心血管影像技術的發展、現狀及未來
作者：葛均波 戴宇翔
文章來源：中華心血管病雜誌,2017,45(8)
心血管影像技術作為心臟病學科發展最為迅速的領域之一，是心血管疾病診斷和治療中不可或缺的重要基礎和依據，並指導和優化心血管疾病的診斷和治療。我國的心血管影像技術從無到有，從早期單純引進國外先進技術應用於臨床，發展到目前不斷創新並代表世界先進水平。心血管影像技術的不斷進步推動了我國心血管診療水平的不斷提高。
一、超聲心動圖
超聲心動圖近10年來取得了突飛猛進的發展，在現代心臟診斷中佔有重要地位。近年來隨著儀器的更新，檢查手段的完善和經驗的積累，診斷準確率明顯提高。超聲心動圖可直接觀察心臟及大血管的形態和結構，定量測定與此相關的血液動力學指標，並評價心功能，是目前心血管常規診斷不可缺少的檢查手段，亦是術前、術中觀察和術後評價的可靠方法。
我國自1962年開始進行M型超聲心動圖研究，是國際上最早開展的國家之一，曾作出過較大貢獻。20世紀70年代，二維超聲心動圖的出現使診斷水平發生了質的變化；20世紀80年代，多普勒超聲心動圖的廣泛應用使超聲心動圖診斷從定性發展到定量的階段。
目前M型、二維和多普勒超聲心動圖已成為常規應用手段。近年來，聲學造影、經食管超聲、術中超聲、血管及心腔內超聲、負荷超聲、組織定徵和三維重建等的開展，為超聲心動圖這門年輕的學科開拓了豐富的內涵和廣闊的前景。
M型超聲系採用一維聲束探測心臟和大血管的各層結構，採用慢掃技術將各層回聲反射隨時間展開，構成時間-運動曲線。在同步心電圖標誌下用以分析心壁厚度、腔室內徑、運動幅度和速度、斜率及瓣膜等高速運動軌跡。二維超聲心動圖在M型超聲心動圖基礎上發展起來，可空間顯示心臟和大血管不同方位的斷層結構、毗鄰關係及動態變化，是心臟超聲的核心手段。
多普勒超聲心動圖可在二維超聲圖像的引導下，對多種心血管疾病的血液動力學作出定量判斷和分析，故可進行瓣膜狹窄病變壓力階差和瓣口面積、反流程度和分流量、心臟和大血管壓力、心室收縮和舒張功能的測量等，尤其對瓣膜心臟病和先天性心臟病更有重要的診斷價值。
聲學造影是在二維超聲心動圖的基礎上，外加超聲對比劑顯示血液在心內流經途徑的方法，較二維超聲心動圖可以進一步直觀瞭解先天性心臟病心內分流及反流的情況。經食管超聲心動圖將超聲探頭置入食管內，從心臟的後方向前近距離探查其深部結構，可避免肥胖、肺氣腫和胸廓畸形等對經胸超聲心動圖的影響，並可提高圖像質量及分辨率，更加準確地診斷心臟細小及疑難病變，從而更好地治療和防止併發症，併成為方便和安全的術中監測手段。
近年來，隨著超聲心動圖空間和時間分析率的不斷提高，實時三維超聲心動圖和經食管三維超聲心動圖得到了快速發展。其通過再現心臟的空間立體結構，可在傳統超聲心動圖之外提供更多獨特以及更為豐富的信息，在結構性心臟病和心肌病的診斷評估方面有獨到的優勢，對於心臟短軸特殊結構、房室瓣評價、心室流出道異常狹窄、瓣膜脫垂的精準定位和左心室收縮機械同步性的評估方面有重要價值。
二、心臟CT
自從1972年CT開發應用於臨床以來，奠定了以體層成像和電子計算機圖像重建為基礎的影像學新階段。這個階段的CT掃描速度慢，搏動偽影明顯，僅能用於探查心臟的大體形態、瓣膜鈣化、冠狀動脈鈣化、心包鈣化及積液等情況。1984年，電子束CT問世，解決了掃描速度問題，時間分辨率大大提高，結合心電門控技術，可以清楚顯示心臟及冠狀動脈的解剖結構及病變情況。1998年多層CT問世，實現了亞秒級掃描，使冠狀動脈無創成像的臨床應用步入一個新的發展階段。多層CT能清晰顯示心臟血管、心肌、心腔、心包及瓣膜疾病，收縮期及舒張期多期重建可評估心功能及室壁運動。
多層CT在冠心病診治中的應用是近年來影像研究的熱點之一。冠狀動脈CT可提供詳細的冠狀動脈解剖學信息和特點、管腔狹窄和斑塊特徵等。冠狀動脈CT對於斑塊鈣化及脂核的識別較好，但由於空間分辨率和密度分辨率的限制，冠狀動脈CT對於非鈣化斑塊中脂質成分及穩定纖維成分之間的進一步細分依然有一定的侷限性，對斑塊內部的細節顯示如纖維帽厚度等的評價尚有限度。冠狀動脈CT還可以提供管腔重構的信息。
對於發現冠狀動脈畸形、起源變異以及冠狀動脈瘤等冠狀動脈異常，冠狀動脈CT較冠狀動脈造影具有先天優勢。因而，冠狀動脈CT可為冠狀動脈介入治療及冠狀動脈旁路移植術進行術前評價，明確病變部位和程度，觀察其與周圍結構的關係，為搭橋血管選擇最佳位置及路徑，減少手術創傷。尤其是對於慢性完全閉塞(chronic total occlusion，CTO)病變的評價，冠狀動脈CT作為一種三維成像技術，可術前提供關於CTO病變詳細的解剖信息，諸如血管迂曲、橋側支形成以及閉塞段的鈣化程度等影像學信息，評估手術風險和成功率，並指導治療方式的選擇。
對於冠狀動脈介入治療術後患者，CT可應用於支架置入術後隨訪，可清晰顯示支架有無扭曲斷裂、有無內膜增生或斑塊形成、支架遠端血管是否通暢和病變是否進展等；對於冠狀動脈旁路移植術後患者，CT可準確地評價橋血管及其通暢性，且比冠狀動脈造影具有優勢。
多層CT對冠狀動脈的評估具有很高的靈敏度和特異度，由於具有較高的陰性預測值，多層CT在低到中度冠心病風險的患者人群中已成為主要的評價和排查工具。近年來，隨著掃描模式和相關技術的不斷改進，冠狀動脈CT的輻射劑量已經顯著降低，而其他諸如鈣化和支架金屬物等影響評估的因素也正在被有效改善。在不久的將來，時間分辨率、空間分辨率、密度分辨率和組織分辨率的提高以及低劑量技術的進步，將為多層CT更廣泛地運用於冠心病診斷提供堅實的基礎。
多層CT除了可以提供大量解剖信息外，其對血管狹窄相關心肌缺血的功能學評價是當前及未來一段時間內的研究熱點，包括負荷動態CT-心肌灌注成像和無創CT-血流儲備分數(fractional flow reserve，FFR)等。CT心肌灌注成像可提供更多關於心肌缺血和心肌活性的生理學信息。而流體力學和計算機模擬技術的發展，使得CT無創評估FFR成為可能，CT-FFR技術可以通過標準多層CT掃描得到的FFR值來評估冠狀動脈狹窄對血液動力學是否產生影響並評估預後，無需額外使用藥物、圖像掃描及放射線暴露。
理想的冠狀動脈疾病檢測手段應當能夠同時對冠狀動脈的解剖結構和生理功能進行檢測，多層CT與心肌灌注成像和FFR的結合使得冠心病一站式評估成為可能。
三、心臟磁共振
20世紀80年代初，磁共振成像以其高對比分辨率和無放射性的獨特優勢，迅速應用於臨床，90年代初開始應用於心血管疾病的診治並得到快速發展。作為無創性技術，磁共振的優勢包括優良的組織對比分辨率、無需使用含碘對比劑即可顯示心臟和大血管的內腔和管壁結構等。心臟磁共振已成為現代心血管影像學的重要組成部分。
心臟磁共振的早期應用主要是以瞭解心臟大血管形態學為主，中期則形態與功能學研究並重，兼顧心肌灌注，同時磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)取得重要進展，而近年來心臟磁共振進入快速全面發展階段，對形態、功能及灌注進行綜合檢測和評價。
冠心病心肌灌注、存活心肌的檢測及冠狀動脈MRA是近年心血管磁共振研究的熱點之一。在檢測急、慢性心肌缺血性損傷方面，心臟電影掃描觀察室壁運動，心肌首過灌注可顯示毛細血管水平心肌血流狀態，延遲增強掃描可預測存活心肌及心功能恢復，藥物負荷及灌注成像有助於早期發現隱匿性冠心病並檢測心肌血流儲備。其他顯示心肌損傷的新型心臟磁共振檢查技術包括血氧水平依賴成像、鈉和鉀離子成像、心肌磁共振波譜成像及壞死特異性對比劑成像等，均處於研究階段，有望在不久的將來將心肌損傷的磁共振評價提高到新的水平。
冠狀動脈MRA始於20世紀90年代初期，近年應用3D導航回波技術抑制呼吸運動和(或)對比增強，可清晰顯示冠狀動脈主支的近中段，但由於信噪比及空間分辨率偏低，冠狀動脈MRA仍處於研究和臨床開發階段。此外，目前正在研製的導管內線圈主要用於介入磁共振研究。動物實驗顯示，將導管內線圈置於粥樣斑塊附近可清晰顯示斑塊，並可進行磁共振波譜分析，測量斑塊內脂質含量，有助於鑑別斑塊的穩定性，對冠心病的診斷和治療有重要意義。
除了對冠狀動脈疾病的診斷，心臟磁共振在心肌炎、心肌病、心包疾病、先天性心臟病複雜畸形以及瓣膜病方面也得到了快速進展。通過顯示心肌壁及室間隔厚度、信號變化、心肌順應性及室壁運動，提高對心肌炎、心肌病及心包疾病的診斷；通過顯示心臟大血管及房室解剖位置關係，協助診斷各種先天性心臟病，尤其是複雜畸形，減少反覆造影的損傷，可部分取代造影檢查。
在不久的將來，心臟磁共振將成為評價心臟形態、功能、灌注及代謝的綜合性影像手段，其未來的發展趨勢是從宏觀、大體成像向微觀、分子成像水平邁進。
（未完待續）
參考文獻【略】
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