一种无创的冠心病检查方法——ST/HR斜率法

石秋月 常静 李永安 李鑫 陈杰

(重庆医科大学附属第一医院心血管内科，重庆 400010)

众所周知，冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)是影响人类健康的主要心血管疾病，也是全世界引起死亡的主要病因，其已成为威胁人类健康、加重社会经济负担的主要疾病之一[1]。据调查[2]，35岁以上的死亡人数中因冠心病死亡的约占1/3。此外，冠心病也是心源性猝死最常见的原因，尤其是在年龄<50岁的中青年人群中更为普遍[3]。因此，早期正确识别冠心病，及时接受治疗，是改善患者远期预后的前提。

随着科技高速发展，冠心病的诊断方法日趋进步，已有多种方法应用于临床实践中，但同时这也给患者带来了巨大的诊疗经济负担。目前，冠状动脉造影仍是公认的“金标准”。然而，冠状动脉造影为侵入性有创检查，不仅操作复杂、价格昂贵，还可能引起侵入部位的血管相关并发症。冠状动脉计算机体层摄影血管造影(computer tomographic angiography，CTA)是目前流行的主要检查方法，虽准确性高，但不可避免的是碘造影剂的使用和辐射暴露的问题[4]。因此，针对不同的患者，需合理地个体化选择检查方法，以减少部分患者不必要的冠状动脉造影且达到筛查冠心病的目的。

传统运动试验是判断有无冠心病的方法之一，具有无创、低成本、操作简便等优势。事实上，在两千年前，就有古罗马人、希腊人和中国人通过踏板式水泵进行浇灌。直至1818年，英国人开始用踩踏车轮惩罚监狱囚徒，就此形成了运动试验雏形[5]。后来有研究者利用跑步机观察身体机能情况，由此逐渐发展为现今的传统运动试验[6]。值得一提的是，该方式虽然相较于静态心电图来说，检测心肌缺血的可靠性更强，但仅凭该方式来诊断冠心病的敏感性和特异性仍不高，常造成漏诊和误诊，临床价值十分有限[7-9]。随后，许多学者陆续提出了ST/HR斜率法[10](the ST segment/heart rate slope，ST/HR slope)，并已证实其能显著提高运动试验诊断冠心病的可靠性，而且还可预测冠状动脉阻塞程度，现就此领域进行综述。

1 ST/HR斜率法

在20世纪80年代初，Elamin等[10]提出了一种新的运动心电图指标——ST/HR斜率法，后经Okin等[11]逐渐完善。经过多年的论证和探究发现，ST/HR斜率法的敏感性和特异性均是传统运动试验难以企及的。

1.1 ST/HR斜率法的生理基础

ST/HR斜率法的生理学基础反映了心肌缺血程度与心率的关系，而心率是心肌耗氧量的主要决定因素。在运动负荷心率增加时狭窄的冠状动脉血流灌注受限，即在心肌耗氧量增加时，血液中氧供应受限，出现心肌耗氧与冠状动脉供氧的严重不平衡，从而导致心肌缺血。而心肌缺血则可引起心肌电生理活动发生改变，在体表心电图上表现为ST段改变。由此推测出冠心病患者运动导致心肌缺血高峰时，ST段改变和心率之间存在着某种线性关系[12]。

冠状动脉解剖分布的特点是从心脏表面由外向内延伸最终抵达心内膜。当透壁性心肌缺血波及心外膜时心电图呈现ST段向上抬高，而典型的心肌缺血首先累及心内膜，此时ST向量从正常心肌指向心内膜下的损伤心肌，ST向量背离心外膜而指向心内膜，使靠近心外膜的导联出现ST段压低。因此，传统运动试验以水平或下斜型ST段压低≥0.1 mV为阳性标准[13]。

基于心肌电生理活动，因运动诱发心肌缺血的情况下可得到：ST段压低程度(ST)=运动时心肌缺血程度×运动量(以心率HR表示)，即：运动时心肌缺血程度=ST/HR。根据以上公式可见通过心率校正后的ST段压低较单纯的ST段压低更加准确地反映了运动负荷心率达到峰值期间冠心病患者心肌缺血程度的变化。而传统运动试验则以运动时单纯的ST段压低为判定心肌缺血的标准，其明显存在局限性，未将心率的变化因素考虑在内。

从上述理论可看出ST/HR斜率是基于运动心电图建立的“应力-应变”关系[6]。ST段压低值是因变量，心率是自变量，二者建立线性回归方程得到ST/HR斜率，可通过计算机分析完成。与传统运动试验不同的是，这一斜率反映了ST段压低仅与心率有关，而不受除心率以外的其他因素影响，如药物(包括β受体阻滞剂、钙离子拮抗剂、洋地黄和腺苷)和性别等[14-17]。目前，ST段测定已实现计算机化，测量结果十分精确快速，且不受主观测定的影响。

1.2 导联的选择

1.2.1 CM5导联

ST/HR斜率法在操作中需连接导联测量心率和ST段改变，临床上最常用的是CM5双极导联，它被认为是检测ST段改变最灵敏的导联[18]。该导联正极置于胸骨左缘第五肋间(即V5处)，负极置于胸骨柄上，对检测心肌缺血比较敏感，尤其适用于前壁心肌缺血。此外，运动中的CM5导联较稳定，干扰相对较小，可提高检测的可靠性。然而，该导联对下壁心肌缺血检测有限[19]。

1.2.2 Nehb D导联

英国学者Nehb于1938年提出了一种新的胸前双极导联，并以其名字命名为Nehb D导联，该导联是通过构建“心脏小三角”检测下壁心肌缺血[20]。其连接方法是将肢体导联中的左手电极置于左侧腋后线与第五肋间交点处，左下肢电极置于心尖处，右手电极置于胸骨右缘第二肋间。就此，Nehb D导联被认为是检测冠心病最实用且最有价值的导联之一。Osterhues等[19]考虑到CM5导联检测下壁缺血功能有限，而Nehb D导联检测下壁缺血最为敏感，因而主张将CM5和Nehb D导联结合使用，可提高诊断效果。

2 ST/HR斜率法的循证医学

2.1 ST/HR斜率法检测冠心病的敏感性及特异性

ST/HR斜率法是基于运动心电发展而来的新方法，通过大量学者研究后于1998年得到美国心血管学会首肯[6]。该方法经循证医学研究表明，其敏感性及特异性均较高，分别为86%～100%和85%～99%。

Elamin等[12]率先提出ST/HR斜率法并详细描述了相关理论机制及试验过程，该研究共纳入206例患者，分别获得最大ST/HR斜率和冠状动脉造影结果并进行比较，发现ST/HR斜率法敏感性为100%，特异性为99%，诊断效果令人满意。Ameisen等[21]效仿Elamin的研究方法，纳入46例冠心病患者及17例正常人，测得ST/HR斜率法的敏感性和特异性分别为91%(42/46)和94%(16/17)，准确性为98%。随后，Okin和Kligfield等[11，15，22-23]对ST/HR斜率法做了大量更深入的研究，使ST/HR斜率法体系得到了进一步完善和补充。Kligfield等[24]采用修正Bruce运动方案，首次选择与以往研究不同的临界值作为判断异常的指标，结果显示ST/HR斜率法的敏感性和特异性分别为95%和95%。Okin等[15，25]先后采用了相似的修正Bruce运动方案及Cornell运动方案，选择CM5双极导联，同样以冠状动脉造影为“金标准”，获得数据表明ST/HR斜率法的敏感性为94%～96%，特异性为93%～97%。中国著名心血管专家胡大一教授等[26]也曾探讨过心率校正的ST段压低对冠心病定性检测，通过纳入173例可疑病例，将ST/HR斜率≥2.4 μV·次-1·min-1作为界定值以判定冠心病，并使用冠状动脉造影进行对照比较，结果表明该法的敏感性为86%，特异性为85%。类似的，中国学者张正洪[27]分别纳入38例患者为病例组和50例健康正常人为正常组，测得ST/HR斜率法的敏感性和特异性分别为92%和94%，该结果与美国心血管学会报告相似。然而，有少数研究[28-29]报道ST/HR斜率法的敏感性或特异性并不令人满意，可能是因为测定方法及标准不同所产生的差异。具体见表1。

表1 ST/HR斜率法检测冠心病的可靠性分析

以上大量数据和既往研究证实，ST/HR斜率法诊断冠心病具有较高的敏感性及特异性。由此有理由认为，通过该无创方式检测冠心病可筛选出真正需冠状动脉造影的疑似人群，从而减少冠状动脉造影过度使用的情况[12]。

2.2 ST/HR斜率法对冠心病的定量检测

ST/HR斜率法除了能定性冠心病外，还可大致预测冠状动脉阻塞支数。有多项临床研究证明，当ST/HR斜率≥6.0 μV·次-1·min-1时，提示三支或左主干冠状动脉病变可能性大，其敏感性为78%～96%，特异性为57%～97%(具体见表2)。从数值上看，具有三支或左主干冠状动脉病变者的ST/HR斜率值显著高于一支和两支冠状动脉病变者，且此临界值的诊断结果较为可靠。Okin等[22]的另一项评估ST/HR斜率法识别三支冠状动脉病变的研究中，128例稳定型心绞痛患者分别测得ST/HR斜率值，其敏感性和特异性分别为93%和57%，阳性预测值和阴性预测值分别为53%和94%。同样，Kligfield等[32-33]也积极参与探讨了此类临床研究，发现ST/HR斜率法的敏感性为88%～89%，特异性为59%～88%。

表2 ST/HR斜率法定量三支冠状动脉病变的可靠性分析

由此可见，ST/HR斜率的不同界限值能提示心肌缺血的严重程度及冠状动脉病变支数，可为临床医生提供有效的诊疗信息和治疗方案，还有助于评估患者预后。

2.3 ST/HR斜率法与传统运动试验比较

传统运动试验包括运动平板和踏车试验，是临床应用较为广泛的无创检测方法，但其诊断性能欠佳，仅靠运动终末时ST段压低无法准确判断目标人群是否患有冠心病，因而其临床价值有限。虽然ST/HR斜率法以运动心电为基础，但分析方法完全不同于传统运动试验，并经实践证明ST/HR斜率法的整体诊断性能显著优于传统运动试验。一项荟萃分析研究表明传统运动试验诊断冠心病的敏感性和特异性分别为68%和77%[35]，而ST/HR斜率法的敏感性及特异性却均在90%左右。

3 ST/HR斜率法的优点及局限性

3.1 ST/HR斜率法的优点

ST/HR斜率法显著改善了运动试验诊断冠心病的不足之处，使之对冠心病检测能有定性、定量之效果，且敏感性及特异性均能达到令人较为满意的程度。

ST/HR斜率法已被证明不受β受体阻滞剂使用和性别的影响。在一项关于冠心病患者ST/HR斜率与β受体阻滞剂之间的关系的研究[14]中，对60例使用β受体阻滞剂的冠心病患者先后进行最大ST/HR斜率测量与冠状动脉造影，结果显示最大ST/HR斜率与冠状动脉明显病变的数目完全一致。这是因为服用了β受体阻滞剂后ST段压低的幅度会降低，而运动时心率反应也会平行降低，使得ST/HR斜率不受影响。此外，由于传统运动试验存在着显著的性别差异，Okin等[15]证实了ST/HR斜率法不受性别影响，且能提高在女性中诊断冠心病的敏感性。

3.2 ST/HR斜率法的局限性

运动平板试验中所选择的运动方案、使用的导联数、ST段的测量及靶心率的设定都可能影响ST/HR斜率的测量[36]。此外，近期心肌梗死的患者ST/HR斜率法的准确性会显著下降而出现假阴性，而肥厚型心肌病、瓣膜疾病等引起左心室负荷增加的情况下，ST/HR斜率法会出现假阳性[6]。因此，在实际工作中，临床医生需对各类患者进行综合考虑，必要时可用冠状动脉CT或冠状动脉造影予以证明，尽可能避免误判。

4 ST/HR斜率法应用现状

已知ST/HR斜率法可高效地识别冠心病患者，在测试前选择适宜人群时应谨慎，目的是为保证患者安全进行测试，需严格控制其适应证和禁忌证，这一点与传统运动试验相同。2012年的临床实践指南指出运动试验最佳人群为至少具有中等身体机能，能完成大部分的日常生活，包括有症状的稳定性心肌缺血患者[37]，但需排除急性心肌梗死、急性肺栓塞、严重高血压、血流动力学不稳定的心律失常、主动脉夹层等危重患者。

值得一提的是，ST/HR斜率法不仅能在高危人群中筛查无症状性冠心病，还能评估低危人群患缺血性心肌病的风险。在Suurküla等[38]的研究中，将74例具有冠心病高风险的无症状高血压患者与42例低风险健康人进行对比，结果发现当使用ST/HR斜率法作为评判指标时，高风险组的心肌缺血发生率比健康组更高。Carlén等[39]在一项旨在探讨消防员运动试验中ST/HR斜率法变量与缺血性心脏病的关系的研究中，对521例消防员(属于低风险人群)进行了运动试验的随访测试。该研究发现，最大ST/HR斜率≥2.4 μV·次-1·min-1时，患该病的风险增加。不仅如此，ST/HR斜率法也许对于预测心肌梗死患者血运重建后心肌功能改善有一定的临床价值。有研究[40]认为心肌梗死患者术前ST/HR斜率≥5.0 μV·次-1·min-1可从血运重建术中获益。总的来说，目前ST/HR斜率法在临床上主要用于对冠心病的诊断和筛查，为准备冠状动脉造影提供有用线索。

另外，由ST/HR斜率法所衍生的ST/HR滞后值和ST/HR指数[41-42]也有相关报道，但这两种方法还需更多的临床资料支持，目前仍以ST/HR斜率法为主流并已得到大量循证医学的支持[27]。

5 总结与展望

由于冠心病的高发病率和死亡率，对冠心病患者的早期诊断和对高危患者的定期筛查是防治冠心病的重要措施。ST/HR斜率法作为评价冠心病的方法之一，经过大量临床研究，均已证实其具有识别冠心病及冠状动脉病变支数的优越性。数据显示，ST/HR斜率法定性冠心病的敏感性和特异性分别为86%～100%和85%～99%，定量三支冠状动脉病变的敏感性及特异性分别为78%～96%和57%～97%。若将CM5与Nehb D导联结合使用或许可进一步提高ST/HR斜率法诊断效果。由此可见，ST/HR斜率法具有比传统运动试验更高的临床应用价值。

目前，ST/HR斜率法数据采集所使用的计算机辅助分析系统——智能式CASE系统[26](computerized analyzing system for exercise，CASE)应用前景广泛，计算精确，已广为使用。ST/HR斜率法仍需改进以下三点：(1)操作方法需统一。在操作过程中需有一套既定的操作流程，应统一选择运动方案。在采集数据阶段，心率每增加10次采样一次，直到达到靶心率。测量ST段改变需统一是J点后60 ms或是80 ms测量问题。(2)靶心率需统一。不同研究者采用靶心率值各不相同，可能会导致结果出现偏差，诊断可靠性降低。(3)导联选择需统一。以CM5导联为主进行运动心电监测可提高诊断性能。总之，基于ST/HR斜率法的优秀表现，今后或许可替代传统运动试验而广泛用于临床筛查早期冠心病患者，尤其针对中青年人群。未来，ST/HR斜率法将有望作为常规体检的检查项目之一而逐渐面向普通大众。