超声导管可能产生支撑作用使破裂的斑块或斑片紧贴导管，而不易为血管内超声所显示。PTCA前后血管内超声对照观察还发现PTCA后血管腔增大的面积中40%以上是通过血管壁扩张取得的，PTCA后斑块的面积都有不同程度的减少，向心性斑块比偏心性斑块更易观察到斑块压缩的 现象。

2．血管内超声对PTCA操作的影响

由于动脉粥样硬化血管结构重构的原因，冠状动脉造影测定的血管内径常小于血管内超声根据血管中膜界线测定的血管内径。因此，根据这两种方法测得的血管内径值选择球囊的直径也是有差别的。有人根据血管内超声测定的结果选择球囊进行PTCA，结果球囊的直径均大于根据冠状动脉造影测定所选择的球囊直径，PTCA后血管腔扩大更明显，而并发症并未增加。根据“越大越好”的理论，基于血管内超声测定选择的球囊进行PTCA似乎应获得较好的远期效果。由于PTCA后血管内超声常显示更明显的夹层分离和明显的斑块组织残存及残余狭窄，手术者常常会根据血管内超声的结果改变手术的方法，如换用更大的球囊，或使用其他介入方法，如支架等，从而使手术即刻结果明显改善。

3．PTCA后冠状动脉造影与血管内超声的比较　PTCA后冠状动脉造影无论是计算机定量分析还是肉眼观察的结果都与血管内超声检查结果有很大差别，这种差别在夹层分离较明显的血管内显得更加突出，后者观察到的夹层分离或斑块撕裂明显高于前者，这是由两种检查方法显像机制不同造成的。PTCA后造成的夹层分离使血管腔扩大，冠状动脉造影时，造影剂充填于夹层分离腔隙中，常使悬浮于血管腔内的斑块斑片无法显示。而血管内超声显示的是血管的断面，不受投照角度的影响，能更清楚地显示夹层分离。PTCA后冠状动脉造影显示血管腔内毛玻璃样改变时，血管内超声常可发现明显的夹层分离或存在血栓。在出现血栓时，各项研究也表明血管内超声在定性、定量等方面均优于冠状动脉造影。此外，在评估PTCA后残余狭窄方面，两者也存在较大的差别。血管内超声计算出的残余狭窄要明显高于冠状动脉造影的计算出的结果。

4．血管内超声检查对判断PTCA预后的作用 临床医生关心的是，血管内超声所观察到的病变中，哪些能比冠状动脉造影对判断PTCA的预后提供更有价值的信息？与冠状动脉造影相比较，血管内超声最大的优点是对每一个病例都能评价出PTCA后血管腔的增大是通过哪一种或几种机制协同作用取得的。研究表明，如果PTCA后管腔扩大主要是无斑块组织累及的血管壁的扩张或整个血管腔扩张而无明显斑块组织撕裂，则再狭窄的发生率很高，达60%以上。这是因为，在这种情况下，只有血管壁的被动扩张，而没有明显的组织结构的改变，PTCA后很容易发生慢性弹性回缩而产生再狭窄。PTCA后斑块撕裂是血管腔扩大的主要原因，血管内超声研究也表明PTCA伴有明显斑块撕裂者的再狭窄发生率低。血管内超声观察到的斑块撕裂的部位、大小、程度、范围、有无钙化、血栓及斑块组织的剩余量和残余狭窄等一系列问题目前未能与冠状动脉造影的研究统一起来。在这方面血管内超声还需要大量的临床及临床病理对照研究，观察斑块撕裂的类型、斑块类型、PTCA后管腔增大到何种程度及斑块组织减少到多少等，可预示着再狭窄的发生增加或减少。

四、 冠状动脉内多普勒技术对介入性治疗的评价

1．判断特异性介入治疗的必要性 虽然很多人认为用冠脉造影显示狭窄的百分比可评价狭窄冠脉的生理功能，然而，根据以往多普勒导管的研究结果，却对这种观点提出严重的挑战。虽然很轻或很重的狭窄都能预计狭窄对血流储备的影响，但中度狭窄对血流储备产生的影响却难以预测。只有局限于单支病变的患者，狭窄百分比才与预计的血流储备下降的程度有关，主要原因是由于造影不能显示不同程度的弥漫性动脉粥样硬化。对多支病变的患者，管径狭窄30%和管径狭窄70%的功能意义不能仅用解剖方法来准确评价。Lesser等回顾了746例在Iowa和Minnesota大学行冠脉成形术的病人，发现一部分单支血管病变，根据冠脉造影的结果预行介入治疗，但经冠脉血流储备和（或）跨病灶压力阶差测定提示血流不受限而最终未行介入治疗的病人，随访2年，发现几乎所有的病人未经任何介入治疗，症状自然缓解。对30%～70%中等狭窄的病变，应该根据血流储备或跨病灶压力阶差的测定来决定是否需要行成形术。对多数行冠脉成形术的多支病变者，除产生症状的病灶外，大多数病灶是属于中等程度的狭窄。通过运用血流储备或跨病灶压力阶差测量技术，对缺乏病变严重度的生理功能证据的中度狭窄者，可以避免冠脉成形术。

2．预测急性闭塞　PTCA过程中测定冠脉流速对导管介入术后并发症的预测有重要意义。有报道急性心肌梗死PTCA过程中，若球囊扩张后10 min内冠脉流速先上升再下降，则冠脉急性闭塞的可能性极大。这一现象出现于临床症状、心电图改变及冠状动脉造影显示再闭塞之前。3例首次PTCA球囊扩张后，平均峰值流速和舒张期与收缩期的峰值流速比值短暂正常化后急剧下降的患者，发生冠状动脉内膜撕裂飘动、管腔闭塞。重复球囊扩张并安放支架后冠状动脉再通，平均峰值的流速和舒张期与收缩期流速比值恢复并接近正常，跨狭窄压差明显降低。

3．血管内多普勒血流测定在冠脉状动支架置入术中的应用 支架置入后除了冠状动脉形态改善外，由于残余狭窄较少，因而对冠状动脉血流和血流储备均有益处。置入支架后通常没有突入管腔的内膜片，因此血流更加通畅，血管内膜亦更加光滑。部分使用冠状动脉内多普勒流速测定来指导介入治疗，发现造影显示成功的PTCA能提高冠状动脉流速比值。DEBATE研究（欧洲多普勒测定为终点的球囊血管成形术）试图证实以多普勒测定的流速为参数，预测冠状动脉球囊成形术后的结果，如预测是否发生心绞痛症状、再发心肌缺血、主要的心脏事件、晚期再狭窄或治疗病变处的晚期再通等。该研究发现，介入治疗后冠状动脉血流储备≥2.5，以及残余狭窄＜35%时，长期预后较好。

4．血管内多普勒血流测定在定向冠状动脉旋切术中的应用 冠状动脉定向旋切术能明显改善冠状动脉狭窄在造影上的表现。而血管内超声显示，冠脉组织切除不对称，可导致管腔不规则，造成对术后残余狭窄的评价更加困难。Segal等测定了18例Simpson导管旋切术后冠状动脉狭窄远端的血流速度。在定向斑块旋切术后，平均峰值血流速度和平均舒张期/收缩期血流比值的改善程度与冠状动脉球囊扩张术并不一致。尽管旋切术后冠状动脉造影上，狭窄程度从76%显著下降24%，但平均峰值血流速度只有中等程度的增加，平均舒张期/收缩期血流比值增加不明显，其确切原因尚不清楚。冠状动脉旋切术后的病理和血管内超声显像发现，患者的冠状动脉存在偏心通道，伴有明显的残余斑块和血栓形成。血小板黏附在暴露的管壁中层，偶尔也黏附在外膜上，导致局部血管性物质的释放，限制了血流速度的变化。也许冠状动脉定向旋切术后，舒张期/收缩期血流比值恢复正常的时间要较球囊扩张术长。

5．血管内多普勒血流测定评价PTCA介入治疗术后的效果 介入治疗后狭窄近端和远端平均速度之比值和舒张期/收缩期血流速度比值，能为评价介入治疗即刻的生理效果提供重要信息。此外，狭窄远端的速度参数在术后几分钟就能得到恢复，而冠状动脉血流储备的恢复则需几周。晚近采用冠状动脉多普勒导丝测定PTCA术后冠状动脉血流速度各项指标表明，冠状动脉血流速度的恢复正常、近远端流速比值的降低以及舒张期与收缩期峰值流速比值的增加是反映PTCA成功的重要指标，尤其是在PTCA后冠状动脉造影显示效果可疑时。然而，斑块定向旋切术后狭窄减轻者，狭窄远端平均峰值流速仅中度增加，舒张期/收缩期的峰值流速比值无明显改变。其原因可能与手术后偏心管腔内有粥样硬化斑块残留、血栓形成及血小板释放血管活性因子，舒张期与收缩期的峰值流速比值正常化延迟有关。