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冠状动脉通常走行于心外膜下或心外膜下脂肪组织中，当发生解剖变异时，心外膜的冠状动脉主干或其分支一段或多段走行于心肌纤维中，这一段心肌纤维被称为心肌桥，而位于心肌桥下的一段冠状动脉则被称为壁冠状动脉。既往观点认为心肌桥属于良性病变，但随着医学影像学及冠状动脉介入等检查方法的发展，心肌桥检出率也大幅提高，并且发现其与临床关系密切，其在心脏收缩期狭窄严重时亦会产生心肌缺血、心绞痛、心律失常、冠状动脉痉挛甚至猝死等临床不良事件[1]。
心肌桥属于先天解剖变异，多数学者认为胚胎时期冠状动脉发育畸形常会伴随着心肌桥的发生，即细胞迁移不全学说。中胚层分化成心外膜和血管平滑肌细胞，分化异常的心肌细胞附着于冠状动脉上则形成心肌桥。Botta和Elefteriades[2]发现冠状动脉及其血管壁不是由主动脉延续生长而形成的，冠状动脉的内皮细胞在原位形成，而心包、中膜和外膜则主要来源于中胚层。中膜和外膜随后向内迁移，包裹冠状动脉内皮。如果这种迁移不完全，冠状动脉则由心肌纤维覆盖，继而形成心肌桥-壁冠状动脉结构。一项围绕冠状动脉和心肌桥起源异常的调查研究指出，大约有20%的患者表现出家族性心脏病聚集现象，且其中约50%的患者在早期因发生心脏骤停而死亡[3]。另有学者收集了14例进行心肌桥松解术的儿童发现，其中6例合并心肌桥家族史[4]。
根据分类标准的不同，可将心肌桥分为多种类型。Ferreira等[5]在大量尸检中发现2种不同的心肌桥：（1）表浅型，约占76%，心肌桥以锐角或垂直的方式跨过壁冠状动脉朝心尖部走行；（2）纵深型，约占24%，心肌桥起源于右室心尖，以横向、斜向或螺旋形方式跨过壁冠状动脉，止于室间隔。也有学者认为当壁冠状动脉包埋深度小于2 mm时称为表浅型，而大于2 mm时称为纵深型（图1）。心肌桥收缩末期壁冠状动脉受压缩程度按Nobel分级标准[6]分为3级：Ⅰ级<50%，Ⅱ级50%~75%，Ⅲ级>75%。Corban等[7]将左前降支（left anterior descending，LAD）完全被心肌组织覆盖时的心肌桥称为完整心肌桥，仅被一层薄薄的结缔组织和脂肪组织覆盖时的心肌桥为不完整心肌桥。
由于检查方式的不同，心肌桥的检出率也有差异。（1）冠状动脉计算机体层摄影术（computed tomography，CT）：可直观观察心肌桥的位置、长度、深度及与冠状动脉的关系等相关信息，其检出率明显高于冠状动脉造影。（2）冠状动脉造影：目前是心肌桥诊断的"金标准"，造影图像特点表现为在收缩期冠状动脉呈现短暂性狭窄，可呈串珠样、线样等改变，而在舒张期冠状动脉血流可部分或全部恢复，此现象称为"挤奶现象"（图2）。术中可应用多巴酚丁胺和硝酸甘油等药物来提高心肌桥的检出率。（3）血管内超声：心肌桥在血管内超声中的特征表现为在血管壁和心外膜之间呈"半月现象"，如用血管内超声测算冠状动脉血流速率，可表现为"指尖现象"，即在舒张早期由于冠状动脉受压情况得到改善，血流速度突然上升，随后血流又突然下降。（4）血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）：FFR能够提供冠状动脉的功能学信息，因为影像上的狭窄不一定表现为功能上的心肌缺血，FFR能够准确地反映心肌的实际血供情况，是冠状动脉有无狭窄的"金标准"。心肌桥患者如FFR数值小于0.75，则表明存在心肌桥导致的心肌缺血；如数值位于0.75~0.80之间时，表明可能导致心肌缺血；对于FFR值不在正常范围且未达到缺血数值的患者，向其静脉内注入多巴酚丁胺会产生更高的压力渐变同时出现心绞痛症状时，提示存在心肌桥。Patel等[8]通过meta分析指出，心肌桥总体检出率为19%[95%置信区间（confidence interval，CI）为17%~21%]，冠状动脉CT检出率为22%（95%CI为18%~25%），冠状动脉造影为6%（95%CI为5%~8%），尸检检出率为42% （95%CI为30%~55%）。该报告指出心肌桥好发于左前降支中段，18%与对角支相关，40%与边缘支相关，很少发生在右冠状动脉和左回旋支[9]。
正常情况下，心肌收缩时冠状动脉由于受到心肌的机械压迫而造成短暂的冠状动脉血流流速下降，而在舒张期冠状动脉可恢复血流。然而在心肌桥存在的情况下，冠状动脉受到的压迫可延长至舒张中晚期，引起微血管内皮功能障碍与血流动力学变化，导致心肌缺血[10]。当同时存在心动过速时，可因舒张期进一步缩短而加重心肌缺血[11]。Lin等[12]通过超声心动图检查发现，18例心绞痛患者中心尖部心肌运动正常，但室间隔局部运动异常。检查发现其中15例合并心肌桥，推测可能机制是前降支心肌桥引起的"文丘里"现象，即认为心肌桥近端与心肌桥远端由于管腔直径相对较大，血流慢，压力大，而壁冠状动脉由于心肌桥的压迫致其管腔变窄，血流速度增快，导致其压力减低，引起支配室间隔的部分血管缺血，进一步引起室间隔局部运动异常。
目前心肌桥引起冠状动脉痉挛的确切机制还未完全阐明，有研究认为血管内稳定的层流可以抑制内皮细胞的凋亡或肿瘤坏死因子α所诱导的血管内皮细胞的活化，然而当存在心肌桥时，其收缩会扰乱层流而产生湍流，进一步可引起壁冠状动脉的异常血管反应，从而发生冠状动脉痉挛[13]。Adachi等[14]研究则认为可能是由于心肌桥收缩期挤压引起的慢性机械应力导致内皮功能障碍而对儿茶酚胺敏感，引起冠状动脉痉挛。Aparci等[15]认为动脉壁Ca2+的升高和管腔内皮内衬的缺损是心肌桥引起冠状动脉缺血的关键因素，管壁Ca2+浓度可通过Na+-Ca2+交换的增加和肌浆网Ca2+泵功能的增强而升高，从而导致冠状动脉平滑肌收缩、痉挛，在一氧化氮生成减少的情况下，Ca2+水平升高对冠状动脉平滑肌细胞的血管收缩作用增强。
Nishimiya等[16]通过对15例LAD有心肌桥而无明显动脉粥样硬化的患者进行乙酰胆碱试验，结果表明15例患者在进行乙酰胆碱激发试验中，LAD均出现弥漫性痉挛，最后通过光学相干体层扫描发现心外膜滋养血管（vasa vasorum，VV）在壁冠状动脉处缺失，而在心肌桥前段和后端清晰可见，认为出现这种分布差异可能是由于动脉壁增厚和血流量改变导致的缺氧情况引起的。另一种可能是血管周围脂肪组织通过分泌促血管生成细胞因子来增强VV的形成。为了阐明冠状动脉痉挛与VV这种分布的关系，Nishimiya等[17]将药物洗脱支架植入猪的冠状动脉后发现，支架边缘外膜滋养血管形成增强，并且出现血管的过度收缩，认为出现这种现象的原因是支架边缘外膜血管滋养管可分泌M1-巨噬细胞、肥大细胞和白细胞介素（interleukin，IL）-1β等，这些炎性改变可向中膜和内膜进展，增强了中膜平滑肌细胞内的Rho激酶通路的激活，Rho激酶激活可引起该部位血管过度收缩。
文献报道，心肌桥近端比桥下段及远端动脉粥样硬化发生率更高[18,19]，可概括为以下几种原因。
Torii等[20]在对150例未患任何心血管疾病的心脏尸检中发现，93例心脏中检出心肌桥。并且心肌桥近端管腔狭窄率明显高于桥下段和远端，表明心肌桥与动脉粥样硬化有重要的位置解剖关系。作者还对其发病机制作出阐明，认为壁冠状动脉近段，由于心肌桥收缩导致入口横向运动的血流发生逆转，造成近端低剪切应力，引发内皮细胞的活化和脂质向动脉壁的运输，而桥下段由于高剪切应力不受动脉粥样硬化疾病的影响。
Ding等[21]通过体外模拟心肌桥-壁冠状动脉模型也证实了剪切应力的变化促进桥前端动脉粥样硬化的发生和发展，实验表明，在无压缩条件下，壁冠状动脉血流的两端保持不变。近端剪切应力幅值与远端剪切应力幅值一致。随着压缩程度的增加，近端和远端剪切应力波形开始发生变化。这是因为心肌桥压迫壁冠状动脉时，其管腔面积减小，血流受阻，导致近端血流速率和切应力急剧下降，远端血流速率和切应力增加。解除压迫后，近端和远端血液流入壁冠状动脉，这导致了流速和剪切应力的急剧增加。研究结果表明，随着压缩程度的增加，剪切应力的振动值在近端高于远端，剪切应力的平均值低于远端。因此，近端振荡剪切应力的增加，使壁冠状动脉长期处于疲劳负荷状态，导致内皮细胞疲劳损伤，造成冠状动脉病变，即近端剪切应力振荡值的增加是近端动脉粥样硬化发生率高的主要原因。
Pan[22]在剪切应力和动脉硬化关系研究中得出结论：低剪切应力和振荡剪切应力可通过增加白细胞的黏附、血浆脂蛋白的通透性、平滑肌细胞和活性氧的迁移来促进动脉粥样硬化的形成。Javadzadegan等[23]通过研究也发现，内皮细胞暴露于低剪切应力或振荡剪切应力下可显示出致动脉硬化基因表型，而生理或高剪切应力可使血管内皮细胞产生顺应性变化，增加一氧化氮的产生，使抗动脉硬化基因得以表达。
Ishikawa等[24]提出心肌桥肌肉指数（myocardial muscle index，MMI）亦会促进心肌桥前端动脉粥样硬化的进展，他们针对100例LAD病变导致的直径大于1 cm的心肌梗死（myocardial infarction，MI）病灶的心脏进行尸检，发现近半数患有心肌桥（n=46 ），即MI （+）MB （+），无心肌桥即MI （+）MB（-），作为对照组同时收集100例在年龄、性别与上述相匹配的无MI和心肌桥的病例，即MI（-）MB（-），另选取100例无MI但存在心肌桥的病例，记为MI（-） MB （+），然后对分组中所有LAD以同样的方法进行组织学处理后发现，MI （+）MB （+）比MI （+）MB（-）内膜中膜比更大，且MI （+） MB（-）与MI（-）MB（-）无明显差异。作者对其产生机制进行阐述，认为MMI的增加可能是心肌桥增加收缩力的基础，导致向心肌桥近端LAD段的逆行血流增加，引起复杂血流动力学，从而最终增强LAD近端动脉粥样硬化的进展，并在心肌桥入口2 cm处进展最大。同时还指出拥有更大的MMI会加重严重的内膜病变向左冠状动脉开口进展。
Enhos等[25]提出由于剪切应力的改变导致内皮细胞功能障碍、炎症以及血管活性物质表达增加，如内皮一氧化氮合酶、内皮素-1以及血管紧张素转化酶，这些因素是导致桥前端动脉粥样硬化斑块形成增加的主要病理生理机制。文中还对炎症引起桥前端动脉粥样硬化的机制进行阐述，单核细胞是各种细胞因子和分子的来源，这些细胞因子和分子与内皮细胞相互作用，导致炎症的加重，而炎症在动脉粥样硬化的发展和进展中起着重要作用。高密度脂蛋白胆固醇具有抗炎、抗氧化和抗血栓的特性，它能强烈降低内皮细胞黏附分子的表达，阻止单核细胞聚集到动脉壁。此外，高密度脂蛋白通过抑制巨噬细胞的迁移和低密度脂蛋白分子的氧化，以及通过促进胆固醇从这些细胞流出，来降低单核细胞的促炎和促氧化作用。而在心肌桥患者中单核细胞增多，单核细胞的增多会降低高密度脂蛋白的血液水平及其抗氧化等抗动脉粥样硬化的特性。
Patel等[8]认为桥前端斑块形成机制是由严重的血管成角运动引起的非均匀应力场。马淑华等[26]通过128层螺旋CT对心肌桥-壁冠状动脉的形态特征与桥前端动脉粥样硬化的关系进行分析，他们将79例单纯心肌桥作为对照组，另选取79例伴有桥前端动脉粥样硬化的心肌桥患者作为观察组，通过分析发现壁冠状动脉远端成角和两端成角比例均明显高于对照组（P均<0.05 ）。并且通过多因素Logistic回归分析发现壁冠状动脉远端成角[比值比（odds ratio，OR）=2.147，P=0.042]及两端成角（OR=2.579，P=0.002）均是影响桥前端动脉粥样硬化的独立危险因素。作者推断由于心肌桥对壁冠状动脉的挤压作用，造成血管形态发生改变，进而影响血流动力学的改变，并且这种改变随着心肌桥的长度及厚度的增加而加重。
也有研究[16]认为桥前端冠状动脉易发生动脉粥样硬化的原因是VV的形成，而壁冠状动脉则没有明显的VV，可能机制是心肌桥收缩导致内皮发生损伤和炎症反应，VV可以作为冠状动脉周围脂肪的管道，其分泌的炎症细胞和细胞因子可通过管道而到达桥前端冠状动脉，致使桥前端冠状动脉容易发生动脉硬化。近年研究表明，血管周围脂肪组织（perivascular adipose tissue，PVAT）与血管壁之间存在复杂的双向旁分泌和血管内分泌信号通路，PVAT在生理情况下表现为抗动脉粥样硬化的作用[27]，但在病理情况下PVAT功能障碍可导致内源性炎症促进动脉粥样硬化的发展[28]。
金鹏等[29]通过对心肌桥合并动脉粥样硬化与心肌桥不合并动脉粥样硬化进行多因素Logistic回归分析，结果显示，年龄、高血压、糖尿病、总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇水平等是心肌桥患者发生动脉粥样硬化的危险因素。这些传统动脉粥样硬化的危险因素如合并心肌桥必然会加速动脉粥样硬化的发展。
综上所述，心肌桥通常是由先天解剖变异而来，一般无症状，但当导致心肌缺血时亦可出现心绞痛、MI、心律失常甚至猝死等心血管不良事件。心肌桥发生心肌缺血的可能机制不断被提出，且未完全阐明，大致归纳为机械压迫、冠状动脉痉挛及合并近端动脉粥样硬化。心肌桥所致心肌缺血的功能学评估方式一直存在争议，近年来新型冠状动脉生理评估指标[如定量血流分数（quantitative flow ratio，QFR）和新一代QFR及基于血管内超声血流储备分数（fractional flow reserve based on intravascular ultrasound，UFR）等]的出现能更加准确地评估心肌桥引起的心肌缺血，但基于目前临床应用相对较少，还需大样本临床病例研究以提高认识。目前对心肌桥引起心肌缺血的治疗主要有药物治疗（β受体阻滞剂和非二氢吡啶类钙离子拮抗剂等）和手术治疗（心肌桥松解术及冠状动脉旁路移植术）等，但如何制定最优的治疗方案一直是难点所在，相信随着对心肌桥研究的深入和诊疗技术的进步，一定能大幅减少心肌桥所致的心血管不良事件，达到最佳的治疗效果。
