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编号:10219300
心血管成像技术的现状及展望
http://www.100md.com 《心脏杂志》 2000年第1期
     作者:付峰 臧益民 董秀珍

    单位:付峰(第四军医大学 生理学教研室);臧益民(第四军医大学 生理学教研室);董秀珍(生物医学工程系,陕西 西安 710032)

    关键词:诊断,心血管病;诊断显像

    心脏杂志000117摘 要:心脏成像技术在多个不同领域都得到了广泛应用,目前心脏内科的临床诊断已高度依赖于成像技术。基于计算机断层技术和磁共振成像技术的二维、三维成像技术的提高,使其能更好地反映心脏解剖及心脏功能;超声成像,其在血管内的应用已使它成为心脏血管内治疗的一部分;心肌核素灌注成像技术,包括单光子发射断层成像(SPECT)、正电子发射断层成像(PET),在基础研究及临床应用中,已逐渐成为反映心脏血流及代谢功能的重要技术。

    中图分类号:R445 文献标识码:A 文章编号:1005-3271(2000)01-0047-03
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    在过去几十年中,心脏病学已逐渐发展成为一个高度依赖于图像诊断的专科,主要表现为在诊断和治疗中采用了多种多样的成像手段。心脏成像技术的应用必将随着治疗方法的改进和提高而不断扩展,不论是心脏内科还是心脏外科目前都在朝着最小损伤化治疗的方向发展。更新、更复杂的成像设备的引入,使得这种最小损伤化的思想已反映在诸多心脏病诊断、治疗方法中,如冠状动脉成形术、冠状动脉血管内支架植入术,以及相关在小儿心脏科广泛应用的类似技术。治疗的可行性的提高,伴随着寻求更好的诊断方法的要求,从而更合理地解释治疗适应证及潜在的疗效,尤其是在冠脉球囊扩张术中,患者经济上开支较大并伴随相当大的风险,因而必须在术前确保治疗的针对性。

    心脏成像方法按其功能可分为三类:(a)直接屏幕观察、分析;(b)选择有创性诊断和治疗;(c)指导有创性诊断和治疗的进行。

    1 直接屏幕观察、分析

    心脏成像中最令人困惑的争论是屏幕上显示的冠状动脉壁上的钙化点能否作为判断是否存在冠心病标准,以及能否用以描述冠心病的严重程度。布兰肯霍恩(Blankenhorn)于1961年首次提出冠状动脉存在钙化点意味着冠心病存在的假设,并详细阐述了二者之间的关系[1]。进一步研究表明,动脉粥样硬化的空斑中钙含量越高,其阻塞血管作用越明显。因而探察冠脉内钙化点成为诊断梗塞性冠状动脉疾病的一项敏感性指标。超快速CT(UFCT)是80年代发展起来的一种计算机断层成像技术,这项技术对探察冠状动脉内钙化点非常敏感,冠状动脉内钙化点与冠状动脉疾病的关系也一直是近几年来心血管研究领域大量文献讨论的主题。与传统计算机断层成像技术不同的是,图像由高能量的电子束绕一系列钨靶进行投影、扫描,形成的图像每帧扫描时间小于50 ms[2]。在无对照介质的情况下,对冠状动脉区进行连续扫描,一般一个典型的扫描序列仅需几秒钟。有关文献报告了710例进行冠脉造影和UFCT的患者,结果表明用UFCT图像具有钙化点来诊断障碍性冠状动脉疾病,敏感性达到了95%,而年龄在50岁以上的患者中,这一敏感性增加到了99%。然而,值得一提的是,该研究表明UFCT仅对三个冠脉区和冠脉左前降支的钙化点具有特异性。直接屏幕观察法对无明显症状患者的诊断有较大意义。研究表明,用荧光屏电影摄制法检查出冠状动脉有钙化的患者,其1年内急性心肌缺血的发病率要高出正常人4倍,并且在后续几年中,急性心肌缺血的发病率依然会维持在一个高水平。UFCT中钙化点的多少已成为判断冠状动脉疾病严重性的标志,钙化点越多,罹患冠状动脉疾病的危险则越大,有关这一结论的证据,临床应用中正在进一步得到积累。目前,尚不清楚低速CT是否具有对冠脉钙化检测的特异性和敏感性,由于常规CT成本较低且已得到广泛应用,因而有必要进一步研究常规CT能否提供冠心病检查所需的信息,使其也能成为检测冠状动脉疾病的敏感方法。
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    无创性心血管成像技术中最具代表性的是超声心动图和心脏MRI。超声心动图已成为心脏瓣膜性疾病的标准诊断方法。电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)是一种新兴的医学成像技术,这一技术在心血管病诊断方面的潜在价值正在引起研究者的广泛关注。

    2 选择有创性诊断和治疗

    目前用以判断患者是否需要冠状动脉成形术的“金标准”是冠状动脉造影。但这是一种有创性方法并具有相当大的危险性,同时操作时间较长,患者还需支付较高的费用。通常选择进行冠状动脉造影的患者时,需要慎重考虑患者的情况,不但要考虑到其症状,还要参考其对常规治疗的反映以及一些正性负荷实验的结果,如运动心电图、灌注扫描,偶尔也要参考超声心动图结果。

    在很多情况下,甚至在冠脉造影之后,结果依然无法合理阐述和解释患者的冠脉疾病的发展。研究表明,对冠状动脉造影结果进行分析中,冠脉的狭窄程度被夸大了30%~60%,从而可以进一步实施经皮穿刺冠状动脉腔内成形术(PTCA)治疗。
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    有调查显示,在评价PTCA对血管腔狭窄程度的改善时,医生们显然估计得过于乐观。因而心肌灌注核素扫描如今被越来越多地用于判断、识别需要再成形的冠脉血管,即便是在冠脉造影进行之后。冠脉再成形术的好处显而易见,它能使慢性冠脉栓塞患者的冠脉功能在短期内得到显著提高,但应当考虑到其负面影响,慎重选择患者。

    选择冠脉再成形术的适应征患者,并准确定位需再成形的冠脉分支,已逐渐成为一项艰难的工作,这一过程必须结合冠脉造影提供的冠状动脉解剖结构图像、心肌灌注核素扫描显示的心肌吸收及代谢功能图像,才能得出较全面的结论。

    心脏手术正致力于朝降低伤害的方向发展,心脏外科医生正在寻求一种在搏动的心脏上进行的小型胸廓切开分流术。现在使用的有关操作过程包括将患者的乳动脉部分移植到冠脉左前降支,随着这一方法的进一步发展,或许还可以找到其他用于移植的血管,而实施这一方法的主要依据是准确地找到需要旁路的冠脉分支。

, 百拇医药     近年来心肌灌注成像的进展主要表现在单光子发射计算机断层成像(SPECT)技术的发展及新的成像标记物如锝标记的异氰化物,比铊201更为敏感的锝99m标记物等。511k电子伏特的Υ相机的引入使得SPECT可以对发射正电子的同位素标记物进行成像,从而采用18-氟脱氧葡萄糖(18FDG)的代谢产物作为活性标记物,可以对成活心肌进行同位素记数成像,这一方法所用的18F是一种半衰期为110min的同位素,因而在生产这一同位素所用的回旋加速器所在地及附近交通便利地区均可以开展该项技术。初步研究结果表明,采用改进了的平行光管和并发电路的Υ相机,并用18FDG作为活性标记物,成像结果显示对心肌缺血非常敏感。相关研究也在进一步证实18FDG标记法成像是探测休眠心肌的最敏感的方法,有关结果表明,采用常规标记物的SPECT成像反映出的不可逆转的损伤心肌中有超过40%的受损心肌仍然具有代谢活性,因而这意味着这部分心肌功能可以通过冠脉再成形得到恢复,由于冠心病患者长期存活率主要决定于左心室有射血功能部分的心肌,因此恢复休眠心肌功能成为提高冠心病患者左心室功能的一种更具潜力的方法。
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    磁共振成像(MRI)已经成为检查先天性心脏病的一种最佳方法,目前它也被广泛用于诊断和治疗成人缺血性心脏病。采用快速呼吸控制技术,可以对整个心脏进行连续断层成像,从而准确测量心室的大小、容积及功能,并可以得到心室和特定区域心肌的运动轨迹。最近一段时间里几个重要领域的进展充分说明了MRI在心脏成像中广阔的的应用前景:如采用顺磁体对照物的心室灌注成像,冠状动脉成像,冠状动脉血流成像。在MRI对心脏成像中,最令人鼓舞的是目前广泛使用的商用0.5 T和1 T的磁共振仪在临床中已能够用于获取心功能信息,而这些信息以往只能在专业化的高能量的磁共振仪才可能获得,从而使得在MRI心脏成像的临床诊断中会有更多的新方法出现。

    3 指导有创性治疗

    冠状动脉血管成形术在全世界范围内已经逐渐成为心脏外科的一种常规治疗方法,这得益于导管、球囊设备的改进以及冠状动脉血管内支架植入术的引入。然而心脏成像设备的性能不断提高也是一个不容忽视的因素。进行心脏导管必须具备高度复杂的数字成像设备、介入性导管及相关专用设备,心脏导管方法可以准确测量相关冠状动脉分支的直径以及狭窄程度,同时可以从导管中获取心脏有关功能的数据。
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    尽管X线成像技术已得到了长足的发展,但冠脉造影在特定条件下并不能为诊断和治疗提供充分的血管内信息。血管内超声成像是将小直径的20 MHz~30 MHz的超声探头直接插入冠状动脉内,通过回波信号对冠脉及周围区域成像,其结果可以反映冠状动脉疾病对周围心肌组织的影响,同时冠状动脉粥样硬化所形成的空斑也较容易为动脉超声图发现。血管内超声成像还可被用于评价冠脉成形术的效果,以及用以指导冠状动脉血管内支架的安放。将超声探头与扩张球囊联接,构成所谓“成像球囊”,可以在冠脉成形同时对血管内部成像,从而更好地指导和控制治疗过程。

    目前心脏介入治疗的最大障碍是冠状动脉再狭窄现象,据统计实施血管成形术的冠状动脉,有57%会发生再狭窄。血管内超声成像可被用以观察血管成形术前、后血管内的变化,因而有可能成为一种最具说服力的成像技术法,用以观察一些可能预示再狭窄的因素。

    同其他医学成像领域一样,心脏图像诊断也会随着计算机技术的发展而得到进一步提高,如图像的存储、传输及数字图像处理技术,都将对心脏图像诊断、治疗方法带来深远的影响。局域网内图像传输已经在许多心脏病研究中心实现,利用通讯网络和远程计算机网络进行的远程图像传输正在得到进一步关注,但由于有创性心脏成像获取的数据量过于庞大,目前远程传输这种图像数据还较为困难。实时和非实时的三维重构技术在CT和MRI中都得到了应用,这一技术也已被开始应用于心导管技术和血管内超声成像。
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    4 发展前景

    展望未来,心脏病的诊断、治疗会越来越依赖于成像技术。超声在诊断心脏瓣膜病中的作用已远远超过了听诊器,CT、MRI及核素成像的进一步发展或许能够替代运动实验。随着冠脉血管成形术和最小化伤害性手术成为恢复冠脉功能的常规手段,对治疗过程中定位的准确性有了更高的要求,同时也需要更高素质的专业化的心脏图像诊断人员。在过去十多年中,心脏成像技术和血管成像技术似乎已分离,而技术的发展使二者又有重新融合的趋势。许多应用于外周血管成像的技术思想,现在已被用在心脏成像,反之亦然。成像技术的各个领域的进一步结合,尤其随着心脏核素成像、超声及心脏MRI技术的发展,为血管生物学提供了广阔的发展空间,从而有望寻求对动脉粥样硬化标记和量化的方法以及对应的治疗措施。

    参考文献:

    [1] Blankenhorn DH. Coronary artery calcification, a review[J]. Am J Med Sci, 1961,242:1.
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    [2] McCullough CH,Robb RA. Ultrafast computed tomography; principles and instrumentation[A]. In: Skorton DJ, Schelbert HR, Wolf GL,Brundage BH, ed. Marcus's Cardiac Imaging[M]. 2nd edition. Philadelphia: Saunders,1996.

    [3] 臧益民. 心血管研究进展[M]. 北京:世界图书出版公司,1993.

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    (收稿 1999-02-02), http://www.100md.com