冠狀動脈光學相干斷層成像與血管內(nèi)超聲成像臨床應用進展

武德崴 綜述 俞夢越 吳永健 審校

( 中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫(yī)院 冠心病診治中心，北京100037)

冠狀動脈粥樣硬化已成為影響人類健康的重要疾病，對冠狀動脈病變程度進行全方位的評價顯得越發(fā)重要。在冠狀動脈復雜病變中，冠狀動脈CT、冠狀動脈造影等檢查已不能滿足臨床需要，血管內(nèi)成像技術可作為良好的補充，指導介入治療。近20年來，血管內(nèi)成像技術取得了長足的發(fā)展和進步，在評價動脈粥樣硬化程度、判斷斑塊性質(zhì)、分析血管壁的組成成分等新的領域中，發(fā)揮了越來越重要的作用。各種新的血管內(nèi)成像技術不斷發(fā)展，這些技術為體內(nèi)實時觀察斑塊負荷、斑塊性質(zhì)及支架情況提供了重要的臨床信息?，F(xiàn)今最主要的兩項技術包括以聲波為觀測手段的血管內(nèi)超聲成像技術(IVUS)和以光波為觀測手段的光學相干斷層成像技術(OCT)。IVUS 和OCT 有著不同的技術特點和優(yōu)勢，現(xiàn)就近些年來對這兩種技術進行對比的臨床研究進行簡要回顧，并對比這兩項檢查的技術優(yōu)勢及其對臨床預后的影響。

1 背景

OCT 是一種利用近紅外線及光學干涉原理對生物組織進行成像的技術，具有較高的空間分辨率，但穿透力和成像范圍較小，且易受血液中紅細胞的影響，成像時需排除紅細胞干擾。傳統(tǒng)的時域OCT(TDOCT)技術成像時需要用球囊阻塞病變血管近端，操作復雜，引起缺血并發(fā)癥的概率較大，在一定程度上限制了OCT 的臨床應用。新一代頻域OCT(FD-OCT)技術具有較快的成像速度，成像時無需阻斷病變血管，有效的減少了缺血并發(fā)癥的發(fā)生率。同時，F(xiàn)D-OCT進一步提高了空間分辨率。這些進展使OCT 技術得以在臨床中廣泛使用［1］。

IVUS 利用超聲的組織穿透性顯像原理，在介入診斷和治療中提供冠狀動脈解剖結構的直觀圖像。IVUS 的穿透力和掃描范圍較大，可以顯示冠狀動脈全層的結構。在臨床上可用于冠狀動脈造影不能明確的斑塊性質(zhì)的測定、管腔的定量測量等。但是，IVUS空間分辨率較低，圖像清晰度較差［2］。OCT 和IVUS的技術對比可見表1。

表1 TD-OCT、FD-OCT 和IVUS 的技術對比

2 OCT 與IVUS 臨床應用對比

2.1 未放置支架的血管

2.1.1 判斷斑塊成分

OCT 與IVUS 均可用于對斑塊成分的評價。OCT圖像中，纖維成分呈高信號，脂質(zhì)成分呈邊界模糊的低信號，鈣化成分呈邊界清晰的低信號，由此可對斑塊成分進行判斷［2］。但由于OCT 穿透力有限，所以對于較大的斑塊，OCT 難以評估斑塊深部的性質(zhì)。IVUS檢查中，斑塊回聲強度表現(xiàn)為脂質(zhì)斑塊≤纖維斑塊≤鈣化斑塊。然而，在IVUS 圖像上不同組織的回聲特征有時候是相近的，很難區(qū)分，所以對斑塊成分的準確解讀有賴于檢查者對回聲信號的經(jīng)驗分析。Guo等［3］從15 例心臟解剖標本中提取了71 處斑塊病變分別進行OCT 和IVUS 檢查，并與組織學檢查進行對比，評價兩種檢查方式對于不同斑塊性質(zhì)的分辨能力，結果顯示OCT 與IVUS 識別脂質(zhì)斑塊、鈣化斑塊和纖維斑塊的敏感性和特異性未見明顯統(tǒng)計學差異。

對于鈣化病變，OCT 可以清晰地描記病變的輪廓，增加對斑塊大小估計的精確度。Kume 等［4］從33例心臟標本中提取91 處鈣化病變的血管，分別用OCT和IVUS 對鈣化病變大小進行了評估，結果顯示IVUS和OCT 都會低估鈣化面積，IVUS 的低估程度較OCT更加嚴重，提示對于鈣化病變的評估，OCT 更具優(yōu)勢。然而，OCT 與IVUS 對于纖維、脂質(zhì)斑塊成分判斷的準確性尚需進一步的研究。

2.1.2 鑒別易損斑塊

易損斑塊在急性冠狀動脈綜合征的發(fā)病和進展中起重要作用，其組織學特征包括薄帽纖維粥樣硬化斑塊(即有較大的脂質(zhì)核心、薄纖維帽和富含巨噬細胞的斑塊)、富含糖蛋白基質(zhì)或炎癥導致內(nèi)皮受侵蝕的斑塊以及血栓形成、鈣化結節(jié)斑塊［5］。IVUS 具有良好的血管穿透性，能夠檢測脂質(zhì)池容積，敏感性達到80% ～90%，但是由于其空間分辨率僅100 μm，難以區(qū)分纖維帽厚度＜70 μm 的易損斑塊。OCT 空間分辨率較高，適于檢測易損斑塊纖維帽的厚度和纖維帽中巨噬細胞的含量。Kume 等［6］對38 個心臟標本中提取的108 個血管病變分別進行OCT、IVUS 和組織學檢查，對于組織學檢查定義的易損斑塊，OCT 診斷的敏感性和特異性分別為90%和79%。而IVUS 對于易損斑塊和非易損斑塊沒有明顯的識別作用。Takahashi 等［7］對70 例患者的108 個病變分別用FD-OCT與IVUS 評價薄帽纖維粥樣硬化斑塊，發(fā)現(xiàn)IVUS 對于薄帽纖維粥樣硬化斑塊的診斷陽性預測值較低，陰性預測值較高，可作為較好的排除標準。Kubo 等［8］也在其研究中得到了相似的結論。故OCT 對易損斑塊診斷價值較大，IVUS 對其有輔助作用。

2.1.3 評價管腔狹窄程度

當前對于冠狀動脈狹窄程度的評價多基于冠狀動脈造影檢查結果，對于單一、狹窄程度嚴重(＞70%)的病變，冠狀動脈造影評價對于治療決策的選擇有很大的指導意義。然而，對于多支、中度狹窄的病變，則需要其它輔助檢查手段決定是否對其干預。OCT 和IVUS 均可用于精確測定冠狀動脈管腔面積及狹窄程度。有研究提示IVUS 測得最小管腔面積＜3 mm2是血管功能性狹窄的良好監(jiān)測指標［9］。

多項研究對OCT 和IVUS 對管腔面積的測定能力進行了對比。Bezerra 等［10］對56 例病變血管分別進行IVUS 和OCT 檢查，并對相同橫截面進行比對，結果顯示OCT 測得最小管腔面積小于IVUS 測量結果。Ramesh 等［11］通過對19 例病變進行同樣的比較，結果也證實OCT 對病變狹窄程度的估計更嚴重。這種差異出現(xiàn)的原因可能包括:OCT 高估了病變程度;IVUS低估了病變程度。對此，Gonzalo 等［12］以血流儲備分數(shù)作為標準，評價OCT 和IVUS 對于血管狹窄嚴重程度的估計能力，結果顯示，OCT 和IVUS 對于病變狹窄程度均有低估，在管腔直徑＞3 mm 的血管中，IVUS 與OCT 的測定能力無明顯差異;在直徑＜3 mm 的小血管中，IVUS 對病變程度的低估比OCT 更加嚴重。另有研究用組織學檢查評價OCT、IVUS 對管腔狹窄的測定能力，同樣證實兩種檢查均低估了病變嚴重程度，且IVUS 的低估更加嚴重［13］。

然而，也有研究［14-15］指出，OCT 與IVUS 所測得最小管腔面積無統(tǒng)計學差異。由于現(xiàn)有研究樣本量均較小，所以IVUS 與OCT 對管腔面積的測定能力的評價尚待進一步大樣本量研究證實。

2.2 經(jīng)皮冠狀動脈介入治療后血管評價

2.2.1 指導經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術后球囊擴張

支架置入時的貼壁情況與支架內(nèi)血栓形成有密切的關系。血管內(nèi)成像技術可以評價支架置入術后即刻支架貼壁情況，對貼壁不良的支架可予高壓球囊擴張，改善貼壁情況。Habara 等［16］選取70 例經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(PCI)患者，隨機分為兩組，在PCI 術前和術后分別進行IVUS 與OCT 檢查，依據(jù)兩項檢查得出的支架內(nèi)面積和支架貼壁情況決定是否進行球囊后擴張。術后再次使用這兩種技術對支架面積和貼壁情況進行評估，比較兩組支架擴張程度及支架內(nèi)面積。結果顯示，OCT 指導組支架內(nèi)面積及支架擴張程度顯著小于IVUS 指導組，OCT 對PCI 的指導意義差于IVUS。作者分析，出現(xiàn)這一現(xiàn)象主要由于OCT掃描范圍較小，在直徑較大的血管中無法觀察到完整的血管壁邊緣。對于無法觀測到完整邊界的血管，為了防止球囊壓力過高造成血管損傷，血管內(nèi)徑及球囊壓力均按最小管腔面積估計，故造成某些血管內(nèi)支架擴張不完全。IVUS 成像范圍較大，可以觀察到完整的血管腔邊界，對于球囊擴張的壓力選擇較OCT 更為精確，故支架獲得了更高的擴張程度。所以，IVUS 對于PCI 的指導更有優(yōu)勢。

2.2.2 PCI 術后即刻并發(fā)癥評價

由于分辨率較高，OCT 對于PCI 術后血管夾層、支架內(nèi)組織脫垂及支架貼壁不良有更高的靈敏度。多項研究［10，17-18］已有證實，OCT 與IVUS 相比，可以發(fā)現(xiàn)更多的PCI 術后即刻并發(fā)癥。然而，長期隨訪顯示，僅能在OCT 檢查中發(fā)現(xiàn)的夾層、脫垂、支架貼壁不良等病變，均可自行愈合，未造成支架內(nèi)狹窄或血栓形成［17］。因此，OCT 的高靈敏度是否有臨床意義尚待進一步探究。

2.2.3 PCI 術后的長期隨訪

支架內(nèi)血栓形成是藥物洗脫支架置入后的常見并發(fā)癥，支架內(nèi)膜覆蓋不全是晚期支架內(nèi)血栓形成的重要原因。研究證實，支架絲內(nèi)膜覆蓋比例達到70%后，晚期支架內(nèi)血栓的發(fā)生率大大下降［19］。因此，在PCI 術后隨訪過程中，對于支架內(nèi)膜覆蓋程度的評價尤為重要。過去20年來，IVUS 成為評價內(nèi)膜覆蓋程度的主要手段。然而，有研究顯示，在西羅莫司藥物洗脫支架置入6 個月后的隨訪中，2/3 的支架絲內(nèi)膜覆蓋厚度＜100 μm，中位內(nèi)膜覆蓋厚度為52.5 μm，小于IVUS 的分辨率，故IVUS 對內(nèi)膜覆蓋厚度較薄的支架絲評價不準確［20］。因此，OCT 與IVUS 相比，其高分辨率可以對內(nèi)膜覆蓋厚度做出更準確的評價。

新生內(nèi)膜增生(NIH)也是造成支架內(nèi)狹窄的重要原因。IVUS 和OCT 均可通過測定支架內(nèi)面積、管腔面積及內(nèi)膜增生面積評價NIH 情況。有動物實驗證明，與IVUS 相比，OCT 對于管腔面積的測定與組織學結果更加符合［21］。由于分辨率較高，OCT 可以識別厚度較薄的NIH。Kwon 等［22］對243 例患者進行支架置入術后進行OCT 和IVUS 檢查，平均支架置入時間為12 個月，結果顯示，OCT 對NIH 的檢出率大于IVUS，IVUS 僅對NIH 面積＞14.7%的病變有診斷意義，并且OCT 對NIH 組織成分的識別更有優(yōu)勢。Suzuki等［23］的研究也證實了這一點。然而，對于管腔面積的估測能力，不同研究的結果有很大差異。Kawase等［24］研究發(fā)現(xiàn)，OCT 與IVUS 所測得管腔面積無明顯差異，而前者測得支架內(nèi)面積小于后者，提示OCT 可能低估了NIH 面積。Gonzalo 等［13］和Kawamori 等［25］的研究發(fā)現(xiàn)，OCT 所測得管腔面積小于IVUS 測定結果。Fujino 等［26］對35 例左主干支架置入術后1年的患者進行FD-OCT 和IVUS 檢查，結果顯示管腔面積和支架面積沒有明顯差異。Gutiérrez-Chico 等［27］對45例生物可降解支架置入術后6 個月的患者分別進行FD-OCT 和IVUS 檢查，結果顯示，兩種方法所測定的支架內(nèi)面積和管腔面積沒有明顯的相關性。

這些研究結果出現(xiàn)較大差異的原因可能包括:OCT 成像時球囊阻斷和造影劑注射速度不同，影響管腔壓力，造成管腔面積差異;支架材料不同，造成回聲、折光性能的差異，影響測定結果的準確性。由于上述研究樣本量均有限，故還需進一步大樣本研究證明OCT 與IVUS 對于管腔面積測定能力的差異。

對于支架內(nèi)血栓形成的患者，OCT 可以更好地識別血栓類型，但由于血栓中紅細胞的阻擋作用，OCT無法完全顯示血栓外側支架絲的貼壁及內(nèi)膜覆蓋情況。IVUS 可以穿透血栓，顯示血栓深部的支架絲，同時，憑借較強的穿透力，IVUS 可以更好的觀察動脈重塑的情況［28］。故IVUS 與OCT 有良好的互補作用［29］。

3 OCT 和IVUS 技術的結合

IVUS 技術具有更高的組織穿透力，OCT 有更高的分辨率，二者的結合可以為冠狀動脈血管內(nèi)評價提供更廣泛的信息。R?ber 等［30］選取了9 例患者的OCT和IVUS 圖像，吻合各個截面后，將圖像進行融合，為血管內(nèi)斑塊性質(zhì)的研究提供了更多的信息。同時進行OCT 和IVUS 兩種檢查的技術也在迅速發(fā)展。Li等［31-32］在同一導絲上融合了OCT 與IVUS 探頭，分別在兔主動脈和體外人冠狀動脈中同時進行IVUS 和OCT 檢查，先用IVUS 對血管進行宏觀掃描，然后用OCT 對感興趣區(qū)域進行細節(jié)評價，融合了高穿透力和高分辨率兩個優(yōu)勢，與組織學結果更加吻合。由于樣本量較小，這些研究未能定量分析新技術對診斷靈敏度和特異度帶來的影響，也未能在不同人群和不同病理改變中證實新技術的可行性。未來需要更多的體內(nèi)研究驗證這種成像手段的實用性和安全性。兩種技術的融合和優(yōu)勢互補將是未來血管內(nèi)成像技術的重要發(fā)展方向。

4 結語

IVUS 技術的發(fā)展已經(jīng)歷了20 余年的時間，在冠狀動脈評價中有廣泛的應用且效果值得肯定。OCT技術經(jīng)過10年的發(fā)展，逐漸克服了成像時間長，需要血流阻斷等技術缺陷，也成為了不可替代的檢查手段。IVUS 憑借其較深的穿透能力和較廣的成像范圍使其在觀察動脈壁重構情況，指導PCI 術后球囊擴張等方面擁有較大的優(yōu)勢;OCT 憑借更高的分辨率，在評價易損斑塊，判斷PCI 術后即刻并發(fā)癥以及評價支架內(nèi)膜覆蓋程度等方面有更好的效果。而兩項技術對于冠狀動脈內(nèi)狹窄程度和NIH 的分析能力的優(yōu)劣尚需進一步大樣本量的研究去證實。兩項技術的結合應用可以為冠狀動脈評價提供更多信息，必將為未來血管內(nèi)成像技術的發(fā)展提供更加廣闊的前景。

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