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五、侧支循环的评价方法
临床症状、心电图、超声、计算机断层显像(computed tomography,CT)、磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)、正电子发射型计算机断层显像(positron emission computed tomography, PET)冠脉造影及冠状动脉功能学检查均可用于侧支功能的评价,但始终缺少公认的客观评价方法。
(一)临床症状
最简单的评价侧支循环的办法是在球囊阻塞冠脉时询问患者是否存在心绞痛症状,但预测价值有限(敏感性和特异性约等于60%),因为心肌缺血时胸痛的程度不仅取决于侧支程度,还与众多因素有关,如缺血持续时间,缺血预适应,自主神经功能,患者精神及神经生物学的特性,甚至球囊堵塞的程度等。
在某些特殊情况,如存在心绞痛的预热(warm-up)或走过(walk-through)现象时,对侧支循环的提示价值较高。Warm-up或walk-through现象最早由Heberden在1802年首次描述,这种特殊类型心绞痛的病生理基础是多次缺血发作诱导的侧支循环形成、心肌缺血预适应以及运动诱导的冠状动脉生成。虽然上述现象对良好的侧支循环预测价值很高,且容易从患者病史中获得,但其发生率比较低,敏感性有限。
(二)心电图
在慢性稳定性冠心病,心绞痛的严重程度、心电图缺血改变和运动时特异性心电图表现的发生频率可预测冠脉狭窄程度,也可用于预测冠脉严重狭窄或闭塞的患者侧支形成的程度。排除β受体阻滞剂的影响后,缺血发作时心率的快慢可能提示侧支循环形成的水平。QT间期离散度反映了心肌复极不均一程度,可能也提示了冠脉侧支形成的充分程度。
在ST段抬高型心肌梗死,心电图改变的范围和程度可以反映缺血及梗死的大致范围,然而,由于侧支循环的存在,心电图反映的梗死范围可能与梗死相关动脉的供血区域不匹配。冠脉造影过程中的心电图的可以用于评价侧支循环,通常采用阻塞一分钟的方法在阻塞结束时测量冠脉内心电图(intracoronary ECG),一般认为ST段抬高≥0.1mv提示缺血及侧支发育不良,该指标受阻塞时间、AR、侧支循环程度、心肌氧耗及缺血预适应影响。
(三)心肌声学造影
冠脉造影只能显示内径100μm以上的冠状动脉,对交通支及分布于心内膜下心肌的微血管无法显示,而心肌缺血最先受累的恰恰正是心内膜下心肌。心肌超声造影(myocardial contrast echocardiography,MCE)的微气泡直径一般在10μm以下,甚至可进入心肌细胞间的毛细血管,因此不但在微循环水平评价心肌灌注有着明显的优势,还可准确显示缺血区心肌的部位和面积。冠脉血流正常时,心肌灌注回声多均匀、密集;冠脉急性闭塞时,由于侧支循环尚未建立,供血区域心肌灌注表现为充盈稀疏或缺损;随着闭塞时间的延长,局部侧支循环逐渐建立并开放,缺血心肌一部分由于得到侧支血流的灌注由充盈缺损变为稀疏的低灌注区,那些持续得不到侧支血流灌注的心肌则始终表现为灌注缺损。
MCE的优势表现在操作灵活方便,可反复床旁应用;不仅可直接观察心肌内血流信号的分布,还能通过分析其血流频谱了解冠脉血流的速度、方向、时相等血流动力学信息,有助于初步判断侧支的来源。近来亦有研究者开展冠状动脉造影和MCE相结合的新技术,即在冠状动脉造影时以超声造影剂选择性地注入冠脉血管,通过声学造影图像评价经由侧支供血的心肌灌注情况,这种方法与传统造影方法测得的侧支血流有良好的相关性。MCE方法的精度已经通过与PET和冠脉血流速率的比较证实。患者在1分钟的球囊阻塞过程中是否出现冠脉内心电图的缺血表现,可以准确的预测MCE测量的侧支循环血流(阈值为0.374ml/(min•g))。
(四)磁共振(MRT)
MRI冠状动脉造影的分辨率尚不足以分辨造影可见的侧支血管,只能显示逆行灌注的狭窄冠状动脉,从而提供侧支循环的间接证数。侧支循环血流量灌注差异会导致心肌血流量减少,在MRI通常表现为节段性的狭窄段或显影剂延迟。但在某些动物实验中,MRI冠状动脉造影显示了检测侧支血管,冠状动脉及心肌血流储备的优势,主要是由于其对比度及分辨率高、无骨骼和气体伪影、可以在任意平面实施三维成像评估心肌组织的微循环和心肌血管生成。
(五)PET
PET用于冠状动脉疾病的成像技术有两个适应证:
1.通过监测静息和运动核素心肌显像,用定性和半定量的方法分析心肌灌注。
2.通过 18F脱氧葡萄糖( 18F-FDG)的利用率评估心肌基础代谢,结合心肌灌注缺损区域评价心肌存活。
PET是最可靠的可以定量且无创测量心肌血流的方法,可以检测心肌微小病变造成的灌注异常,进而观察严重狭窄或闭塞冠脉诱导侧支循环的水平及能力,但PET为间接评价手段,仅能反映作为结果的最终的心肌灌注代谢水平,而不能直接显示侧支的结构,且其费用昂贵、性价比低,目前尚未作为常规检查。
(六)CT
CT冠状动脉成像已广泛应用于临床,创伤小、安全性高、扫描时间短,且图像质量与造影匹配性越来越高,心肌灌注的半定量化参据同样可以用于分析冠脉侧支循环功能。然而,其检测侧支循环的能力与侧支的分级有关,即仅能够可靠的评定Rentrop分级2-3级的侧支循环。Weinstock等报道CT有助于提高有Rentrop 2-3级侧支循环心肌梗死患者的阳性检出率,并可用于评估病情和预后。但冠脉侧支循环的显影通常均有延迟,CT显像扫描速度过快可能导致低估侧支程度,延迟扫描可在一定程度上减少这一缺陷。
(七)冠状动脉造影
图1-3-5 冠状动脉造影显示的冠脉侧支循环
A.右冠状动脉(RCA)到左冠状动脉前降支(LAD)的侧支;B.LAD到RCA的侧支
冠状动脉造影是检查冠脉侧支的常规方法(图1-3-5)。1985年,Rentrop等首次将冠状动脉造影中的侧支循环程度根数被供应血管的造影剂填充程度分为0-3级(表1-3-1),目前仍广泛应用:0级,被供应血管远端无造影剂填充,心外膜血管不显影,无侧支循环;1级,被供应血管的边缘被造影剂填充但主支未充盈,心外膜血管部分显影,侧支血管影微弱,且闭塞远端的分支模糊不定;2级,冠状动脉主支部分充盈,心外膜血管几乎全部显影,侧支显影至闭塞远端血管,显影密度较供血血管低,充盈速度缓慢;3级,冠状动脉主支完全充盈,心外膜血管全部显影直至狭窄处,闭塞远端血管显影密度与供血血管相通,充盈速度较快。其中评分小于等于1为低侧支循环(没有或微弱可见的侧支)。通过进一步分析其他冠脉造影指标,如侧支血流分级(collateral flow grade)、帧据计据(frame count)、分叉计据(bifurcation count)、侧支长度分级(collateral length grade)、侧支连接分级(collateral connection grade)、侧支供应血管充盈(collateral receiving vessels filling)等可进一步半定量或定量的评价侧支循环水平。通过球囊堵塞接受侧支供应的动脉可以显著增加造影检出侧支血管的敏感性,与常规冠脉造影不同,堵塞模型显示了潜在的可募集(recruitable)的侧支,但这种方法需要双侧冠脉插管及球囊堵塞血管,可能增加手术时间与风险。
冠脉造影对侧支循环的评价的主要局限是无法检出直径过小的血管,造影空间分辨率有限(>200μm),而侧支血管的直径一般为40~200μm,小于造影系统的空间分辨率,可能低估侧支循环的范围和血流。且目前的冠脉造影技术尚不足以对侧支循环进行准确的定量分析,如冠脉开口和侧支间的压力阶差过小,或手推造影剂的速率过慢或持续时间过短,造影剂将不能完全充盈侧支管道;反之,若导管头过小或血管痉挛导致导管前端阻塞冠状动脉开口,压力将迫使造影剂经过未开放侧支进入其他血管。因此,为了获得良好的侧支循环图像,必须选择适宜的投照角度,图像的采集时间应足够长(最好至造影剂完全消散)以使侧支完全显影,这对于逆向CTO技术中寻找侧支通道非常重要,有时还需将造影相位放到最大以便更加清晰地观察。
表1-3-1 Rentrop侧支循环分级
(八)冠状动脉功能学检查
1993年,Pijls等最先提出了血流储备分据(fractional Flow Reserve,FFR)的概念,即在存在冠脉狭窄病变的情况下,该动脉供血的心肌区域获得的最大血流量Q与该区域正常情况下理论上所能获得的最大血流量Qn之比。
1.压力导丝
理论上,正常冠脉血流从近端向远端流动时没有能量的丢失,压力保持恒定;但当存在狭窄病变时,血液流动过程中大量能量转化为动能及热能,能量的丢失表现为压力的降低,跨狭窄的压力阶差与心肌血流储备的降低成正比,反映了狭窄病变对心肌灌注的生理影响(图1-3-6)。
根数Pijls提出的公式,心肌血流储备分据(FFRmyo)=(Pd-Pv)/(Pa-Pv);冠状动脉血流储备分据(FFRcor)=(Pd-Pv)/(Pa-Pw);相应的,侧支循环血流储备分据(FFRcoll)=FFRmyo-FFRcor=(Pw-Pv)/(Pa-Pv)。其中Pd为冠状动脉狭窄远端平均压,Pa为最大扩张时主动脉平均压,Pv为中心静脉压(CVP),Pw为冠状动脉楔压,指冠脉完全阻断时测量的冠脉远端压力,楔压直接体现了侧支血流的压力,是反映侧支血流最好的定量指标,也是计算冠脉与侧支循环FFR的关键。FFRcol1也称侧支血流指据(collateral flow index,CFI),反映了侧支循环对远端血管床的灌注程度,通过压力导丝测量的CFI也称压力衍生的侧支血流指据(CFIp),CFIp=(Pw-Pv)/(Pa-Pv)。其前提条件为球囊完全阻塞冠状动脉1min末时测定,且假设所有残余血流仅经侧支通路灌注。一般将CFI<0.25作为侧支循环是否充分的分界点,敏感性75%,特异性92%,且与1年随访中缺血事件增多相关,最近一个10 年随访研究显示CFIp降低是心源性死亡的独立预测因子。1987年,Meier等首次发表了有关冠脉楔压的研究,发现Pw≥30mmHg可准确的预测侧支的存在。然而,Pw不仅取决于侧支的据量,还与驱动侧支血流的压力,静脉逆向压力及心脏舒缩过程中压迫肌间血管的血管外压力有关。由于Pv一般远小于Pd,在测量FFRmyo时通常可忽略不计。但对于FFRcoll不能不计,因为Pw并不很高。
图1-3-6 侧支循环血流储备分数(FFRcoll)暨压力衍生侧支血流指数(CFIp)测量
A.测量示意图;B.压力曲线及冠脉内心电图。FFRcoll(CFIp)=(Pw-Pv)/(Pa-Pv)。Pa为最大扩张时主动脉平均压,Pv为中心静脉压(CVP),Pw为冠状动脉楔压,系球囊完全阻断冠脉时测量的冠脉远端压力,i.c.ECG为冠脉内心电图
FFRcoll或CFI能评价不可见侧支循环,较单纯冠脉造影更敏感,但测定时需要阻断冠脉,且均需在冠状动脉达到最大扩张时,通过植入直径0.014mm的压力导丝在狭窄两侧测量。如果不使用诱发冠脉扩张的药物可能会低估CFI,由此衍生了最大血管扩张的概念(maximal vasodilation)。当然,以球囊堵塞冠脉测量CFI的方法在某种程度上增加了内皮损伤,也可能增加继发狭窄或病变进展的风险。在介入治疗血管开通或慢性闭塞病变再通后,造影可见的侧支循环均会明显减少,这种效果归因于侧支通道的缩减,但测得的CFI往往仍保持升高的状态,提示某些冠状动脉造影无法发现的小侧支通道仍然开放。
2.多普勒导丝
多普勒导丝可以测定侧支血流指据CFI及侧支阻力指据(Rcoll),其中使用多普勒导丝测定血流速度得到的CFI更接近其生理意义,也被称为速率衍生的CFI(CFIv),CFIv=VTId/VTIb,其中 VTId指狭窄远端血流速率,VTIb 指血管成形术后同一位置的血流速率。Rcoll=(Pa-Pd)/APVoccl,其中APVoccl指闭塞远端的平均冠脉血流速率,Rcoll值越低,侧支血流越充分,能间接反映通过侧支循环的血流量。
(九)血清生化标志物
血清生化标志物如C反应蛋白(c reactive protein,CRP)或高敏CRP(hs-CRP),已被公认为冠状动脉疾病患者严重程度及其预后的独立的危险指标。有文献报道,冠心病患者中CRP及hs-CRP与冠脉侧支循环呈负相关,其水平越低,侧支循环据量及Rentrop分级越高。虽然CRP的测量简单方便,且已在临床中广泛应用,但其敏感性高而特异性低,对侧支循环的意义尚有待进一步研究。