无创性方法
重要的无创伤性技术是X线平面照相术,放射性核素显像,正电子发射体层摄影和磁共振成像.
X线平面照相术
应拍胸部正位和侧位平片来评价心脏大小,心脏形状,腔室分析,肺野性质,尤其是血管系统.
心脏大小显示正常,常可明确排除严重心脏疾病,尤其是冠状动脉疾病(CAD),以及后负荷增加(如主动脉瓣狭窄).因而,测量心脏大小有助于对病人的一系列研究和统计.和胸廓对比,婴儿和儿童的心胸比例较成人为大.
心脏形状异常的解释有一定难度.纵隔肿瘤和心包肿瘤或缺损偶然会和腔室异常扩大相混淆.
腔室的大小从平片上估计较难,是因为腔室重叠以及其他结构的覆盖(如心包,纵隔脂肪,横膈).特定腔室扩大的常规表现应用上也时有难度,并产生误导.尽管有这些限制,腔室大小估计仍存在一定价值.
在肺部的大血管形态及血管改变对评价心脏功能十分重要.在心脏诊断上,肺野的表现常比心脏的表现更有意义.
放射性核素显像
放射性核素心脏显像是容易耐受,操作相对简便,只需中等费用的设备,病人所受到照射剂量比作X线检查要少.其可用于评价冠状动脉疾病,瓣膜性或先天性疾病,心肌病和其他心脏疾病.该显像的归类又分一类为显示心肌或心肌梗死(心肌灌注显像和心肌梗死显像),另一类为评价心室功能和心室壁运动(心室造影术).
心肌灌注显像
心肌灌注显像可用于初步评价某些胸痛病人(如主要为那些原因不明的疼痛者)以确定由血管造影术显示的冠状动脉狭窄或侧支血管的功能上意义以及作为旁路手术,经腔内血管成形术或血栓溶解术的随访手段.这种显像技术亦可用于估计急性心肌梗死后的预后,因为它能显示急性心肌梗死者的血流灌注异常的范围和陈旧性梗死造成的瘢痕范围.
心肌灌注显像常使用放射性铊(201Tl),作用如钾离子的类似物.静脉注射后,201铊迅速离开血管床并开始与血流成比例地进入细胞.大约4%的剂量一时性进入心肌,这种小剂量使心脏和周围低本底的肺脏呈鲜明的对照.其次,在心肌和血液以及其他组织间(如骨骼肌肉,肝脏,肾脏)的201铊处于一个平衡状态,这时集中于存活心肌的201铊产生的变化反映了稳态的局部血流.因此,正在运动的病人,201铊分布的心肌缺损见于非存活的区域(如梗死,瘢痕)以及伴血流减少的存活区域(如有血流动力学显著意义的冠状动脉狭窄的远端缺血区).
在病人休息数小时后,201铊分布将发生变化,而非存活瘢痕引起的分布缺损不发生变化.然而,缺血区201铊的后期显像则可能表现为最初缺损的消失或缩小,运动后3~4小时进行显像呈缺损有30%~40%是见于缺血区而并非是瘢痕.休息时额外小剂量201铊注射后再次显像可看到那些区域大多属存活.初次注射后第二天再显像将产生相同结果.尽管有这些措施但震荡的或冬眠的心肌区域则可仍然表现为缺损.
201铊其复杂的显像特性加速了锝(99mTC)的心肌灌注制剂一些类型的发展；sestamibi,tetrofosmin和teboroxime市场有售并对冠状动脉疾病诊断具有同样的敏感性.尤其是sestamibi,已用于许多实验室.
较大剂量99m锝(＞30m Ci)结合灌注评价可作为首次通过的功能研究(见下文心室造影术).在一些实验中,开始先作99m锝sestamibi运动试验,随即再进行静息的201铊显像,这样可减少放射性核素显像的总时间.在实验室分别不同的天数里进行运动和静息sestamibi研究时,如一开始运动试验就没有异常灌注的显像时,就可不再进行静息研究.
心肌灌注显像也受伪差影响,其中有些是因软组织过多地覆盖而造成心肌活动衰减.妇女乳房组织产生的衰减特别困难,因为在视野的不同节段上方存在有很大个体差异的乳房组织数量.乳房衰减伪差在平面显像时更为明显,以至于可影响到单光子发射计算机体层摄影(SPECT).横膈以及腹内容物引起的衰减可产生下壁的假性缺损,当图像资料取自于360°以上时最明显.99m锝光子(140KeV)比201铊发射的低能光子(60~80KeV)受到衰减要少.
注射201铊后当肺部的转运时间延迟时导致201铊大量积聚在肺部.201铊显像中热肺的结果便提示有心排血量的降低.其原因可能是缺血,但这种结果没有特异性.使用99m锝标记灌注制剂时这种现象却不多见.
123碘(123I)-标记脂肪酸检测缺血心肌.心脏肌肉正常时以脂肪酸代谢作为主要能量来源；缺血的心肌转换为葡萄糖代谢.静息时放射性标记脂肪酸的分布和灌注剂相比可能接近于作为存活和可抢救心肌金标准的氟-18-脱氧葡萄糖指标(见下文正电子发射体层摄影).但这些制剂在临床上并不是常规应用的.
其他放射性核素也较少应用.由于柠檬酸盐镓(67Ga)积聚在急性炎症部位,已被应用于检测炎症性心肌病的存在和严重程度.它在心肌炎症活动时积聚,在炎症消退时则减少.然而,在用皮质类固醇治疗时67镓的检测不很准确,在诊断细菌性心内膜炎时它比二维超声心动图效果要差.
123I碘苄基胍,一种神经传导类似物,贮存和作用于交感神经系统和神经元中.用该制剂进行心脏显像可用于评价心肌病病人及早期发现化疗对心脏的毒性(如阿霉素).
SPECT,是放射性核素显示心脏分布最常用的技术,以旋转的照相系统采集图像后再重构切面图像.在平行于左室短轴和长轴上观察心肌活动.多头SPECT系统往往在10分钟内完成显像.定量显示可以弥补运动和延迟显像的肉眼观察.SPECT改善了对下壁和后壁的异常发现以及改善了在平面显像呈持续性灌注的缺损而又不能确诊的梗死小区域.另外也改善了对造成缺损的血管识别.再者,可定量大面积梗死和存活心肌,对判断预后有价值.SPECT心肌灌注显像对明确冠状动脉疾病的敏感性为90%~95%.
激发试验技术
运动应激试验一般在常规的平板上进行,采用Bruce方案或类似的运动时间表,对病人监测.如无禁忌证,运动持续至按年龄预定的大于85%的最大运动量,在病人运动顶峰时注射显像制剂(放射性核素).在此水平上鼓励病人持续增加30~60秒以使放射性活性按照运动相关性血流模式进行分布.在注射较多 201铊后可进行重复注射显像,重复注射可常规地用于延迟显像之前(所有病人)或之后(扫描显示持续缺损病人).
在检测有明显的冠状动脉缺血中；运动负荷-再分布201铊显像要比心电图运动试验更具有敏感性和特异性；如将201铊和运动心电图结果相加则增加冠状动脉疾病的敏感性.使用99m锝制剂也得到相同结果.
药物激发试验使用放射性核素心肌灌注显像,对不能进行运动激发试验而需分析ST段者尤为适用,如应用洋地黄的病人,束支传导阻滞病人或妇女(在正常妇女中最大运动激发试验将有约50%的假阳性,原因不明).用心肌灌注剂进行药物激发试验也用于不能运动的病人(如肥胖,关节炎或年老因素).
可使用一种冠状动脉扩张剂,如双嘧达莫,以增加内源性腺苷.双嘧达莫,经静脉注射,使正常冠状动脉增加心肌血流,但在狭窄远端的动脉却不增加,以至于正常分布时201铊摄取增加而在狭窄分布时活性相对降低.因此显像相似于运动后显像.双嘧达莫静脉注射3~5分钟后201铊显像对冠状动脉疾病的敏感性相同于运动试验.双嘧达莫引起的缺血或其他不良反应(如恶心和呕吐,头痛,支气管痉挛)可以静脉推注氨茶碱得以缓解.
腺苷可作为双嘧达莫替代物经静脉输入.腺苷在血浆中快速降解,通过终止输液可反转其作用.在双嘧达莫或腺苷的研究中氨茶碱和有关黄嘌呤化合物可产生一个假阴性,因此在检测前24小时应避免消耗咖啡因和含有茶碱的支气管扩张剂.多巴酚丁胺,β1 受体激活剂也可用作为激发剂.
心肌梗死显像
梗死显像取决于心肌受损区域的放射性标记示踪物的积聚.骨扫描制剂(如99m锝焦磷酸盐)积聚于这些部位,可能继发于膜破损和微量钙化.显像一般在急性心肌梗死后12~24小时呈阳性并持续阳性大约1周；在心肌梗死后仍持续有心肌坏死以及产生室壁瘤病人可呈持续阳性.显像在穿壁性梗死中的阳性要比心内膜下梗死更多.
采用平面技术,经静脉输入99m锝焦磷酸盐后约1小时作心肌区域多次显像.为了区分血池和心肌活动往往有必要作延迟观察(2~4小时).SPECT将改善摄取部位的空间定位.显像表现出局部和广泛的99m锝焦磷酸盐积聚(如大于或等于肋骨活动)要比显示模糊或呈弥漫性异常更具有诊断性.
总之,99m锝焦磷酸盐梗死显像远比201铊心肌显像应用少,但其很有助于发现伴不典型表现的急性心肌梗死病人和检出冠状动脉旁路移植围术期的心肌梗死或其他类型心脏外科手术后的心肌梗死.它对测定梗死大小的作用尚未明确肯定.
肌浆球蛋白(111铟标记心脏肌浆球蛋白抗体)也可用于诊断急性心肌梗死.注射后24~48小时待血池活动消除后进行显像.抗肌球蛋白对急性心肌梗死的诊断较99m锝骨制剂更具特异性,它完全是心脏区域无胸骨或肋骨摄取表现.结合抗肌球蛋白-201铊显像可帮助区分梗死和严重缺血组织.抗肌球蛋白通过检出伴排斥坏死的斑块区域也可有助于心脏移植的评价.
心室造影术
心脏作功的放射性核素评价取决于左心室和右心室的功能,可在首次通过法研究(每搏检查的一种类型)或门电路(如心电图同步化)进行数分钟的显像研究.虽然首次通过法研究操作迅速以及相对简便,尤其在评价静息或运动时的心室功能；但门电路显像研究能较好地描绘出轮廓和心室壁活动情况,故应用广泛.
因为静息时门电路血池显像研究实际上没有危险,其广泛用于在多种情况下一系列评价左心室和右心室的功能(如瓣膜性心脏病)；监测应用心脏毒性药物(如阿霉素)病人的潜在危险；评估血管成形术,冠状动脉旁路手术,溶栓以及冠状动脉疾病和心肌梗死病人的其他技术的效果.
门电路血池显像是用99m锝红细胞血池显像与病人心电图R波触发同步进行.在5~10分钟内采集短暂多次连续的心动周期显像(一般约14~28帧),并存入计算机.然后聚合显像为已评价过的心动周期的每一部分建立平均血池轮廓.计算机以连续电影回放显示出类似心脏的搏动,用这种显示方式评价室壁节段活动准确性很大.
心室功能的许多指标可以从门电路血池显像中得到定量,包括射血分数(EF-每搏量与舒张末期容量的比例),射血和充盈速率,左室容积,相对容量负荷容积的指标如左心室：右心室每搏量之比.EF是常用的指标.由于技术的不同,EF的正常值不一,正常静息EF常为舒张末期容量的50%~75%.可通过门电路显像测量静息EF和室壁运动以及病人作踏车运动试验过程中评价这些指标的变化.运动时EF正常值至少大于静息时EF5%(如,静息时为55%,而运动时则＞60%),各种原因引起的心室功能不全(如瓣膜性心脏病,心肌病,冠状动脉病)可降低运动时EF.通过半自动计算机程序处理技术改善了心室功能的其他检测指标和可重复性.运动时EF是冠状动脉疾病病人最好的预后指标.
右心室异常 右心室功能对肺部疾患或可能伴有右侧累及的左室下壁梗死是很重要的.用于左心室分析的半自动程序不能用于右心室分析,因而对有关节段的计算机显像往往是人工选择的.正常右心室EF低于左心室EF,大多数技术其范围约在40%~55%.许多肺动脉高压和右心室心肌梗死或心肌病累及右心室病人其右心室EF是异常的.特发性心肌病往往以双心室功能不全为特征,不像典型的冠心病往往左室异常大于右室异常.
左心室异常 门电路血池显像对发现左心室室壁瘤是有用的,对典型的前壁或前壁心尖部真性室壁瘤的敏感性和特异性＞90%.在常规血池显像中左心室后下方室壁瘤不如在前面和侧面室壁瘤看得清楚.因此当怀疑有前壁或后壁室壁瘤时,需得到改良的斜位,侧位或后斜位的门电路左室显像,大多数专家推荐介绍除所有门电路显像外都要取得这些附加位置之一的显像.进行门电路SPECT显像时间(约20~25分钟伴多头相机)要比单平面门电路观察(5~10分钟)长,但可看到心室的所有部位.
瓣膜异常 在引起左室容量负荷增多的瓣膜疾病中静息-运动研究是有用的.在主动脉瓣关闭不全,静息时EF(见上文门电路血池显像检测)降至异常水平或运动时EF不能升高则是心脏功能恶化的体征以及有瓣膜修复的适应证.门电路血池显像也可用于计算任何瓣膜关闭不全的反流分数.正常时,两个心室的每搏量是相等的.然而,在左侧瓣膜不全的病人中,左室每搏量超过了右室,其超过的数量与反流分数成正比.因此如果右心室正常,通过左室：右室每搏量比例计算出左心室的反流分数.
通过每搏量比例或在放射性核素首次通过时使用市场有售的计算机程序得出早期异常的再循环肺动脉放射活性和肺动脉总放射活性的比例可以确定先天性分流量的大小.
正电子发射体层摄影
正电子发射体层摄影(PET)是通过释放一个正电子(β+ )衰减的原子,为电子的反物质当量.正电子迅速与周围电子发生相互作用,使它们转换成两个r光子,轨道分别为180°.环状检测系统绕行于正电子发射源,正好于检测两个位于起源的光子一致.这些系统比常规核医学照相术要敏感,有较高的空间分辨力,根据放射药理学在体内的分布能得到定量而不是定性资料.通常使用的放射性核素包括碳(11C),氧(15O)和氮(13N)同位素,它们能标记许多的有机化合物.这些优点足以抵消检测系统的昂贵价格以及这些放射性核素很短的半衰期(≤20分钟),但需要一个昂贵的在位回旋加速器.
用于心脏检查的正电子制剂是类属于灌注或代谢性制剂.心肌灌注制剂包括 11C二氧化碳,15O水和13N氮.其他灌注剂,82鉫?(82Rb),是由商业发生器系统产生,不需要在位回旋加速器.
心肌代谢制剂提供的信息不同于常规的单光子制剂(如201铊).18氟标记脱氢葡萄糖(FDG)是使用最广泛的代谢制剂,它能显示在缺血情况下葡萄糖代谢的增加.结合了灌注研究,FDG显像能发现虽然缺血但仍存活和潜在可挽救的心肌,这一点比201铊运动或再分布扫描敏感性更高.在考虑病人能否从血管重建方法(如血管成形术,冠脉旁路术)中得益是有作用的,当仅显示为瘢痕组织时则应避免这种方法,与常规SPECT比较FDG心肌扫描费用更高.18氟半衰期很长(110分钟)；所以离位FDG产品和其最终分布也常使用.最近发展的技术允许用常规SPECT照相进行FDG显像,可使这个理想的预后技术更广泛被应用.
其他的PET代谢示踪物为11碳醋酸盐,不考虑基质所使用的,它所显示的摄取能反映心肌细胞总的氧代谢,摄取不受那种潜在的变异因素影响,如能影响FDG分布的血液葡萄糖水平.在心肌功能治疗后恢复方面11碳醋酸盐显像比FDG有更好的预示性.但是,11碳的20分钟半衰期则需要有一个在位回旋加速器以产生放射性核素.
11碳棕榈酸盐是一种早期的应用于心肌脂肪酸代谢研究的PET制剂.它在心肌里活性的消除与脂肪酸氧化率有关,以至在缺血区产生热点.然而,由于其他在临床实践中难以控制的变异造成示踪物动力学的变化,以至于扫描结果难以接受.故11碳棕榈酸盐的应用已大量地被FDG和11碳醋酸盐所取代.
磁共振成像
磁共振成像(MRI)在单次检测中就能提供很多心脏信息,因此比其他一些研究具有更多的价值-效应性.
MRI评价心脏周围区域是有用的,尤其是纵隔和大血管(如研究动脉瘤,剥离和狭窄).
心电图-门电路得到的资料产生了心脏搏动的电影显示.其显像的分辨力可接近于CT或超声心动图,它能理想地描记出心肌壁厚度和活动,腔室容量,腔内肿块或血栓,瓣膜的平面.应用顺磁性对比制剂后作连续MRI要比放射性核素方法产生更好的心肌灌注分辨力.位于心脏各腔室内的血液流速能被测量.磁共振血管造影术能显示一些较大的冠状动脉分支血流.磁共振光谱学可以确定梗死的心肌.
超声心动图
超声心动图是一种诊断心血管疾病的超声技术.其分成为M型,二维(2-D),多普勒频谱,彩色多普勒,对比和运动超声心动图.
超声心动图的操作通常在胸部上放置一个探头,沿着胸骨左或右缘,在心尖部,胸骨上凹或在剑突下区域.然而,在经食管超声心动图,探头是置于一个内镜的顶端,通过食管可看到心脏.即便更小的探头可置放于血管内导管,可在血管内记录血管解剖和血流.
M型超声心动图的操作是采用直接的一个固定脉冲超声束用于心脏的一些部位.显示一个M型超声心动图,当超声束从心尖部(1区)逐渐移向心底部(4区).超声束穿过心脏,可看到右心室和左心室缘的结构,二尖瓣和主动脉瓣,主动脉和左心房.改变超声束的方向便可记录到来自三尖瓣和肺动脉瓣的超声图像.
二维(或切面)超声心动图在超声技术中已成领先.它应用脉冲,反射的超声提供了心脏的空间准确的实时显像,并可用录像带和类似血管电影图像方法记录.显示了四个常用的二维超声心动图切面.二维超声心动图能提供心脏和大血管的多幅断层切面图像.
多普勒频谱超声心动图应用超声来记录心血管系统的血流速度,方向和类型.多普勒频谱信号显示在条图记录器或录像带.证实了多普勒频谱和二维超声心动图记录的跨二尖瓣血流.彩色多普勒超声心动图是以二维多普勒超声心动图为基础加以血流彩色编码以显示其方向(红色是朝向探头,蓝色是背离探头).
对比超声心动图是应用对比媒介物注入至心血管循环内同时用M型或二维超声心动图检测.几乎任何快速注入至心血管空间的液体对比媒介物都能产生悬浮的微气泡,它们在心脏腔室内产生超声的云雾.这些微气泡一般不进入毛细血管床；然而,目前市场供应的一种制剂(Albunex),已报道有良好前景.
运动超声心动图是在体力或药物性激发之中或之后进行.