超聲技術在心血管外科臨床的應用范文

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摘要：超聲技術自應用到心臟疾病診療以來經歷了快速發展，近年來心臟外科超聲技術呈現多種形式共同發展，主要包括經胸超聲心動圖、經食管超聲心動圖、超聲造影技術等，這幾種形式的超聲技術各有利弊及適應證，各種形式之間相互融合，取長補短是今后超聲技術的發展方向之一。未來的超聲技術對心血管外科手術的變革將會起到巨大促進作用，甚至可能會出現新的手術方式，如取代數字減影血管造影技術，出現“零射線”雜交手術室。超聲技術的進步可為心血管外科臨床工作順利開展提供保障，也是促進心外科臨床技術變革的因素之一。

關鍵詞：心血管外科；圍術期；超聲造影；經食管超聲心動圖；瞬時流量測定技術；血管內超聲技術

超聲技術自1953年首次應用到心血管疾病的診斷以來，經歷了飛速發展，成為當今心臟疾病輔助檢查的基本技術之一，是心血管外科臨床工作順利開展不可或缺的保障［1］。近年來心血管外科疾病譜較以往發生了巨大變化，急危重病患者比例增加，復雜的病情對術前檢查提出了更為苛刻的要求，促使了超聲技術的進步，特別是心外膜超聲（intraoper⁃ativeepicardialelectrocardiograph，IEE）、瞬時血流量檢測（transittimeflowmeters，TTFM）等技術的出現極大地促進了心血管外科手術方式的變革［2］。這些新超聲技術形式既融合了傳統超聲的優點，又緊扣臨床發展需要，為臨床工作提供了巨大幫助，因此被稱為心外科醫師的“眼睛”和“聽診器”。超聲技術的進步是未來心血管外科各項臨床技術發展的基石，因其無創及操作簡便等優點將會替代血管造影、CT等對人體產生損傷的檢查方式，如“零射線”射頻消融技術已在心臟電生理領域出現并逐步推廣應用［3］。超聲技術在未來心血管的雜交手術室應用會愈加廣泛，甚至可能引起心外科手術方式更大的變革。現就超聲技術在心外科的應用發展予以綜述。

1經胸超聲心動圖

經胸超聲心動圖（transthoracieechocardio⁃graphy，TTE）是經典的超聲技術形式。與其他形式的超聲相比，TTE具有無創、安全、易于重復、可以床旁操作的優點，因而在心外科臨床工作中處于基礎地位，特別是床旁超聲的作用更無可替代，2016年急危重癥臨床專家共識對床旁超聲的應用給予了充分的肯定［4］。床旁超聲降低了心外科危重患者因超聲檢查所帶來的轉運風險，它通過采集危重患者心臟狀態的直觀圖像，明確病理生理改變，為臨床醫師制定診療方案，評估預后提供依據。床旁超聲還具有無創、可重復性的特點，使醫師動態掌控病情變化［5］。TTE須與臨床高度結合方有意義，心臟壓塞是心外科術后較為常見的急危重并發癥，依據其臨床表現早期并不容易診斷，超聲檢查可以提供重要的參考依據。但值得一提的是，由于心外科監護室患者胸骨正中切口、心包縱隔引流管、正壓通氣及血塊機化等干擾因素的存在，超聲對心臟壓塞并不敏感。臨床工作中經常遇到臨床表現高度符合心臟壓塞，而床旁超聲卻沒有陽性表現，后經手術確診為心臟壓塞，且積血及血塊并不在少量。這可能與心包內血凝塊的性質和位置有一定關系，特別是對于心功能不全的患者僅有小的血凝塊壓迫右心房即可表現出明顯的臨床癥狀。另外一種情況是某些急性主動脈綜合征的患者短期內心包內滲入的血并不多見，但患者依然表選出急性心臟壓塞［6］，此時應積極手術。對于心臟壓塞的患者，超聲診斷應密切結合臨床，遇到與臨床不符時應仔細分析病情，而非超聲結果以免延誤病情。

2經食管超聲

主要分為經典經食管超聲心動圖（transesopha⁃gealechocardiography，TEE）、經食管血流動力學心臟超聲心動圖（hemodynamictransesophagealelectro⁃cardiography，h⁃TEE）及經食管心外膜超聲。

2．1TEE

TEE緊貼心臟的后方探查其心內結構，避免了探測路徑等因素的干擾，故能采集到更為清晰的圖像［7］，提高了心血管疾病診斷的敏感性和可靠性，也便于心臟手術中的監測與評價。TEE在心外科較少用于術前常規檢查，更多地用于術中患者病情的評估，可以驗證或補充術前診斷，對手術效果及時檢測，以指導臨床醫師修正手術方案。特別是在先天性心臟病、心臟瓣膜病等手術中能及時發現瓣周漏、殘余漏以及檢測瓣膜成形效果，降低手術并發癥發生率［8］。另外在心臟復跳時，尚可以協助手術醫師排出心室腔內氣體，指導停機等。對于術中置入主動脈內球囊反搏的患者還可TEE確定球囊位置。TEE近年來也越來越多地被用來監護室危重患者的檢查及血流動力學檢測，也取得了滿意效果。但TEE因操作相對復雜，需要專業心臟超聲科醫師操作，干擾危重患者呼吸循環穩定且不能持續監測而限制了其在心外ICU中的應用。

2．2h⁃TEE

h⁃TEE的出現解決TEE的部分不足之處，與傳統TEE相比，h⁃TEE探頭更小，操作過程中患者經歷的不適感也更輕微，使用的鎮痛鎮靜藥物劑量更低，因此對呼吸循環系統影響更小，且可在患者食管內留置長達72h，能持續動態地監測患者心臟功能、容量狀況以及兩者之間的匹配度，也可監測患者對藥物治療的反應，對于嚴重心功能不全的患者具有重要意義［9］。同時，h⁃TEE植入后心外科醫師經過簡單培訓即可操作。聶帥和穆心葦［10］認為h⁃TEE可用于指導血流動力學不穩定的患者調整治療方案以及血管活性藥物、心肺輔助裝置的使用及撤離等，其并發癥發生率低、安全性高。

2．3經食管心外膜超聲

是近年來出現的TEE與IEE的新型結合形式，集合了食管超聲及IEE的優勢［11］。經食管心外膜超聲的出現部分克服了傳統IEE的局限性，是未來超聲技術發展的一種新方向。經食管心外膜超聲技術是通過將超聲探頭晶片無菌化處理后由手術醫師協助置于心臟一側，并由超聲科醫師調整經食管探頭位置，操作儀器，以獲取清晰可靠的圖像。經食管心外膜超聲技術與傳統IEE技術相比其探頭更小且柔韌性強，可依據檢查部位的空間結構作“屈”“伸”“側方旋轉”等調整，可以探測到傳統IEE難以探測到部分區域，且對心臟搏動影響小。因此克服了傳統心外膜超聲技術獲取圖像部位受限、心臟搏動致圖像不清晰、易引起心律失常等不足，具有簡捷、準確、安全的優勢，目前此項技術已被用于瓣膜病及先天性心臟病的術中檢查。但此項技術對嚴重擴大的心臟檢查仍有一定的局限性［12］。

3心肌聲學造影聲學

造影技術又稱對比超聲造影技術，Gramiak于1968年將富含氣泡的生理鹽水注入待行檢查的臟器后，然后通過超聲諧振使氣泡破裂致使回聲增強，提高了超聲圖像的清晰度，這是聲學造影技術在臨床上的首次應用［13］。造影劑的質量決定了聲學造影結果的質量，隨著超聲造影劑不斷更新換代聲學造影技術在臨床上的應用范圍也愈來愈廣，從欠穩定、不易通過肺循環以空氣為核心的第一代超聲造影劑到穩定性提高、諧波信號增強的第二代超聲造影劑，造影劑的發展極大地提高了聲學造影圖像的分辨率，特別是正在研究的具有靶向親和作用，可以攜帶治療藥物的第三代聲學造影劑，它的研發成功將會使超聲技術具有診斷和治療的雙重作用［14⁃15］。現在聲學造影已可以強化分辨生理與病理狀態下的血流灌注情況，因此有學者將它與二維超聲、多普勒和彩色血流成像技術并列為超聲領域的三大革命性技術進步［13］。心肌聲學造影（myo⁃cardialcontrastechocardiography，MCE）是超聲造影技術應用到心血管學科的成功典范。

3．1MCE在心血管外科領域的應用

首先可應用其評估冠狀動脈病變程度及冠狀動脈血流儲備，對心肌進行危險分層、判定心肌存活比例、評價冠狀動脈內皮細胞功能、監測心肌再灌注情況、評估梗死后心室重構等，因此被稱為評估冠狀動脈微循環狀態的金標準［14］。冠狀動脈造影雖然是診斷冠心病的金指標，但其只能從影像學上分辨直徑較大的冠狀動脈血管的狹窄程度及范圍而無法判定心肌灌注的微循環狀態。Reis等［15］對48例有心絞痛癥狀而造影無冠狀動脈狹窄的女性患者進行MCE研究發現導致心絞痛的主要原因是直徑為100～200μm的微小動脈功能障礙。姚虹等［16］通過MCE評價冠狀動脈造影狹窄程度為0～Ⅱ級的心絞痛患者的心肌灌注狀況證實局部的心肌低灌注沒有產生無復流，雖有微循環的損傷但不影響局部心肌細胞水平代謝，沒有出現心肌舒縮功能的異常。因此MCE較冠狀動脈造影技術可以客觀評估心肌微循環層面的病理生理變化。目前臨床上急性心肌梗死超早期診斷缺乏敏感性指標，即使目前被認為心肌梗死敏感指標的肌鈣蛋白也是在數小時后才能出現陽性結果。既往研究認為即使短暫的冠狀動脈閉塞（5～15min），相對應的室壁節段運動幅度也會出現異常，而MCE恰對微小的室壁運動異常敏感［17］，因此MCE在心外科圍術期心肌梗死的超早期診療中應用前景廣闊。其次MCE可用于先天性心臟病及心臟腫瘤的診斷，MCE在卵圓孔未閉、房間隔缺損、永存左上腔靜脈、肺動靜脈瘺的診斷及治療中有獨特的優勢［18］。在心臟占位性病變較小時，TTE及TEE均難以判定其性質。郭靈丹等［19］通過MCE顯示占位性病變的血流灌注狀況，為判斷腫物性質提供了一種新的鑒別方法，特別是在鑒別較小的心臟占位性病變中有重要意義，可用于早期發現心臟腫瘤并鑒別其性質。

3．2聲學造影技術的安全性

隨著聲學造影技術的不斷發展進步，其安全性逐步被人們所重視，聲學造影過程中造影劑在高聲場中微泡的膨脹和壓縮變得不對稱，最終導致微泡破裂，并伴隨著大量的能量釋放，這是其引起生物學效應的主要原因。在歐美國家曾報道過數起與超聲造影劑相關的死亡事件，由此引起了學者們對聲學造影劑應用安全性的擔憂。但大量的臨床研究表明在診斷條件下的常規造影劑量并不會增加額外的風險［20］，周冰潔等［21］通過觀察超聲造影對大鼠心肌毛細血管通透性的影響，認為高機械指數間斷觸發成像與低機械指數實時成像模式對大鼠血流動力學及心肌損傷指標均無明顯影響，對合并有慢性高脂血癥及急性心肌缺血／再灌注損傷的大鼠在MCE前后安全性指標與正常大鼠比較差異無統計學意義。

4IEE

作為一種對心肌直接接觸，操作簡單的技術手段，用于心外科手術術中。但因直接接觸心臟外膜，可能帶來一些檢查的風險及并發癥，所以其應用多與TEE互為補充。2007年美國超聲心動圖與麻醉醫師協會發表了心臟術中IEE操作指南，表明IEE技術日漸普及［22］。IEE可以評估TEE難以探測到的左肺動脈、下腔靜脈、肺動脈側枝及主動脈弓部以上等位置，因探頭直接在心臟表面操作，避免了探測路徑的干擾，可以自由選擇切面，獲取的圖像更加真實可靠，對病情的評估也更加準確［23］。IEE技術在心外科的應用具有廣闊前景，對于心外科病情不允許接受某些術前特殊檢查的患者，IEE可以在術中補充檢查，實時了解心臟解剖及病理生理狀態，以指導手術方案的制定及實施。但IEE需要在外科醫師的協助下在心臟表面操作，故會延長手術時間［24］，同時圖像的質量亦受手術醫師采集圖像的能力、手術切口、探頭可進入的位置、心包空間及心臟搏動的影響，探頭加壓亦有損傷心肌的風險。

5TTFM

TTFM的概念最早由Baldes和Franklin等提出，Drost等于1978年將此技術與超聲技術相結合，1980年后期基于兩種技術的超聲瞬時血流量計系統被研發應用于臨床［25］。超聲瞬時血流量系統具有操作方便、簡單，不用校對“零”點，提供精確的血流實時監測，測定結果可靠、穩定，實時記錄分析。TTFM參數目前主要包括血流波形圖、彈力指數、平均流量、反流量百分比等，依據術中測定移植物流量判定吻合口質量，還可同步心電圖和壓力信息，并計算出派生指數，能夠提供更好的治療效果［26］。因此TTFM通過對心臟外科手術中冠狀動脈移植物血流量的測定，確定血流速度和血流方向，精確地評估血管狹窄的程度及病變遠端的血流情況［27］。在冠狀動脈旁路移植術中，橋血管吻合完畢后TTFM可以即時檢測橋血管血流量，以判斷吻合口通暢程度，對于吻合口狹窄的橋血管拆除重新吻合，有效預防因吻合口質量不佳引起的術后急性冠狀動脈綜合征等嚴重并發癥的發生，但目前TTFM測量對象主要為冠狀動脈旁路移植術中移植血管，只能測量游離的橋血管，而對心肌表面及心肌內血管血流無法有效測定。

6血管內超聲

血管內超聲技術（intravenousultrasound，IVUS）是將無創的超聲技術和有創的心血管導管技術相結合，從血管腔內直觀地評估血管內壁病變。IVUS最常用于冠狀動脈病變的診療過程，在心外科的應用主要是用于評估心臟移植物血管病變。心臟移植術后第1年死亡的主要原因是供體心臟血管病變。供體心臟血管病變并不引起明顯的心絞痛癥狀，易造成誤診及漏診。IVUS相對于冠狀動脈造影能更早地發現動脈粥樣硬化，是目前診斷心臟移植物血管病變及隨訪的主要手段之一，成為評估動脈重構的金標準［28］。IVUS在心外科的另一個重要應用是評估先天性心病肺高壓狀態下肺動脈壁病變進展情況［29］。先天性心臟病伴有高肺血流性肺動脈高壓疾病的患者，在手術前需要評估肺動脈病理狀態，由于肺血管病變具有不均一性，肺活檢在臨床評價病變方面受到限制，IVUS能對肺小血管進行高分辨率成像，能觀測到臨界狀態的先天性心臟病患兒的肺動脈搏動，準確測量各項參數，以評估肺動脈血管病變程度，對手術適應證的選擇及預后評估提供依據，但檢查過程應考慮誘發肺動脈痙攣的風險［30］。7展望隨著心外科手術技術水平不斷提高，手術適應證越來越寬，圍術期危重患者比例也逐年增長［31］，也因此給臨床醫師帶來一些新問題。急性主動脈夾層是心外科急危重病種之一，患者術前常因病情危重不能接受冠狀動脈造影檢查，圍術期存在急性冠狀動脈綜合征風險，若術中一旦發生急性心肌梗死則可能引起嚴重的心功能下降難以脫離體外循環機器支持，既往處理這一并發癥的做法為“盲搭”即依據術中觀測到的室壁運動情況及心電圖變化等輔助指標對可能存在問題的血管進行血運重建，但效果不確切，若不能有效恢復心肌灌注則會危及患者生命［32］。因此明確這類患者冠狀動脈情況并針對性地進行血運重建，可預防急性冠狀動脈綜合征事件，改善患者預后。在患者心血管術后病情不適合接受冠狀動脈造影檢查時如何確定造成圍術期心肌梗死的罪犯血管及罪犯部位，是處理這一并發癥的關鍵。心血管外科術后患者機體處于應激狀態，圍術期心肌梗死早期并不易與如心臟壓塞等某些其他并發癥相鑒別，出現問題后更多采取的辦法是開胸探查，在設有雜交手術室的心臟中心此時可同期行術中冠狀動脈造影指導再次血運重建，而目前國內大多數單位對這類患者的處理可能是依據患者術前的造影及心電圖變化等，推斷圍術期心肌梗死的罪犯血管進行再次血運重建術，效果不佳。隨著“零射線”影像技術的開展，將來有望解決這些問題［33］。如將IEE、聲學造影、食管超聲等技術有機融合，形成心外膜聲學造影技術，幫助心外科醫師在手術室內不依賴于冠狀動脈造影技術即可診斷冠狀動脈病情，避免冠狀動脈造影術的并發癥，對高危血管進行預處理，降低患者圍術期風險。將來隨著這些技術的成熟，甚至可能研發出冠狀動脈術中支架，術中支架與旁路移植術相結合，普通手術室或許就具備雜交手術室的功能。

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作者：吳建濤a；唐國璋b；王英c；池一凡a；張文鋒a；牛兆倬a；生偉a；李好友a；尹紅a 單位：青島大學醫學院附屬青島市立醫院a．心臟病中心，b．心臟超聲科，c．耳鼻喉科