血管內成像技術在法醫(yī)學尸體檢驗中的應用

李洋，魏智彬，丁雨菡，易旭夫

（四川大學華西基礎醫(yī)學與法醫(yī)學院，四川 成都 610041）

20世紀八九十年代，以血管內超聲（intravascular ultrasound，IVUS）和光學相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）為代表的血管內成像技術開始應用于臨床[1-2]。其在探討動脈粥樣硬化疾病的發(fā)病機制、經(jīng)皮冠狀動脈介入（percutaneous coronary intervention，PCI）術前血管評估、術中支架置入指導和術后再狹窄預測方面發(fā)揮著重要作用[3]。法醫(yī)學尸體檢驗中，涉及血管病變或損傷的案例多見，血管內成像技術可以在微創(chuàng)尸體檢驗基礎上提供與組織病理學分辨率相近的聲（光）學圖像。通過對冠狀動脈病變內部特征評估和存在解剖困難的血管損傷或病變明確性質，血管內成像技術在血管相關猝死案例中復雜死因和傷病關系分析方面優(yōu)勢明顯，是對傳統(tǒng)尸體檢驗和新興虛擬解剖的良好補充。

1 IVUS和OCT技術的特點

IVUS以其良好的組織穿透力，在不阻斷血流的前提下，穿透深度最高可達8mm，能清晰反映血管壁全層結構[1]。但目前IVUS可用探頭頻率為20～40MHz，透視深度 4～8 mm 的軸向分辨率僅為 100～200 μm[4]。雖然各種圖像后處理技術通過運算處理不同組織的不同回聲頻率已達到對斑塊的組織成分進行模擬成像和定量分析，但部分鈣化斑塊對回聲遮擋，成像中所形成的偽像、導管直徑的大小、數(shù)學模型中缺少血栓的算法等對其實際臨床應用產(chǎn)生一定限制[5]。OCT作為近十年來新興的血管內成像技術，主要分為時域OCT和頻域OCT兩大類。時域OCT通過光學延遲線的快速變化來實現(xiàn)縱向深度掃描（即A掃描），其成像速度受到一定限制；頻域OCT，即光學頻域成像（optical frequency domain imaging，OFDI），則是通過測量干涉信號的光譜并對其進行快速傅里葉變換來獲得縱向深度信息，兼具快速成像能力和OFDI系統(tǒng)簡單化和平衡探測優(yōu)勢[6-7]。OFDI軸向分辨率約為IVUS的 10 倍，可達 4～10 μm，其探頭直徑 0.014 in（1 in=2.54cm），僅為IVUS成像探頭一半，對一些管腔細小的血管分支和狹窄嚴重的病變操作更具可行性[8]。雖然OFDI無需球囊完全阻斷冠脈血流且可以獲得更高的成像速度，但血液及管壁對光波的衰減作用，使其最大透射深度僅為2 mm，不能完整評估血管壁的病變情況[8]。OCT當前在我國主要應用于對冠狀動脈介入術前病變評估、介入術中支架貼壁情況評價、介入術后內膜覆蓋完整性和支架內再狹窄及程度隨訪等[9]。哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院、中國人民解放軍總醫(yī)院、阜外醫(yī)院、上海市東方醫(yī)院等多家醫(yī)院的臨床研究團隊在OCT臨床應用方面進行了大量探索，肯定了OCT高分辨率圖像在評估易損斑塊以及指導支架選擇、置入的重要臨床意義[10]。涂圣賢等[10]報道，計劃融合血管內OCT成像與血流儲備分數(shù)計算的方法，將高精度影像解剖特征與生理功能相融合同時提供高精度的斑塊組織學與血流動力學信息，有望構建應用于介入導管室優(yōu)化冠心病診療的一站式評估系統(tǒng)。

目前，已出現(xiàn)兩種血管內成像相結合的應用模式，將OCT分辨率高、組織相關性好的優(yōu)勢與IVUS穿透性高、成像范圍廣的優(yōu)勢相結合，對冠狀動脈血管的評價提供更全面準確的信息[11]。IVUS和OCT臨床應用的大量可行性數(shù)據(jù)已在前期源于尸體的評估中證實。實際上，將IVUS和OCT相結合應用于法醫(yī)學尸體檢驗中，可以最大程度地發(fā)揮其微創(chuàng)尸體檢驗和特有“聲學活檢”“光學活檢”優(yōu)勢，在保留血管完整性的基礎上全面評估冠狀動脈病變及內部特征、明確存在解剖困難的血管損傷或病變性質，為法醫(yī)學中血管相關猝死案例的復雜死因和傷病關系分析提供更加全面、直觀的可視化證據(jù)。

2 傳統(tǒng)尸體檢驗中冠狀動脈檢查面臨的問題

冠狀動脈疾?。╟oronary artery disease，CAD）是目前全球的頭號死因和非可疑猝死的最常見原因，準確評估CAD的病變范圍和嚴重性至關重要[12-13]。然而，在傳統(tǒng)法醫(yī)學尸體檢驗中，針對冠狀動脈的大體檢查主要包括管狀動脈開口和血管本身。通過對開口的檢查，明確開口位置相對于瓣膜的高度、開口是否存在缺如、開口大小以及開口周圍情況等。通過對血管本身的檢查，明確左、右冠狀動脈及主要分支的分布類型、是否已行冠狀動脈手術（如冠狀動脈搭橋或支架手術）、管腔是否存在狹窄（包括病變的性質、狹窄的部位和程度）等。

CAD的死后診斷主要通過直接觀察橫斷面來確定主要心外膜動脈狹窄的嚴重程度，是一種基于概率的方法[14]。雖然該方法有利于主干冠狀動脈狹窄程度觀察，但其針對主干起始段、終末段以及其他重要分支（如竇房結支、房室結支）可操作性差，存在漏診風險[15]。傳統(tǒng)冠狀動脈檢查局限于病變血管狹窄程度的觀察，忽略病變血管狹窄長度的測量，而對已行支架置入術的冠狀動脈，由于支架的阻擋，冠狀動脈橫切檢查也將喪失可行性[16]。在活體，擴張的冠狀動脈橫斷面幾乎是圓形的，死后由于血液循環(huán)停止，冠狀動脈壁喪失原有血流和血壓支持，管腔可能會出現(xiàn)一定程度塌陷，而減壓對正常和異常冠狀動脈解剖結構的不同作用將加劇管腔狹窄視覺評估的局限性[14]。此外，間斷橫切是一種一次性、破壞性的檢查方法，而局部的切割、擠壓作用也可能造成病變區(qū)部分結構和特征信息丟失。

常規(guī)尸體冠狀動脈檢查由于受取材方法、取材部位、操作者經(jīng)驗等影響較大，對于冠狀動脈無明顯狹窄或僅存在輕微病變的冠心病猝死者，斑塊性質（是否為易損斑塊）和繼發(fā)病變（如斑塊內出血、斑塊破裂、血栓形成、鈣化、動脈瘤或夾層形成等）的鑒別能力十分有限。傳統(tǒng)光學顯微鏡檢查由于受冠狀動脈取材部位、操作經(jīng)驗、后期固定以及制片（如脫鈣、包埋等）等多個環(huán)節(jié)影響，實踐中經(jīng)常無法得到更加全面和細微、可以反映冠狀動脈病變內部特征或繼發(fā)改變的組織病理學材料。僅對肉眼可見且病變較嚴重的有限冠狀動脈橫斷面進行切片觀察，無法獲取冠狀動脈病變涉及的縱向范圍特征信息，也無法對冠狀動脈病變嚴重性形成客觀統(tǒng)一量化標準，這些是全球法醫(yī)學家和基層法醫(yī)病理學工作者無法回避的挑戰(zhàn)。

3 IVUS和OCT在法醫(yī)學尸體檢驗中的應用

3.1 優(yōu)化死后CAD檢查評估體系

相關文獻[17]報道，動脈粥樣硬化斑塊自發(fā)性破裂繼發(fā)血栓形成是急性冠狀動脈事件和猝死最常見的潛在原因。薄帽纖維粥樣斑塊（thin cap fibro atheroma，TCFA）作為存在自發(fā)破裂高風險的易損斑塊的一種，在病理學上以“纖維帽厚度＜65μm，且伴有壞死脂質核心和纖維帽附近或內部活化巨噬細胞”為特征[18-19]，是約80%心臟性猝死患者的罪魁禍首[19]。對此，我們必須盡可能轉變傳統(tǒng)尸體冠狀動脈“粗放式”檢查操作，克服對易損斑塊和繼發(fā)病變的重視不足，進一步優(yōu)化死后CAD評估體系。傳統(tǒng)挑戰(zhàn)帶來了死后CT冠狀動脈造影（postmortem CT coronary angiography，PMCTA）的效用研究。然而，與組織病理學相比，其可實現(xiàn)的空間分辨率和對血管壁自身成像的能力都是有限的[20]。隨著IVUS圖像后處理技術和OFDI的成功臨床應用，CAD在組織病理學檢查方面被微創(chuàng)虛擬解剖替代已成為可能。MAUROVICH-HORVAT等[21]從三個存在CAD的供體心臟獲得9條冠狀動脈制成379塊組織切片，分別利用PMCTA、IVUS和OFDI對體外標本冠狀動脈斑塊特征進行不同模式下的比較研究，發(fā)現(xiàn)OFDI在明確斑塊成分和病變分級上（如OFDI中纖維斑塊與早期病變相關、富含脂質的斑塊與晚期病變相關）呈現(xiàn)出與組織病理學檢查最強的相關性，而其對TCFA檢測的靈敏度和特異性已分別達100%和81%，觀察者之間也呈現(xiàn)出良好的一致性?？梢灶A見，對于大多數(shù)冠狀動脈無明顯狹窄或僅存輕微病變的猝死尸體的死亡原因確定，OFDI等新型OCT成像技術因其兼具微創(chuàng)性、可重復性和高組織相關性等優(yōu)勢，在全面、準確評估斑塊成分、斑塊性質和繼發(fā)病變方面，較之傳統(tǒng)組織病理學檢查具有更明顯的優(yōu)勢和廣闊的應用前景。2013年，ADLAM等[20]將冠狀動脈OCT應用于法醫(yī)學尸體檢驗，通過介入的方法實現(xiàn)右冠狀動脈可視化，將OCT成像導管通過導絲引入右冠狀動脈遠端，以10mm/s（541幀，54mm/回）的速度拉回，獲得了清晰的尸體右冠狀動脈全長縱斷面、橫斷面和三維重建圖像。逐幀評估證實右冠狀動脈沒有顯著的動脈粥樣硬化及管腔狹窄證據(jù)，這同樣得到了大體病理學、組織病理學和OCT的比較圖像，首次證明了OCT在原位冠狀動脈上提供與組織病理學分辨率相近的冠狀動脈組織結構圖像的可行性。然而，此研究中OCT記錄的血管直徑約為2mm，小于活體中冠狀動脈主干血管預期直徑。ADNAN等[14]對來自4只豬心臟的6根冠狀動脈分別用生理鹽水逐漸再加壓，并且使用冠狀動脈壓力導絲和OCT系統(tǒng)來記錄冠狀動脈內壓力和血管內成像，研究顯示，用OCT對冠狀動脈再加壓的評估是可行的，再加壓對冠狀動脈的尺寸有顯著的影響，其近端與遠端平均橫截面積分別由3.3 mm2增至8.4 mm2、由2.5 mm2增至7.4 mm2。這一研究從側面進一步說明，傳統(tǒng)尸體檢驗手段存在過高估計塌陷冠狀動脈管腔狹窄程度的可能。實際上，IVUS和OCT等血管內成像技術具有“虛擬解剖”的特性，其在發(fā)揮“聲-光學活檢”高分辨率優(yōu)勢基礎上并不改變血管結構的完整性，而通過死后冠狀動脈再加壓，可以在接近生前水平評價冠狀動脈狹窄程度，較之傳統(tǒng)解剖和組織學檢查具有天然優(yōu)勢。

事實上，新技術的應用帶來的不僅僅是方法、手段的革新，往往伴隨著既往評價體系朝著更具客觀性、科學性和全面性的方向發(fā)展。隨著IVUS和OCT等成像技術在尸體冠狀動脈中的應用，既往對冠狀動脈的檢查和評價也應適時調整。因此，我們提出以下建議：（1）有針對性地對既往存在高血壓、高血脂等慢性病史，而死亡之前存在打斗、情緒激動等誘因的猝死者行血管內成像篩查；（2）對生前已行PCI或搭橋術等涉及醫(yī)源性因素的死者先行血管內成像技術，以在尸體原位評估冠狀動脈術區(qū)和植入物情況；（3）利用IVUS和OCT腔內快速不間斷探查特點，對冠狀動脈左前降支及左、右旋支病變所致管腔狹窄程度和狹窄長度綜合量化評估；（4）利用冠狀動脈OCT微探頭優(yōu)勢，對冠狀動脈主干終末段以及其他重要分支（如竇房結支、房室結支）的“虛擬活檢”評估；（5）注意將OCT高分辨率和IVUS高穿透性優(yōu)勢相結合，以對冠狀動脈壁全層提供更全面準確的信息；（6）利用OCT高組織相關性特點，重視對冠狀動脈無明顯狹窄或僅存在輕微病變的猝死者的斑塊成分、斑塊性質和繼發(fā)病變分析；（7）利用死后冠狀動脈再加壓OCT技術，在接近生前冠狀動脈壓水平評價相應管腔狹窄程度。

3.2 輔助評估存在解剖困難的血管病變

尸體檢驗作為一種有目的的實踐活動，在解剖工作開始之前，法醫(yī)病理學工作者必須結合案情調查、病歷資料、尸表征象等明確解剖重點。在懷疑涉及血管疾病或損傷的案件中，局部血管解剖往往對死因的明確及傷病關系的判定起至關重要的作用，而對于存在解剖困難、走行復雜的血管（如椎動脈、頸內動脈穿顱段、嬰幼兒上矢狀竇、四肢血管、盆腔血管等）或管徑細小的血管分支，傳統(tǒng)解剖手段很難達到預期。即使對于不存在位阻效應或走行較固定的大血管，由于傳統(tǒng)解剖具有一次性和破壞性，常常導致對血管損傷或病變部分的破壞或遺漏，喪失了進一步行組織病理學檢查的解剖基礎。死后IVUS和OCT對重點部位血管先行介入成像，可以在確保血管完整性的基礎上明確血管損傷或病變的性質、部位、范圍、程度等，同時原位獲取相應節(jié)段血管損傷或病變的細微特征達到近乎虛擬組織活檢的目的。HOFFMANN等[22]證實了使用血管內OCT成像技術獲得顱內動脈瘤血管標本成像信息的可行性，而如薄壁結構、血管壁形態(tài)的改變、鄰近血管、小血管出口和動脈分支等指標對于顱內動脈瘤的診斷和破裂風險評估是有價值的。CHESHIRE等[23]應用兩種OCT技術對嬰幼兒硬腦膜和上矢狀竇進行死后成像研究，識別了許多類似血管的結構，為嬰幼兒頭部外傷后硬腦膜下出血來源可能是硬腦膜血管叢血液滲漏之學說提供了形態(tài)學支持。而CHOI等[24]利用最新三維IVUS可視化技術對動脈粥樣硬化模型的髂股動脈節(jié)段成像，以幫助評估彎曲動脈結構上斑塊的三維分布，并且改善了動脈粥樣化成分的三維可視化成像，在尸體下肢血管檢查方面優(yōu)勢巨大。

實際工作中，法醫(yī)病理學工作者要善于結合死者生前資料和尸體現(xiàn)象，發(fā)揮IVUS和OCT優(yōu)勢，對可疑尸體進行微創(chuàng)靶向檢驗。對此，我們提出以下建議：（1）對生前存在頭痛、偏癱等癥狀的死者，建議經(jīng)橈動脈介入對頸部動脈和顱內血管腔內成像明確是否存在動脈粥樣硬化和斑塊繼發(fā)病變、動脈瘤或血管畸形等；（2）對外傷后顱內出血猝死者，建議經(jīng)頸動脈介入對顱底血管腔內成像明確是否存在腦底血管畸形或動脈瘤，為傷病關系分析提供解剖學依據(jù)；（3）對生前存在胸腰背部撕裂性疼痛猝死者，建議通過股動脈介入對胸腹主動脈血管行腔內成像，明確是否存在動脈瘤破裂；（4）對突然死亡伴有血漿D-二聚體升高的長期臥床患者，建議經(jīng)股靜脈介入對下肢髂股腘靜脈檢查明確是否存在下肢深靜脈血栓。

4 結語和展望

在法醫(yī)學尸體檢驗中，涉及血管病變或損傷的猝死案例較為多見。IVUS和OCT成像技術在實現(xiàn)高組織相關性虛擬活檢成像的同時不涉及介入路徑及病變區(qū)血管完整性破壞。逐步實現(xiàn)血管內成像技術常規(guī)化、標準化和規(guī)范化，可以為法醫(yī)學中血管相關猝死案例復雜死因和傷病關系分析提供更加全面、直觀的可視化證據(jù)。通過對該類案件標準成像數(shù)據(jù)的整理分析，有望在法醫(yī)病理學中建立血管損傷或疾病相關“聲學活檢”“光學活檢”的標準化數(shù)據(jù)庫，為法醫(yī)學尸體檢驗和臨床CAD診斷、治療效果評估提供更加科學、客觀的流行病學大數(shù)據(jù)支持。需要指出的是，雖然IVUS和OCT作為新型成像技術已彰顯出巨大的應用前景，但我們必須認識到，其在法醫(yī)學尸體檢驗中的應用仍然存在一定問題和局限性，例如：對于冠狀動脈管腔完全堵塞者，血管內成像技術已失去應用價值；對于殘留管腔內徑接近探頭外徑者，操作者技術水平要求隨之提高，血管壁、狹窄區(qū)斑塊和繼發(fā)病變等結構人為破壞的風險也將上升；該技術目前主要用于涉及血管損傷或疾病的新鮮尸體檢驗，尚不能替代死后計算機斷層掃描（postmortem computed tomography，PMCT）和死后磁共振成像（postmortem magnetic resonance imaging，PMMRI）完成系統(tǒng)性虛擬解剖。實際工作中，要學會將IVUS和OCT成像技術與傳統(tǒng)尸體解剖和病理組織學檢查有機結合，以更好地為法醫(yī)學服務。