血管內超聲與光學相干斷層顯像在經皮冠狀動脈介入治療中應用的優(yōu)劣及前景

王偉民

近幾十年來，經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)取得了很大進展，同時，人們對動脈粥樣硬化斑塊的深入認識和介入治療的發(fā)展離不開血管內成像技術的發(fā)展和進步。上世紀80 年代末，血管內超聲(intravascular ultrasound，IVUS)開始應用于臨床［1］。IVUS 通過導管技術將微型化的超聲探頭置入血管腔內進行顯像，可提供血管的橫截面圖像，直接顯示管壁結構，從而進行定性分析和定量測量。這使臨床上直接觀察血管壁成為可能，對更好地探討動脈粥樣硬化疾病的發(fā)病機制和指導PCI 有重要意義。上世紀90 年代末，光學相干斷層顯像(optical coherence tomography，OCT)開始應用于臨床。OCT 技術通過收集反射的近紅外光來成像，不同于IVUS 收集聲波成像。OCT 具有較高的空間分辨率，能更清楚地顯示血管壁的組織結構甚至細胞成分(如巨噬細胞)，近幾年在臨床中的應用越來越多［2］。

1 IVUS 和OCT 在PCI 前對血管的評價

急性冠狀動脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)最重要的病理生理機制是在斑塊破裂的基礎上繼發(fā)血栓形成。除破裂斑塊外，其他繼發(fā)血栓形成的易損斑塊類型還包括斑塊侵蝕和鈣化結節(jié)，其中破裂斑塊最多見，約占60% ～65%，斑塊侵蝕占30% ～35%，鈣化結節(jié)占5%［3］。IVUS 較早地用于識別破裂斑塊，Ge 等［4］對31 處破裂斑塊和108 處未破裂斑塊進行IVUS 分析提示，破裂斑塊與非破裂斑塊相比，脂質核大(4.1 mm2比1.32 mm2，P ＜0.001)、脂質核占斑塊的比例大(35.8% 比11.2%，P ＜0.001)、纖維帽薄(0.47 mm 比0.96 mm，P ＜0.01)，破裂斑塊和非破裂斑塊的超聲表現(xiàn)有很大不同。有研究觀察了IVUS 在急性ST 段抬高心肌梗死(ST-elevation myocardial infarction，STEMI)患者中的應用，結果顯示，IVUS 在約50%的STEMI 患者中可檢出破裂斑塊［5］。由于OCT 的分辨率更高，可更清楚地顯示破裂斑塊空腔和殘留纖維帽，在破裂斑塊的識別方面略勝一籌［6］。OCT 還可以識別紅血栓和白血栓［7］。此外，OCT 在識別斑塊侵蝕方面也具有一定優(yōu)勢，Jia 等［8］用OCT 觀察126 例ACS 患者，發(fā)現(xiàn)斑塊破裂、斑塊侵蝕和鈣化結節(jié)的發(fā)生率分別為43.7%、31.0%和7.9%。IVUS 和OCT 都可以識別較少見的鈣化結節(jié)和冠狀動脈自發(fā)夾層。

易于破裂的斑塊多為“薄纖維帽粥樣斑塊”(thin-cap fibroatheroma，TCFA)，其特征是有大的脂質核和薄的纖維帽，纖維帽中平滑肌細胞較少而有大量的巨噬細胞和淋巴細胞浸潤。如何在事件發(fā)生前識別出高危斑塊是臨床醫(yī)師面臨的重大挑戰(zhàn)［9］。IVUS 可通過判斷斑塊的組成結構來識別易損斑塊，無回聲或低回聲多表明脂質含量豐富。含有無回聲區(qū)(脂質核)的偏心斑塊容易導致ACS 的發(fā)生，Yamagishi等［10］對106 例患者的114 支無嚴重狹窄的冠狀動脈(冠狀動脈造影示直徑狹窄＜50%)進行IVUS 檢查，平均隨訪(21.8 ±6.4)個月，16 例患者發(fā)生ACS，其中12 例的罪犯血管與IVUS 檢查顯示的動脈粥樣硬化在同一位置，比較這12例患者與90 例未發(fā)生ACS 患者的IVUS 影像，兩組患者的管腔面積差異無統(tǒng)計學意義［(6.7 ±3.0)mm2比(7.5 ±3.7)mm2，P ＞0.05］。發(fā)生ACS 的12 例患者中有10 例冠狀動脈斑塊內存在無回聲區(qū)，其中8 例無回聲區(qū)位于斑塊的表淺處;未發(fā)生ACS 的90 例患者中有19 例存在無回聲區(qū)，僅4 例無回聲區(qū)位于斑塊的表淺處。

在灰階IVUS 的基礎上，虛擬組織學血管內超聲(virtual histology-intravascular ultrasound，VH-IVUS)可更好地判斷斑塊成分，VH-IVUS 利用超聲射頻(radiofrequency，RF)信號，根據各種組織具有的不同頻譜特征區(qū)分出不同的斑塊成分，重建斑塊的組織圖，對斑塊進行更準確的分辨［11］。PROSPECT 研究［12］評價了VH-IVUS 對非罪犯病變心血管事件的預測價值，結果提示，非罪犯病變發(fā)生心血管事件的危險因素為薄纖維帽粥樣硬化斑塊(VH-TCFA)、最小管腔面積＜4 mm2和斑塊負荷＞70%。纖維帽厚度是評價斑塊易損性的重要指標。來自病理學的研究發(fā)現(xiàn)，破裂斑塊纖維帽的平均厚度為(23 ± 19)μm，其中95% 的纖維帽厚度≤64 μm，因此，纖維帽厚度＜65 μm 被認為是易損斑塊的主要特征之一［13］。

由于OCT 具有較高的分辨率，是目前臨床上評價纖維帽的有用工具。Jang 等［14］分析20 例急性心肌梗死患者、20例非ST 段抬高心肌梗死和不穩(wěn)定型心絞痛患者以及17 例穩(wěn)定型心絞痛患者的OCT 影像，結果顯示，三組患者中富含脂質斑塊的出現(xiàn)率分別為90%、75%和59%(P =0.09)，最薄纖維帽厚度的平均值分別為47.0 μm、53.8 μm 和102.6 μm(P=0.034)，薄纖維帽(≤65 μm)的出現(xiàn)率分別為72%、50%和20%(P =0.012)。OCT 還能識別纖維帽的細胞成分。Tearney 等［15］取17 例尸檢者的26 段含動脈粥樣硬化斑塊的血管段進行OCT 和免疫組化分析，結果顯示，OCT 和組織學檢測斑塊纖維帽中的巨噬細胞濃度具有相關性(r=0.84，P ＜0.0001)?？傮w來說，在識別斑塊成分方面OCT 優(yōu)于IVUS。

2 IVUS 和OCT 在PCI 中的應用

不管在裸金屬支架時代還是藥物洗脫支架(drug-eluting stent，DES)時代，IVUS 都應用于指導支架的置入。IVUS 指導與造影指導裸金屬支架置入的臨床試驗匯總分析顯示，IVUS 指導可減少再狹窄、再次血運重建和主要不良心血管事件的發(fā)生率，但未降低死亡率或心肌梗死發(fā)生率［16］。多個匯總分析比較了IVUS 指導與造影指導的DES 置入，結果提示IVUS 指導的DES 置入可降低支架內血栓、心肌梗死、再次血運重建的發(fā)生率，并能降低死亡率，但是，IVUS 指導可能置入支架更多、置入支架更長［17-19］。OCT 對準確判斷管腔狹窄尚有爭議。對OCT 指導支架置入的研究相對較少。

冠狀動脈造影評價左主干病變有一定的局限性。IVUS可彌補冠狀動脈造影的不足，更真實地顯示左主干病變情況。在西方人群中的研究顯示，IVUS 上最小管腔面積＜6 mm2與在血流儲備分數(shù)(fractional flow reserve，F(xiàn)FR)上表現(xiàn)為有缺血意義的狹窄一致［20］。在韓國人群中的研究建議將此值界定為4.8 mm2［21］。臨床可根據IVUS 測定的最小管腔面積結合臨床表現(xiàn)、病變特征等制定治療策略。

IVUS 和OCT 都可評價支架置入后的狀態(tài)。IVUS 可顯示支架膨脹不全和貼壁不良，支架膨脹不全是早期支架內血栓和支架內再狹窄的預測因素［22］。雖然OCT 可更好地顯示支架邊緣夾層、組織脫出或貼壁不良，但這些并不是不良事件的預測因素。Im 等［23］在351 例患者接受支架置入后行OCT 檢查，OCT 檢出急性支架貼壁不良的發(fā)生率達62%，OCT 隨訪(175 ±60)d 發(fā)現(xiàn)，晚期支架貼壁不良的發(fā)生率為15%，在隨訪過程中并未發(fā)現(xiàn)貼壁不良與臨床事件相關。

支架內血栓或支架內再狹窄的形成因素復雜，IVUS 和OCT 都可用于尋找支架內血栓或支架內再狹窄的原因。OCT 在識別新生動脈粥樣硬化斑塊等方面優(yōu)于IVUS［22］。

總之，OCT 的分辨率高，可更清楚地識別斑塊特征(如識別＜65 μm 的纖維帽)，并能更清楚地發(fā)現(xiàn)支架貼壁不良等情況。IVUS 的分辨率雖較OCT 弱，但IVUS 穿透力強，可以顯示血管壁各層結構，也可判斷斑塊的成分，并能優(yōu)化支架置入(如指導左主干的介入治療)。OCT 與IVUS 各有優(yōu)勢，兩者不是相互排斥，更不能相互取代。影像學的進步可有助于提高臨床診斷成功率，輔助指導治療策略的制定甚至改善患者的預后，當然，還有許多未知需要去探索。

［1］Potkin BN，Bartorelli AL，Gessert JM，et al. Coronary artery imaging with intravascular high frequency ultrasound.Circulation，1990，81:1575-1585.

［2］Yonetsu T，Bouma BE，Kato K，et al. Optical coherence tomography-15 years in cardiology. Circ J，2013，77:1933-1940.

［3］Naghavi M，Libby P，F(xiàn)alk E，et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient:a call for new definitions and risk assessment strategies:Part II. Circulation，2003，108:1772-1778.

［4］Ge J，Chirillo F，Schwedtmann J，et al. Screening of ruptured plaques in patients with coronary artery disease by intravascular ultrasound. Heart，1999，81:621-627.

［5］Hong YJ，Jeong MH， Choi YH， et al. Differences in intravascular ultrasound findings in culprit lesions in infarctrelated arteries between ST segment elevation myocardial infarction and non-ST segment elevation myocardial infarction. J Cardiol，2010，56:15-22.

［6］Kubo T，Imanishi T，Takarada S，et al. Assessment of culprit lesion morphology in acute myocardial infarction:ability of optical coherence tomography compared with intravascular ultrasound and coronary angioscopy. J Am Coll Cardiol，2007，50:933-939.

［7］Kume T，Akasaka T，Kawamoto T，et al. Assessment of coronary arterial thrombus by optical coherence tomography. Am J Cardiol，2006，97:1713-1717.

［8］Jia H，Abtahian F，Aguirre AD，et al. In vivo diagnosis of plaque erosion and calcified nodule in patients with acute coronary syndrome by intravascular optical coherence tomography. J Am Coll Cardiol，2013，62:1748-1758.

［9］Garcia-Garcia HM，Jang IK，Serruys PW，et al. Imaging plaques to predict and better manage patients with acute coronary events.Circ Res，2014，114:1904-1917.

［10］Yamagishi M，Terashima M，Awano K，et al. Morphology of vulnerable coronary plaque:insights from follow-up of patients examined by intravascular ultrasound before an acute coronary syndrome. J Am Coll Cardiol，2000，35:106-111.

［11］Mehta SK，McCrary JR，F(xiàn)rutkin AD，et al. Intravascular ultrasound radiofrequency analysis of coronary atherosclerosis:an emerging technology for the assessment of vulnerable plaque. Eur Heart J，2007，28:1283-1288.

［12］Stone GW，Maehara A，Lansky AJ，et al. A prospective naturalhistory study of coronary atherosclerosis. N Engl J Med，2011，364:226-235.

［13］Burke AP，F(xiàn)arb A，Malcom GT，et al. Coronary risk factors and plaque morphology in men with coronary disease who died suddenly. N Engl J Med，1997，336:1276-1282.

［14］Jang IK，Tearney GJ，MacNeill B，et al. In vivo characterization of coronary atherosclerotic plaque by use of optical coherence tomography. Circulation，2005，111:1551-1555.

［15］Tearney GJ，Yabushita H，Houser SL，et al. Quantification of macrophage content in atherosclerotic plaques by optical coherence tomography. Circulation，2003，107:113-119.

［16］Parise H，Maehara A，Stone GW，et al. Meta-analysis of randomized studiescomparing intravascular ultrasound versus angiographicguidance of percutaneous coronary interventionin predrug-eluting stent era. Am J Cardiol，2011，107. 374-382.

［17］Klersy C，F(xiàn)erlini M，Raisaro A，et al. Use of IVUS guided coronary stenting with drug elutingstent. A systematic review and meta-analysis ofrandomized controlled clinical trials and highquality observational studies. Int J Cardiol，2013，170:54-63.

［18］Jang JS，Song YJ，Kang W，et al. Intravascularultrasound-guided implantation of drug-elutingstents to improve outcome:a metaanalysis.J Am Coll Cardiol Intv，2014，7:233-243.

［19］Ahn JM，Kang SJ， Yoon SH， et al. Meta-analysisafter intravascular ultrasound-guided versusangiography-guided drugeluting stent implantationin 26，503 patients enrolled in three randomizedand fourteen observation studies. Am J Cardiol，2014，113:1338-1347.

［20］Jasti V，Ivan E，Yalamanchili V，et al. Correlations between fractional flow reserve and intravascular ultrasound in patients with an ambiguous left main coronary artery stenosis. Circulation，2004，110:2831-2836.

［21］Kang SJ，Lee JY，Ahn JM，et al. Intravascular ultrasoundderived predictors for fractional flow reserve in intermediate left main disease. J Am Coll Cardiol Intv，2011，4:1168-1174.

［22］Mintz GS.Clinical utility of intravascularimaging and physiology in coronary artery disease. J Am Coll Cardiol，2014，64:207-222.

［23］Im E，Kim BK，Ko YG，et al. The incidences，predictors，and clinical outcomes of acute and late stent malapposition detected by optical coherence tomography after drug-eluting stent implantation. Circ Cardiovasc Interv，2014，7:88-96.