光學(xué)相干斷層成像技術(shù)在頸部及顱內(nèi)血管檢查和介入治療中應(yīng)用研討

石瀠，宋凱，趙衛(wèi)

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)在頸部及顱內(nèi)血管檢查和介入治療中應(yīng)用研討

石瀠，宋凱，趙衛(wèi)

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（OCT）是將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共焦技術(shù)相結(jié)合起來的一種新型斷層成像技術(shù)，自1995年誕生以來廣泛應(yīng)用于全身各器官及腫瘤的檢查、治療中；其分辨率、靈敏度高，被稱為“光學(xué)活檢”。本文就OCT的臨床應(yīng)用作綜合回顧，并探討其應(yīng)用于頸部及顱內(nèi)血管檢查及介入治療中的可行性。

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)；頸動脈；顱內(nèi)動脈；介入治療；支架

【Abstract】Optical coherence tomography（OCT）imaging technology is a newly-developed tomography technique，which uses a combination of the optical coherence technique and laser scanning tracing confocal technology.Since it came out in 1995，OCT has been widely employed for the examinations of all organs of body as well as the examination and treatment of all kinds of tumors.As it carries higher resolution and sensitivity，OCT has commonly been called“optical biopsy”.So far both at home and abroad there are no reports about the clinical application of OCT in cervical and intracranial vascular examination and interventional therapy.This paper aims to make a comprehensive review about clinical application of OCT，and the feasibility of using OCT in cervical and intracranial vascular examination and interventional therapy is also discussed.（J Intervent Radiol，2015，24：177-181）

【Key words】optical coherence tomography；carotid artery；intracranial artery；interventional therapy；stent

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（optical coherence tomography，OCT）是將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共焦技術(shù)相結(jié)合起來的一種新型斷層成像技術(shù)，1995年正式用于眼科臨床。從1997年開始逐漸被應(yīng)用于皮膚、消化道、泌尿系統(tǒng)、心血管方面、口腔、腫瘤癌癥的檢查和治療中，類似于內(nèi)鏡和血管內(nèi)超聲，其分辨率、靈敏性更高，可以觀察組織超微結(jié)構(gòu)，被稱為“光學(xué)活檢”或“體內(nèi)的組織學(xué)顯微鏡”［1］。

根據(jù)OCT應(yīng)用于冠狀動脈（冠脈）介入治療的啟示，探討應(yīng)用OCT技術(shù)于頸部及顱內(nèi)血管檢查及介入治療中的可能性。OCT可以精確分析病變動脈腔內(nèi)情況，能夠提供血管壁三層結(jié)構(gòu)、斑塊性質(zhì)、血管夾層、血栓等更直觀的圖像，尤其是測量精確度可以達(dá)到10 μm水平，為血管內(nèi)超聲的100倍［2］。同時，OCT可指導(dǎo)介入治療：OCT可以清晰地顯示管腔和血管壁以及支架間的界線，準(zhǔn)確地評價最小管腔面積、管腔閉塞程度、支架的位置和擴(kuò)張情況、晚期新生內(nèi)膜增生和再狹窄等［3］。

1　OCT基本原理

OCT是一種非侵入性的高分辨率的實時斷層成像技術(shù)，基于光學(xué)相干原理實現(xiàn)對機(jī)體組織的成像。由于機(jī)體組織的結(jié)構(gòu)和密度不同，對光的吸收和散射的特征不同，通過檢測機(jī)體內(nèi)部組織對入射弱相干光的散射回波信號的強(qiáng)度和相位，得到組織內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的二維或三維圖像［4］。

OCT的基本工作原理是把光束射到組織或樣本上，光束被不同距離上的顯微結(jié)構(gòu)反射，通過測量反射光的時間延遲，可以無創(chuàng)地測量組織或標(biāo)本的縱向內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在不同的橫向位置上進(jìn)行連續(xù)的縱向（軸向）距離測量，然后把獲得的信息顯示為二維的橫截面圖像［5］。其原理類似于超聲成像，只是用光波代替了聲波。

OCT測量的是干涉強(qiáng)度而非直接測量反射光強(qiáng)度，用這些信息來代表反射光強(qiáng)度。用光波反射時間和光波延遲時間來測量距離；反射光強(qiáng)度用來描繪深度，得到樣本深度方向（Z軸）的一維測量數(shù)據(jù)；光束穿過樣品掃描，測得平行于樣本表面（X-Y方向）的二維數(shù)據(jù)，將得到的三維信號經(jīng)計算機(jī)處理，便可得到樣本的立體層析圖像［6］。

2　OCT特性

OCT系統(tǒng)具有抑制散射光、分辨率高、靈敏等特點，這正是其區(qū)別于其他成像技術(shù)的優(yōu)勢所在［7］。2.1對散射光的抑制作用

由于OCT只有當(dāng)樣本光束和參照光束等光程時才會產(chǎn)生光學(xué)干涉信號，因而對其他雜散光有極強(qiáng)的抑制作用。這個特點非常重要，其優(yōu)勢是對不透明的生物組織仍能有效成像。因為生物組織散射很強(qiáng)，在普通光鏡下會因為散射過強(qiáng)使反襯度降為零而不能觀察。正是充分利用這一點，OCT系統(tǒng)才發(fā)展應(yīng)用到冠心病的介入治療中［8］。

2.2高分辨率

到目前為止，OCT是空間分辨率最高的血管內(nèi)成像技術(shù)，分辨率可達(dá)10～20 μm，精確度遠(yuǎn)高于任何現(xiàn)有的心血管成像方式，可以提供體內(nèi)實時顯微影像［9］。與超聲波成像相比，OCT還具有較高的時間分辨率。光速比聲速要快100萬倍，這意味著OCT的時間分辨率是血管內(nèi)超聲的100倍以上［10］。

2.3高靈敏度

為了保證高靈敏度，OCT采用外差探測的方法來提高測量結(jié)果的動態(tài)范圍，即反映物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息和光學(xué)參數(shù)信息。最后將得到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，根據(jù)信號的強(qiáng)弱，賦予不同的灰度或某種顏色，即可得到樣品的灰度圖或偽彩色圖［11］。由于它是一種純光學(xué)方法，還可用光學(xué)手段突出不同的測試量，從而多層次測定生物組織結(jié)構(gòu)及成分。

基于以上幾點，OCT在醫(yī)學(xué)上被稱為“光學(xué)活檢”或“體內(nèi)的組織學(xué)顯微鏡”［12］。

3　OCT的臨床應(yīng)用

1991年美國麻省理工學(xué)院首先報道了OCT。作為一種新穎的成像技術(shù)，可對活體生物組織進(jìn)行非侵入或微創(chuàng)、實時高速、高分辨率、高靈敏度、高精度成像，圖像清晰，具有較高的空間分辨率斷層成像［13］。OCT最早應(yīng)用于眼科疾病的診斷，對眼底結(jié)構(gòu)觀察的清晰度遠(yuǎn)高于其他檢查方法。在OCT圖像上，可清晰顯示視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層、內(nèi)外叢層、核層、錐桿細(xì)胞層、色素上皮層等。同時，OCT診斷其他眼科疾病，如黃斑裂孔、脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變、黃斑水腫、青光眼眼底改變等都有很好的效果［14］。

除了在眼科臨床和研究領(lǐng)域的應(yīng)用外，1997年首次報道了消化道組織的光纖式研究。2000年出現(xiàn)了臨床應(yīng)用OCT進(jìn)行消化內(nèi)鏡診斷的報道［15］。近年來OCT應(yīng)用于腫瘤的診斷研究也成為學(xué)術(shù)界的熱點問題，腫瘤發(fā)病隱匿，早期病變采用傳統(tǒng)輔助診斷方法不易發(fā)現(xiàn)，往往需要組織活檢才能明確診斷。大量研究證實，OCT在食管、胃、結(jié)腸和膽管黏膜的清晰成像，與傳統(tǒng)黏膜組織學(xué)檢查具有可比性。在上呼吸道組織（會厭到次級支氣管段）的顯影中，OCT可清晰成像上皮組織，黏膜組織、軟骨和腺體等，其分辨率高于以往任何技術(shù)所成的圖像［16］。此外，在上皮癌、膀胱癌和膀胱組織的功能，以及口腔癌等方面的研究也都證實了OCT對早期腫瘤的診斷的可行性［17］。作為一種非侵入性、可對體內(nèi)微小組織實施在位、實時高速、高分辨率、高靈敏度、高精度成像的方法，OCT能夠分辨生物組織特性，達(dá)到所謂“光學(xué)活檢”。

在心血管方面，OCT可以精確分析冠狀動脈腔內(nèi)情況，能夠提供血管壁三層結(jié)構(gòu)、斑塊性質(zhì)、血管夾層、血栓等更直觀的圖像，尤其是測量精確度可以達(dá)到10 μm水平，為血管內(nèi)超聲的10倍［18］。同時，OCT可指導(dǎo)冠狀動脈內(nèi)的介入治療：可以清晰地顯示管腔和血管壁以及支架間的界線，準(zhǔn)確地評價最小管腔面積、管腔閉塞程度、支架的位置和擴(kuò)張情況、新生內(nèi)膜增生和再狹窄等。

4　OCT應(yīng)用于顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)

隨著神經(jīng)介入技術(shù)的發(fā)展和材料的進(jìn)步，顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)日趨完善，解決了眾多臨床問題。借鑒OCT應(yīng)用于冠狀動脈介入治療的原理，分析OCT應(yīng)用于顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)的可行性及合理應(yīng)用，探討技術(shù)的安全性及效果，為今后的臨床應(yīng)用推廣提供理論依據(jù)。

4.1評價動脈狹窄程度及斑塊特征，為術(shù)前積極預(yù)防并發(fā)癥提供有力證據(jù)

OCT可用獲得顯微水平的血管內(nèi)斷層影像，對動脈壁中超微結(jié)構(gòu)明確界定，OCT分辨率可達(dá)10～20 μm，國外報道可達(dá)4 μm，其分辨率是血管內(nèi)超聲的100倍以上，可以清晰的顯示病變部位增厚的內(nèi)膜，結(jié)構(gòu)發(fā)育不良的中膜層［19］。

同時，OCT可識別動脈硬化斑塊的特征，如引起急性梗死的“不穩(wěn)定斑塊”（易損斑塊），這在介入治療指導(dǎo)中至關(guān)重要，特別是在植入支架或球囊預(yù)擴(kuò)張時易引起斑塊脫落，可導(dǎo)致缺血性腦卒中，甚至可導(dǎo)致患者死亡，如術(shù)前行OCT檢查為不穩(wěn)定斑塊，建議謹(jǐn)慎行球囊擴(kuò)張，直接放置自膨式支架；如狹窄程度嚴(yán)重，必須于放置支架前行球囊擴(kuò)張，則一定是在有遠(yuǎn)端保護(hù)裝置的前提下進(jìn)行［20］。

4.2結(jié)合血管造影圖像識別造影不能顯示的細(xì)小穿支動脈，避免支架覆蓋穿支動脈

顱內(nèi)動脈尤其是大腦中動脈有許多穿支動脈向基底節(jié)區(qū)和腦干供血。而且這些動脈多為終末動脈，一旦閉塞可引起嚴(yán)重的腦梗死。OCT結(jié)合血管造影圖像，能夠清晰顯示1 mm以下穿支動脈［21］。但術(shù)者應(yīng)謹(jǐn)慎判斷重要穿支附近支架置入的可行性：如若是支架鋼絲的物理性堵塞，即使預(yù)先知道穿支開口位置也很難避免；如若為支架對狹窄斑塊的擠壓，使斑塊碎片堵塞分支血管致梗死發(fā)生，即“雪犁效應(yīng)”則應(yīng)謹(jǐn)慎判斷是否置入支架。

4.3準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，指導(dǎo)支架置入及球囊擴(kuò)張

動脈造影受本身技術(shù)及投照角度限制，只能顯示血管長軸的管腔投影影像，對管腔的實際形態(tài)無法精確分清，對病變位于腔內(nèi)或壁內(nèi)有一定困難，較難了解斑塊的組織結(jié)構(gòu)特性。因此，造影對病變程度判斷易出現(xiàn)失誤［22］。OCT則通過其高分辨率的顯影方式彌補造影的這些不足，清晰實時顯示管腔的橫切面及縱切面、并能自由提供不同角度下管腔的切面圖，能非常準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，判斷斑塊的形狀、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，且與組織學(xué)相關(guān)聯(lián)，對于術(shù)者選擇球囊和支架的大小、長度、指引支架置入方面顯著優(yōu)于造影。保證支架滿意置入，避免盲目高壓球囊擴(kuò)張，加重血管內(nèi)膜損傷并減少并發(fā)癥。

4.4OCT在支架植入術(shù)中的應(yīng)用

4.4.1分析支架植入后支架及內(nèi)膜情況應(yīng)用OCT系統(tǒng)內(nèi)的軟件進(jìn)行定量分析，觀察所有支架金屬絲被內(nèi)膜覆蓋情況，選擇每枚支架內(nèi)直徑最小處管腔測量下列指標(biāo)，并測量此切面支架近端的距離：①新生內(nèi)膜平均厚度。以支架金屬支撐桿為起點，測量到達(dá)內(nèi)膜表面處的距離，取平均值；②殘余管腔面積。血管腔實際面積，外界為血管內(nèi)膜；③新生內(nèi)膜面積。以內(nèi)彈力膜為外界，以內(nèi)膜為內(nèi)界，測量其間的總面積，即支架內(nèi)增生的面積；④支架面積。以支架為邊界，測定所包含的面積總合；⑤狹窄程度=新生內(nèi)膜面積/內(nèi)彈力膜截面積［23］。

4.4.2分析支架貼壁不良可以通過OCT測量支架表面至血管壁的距離來判斷支架貼壁情況。支架與內(nèi)膜間隙＞200 μm判斷為支架貼壁不良［24］。支架后即刻貼壁不良多見于鈣化病變。OCT檢出的輕微貼壁不良在隨訪中發(fā)現(xiàn)支架表面可以覆蓋內(nèi)膜，但嚴(yán)重貼壁不良可能是支架內(nèi)血栓形成的危險因素［25］。

4.4.3血管夾層OCT比血管內(nèi)超聲更容易檢出支架邊緣夾層，這種夾層更多見于支架遠(yuǎn)端，主要是由于支架遠(yuǎn)端與血管不匹配。如果OCT檢出的夾層不影響血管腔，一般無需特殊處理。

4.4.4在支架重疊中的應(yīng)用OCT可發(fā)現(xiàn)裸支架間的重疊，與未重疊的支架相比，裸支架間的貼壁不良率未見明顯升高，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這一結(jié)果主要歸功于支架的貼壁良好，研究還發(fā)現(xiàn)支架重疊段的內(nèi)膜增生明顯［26］。

4.5隨訪術(shù)后支架內(nèi)膜覆蓋和晚期支架貼壁不良

支架植入后，由于支架表面內(nèi)膜覆蓋不全或晚期支架貼壁不良，引起晚期血栓的報道逐漸增多，對于觀察上述這兩項指標(biāo)，OCT比其他影像學(xué)檢查具有更大的優(yōu)勢［27］。

使用OCT可隨訪支架術(shù)后的內(nèi)膜增生和支架小梁覆蓋情況。國外報道采用OCT評價支架植入后內(nèi)皮化和新生內(nèi)膜覆蓋的動物實驗提示，在6個月和12個月時，大部分支架支撐桿都有新內(nèi)膜覆蓋，但僅有很少部分支撐桿完全被覆蓋，內(nèi)膜平均厚度僅為52.5 μm［28］。而IVUS由于低分辨率，很難對早期內(nèi)膜增生情況進(jìn)行測量。

當(dāng)前利用OCT觀察支架術(shù)后晚期支架貼壁不良也是關(guān)注的熱點，支架貼壁不良定義為支架支撐桿與血管壁距離＞200 μm；國外研究報道［29］發(fā)現(xiàn)，植入支架1年后，21%患者存在晚期支架貼壁不良，常見于植入最初存在貼壁不良、血管正性重構(gòu)、重疊支架部位和血管分叉處。在支架植入期間，若OCT檢測到支架小梁均被一層光滑的內(nèi)膜完全覆蓋，且沒有晚期支架貼壁不良，可考慮停用價格較高的氯比格雷口服；如未完全被覆蓋，則應(yīng)采取更長時間的雙聯(lián)抗血小板治療。因此，支架植入術(shù)后，隨訪用OCT評價支架治療效果是其他檢查手段無法替代的［30］。

5　OCT安全性及其局限性

頸動脈及顱內(nèi)動脈的結(jié)構(gòu)與冠脈不同，尤其是顱內(nèi)動脈走行迂曲，管壁薄，OCT應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)操作存在較大風(fēng)險。Attizzani等［31］報道OCT應(yīng)用于尸體頸部血管成像，我們應(yīng)用OCT于狗頸部動脈瘤實施血管內(nèi)彈簧圈栓塞，過程中運用OCT成像相結(jié)合，確保其過程及動脈瘤愈合過程的可視性，成像清晰。進(jìn)一步考慮OCT的臨床應(yīng)用。

OCT的導(dǎo)絲質(zhì)地比較脆硬且容易彎折，因此使用OCT進(jìn)行顱內(nèi)血管的檢測在顱內(nèi)遠(yuǎn)端血管不易達(dá)到。并且OCT的成像時間較長，容易導(dǎo)致顱內(nèi)阻斷血流的時間較長，但隨著新一代的無需阻斷血流的OCT面世，這一問題得以改善［32］。

綜上所述，借鑒OCT應(yīng)用于心血管系統(tǒng)的經(jīng)驗，應(yīng)用OCT于顱內(nèi)及頸部血管的介入治療，可以評價動脈狹窄程度及斑塊特征；準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，指導(dǎo)支架植入及球囊擴(kuò)張；分析支架植入后支架及血管、血栓情況以及術(shù)后長期的隨訪，為減少支架植入術(shù)的并發(fā)癥，提高安全性及支架普及提供理論依據(jù)。

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Application of optical coherence tomography in cervical and intracranial vascular examination and interventional therapy

SHI Ying，SONG Kai，ZHAO Wei.Intervention Section，Department of Medical Imaging，F(xiàn)irst Affiliated Hospital of Kunming Medical University，Kunming，Yunnan Province 650032，China

ZHAO Wei，E-mail：Kyyyzhaowei@vip.km169.net

R743.3

A

1008-794X（2015）-02-0177-05

2014-05-19）

（本文編輯：李欣）

10.3969/j.issn.1008-794X.2015.02.022

云南省衛(wèi)生科技計劃項目（2011WS0042）

650032昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心介入室

趙衛(wèi)E-mail：Kyyyzhaowei@vip.km169.net