光學(xué)相干斷層成像技術(shù)在血栓檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

馬宏宇，金至賡，於四軍綜述 劉惠亮，審校

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)在血栓檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

馬宏宇1，金至賡2，於四軍2綜述 劉惠亮1，2審校

冠狀動(dòng)脈造影是目前明確冠狀動(dòng)脈病變的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確定量地評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓負(fù)荷情況。光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（optical coherence tomography，OCT）是一種新型的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它可以通過識(shí)別血栓中飽含的紅細(xì)胞色素來(lái)對(duì)冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓進(jìn)行定量分析。筆者就OCT對(duì)冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓識(shí)別的研究成果與臨床應(yīng)用做一綜述。

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)；血栓形成

每年全球有2000多萬(wàn)人突發(fā)急性冠狀動(dòng)脈綜合征（acute coronary syndrome，ACS）等心臟疾病。血栓形成被認(rèn)為是ACS的主要啟動(dòng)機(jī)制［1］，因此對(duì)血栓的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸形態(tài)學(xué)上的觀察，為血栓性疾病的防治和治療會(huì)起到積極作用。光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（optical coherence tomography，OCT）是近年興起的一種新型成像技術(shù)，具有高對(duì)比度和高分辨率等特點(diǎn)，觀察血栓的形態(tài)學(xué)變化有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。自2001年國(guó)外首次報(bào)道應(yīng)用OCT技術(shù)在人體冠狀動(dòng)脈內(nèi)獲得高清晰圖像以來(lái)［2］，此技術(shù)飛速發(fā)展，目前已被廣泛應(yīng)用，尤其是用于精確評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓的情況。

1 定義與原理

OCT是一種能對(duì)生物組織淺表微結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷層成像的新技術(shù)，具有微米級(jí)的極高分辨率。其成像原理結(jié)合了光子學(xué)和光導(dǎo)纖維技術(shù)，通過光源發(fā)射紅外光線照射掃描組織；接受紅外光的反射，再由計(jì)算機(jī)技術(shù)處理成像。由于不同組織具有不同的結(jié)構(gòu)特征、物理特性和生化構(gòu)成，因此各種組織反射的紅外光密度與強(qiáng)度不同，從而得以清楚地區(qū)分各種組織圖像［3， 4］。

2 研究進(jìn)展

OCT技術(shù)最初用于血栓檢測(cè)是在體外進(jìn)行的。Yabushita等［5］對(duì)尸體解剖得到的357份粥樣硬化動(dòng)脈片段進(jìn)行了OCT成像分析，對(duì)3種類型血栓（紅色血栓、白色血栓、混合血栓）的OCT成像標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述。發(fā)現(xiàn)OCT對(duì)區(qū)分不同類型血栓有高度的靈敏性（71%～79%、97%～98%、95%～96%）和特異性（97%、90%～94%、90%～92%）。韓志剛等［6］的研究第一次建立了利用OCT觀察急性血栓的活體動(dòng)物模型，相比較Kume等［7］檢測(cè)患者尸體冠狀動(dòng)脈血管上的紅色和白色血栓，其建立了與人體發(fā)作ACS相似的病理改變模型，對(duì)活體的血栓給以研究，并證實(shí)了關(guān)于紅白血栓的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，這就使OCT檢測(cè)血栓的范圍擴(kuò)大，并有可依賴的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為其在臨床的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。隨著OCT在臨床的應(yīng)用，其對(duì)血栓識(shí)別的獨(dú)特優(yōu)越性也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。Shite等［8］曾報(bào)道了一例72歲男性，在右冠植入支架的第6個(gè)月，OCT得到清晰影像，顯示在原支架6點(diǎn)鐘位有破裂，且破裂處附著血栓。近期報(bào)道，一例66歲由非閉塞型血栓導(dǎo)致的非ST段抬高型心肌梗死男性患者，在植入支架后血流動(dòng)力學(xué)恢復(fù)心肌梗死溶栓試驗(yàn)（thrombolysis in myocardial infarction，TIMI）3級(jí)，造影及血管內(nèi)超聲（intravenous ultrasound，IVUS）結(jié)果都顯示支架貼壁良好，連接處無(wú)血栓形成，但隨后的OCT檢查卻顯示仍有殘余血栓突出到支架連接處外［9］。這篇報(bào)道也顯示了OCT在觀察血栓方面獨(dú)有優(yōu)勢(shì)。

3 臨床應(yīng)用

3.1 識(shí)別紅色血栓與白色血栓 OCT在有血流的情況下是不能提供圖像的［10］，因?yàn)檠褐泻懈邼舛鹊募t細(xì)胞（40%），紅細(xì)胞阻止光的透過，再加上血漿和紅細(xì)胞的不同折射率，使得光在血流中的透過性變差［11］。因此，OCT必須使用透明介質(zhì)沖洗血管建立沒有血流的環(huán)境［12］。另一方面，也正因?yàn)檫@些紅細(xì)胞的光學(xué)特性，使得OCT可以清楚地區(qū)分冠狀動(dòng)脈內(nèi)的白色血栓和紅色血栓。因?yàn)榧t色血栓中紅細(xì)胞含量較高，所以其在OCT上呈現(xiàn)的光衰減率較白色血栓高［13］，可以以此作為識(shí)別紅色血栓與白色血栓的依據(jù)。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明同等信號(hào)強(qiáng)度的光通過血栓后，白色血栓光強(qiáng)度明顯強(qiáng)于紅色血栓［（324±50） vs （183±42） μm］［14］。OCT圖像分析顯示：白色血栓表現(xiàn)為突入管腔中的組織強(qiáng)反光信號(hào)， 低衰減（圖1A）；紅色血栓則表現(xiàn)為突入管腔中的組織高反光信號(hào)， 伴有無(wú)信號(hào)尾影（圖1B）；混合血栓則為介于紅白血栓之間的反射信號(hào)（圖1C）［15， 16］。

3.2 指導(dǎo)血栓抽吸術(shù) 最新的單中心研究表明對(duì)急性心肌梗死患者行血栓抽吸是有益的，能夠有效改善心外膜和微血管灌注，減少病死率［17］。然而這些益處未能在多中心研究中得到證實(shí)［18］。雖然有很多原因?qū)е逻@種矛盾的出現(xiàn)，但主要原因是冠脈造影對(duì)血栓負(fù)荷觀察的局限性［19］。在這種背景下，OCT的應(yīng)用顯得尤為重要，它不僅可以用來(lái)指導(dǎo)血栓抽吸術(shù)，還能及時(shí)評(píng)價(jià)血栓抽吸術(shù)后的殘余血栓量［20］。

3.3 指導(dǎo)支架植入 行冠脈介入支架植入術(shù)治療時(shí)，若懷疑有大量血栓存在，可用OCT評(píng)價(jià)血栓的負(fù)荷情況，減少支架的遠(yuǎn)端移位和機(jī)械操縱栓塞的風(fēng)險(xiǎn)。在冠脈造影中應(yīng)用OCT觀察血栓情況，還可以有效地減少造影劑的用量，預(yù)測(cè)患者血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，改善其預(yù)后。

4 優(yōu) 勢(shì)

4.1 提供血管的三維圖像 目前，冠狀動(dòng)脈造影仍是冠脈檢查的主要手段，但其僅能提供血管的二維影像，并不能分辨出血栓的性質(zhì)及特征［21］。OCT通過對(duì)血管的三維重建，為識(shí)別血管內(nèi)血栓提供更好的輔助參考依據(jù)，具有巨大優(yōu)勢(shì)，可以精確地顯示血栓的大小及病變范圍，最終提高患者手術(shù)安全性［22］。

4.2 特異性高 與其他冠狀動(dòng)脈成像方式如冠狀動(dòng)脈血管鏡檢查和IVUS比較，OCT能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)冠狀動(dòng)脈內(nèi)的血栓形成。在一項(xiàng)研究中，OCT表現(xiàn)出的對(duì)于冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓檢測(cè)的敏感性為100%，可與冠狀動(dòng)脈血管鏡檢查的靈敏度相媲美，比IVUS更高（33%）；此外，OCT （73%）在檢測(cè)斑塊破裂，血栓形成過程的敏感性無(wú)論是與冠狀動(dòng)脈血管鏡檢查（47%）還是IVUS（40%）比都要略高一籌；而且，對(duì)血栓形成的危險(xiǎn)因素斑塊的侵蝕，OCT幾乎能全部檢測(cè)到，而其他技術(shù)最高只有23%［21］。

4.3 分辨率高 OCT是利用近紅外線及光學(xué)干涉原理對(duì)生物組織成像，分辨率可達(dá)4～16 μm；而其他檢查方式中，分辨率最高的IVUS是使用40 MHz超聲波成像，分辨率也僅為130 μm。OCT的高分辨率對(duì)血栓的定性和定量分析均優(yōu)于IVUS等其他手段；同樣，對(duì)斑塊破裂繼發(fā)的血栓形成也能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確識(shí)別［23］。

圖1 冠脈內(nèi)血栓OCT成像A.白色血栓；B.紅色血栓；C.混合血栓；箭頭指示血栓

5 局限性

盡管OCT近來(lái)的一些研究取得了不少進(jìn)展，但是還應(yīng)看到此系統(tǒng)仍存在一些問題。（1）組織穿透力較差?，F(xiàn)階段OCT成像系統(tǒng)組織穿透的最大厚度僅2 mm，對(duì)血管內(nèi)膜下病變的檢測(cè)和診斷具有很好的特異性，但對(duì)其深在的病變，尚缺乏診斷的特異性。（2）操作過程煩瑣，部分患者不耐受。OCT的組織穿透能力有限，且成像需無(wú)血流環(huán)境，所以，目前一般的操作方法是使用擴(kuò)張球囊阻斷血液，再利用生理鹽水代替局部血液進(jìn)行成像。但是生理鹽水或林格液沖洗紅細(xì)胞后，會(huì)導(dǎo)致患者短暫缺血，進(jìn)一步會(huì)引起胸悶、胸痛等心肌缺血癥狀和心電圖的改變。特別是OCT應(yīng)用于左主干病變、大血管近端病變檢查時(shí)，部分患者不能耐受。（3）OCT成像所用導(dǎo)絲材料易折斷。OCT成像所用導(dǎo)絲材料由光導(dǎo)纖維組成，這種材料容易折斷，操作者需要格外小心。未來(lái)也需要對(duì)成像導(dǎo)絲的材料做進(jìn)一步改善。

綜上所述，OCT作為一種新的血管內(nèi)成像技術(shù)，分辨率高，成像速度快，能夠識(shí)別冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓負(fù)荷情況，有助于判斷斑塊類型，明確是否需要干預(yù)，這對(duì)冠心病的預(yù)防與治療非常重要。目前，OCT在常規(guī)冠狀動(dòng)脈造影中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越多，并顯示出其他檢查方式不可比擬的成像優(yōu)勢(shì)，儼然成為一種主要檢查方式。新一代頻域OCT更是具有操作簡(jiǎn)單、無(wú)需阻斷血流、成像更安全清晰的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)血管內(nèi)微結(jié)構(gòu)的檢查中定將獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，OCT在冠心病研究中將取得更大的發(fā)展空間。

［1］Chmiela M， Gajewski A， Rudnicka K. Helicobacter pylori vs coronary heart disease-searching for connections［J］. World J Cardiol， 2015， 7（4）： 187-203.

［2］陳步星. 光學(xué)相干斷層成像在冠心病介入治療中的應(yīng)用價(jià)值［J］.中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)刊， 2006， 8（1）： 10-12.

［3］Hetterich H， Redel T， Lauritsch G， et al. New X-ray imaging modalities and their integration with intravascular imaging and interventions ［J］. Int J Cardiovasc Imaging，2010， 26（7）： 797-808.

［4］Gutiérrez-Chico J L， Alegría-Barrero E， Teijeiro-Mestre R， et al. Optical coherence tomography： from research to practice ［J］. Eur Heart J Cardiovasc Imaging， 2012， 13 （5）： 370-384.

［5］Yabushita H， Bouma B E， Houser S L， et al. Characterization of human atherosclerosis by optical coherence tomography ［J］. Circulation， 2002， 106（13）：1640-1645.

［6］韓志剛， 孟令波， 侯靜波， 等. 光學(xué)相干斷層成像與血管內(nèi)超聲對(duì)比檢測(cè)冠狀動(dòng)脈斑塊破裂和血栓形成［J］.中國(guó)介入心臟病學(xué)雜志， 2010， 18（2）： 61-64.

［7］Kume T， Akasaka T， Kawamoto T， et al. Assessment of coronary arterial plaque by optical coherence tomography ［J］. Am J Cardiol， 2006， 97（8）： 1172-1175.

［8］Shite J， Matsumoto D， Yokoyama M. Sirolimus-eluting stent fracture with thrombus， visualization by optical coherence tomography ［J］. Eur Heart J， 2006， 27（12）： 1389.

［9］Yamamura S， Fujisue K， Tsujita K， et al. Optical coherence tomography visualization of stent deformation with subsequent thrombus adhesion at very early phase after everolimus-eluting stent implantation： a case report ［J］. BMC Cardiovasc Disord， 2016， 16： 116.

［10］Kim H， Lee J， Kim T H， et al. Albumin-coated porous hollow poly （lactic-co-glycolic acid） microparticles bound with palmityl-acylated exendin-4 as a long-acting inhalation delivery system for the treatment of diabetes ［J］. Pharm Res， 2011， 28（8）： 2008-2019.

［11］Quirk B C， McLaughlin R A， Pagnozzi A M， et al. Optofluidic needle probe integrating targeted delivery of fluid with optical coherence tomography imaging ［J］. Opt Lett， 2014， 39（10）： 2888-2891.

［12］Tearney G J， Regar E， Akasaka T， et al. Consensus standards for acquisition， measurement， and reporting of intravascular optical coherence tomography studies： a report from the International Working Group for Intravascular Optical Coherence Tomography Standardization and Validation ［J］. J Am Coll Cardiol， 2012， 59（12）： 1058-1072.

［13］van der Meer F J， Faber D J， Baraznji Sassoon D M， et al. Localized measurement of optical attenuation coefficients of atherosclerotic plaque constituents by quantitative optical coherence tomography ［J］. IEEE Trans Med Imaging， 2005，24（10）： 1369-1376.

［14］Kume T， Akasaka T， Kawamoto T， et al. Assessment of coronary arterial thrombus by optical coherence tomography ［J］. Am J Cardiol， 2006， 97（12）： 1713-1717.

［15］Prati F， Regar E， Mintz G S， et al. Expert review document on methodology， terminology， and clinical applications of optical coherence tomography： physical principles，methodology of image acquisition， and clinical application for assessment of coronary arteries and atherosclerosis ［J］.Eur Heart J， 2010， 31（4）： 401-415.

［16］侯靜波， 于 波. 光學(xué)相干斷層成像技術(shù)的臨床應(yīng)用——從替補(bǔ)到主力［J］.中國(guó)介入心臟病學(xué)雜志，2010， 18（5）： 293-298.

［17］Stiermaier T， de Waha S， Furnau G， et al. Thrombus aspiration in patients with acute myocardial infarction ：scientific evidence and guideline recommendations［J］. Herz， 2016， ［Epub ahead of print］.

［18］Fr?bert O， Lagerqvist B， Olivecrona G K， et al. Thrombus aspiration during ST-segment elevation myocardial infarction ［J］. N Engl J Med， 2013， 369（17）： 1587-1597.

［19］Mahmoud K D， Zijlstra F. Thrombus aspiration in acute myocardial infarction ［J］. Nat Rev Cardiol， 2016， 13（7）：418-428.

［20］Prati F， Guagliumi G， Mintz G S， et al. Expert review document part 2： methodology， terminology and clinical applications of optical coherence tomography for the assessment of interventional procedures ［J］. Eur Heart J，2012， 33（20）： 2513-2520.

［21］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］. J Am Coll Cardiol， 2007， 50（10）： 933-939.

［22］Picchi A， Limbruno U， Andò G， et al. Optical coherence tomography appraisal of residual thrombus burden in patients with ST-segment elevation myocardial infarction undergoing intraprocedural versus post-stenting prolonged bivalirudin infusion. Rationale and design of the MATRIX（ Minimizing Adverse Haemorrhagic Events by TRansradial Access Site and angioX） OCT substudy ［J］. EuroIntervention， 2015， 10（11）： 1311-1317.

［23］郭 軍， 陳韻岱， 田 峰， 等. 光學(xué)相干斷層成像與血管內(nèi)超聲在冠狀動(dòng)脈介入診療中的應(yīng)用［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志， 2012， 20（11）： 866-870.

（2016-05-20 收稿 2016-06-24 修回）

（責(zé)任編輯 張亞麗）

Application value of optical coherence tomography in the detection of thrombus in percutaneous coronary intervention

MA Hongyu1， JIN Zhigeng2， YU Sijun2， and LIU Huiliang1，2. 1.Clinical College， General Hospital of Chinese People's Armed Police Forces， Anhui Medical University， Beijing 100039， China； 2.Department of Cardiology， General Hospital of Chinese People's Armed Police Forces， Beijing 100039， China
Corresponding author： LIU Huiliang，E-mail：lhl518@vip.sina.com

So far coronary artery angiography is the gold standard for diagnosis of coronary artery disease. However， a major drawback of this technique is that it can not accurately quantify evaluation of load conditions of coronary artery thrombosis. Optical coherence tomography （OCT） is a new biomedical imaging technique； it can undertake quantitative analysis on coronary artery thrombosis through recognition of the pigment of red blood cells trapped in the thrombus. The author will briefly summarize research results and clinical application of optical coherence tomography for recognition of the thrombus in coronary artery.

optical coherence tomography； thrombus

R54

10.13919/j.issn.2095-6274.2016.07.015

馬宏宇，碩士研究生在讀，E-mail： 1270531282@qq.com 作者單位：1.100039 北京，安徽醫(yī)科大學(xué)武警總醫(yī)院臨床學(xué)院；2.100039 北京，武警總醫(yī)院心內(nèi)科 通訊作者： 劉惠亮，E-mail： lhl518@vip.sina.com