一、冠脉侧支循环
冠脉侧支循环是指冠状动脉及其分支之间的血管吻合网，在心脏的表层及深层形成潜在管道，在生理情况下不参与冠脉血运循环。人类浅层的侧支血管数量较少且内径相对狭窄（20~200μm），而深层侧支动脉数量较多且内径较大（≥100~300μm）。
侧支血管形成主要有三种形式，扩张重塑，血管增粗和血管新生。扩张和重塑是指原有生理性、无功能性的侧支血管扩张、开放，形成有功能侧支血管。此过程一般历时数分钟至数小时。血管增粗则是血管壁细胞分裂、增殖，引起血管内径增大的过程。
血管新生则是指在原有血管床的基础上，血管内皮细胞通过出芽的方式形成新生血管分支并互相交汇形成血管网络的过程，如前所述。其过程有内源性内皮祖细胞等参与，历时约10到14天。冠脉侧支循环常见径路有前降支与后降支之间、前间隔支与后间隔支之间、对角支与钝缘支之间、钝缘支与左室支之间、圆锥支与前降支之间、锐缘支与前降支之间、对角支与前降支之间、对角支之间、钝缘支之间等。
此外，同一支冠脉闭塞近端与远端之间可由微小的血管构成交通支，称为“桥侧支”，其相当于冠脉“自身搭桥”。解剖学研究发现，在构成上，经室间隔的侧支循环占44%，心外膜侧支循环占32%，动脉远端的侧支循环占18%，桥侧支循环6%；按官腔大小分类，影像学无法发现的细小侧支占14%，丝状连接（直径<0.3mm）占51%，小分支样（直径>0.4mm）连接的占35%。
正常冠脉和侧支循环流量受灌注压控制，冠状动脉绝对楔压是冠脉侧支循环血液供应的指标。侧支循环特点是血管走形扭曲。正常人或轻度冠脉病变患者，冠脉侧支循环不易被发现，因为只有在足够强的刺激下（如冠状动脉高度狭窄或闭塞导致严重缺氧时）它们才会开放和发展，代偿作为心肌缺血损伤时重要的血供来源。
不难理解，冠脉病变的进展速度和侧支循环的形成速度，分别决定了心肌缺血的严重程度和耐受程度，可解释冠心病不同的临床表现。简言之，当冠状动脉发生血栓事件引起急性阻塞时，侧支循环无法即刻建立，临床上表现为急性心肌梗死。而当逐渐进展的粥样斑块造成官腔逐渐缩小，最终引起冠状动脉的血流量逐渐减少，原来无功能性的吻合支可于数周内逐渐建立和扩大，使血流量增加，从而建立新的有效侧支循环，临床上则表现为稳定性心绞痛。因此，侧支循环是冠心病十分重要的生理性代偿机制之一。
二、冠脉侧支循环形成因素
促进冠脉侧支循环形成的因素包括反复且严重的心肌缺血、压力阶差的持续存在、生长因子和血流切应力等。早期冠脉造影研究显示，80%或以下的狭窄很少伴有侧支循环，而95%或以上的狭窄则几乎都伴有侧支循环。临床研究显示，继发于冠脉严重狭窄的反复且严重的心肌缺血被认为是侧支循环形成的重要刺激因素之一，尽管对这一提法学术界仍存在争议。
有学者认为，侧支循环并非直接由于心肌缺血诱发产生，而是通过压力阶差持续存在的机制。具体而言，粥样斑块造成狭窄远端血管腔内压力降低，导致侧支循环与狭窄远端血管之间压力阶差增加，侧支循环血流量的增加，由此促进侧支循环开放。侧支循环中血管内皮细胞分泌的血管内皮生长因子（VEGF）、循环单核细胞分泌的单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等化学因子对侧支循环发生发展有促进作用。
血流切应力的增加，活化血管内皮细胞膜上的机械传感器，通过增加内皮型一氧化氮合成酶的表达、活化转录因子早期反应基因（EGR-1）等机制，并通过局部炎症反应、基质降解等过程，促进下游复杂的动脉血管生成，最终开放侧支循环。
有学者提出，冠状动脉侧支循环开放的基本过程为，粥样硬化引起的官腔狭窄，使病变远端血管压力降低，其与侧支循环之间形成压力阶差驱使侧支循环血流量增加、血流重新分布，进而通过侧支循环内皮细胞感知压力签张和切应力信号，引起内皮细胞表达释放VEGF等各种生长因子，同时循环中的单核细胞释放MCP-1等趋化因子，引起局部炎症反应、血管基质降解以及内皮细胞和平滑肌细胞的增生，促进血管新生。因此，血流切应力被认为是侧支循环开放的关键环节。
三、体外反搏治疗与冠脉侧支循环的开放
既然血流切应力增高作为侧支循环开放的关键环节，提高血流切应力的体外反搏治疗理论上应带来冠脉侧支循环开放的治疗获益。前已提及，Wu等学者在实验狗急性心肌梗死的动物模型中所证实，体外反搏治疗带来梗死区域毛细血管密度的显著增加及心肌灌注改善，且这一改变与局部及全身的VEGF水平增加有关。然而，必须指出的是，狗的管脉侧支循环生发程度远快于人类，因此使用狗作为实验动物的基础研究不能直接外延应用于人类。
ArteriogenesisNetwork Trial纳入了23例稳定性冠心病患者，且造影提示至少存在一处适合接入干预的严重病变，并按2:1的比例随即分配至体外反搏组和对照组，其中体外反搏组患者在7周内接受35小时的体外反搏治疗。诊断性冠脉造影在基线及7周随访时完成，使用压力相关冠脉血流指数（pressure-derivedcollater flow index,GFIp）及冠脉血流储备分数（fractional flowreserve,FFR）作为评估侧支循环开放情况的终点指标。
结果发现，体外反搏组的冠脉侧支循环开放程度显著增加，CFIp从治疗前的0.08±0.01增加至治疗后0.15±0.02（P<0.001)；而FFR从治疗前的0.68±0.03增加至治疗后0.79±0.03（P=0.001)。而对照组两者均无改变。这一初步研究结果提示体外反搏治疗带来冠脉侧支循环开放的功能学证据。
冠脉侧支循环是指冠状动脉及其分支之间的血管吻合网，在心脏的表层及深层形成潜在管道，在生理情况下不参与冠脉血运循环。人类浅层的侧支血管数量较少且内径相对狭窄（20~200μm），而深层侧支动脉数量较多且内径较大（≥100~300μm）。
侧支血管形成主要有三种形式，扩张重塑，血管增粗和血管新生。扩张和重塑是指原有生理性、无功能性的侧支血管扩张、开放，形成有功能侧支血管。此过程一般历时数分钟至数小时。血管增粗则是血管壁细胞分裂、增殖，引起血管内径增大的过程。
血管新生则是指在原有血管床的基础上，血管内皮细胞通过出芽的方式形成新生血管分支并互相交汇形成血管网络的过程，如前所述。其过程有内源性内皮祖细胞等参与，历时约10到14天。冠脉侧支循环常见径路有前降支与后降支之间、前间隔支与后间隔支之间、对角支与钝缘支之间、钝缘支与左室支之间、圆锥支与前降支之间、锐缘支与前降支之间、对角支与前降支之间、对角支之间、钝缘支之间等。
此外，同一支冠脉闭塞近端与远端之间可由微小的血管构成交通支，称为“桥侧支”，其相当于冠脉“自身搭桥”。解剖学研究发现，在构成上，经室间隔的侧支循环占44%，心外膜侧支循环占32%，动脉远端的侧支循环占18%，桥侧支循环6%；按官腔大小分类，影像学无法发现的细小侧支占14%，丝状连接（直径<0.3mm）占51%，小分支样（直径>0.4mm）连接的占35%。
正常冠脉和侧支循环流量受灌注压控制，冠状动脉绝对楔压是冠脉侧支循环血液供应的指标。侧支循环特点是血管走形扭曲。正常人或轻度冠脉病变患者，冠脉侧支循环不易被发现，因为只有在足够强的刺激下（如冠状动脉高度狭窄或闭塞导致严重缺氧时）它们才会开放和发展，代偿作为心肌缺血损伤时重要的血供来源。
不难理解，冠脉病变的进展速度和侧支循环的形成速度，分别决定了心肌缺血的严重程度和耐受程度，可解释冠心病不同的临床表现。简言之，当冠状动脉发生血栓事件引起急性阻塞时，侧支循环无法即刻建立，临床上表现为急性心肌梗死。而当逐渐进展的粥样斑块造成官腔逐渐缩小，最终引起冠状动脉的血流量逐渐减少，原来无功能性的吻合支可于数周内逐渐建立和扩大，使血流量增加，从而建立新的有效侧支循环，临床上则表现为稳定性心绞痛。因此，侧支循环是冠心病十分重要的生理性代偿机制之一。
二、冠脉侧支循环形成因素
促进冠脉侧支循环形成的因素包括反复且严重的心肌缺血、压力阶差的持续存在、生长因子和血流切应力等。早期冠脉造影研究显示，80%或以下的狭窄很少伴有侧支循环，而95%或以上的狭窄则几乎都伴有侧支循环。临床研究显示，继发于冠脉严重狭窄的反复且严重的心肌缺血被认为是侧支循环形成的重要刺激因素之一，尽管对这一提法学术界仍存在争议。
有学者认为，侧支循环并非直接由于心肌缺血诱发产生，而是通过压力阶差持续存在的机制。具体而言，粥样斑块造成狭窄远端血管腔内压力降低，导致侧支循环与狭窄远端血管之间压力阶差增加，侧支循环血流量的增加，由此促进侧支循环开放。侧支循环中血管内皮细胞分泌的血管内皮生长因子（VEGF）、循环单核细胞分泌的单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等化学因子对侧支循环发生发展有促进作用。
血流切应力的增加，活化血管内皮细胞膜上的机械传感器，通过增加内皮型一氧化氮合成酶的表达、活化转录因子早期反应基因（EGR-1）等机制，并通过局部炎症反应、基质降解等过程，促进下游复杂的动脉血管生成，最终开放侧支循环。
有学者提出，冠状动脉侧支循环开放的基本过程为，粥样硬化引起的官腔狭窄，使病变远端血管压力降低，其与侧支循环之间形成压力阶差驱使侧支循环血流量增加、血流重新分布，进而通过侧支循环内皮细胞感知压力签张和切应力信号，引起内皮细胞表达释放VEGF等各种生长因子，同时循环中的单核细胞释放MCP-1等趋化因子，引起局部炎症反应、血管基质降解以及内皮细胞和平滑肌细胞的增生，促进血管新生。因此，血流切应力被认为是侧支循环开放的关键环节。
三、体外反搏治疗与冠脉侧支循环的开放
既然血流切应力增高作为侧支循环开放的关键环节，提高血流切应力的体外反搏治疗理论上应带来冠脉侧支循环开放的治疗获益。前已提及，Wu等学者在实验狗急性心肌梗死的动物模型中所证实，体外反搏治疗带来梗死区域毛细血管密度的显著增加及心肌灌注改善，且这一改变与局部及全身的VEGF水平增加有关。然而，必须指出的是，狗的管脉侧支循环生发程度远快于人类，因此使用狗作为实验动物的基础研究不能直接外延应用于人类。
ArteriogenesisNetwork Trial纳入了23例稳定性冠心病患者，且造影提示至少存在一处适合接入干预的严重病变，并按2:1的比例随即分配至体外反搏组和对照组，其中体外反搏组患者在7周内接受35小时的体外反搏治疗。诊断性冠脉造影在基线及7周随访时完成，使用压力相关冠脉血流指数（pressure-derivedcollater flow index,GFIp）及冠脉血流储备分数（fractional flowreserve,FFR）作为评估侧支循环开放情况的终点指标。
结果发现，体外反搏组的冠脉侧支循环开放程度显著增加，CFIp从治疗前的0.08±0.01增加至治疗后0.15±0.02（P<0.001)；而FFR从治疗前的0.68±0.03增加至治疗后0.79±0.03（P=0.001)。而对照组两者均无改变。这一初步研究结果提示体外反搏治疗带来冠脉侧支循环开放的功能学证据。
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