旋磨術(shù)輔助冠狀動(dòng)脈介入治療的研究進(jìn)展

朱晨迎，葉 萍，岳 斌，季曉飛，常兆華

冠狀動(dòng)脈鈣化（coronary artery calcification，CAC）是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)展而來(lái)，內(nèi)膜鈣化是冠狀動(dòng)脈鈣化的主要類(lèi)型［1］，嚴(yán)重的內(nèi)膜鈣化可能會(huì)增加術(shù)后支架內(nèi)血栓和穿孔的風(fēng)險(xiǎn)而增加PCI 的難度。血管內(nèi)超聲（intravascular ultrasound，IVUS）和光學(xué)相干斷層顯像（optical coherence tomography，OCT）是兩種輔助診斷冠狀動(dòng)脈鈣化病變的血管內(nèi)成像方法，OCT 的分辨率優(yōu)于IVUS，但是其組織穿透力較差，目前診斷CAC 的主要方法為IVUS，對(duì)于IVUS 檢查結(jié)果＞270°范圍的內(nèi)膜鈣化，可直接選擇旋磨術(shù)。旋磨術(shù)利用機(jī)械或激光消蝕作用，打磨修飾鈣化病變產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)光滑的管腔［2］，有效改善血管的順應(yīng)性，從而使球囊容易通過(guò)及擴(kuò)張，支架植入時(shí)有助于支架膨脹與貼壁，降低支架再狹窄（ISR）的發(fā)生率，極大提高了冠狀動(dòng)脈內(nèi)鈣化病變PCI 的手術(shù)成功率，降低支架內(nèi)血栓的風(fēng)險(xiǎn)［3］。軌道旋磨術(shù)（OA）系統(tǒng)和冠狀動(dòng)脈內(nèi)旋磨術(shù)（RA）系統(tǒng)在嚴(yán)重鈣化的冠狀動(dòng)脈病變中有相似的近期效果（死亡率、心肌梗死、急性腎損傷和/腦卒中等住院結(jié)果方面沒(méi)有差異）和手術(shù)成功率［4］。此外，美國(guó) ShockwaveMedical 公司結(jié)合超聲碎石與球囊血管成形技術(shù)，開(kāi)發(fā)了血管碎石（lithoplasty）系統(tǒng)，通過(guò)利用聲波治療鈣化動(dòng)脈疾病。該系統(tǒng)的臨床研究DISRUPT CAD 已經(jīng)進(jìn)入第3 階段，已發(fā)布的結(jié)果表明該系統(tǒng)可減小對(duì)血管的損傷，治療冠狀動(dòng)脈鈣化和外周動(dòng)脈鈣化有較好的效果和安全性［5］。本文主要從機(jī)制、并發(fā)癥、適應(yīng)證、設(shè)備及臨床研究進(jìn)展等方面簡(jiǎn)介不同的旋磨術(shù)系統(tǒng)。

1 旋磨設(shè)備及其臨床應(yīng)用

1.1 RA 系統(tǒng)

RA 系統(tǒng)在20 世紀(jì)80 年代初由波士頓科學(xué)公司的David C Auth 等進(jìn)行研制及開(kāi)發(fā)，并在1988年Fourrier 等完成了首例RA 實(shí)驗(yàn)。第一代RA 系統(tǒng)（RotablatorTM）主要由控制臺(tái)、腳踏板、氣源、推進(jìn)器、橢圓形旋磨頭（圖1①）、 導(dǎo)引導(dǎo)絲 RotaWire（RW 0.009 英寸/0.014 英寸）和 RotaglideTM潤(rùn)滑劑等組成（圖1②）。利用差異切割和垂直移動(dòng)摩擦兩個(gè)原理，選擇性地切割較堅(jiān)硬的鈣化病變而不損傷正常血管組織，磨頭在高速旋轉(zhuǎn)期間始終保持縱向移動(dòng)［2］，RA 系統(tǒng)的旋磨頭尺寸為1.25～2.5 mm 范圍內(nèi)多種規(guī)格，治療不同直徑的血管堵塞時(shí)需要根據(jù)不同情況更換旋磨頭尺寸。操作過(guò)程中旋磨頭的旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)到140 000～190 000 r/min，橢圓形的鍍鎳黃銅旋磨頭前端有2 000 到3 000 個(gè)金剛石顆粒，金剛石顆粒直徑尺寸為 20～30 μm［6］。

新一代RA 系統(tǒng)（ROTAPROTM）在原有系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn)，主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化操作程序，一方面取消腳踏板，且用于切換到Dynaglide 模式的腳踏板的小旋扭被推進(jìn)器上端的按鈕取代，另一方面控制臺(tái)小型化，設(shè)置時(shí)間更簡(jiǎn)便（圖1③）［7-8］；Oscar 等［7］在波蘭首次使用ROTAPROTM治療重度鈣化病變。相比于上一代RA 系統(tǒng)，ROTAPROTM系統(tǒng)操作友好，同時(shí)使學(xué)習(xí)曲線變平，可能會(huì)鼓勵(lì)更多介入心臟病學(xué)家愿意進(jìn)行旋磨術(shù)治療。但是新一代系統(tǒng)的改進(jìn)主要在腳踏板方面，雖然簡(jiǎn)化了一部分操作，但是在使用過(guò)程中旋磨頭的更換問(wèn)題和導(dǎo)絲操作方面仍值得關(guān)注。

圖1 波士頓科學(xué)兩代旋磨系統(tǒng)設(shè)備圖

使用RA 系統(tǒng)的適應(yīng)證、 禁忌證和并發(fā)癥在表1 中列出［3，9］，其中并發(fā)癥會(huì)導(dǎo)致 ISR、支架內(nèi)血栓形成、 心肌梗死和死亡等不良事件發(fā)生率的增加［10］。Azzalini 等［11］探討 RA 系統(tǒng)治療慢性完全閉塞病變（chronic total occlusion，CTO）的遠(yuǎn)期療效，RA 系統(tǒng)與常規(guī)PCI 相比手術(shù)成功率（77%比89%）雖然較低，但長(zhǎng)期隨訪結(jié)果顯示RA 系統(tǒng)和常規(guī)PCI 組之間的主要心血管不良事件（major adverse cardiovascular events，MACE）發(fā)生率沒(méi)有較大差異（15% 比 13%）。Zhang 等［12］報(bào)道 587 例 CTO 患者中 26 例采用 RA系統(tǒng)的治療結(jié)果，手術(shù)成功率為97.2%且圍手術(shù)期未觀察到MACE 發(fā)生。應(yīng)用小直徑（＜1.5 mm）旋磨頭冠脈旋磨術(shù)聯(lián)合藥物洗脫支架（drug-eluting stent，DES）治療冠脈重度鈣化病變血管造影成功率（100%）及手術(shù)成功率（91.7%）高，并發(fā)癥發(fā)生率低，近期療效滿意［13］。隨著 DES 的發(fā)展，RA 系統(tǒng)作為斑塊修飾的輔助療法可以改善斑塊的順應(yīng)性，方便支架的遞送和擴(kuò)張從而改善預(yù)后。

雖然RA 系統(tǒng)較普通PCI 在治療嚴(yán)重的鈣化病變有很好的即時(shí)效果，但也存在一些不容忽視的問(wèn)題，有研究表明降低動(dòng)脈粥樣硬化斑塊清除率的主要原因在于使用時(shí)間較長(zhǎng)后旋磨頭上有較為嚴(yán)重的粘結(jié)［14］。若手術(shù)過(guò)程中需要更換旋磨頭，操作者需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在合適的時(shí)機(jī)更換旋磨頭避免并發(fā)癥的發(fā)生。由于RA 系統(tǒng)操作時(shí)旋磨頭與斑塊持續(xù)接觸，摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致熱損傷和血小板活化。熱損傷可增加圍手術(shù)期心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)，血液溫度升高會(huì)引起血細(xì)胞團(tuán)聚形成血栓。旋磨過(guò)程中磨削力過(guò)大是導(dǎo)致血管夾層、 痙攣和動(dòng)脈穿孔等并發(fā)癥的直接原因［15］。操作過(guò)程中建議速度為135 000～180 000 r/min［16］，速度超過(guò) 180 000 r/min 可能會(huì)引發(fā)血栓和激活血小板等并發(fā)癥，Kenichi 等［17］觀察導(dǎo)絲在最大速度下會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)可能會(huì)引起導(dǎo)絲螺旋段解旋引發(fā)血管穿孔，速度過(guò)低雖然會(huì)降低溫度，但會(huì)使碎片的粒徑增大導(dǎo)致遠(yuǎn)處栓塞［18］。嚴(yán)重減速會(huì)增加右冠狀動(dòng)脈開(kāi)口病變損傷率，還存在發(fā)生旋磨頭嵌頓和血管穿孔等并發(fā)癥的可能性。操作過(guò)程中 RA 速度減少應(yīng)該小于 5 000 r/min［19］。旋磨頭嵌頓與病變類(lèi)型和操作有較大關(guān)系，穿過(guò)長(zhǎng)段、成角病變或嚴(yán)重鈣化病變時(shí)容易發(fā)生磨頭嵌頓，采取分段推進(jìn)的方法可有效減小該并發(fā)癥的發(fā)生。導(dǎo)絲斷裂（穿孔）較為少見(jiàn)，但導(dǎo)絲打結(jié)、解旋伸長(zhǎng)［20］和導(dǎo)絲在最大速度下旋轉(zhuǎn)都曾有報(bào)道［17］。Warisawa 等［20］報(bào)道1 例使用RA 系統(tǒng)治療嚴(yán)重鈣化病變，RW 導(dǎo)絲在220 000 r/min 下多次運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)遠(yuǎn)端打結(jié)，當(dāng)撤出時(shí)RW 導(dǎo)絲時(shí)導(dǎo)絲明顯伸長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)微導(dǎo)管的逐步推進(jìn)和輕柔旋轉(zhuǎn)RW 導(dǎo)絲等操作使RW 成功撤回。

表1 RA 的適應(yīng)證、禁忌證以及并發(fā)癥

1.2 軌道旋磨術(shù)OA 系統(tǒng)

OA 系統(tǒng)最初用于外周血管鈣化疾病取得良好效果，2013 年開(kāi)始用于冠狀動(dòng)脈鈣化治療。OA 系統(tǒng)代表裝置為DIAMONDBACK 360?冠狀動(dòng)脈粥樣硬化切除系統(tǒng)，該裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要腳踏板和氣源來(lái)啟動(dòng)設(shè)備且操作手柄可以控制旋磨頭在血管內(nèi)的位置（圖2①），采用直徑為1.25 mm 標(biāo)準(zhǔn)旋磨頭，導(dǎo)絲（ViperWire?）直徑為 0.012 /0.014 英寸，金剛石涂層磨頭偏心安裝在導(dǎo)引導(dǎo)絲上高速旋轉(zhuǎn)（圖2②），速度在80 000～120 000 r/min，結(jié)合離心力和差異切割來(lái)消除鈣化病變，可以通過(guò)控制臺(tái)的按鈕控制低高速的轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑血管病變的旋磨，在不更換磨頭的情況下僅使用6 F 的導(dǎo)管也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑血管的病變消除，相比RA 系統(tǒng)速度設(shè)置更快也更容易操作［6，21］。

圖2 DIAMONDBACK 360?系統(tǒng)

ORBIT Ⅰ［21］和 ORBIT Ⅱ［22］兩次關(guān)鍵性試驗(yàn)評(píng)估OA 系統(tǒng)用于治療再狹窄嚴(yán)重鈣化病變后再植入支架后的安全性和有效性。ORBIT Ⅰ試驗(yàn)治療重新嚴(yán)重鈣化病變，在入選的50 例患者中，使用OA 系統(tǒng)治療后植入DES，手術(shù)成功率為94%，住院期間、30 d 和 6 個(gè)月的累積 MACE 率分別為 4%、6%和8%，但是該實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)較少，存在一定局限。ORBIT Ⅱ是一項(xiàng)更大的試驗(yàn)，手術(shù)成功率和支架植入成功率分別為88.9%和97.7%，住院期間和30 d的累積 MACE 率分別為 9.8%和 10.4%［22］。ORBITⅡ的1 年隨訪結(jié)果顯示MACE 率為16.4%，靶血管血運(yùn)重建（target vessel revascularization，TVR）率為4.7%［23］。經(jīng)濟(jì)學(xué)分析顯示使用 OA 系統(tǒng)治療 1 年后具有較好的成本效益。住院期間使用OA 系統(tǒng)比球囊血管成形術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)治療費(fèi)用平均少1702 美元，且死亡率降低［24］。Lee 等［25］評(píng)估了 OA 系統(tǒng)在真實(shí)世界中治療嚴(yán)重CAC 患者的安全性和有效性，30 d MACE 率為1.7%。血管造影和手術(shù)成功率高，支架植入成功率為99.1%。ORBITⅡ試驗(yàn)的欠缺之處在于缺少對(duì)照組，與歷史對(duì)照組比較可能會(huì)使研究結(jié)果缺乏說(shuō)服力。ECLIPSE 是目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)，該試驗(yàn)將登記約2 000 例嚴(yán)重CAC 患者，對(duì)照OA 系統(tǒng)和傳統(tǒng)血管成形術(shù)治療嚴(yán)重CAC 的療效，主要終點(diǎn)為比較即刻最小支架面積和術(shù)后1年 TVF 率［26］。

1.3 準(zhǔn)分子激光冠狀動(dòng)脈粥樣硬化切除術(shù)

20 世紀(jì)80 年代激光被用于冠狀動(dòng)脈血管成形術(shù)的輔助治療納入介入心臟病學(xué)的治療，CVX-300準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)是唯一被PMA 批準(zhǔn)用于治療外周及冠狀動(dòng)脈血管疾病的冠狀動(dòng)脈應(yīng)用激光系統(tǒng)（圖3①），導(dǎo)管（圖3②）可兼容 0.014 英寸導(dǎo)絲，尖端可采用同心或偏心設(shè)計(jì)［27］。采用氙氣（XeCl）氣體作為介質(zhì)，通過(guò)光纖傳輸波長(zhǎng)為308 nm 的紫外光能量。作用機(jī)制是光化學(xué)，光機(jī)械或光熱相互作用。由于準(zhǔn)分子激光穿透深度較低，在較短的相互作用時(shí)間（脈沖）內(nèi)可以獲得較高的能量，這使化學(xué)鍵只在激光接觸的組織中斷裂，而不會(huì)破壞周?chē)慕M織或增加熱量［28］。ELCA 除了無(wú)保護(hù)主干病變及缺少知情同意等相對(duì)禁忌證外沒(méi)有絕對(duì)的禁忌證［29］。

圖3 準(zhǔn)分子激光旋磨術(shù)設(shè)備

Goldman 在1962 年報(bào)道了激光的首個(gè)醫(yī)學(xué)應(yīng)用，并于1963 年用于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的實(shí)驗(yàn)性消融，且第一次臨床應(yīng)用是在1983 年由Choy 和Ginsburg 完成的。Nakabayashi 等［27］報(bào)道可使用 ELCA系統(tǒng)簡(jiǎn)化治療復(fù)雜鈣化病變的PCI 程序，包括側(cè)支病變、急性冠脈綜合征（acute coronary syndrome，ACS）、支架擴(kuò)張不足、ISR、血栓等。Mohandes 等［30］報(bào)道 6例使用ELCA 系統(tǒng)輔助治療CTO 和功能性閉塞患者，手術(shù)成功率為 83.3%。Nishino 等［31］使用多中心注冊(cè)表（ULTRAMAN）來(lái)分析DES 時(shí)代在日本使用ELCA 系統(tǒng)治療各種冠狀動(dòng)脈疾病后的臨床經(jīng)驗(yàn)和結(jié)果，328 例患者中主要病變類(lèi)型為ACS（53.4%）和ISR（32.3%），使用 ELCA 系統(tǒng)治療 ACS 和 ISR 的成功率分別為92.5%和91.5%。使用ELCA 系統(tǒng)和藥物洗脫球囊（DEB）成形術(shù)治療80 例ISR，結(jié)果顯示91%的患者在臨床和血管造影方面取得了長(zhǎng)期的成功。心肌梗死和死亡的發(fā)生率低于支架內(nèi)普通球囊血管成形術(shù)后的發(fā)生率［32］。Ichimoto 等［33］研究表明使用ELCA 系統(tǒng)治療DES 后ISR 與常規(guī)PCI 相比，前者管腔增大程度明顯大于后者［（1.64 ±0.48） mm比（1.26 ± 0.42） mm，P＜0.001）。

1.4 不同旋磨術(shù)的比較與展望

關(guān)于OA 系統(tǒng)與RA 系統(tǒng)的治療結(jié)果對(duì)比研究，Xenogiannis 等［34］和 Aggarwal 等［35］均報(bào)道了使用OA 系統(tǒng)和RA 系統(tǒng)分別治療CTO 等鈣化病變，結(jié)果顯示OA 系統(tǒng)和RA 系統(tǒng)的手術(shù)成功率以及總體MACE 率相似，在促進(jìn)冠狀動(dòng)脈鈣化PCI 方面兩者有相似的安全性和有效性。在并發(fā)癥方面，OA 系統(tǒng)與RA 系統(tǒng)相比有以下優(yōu)勢(shì)： 鈣化組織旋磨產(chǎn)生的磨屑堵塞毛細(xì)血管是引發(fā)血液慢血流/無(wú)復(fù)流和痙攣等并發(fā)癥的主要原因。RA 系統(tǒng)的磨屑平均顆粒大小為5 μm，顆粒以團(tuán)狀方式釋放，OA 磨頭處于間斷接觸狀態(tài)，連續(xù)釋放2 μm 顆粒，使用OA 系統(tǒng)的遠(yuǎn)端栓塞與慢/無(wú)血流率較少［36-37］。與 RA 系統(tǒng)相比，OA 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道為橢圓形則允許血液和微小碎屑流經(jīng)旋磨頭，從而不斷地分散顆粒，冷卻旋磨頭，理論上降低目標(biāo)血管熱損傷和緩慢回流的風(fēng)險(xiǎn)［21，38］。OA 系統(tǒng)是雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的，降低了血管夾層的風(fēng)險(xiǎn)［6］。OCT 掃描結(jié)果顯示，相比于RA 系統(tǒng)，OA 系統(tǒng)治療明顯具有更長(zhǎng)的切口和更深的解剖，同時(shí)OA 系統(tǒng)治療后支架支撐貼壁不良的百分比較低以及支架擴(kuò)張較好［39］。

ELCA 系統(tǒng)相比OA 和RA 系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于，RA 系統(tǒng)和OA 系統(tǒng)需要專(zhuān)用的旋磨導(dǎo)絲，ELCA系統(tǒng)可以在標(biāo)準(zhǔn)0.014 英寸導(dǎo)絲上遞送。ELCA 系統(tǒng)與前兩者的作用機(jī)制不同，若在嚴(yán)重鈣化病變出現(xiàn)旋磨導(dǎo)絲無(wú)法通過(guò)病變時(shí)可先行ELCA，為后續(xù)旋磨術(shù)創(chuàng)造條件。另外，準(zhǔn)分子激光具有獨(dú)特的抑制血小板聚集的作用［40］。

綜上，對(duì)于血液慢血流和局部溫度過(guò)高等并發(fā)癥，旋磨設(shè)備的旋磨頭采用偏心設(shè)計(jì)理論上可以有效降低該并發(fā)癥的發(fā)生，但技術(shù)問(wèn)題值得考慮，且旋磨頭的成本問(wèn)題較為突出，價(jià)格較低的旋磨頭有更大的需求。更為理想的旋磨操作系統(tǒng)，其導(dǎo)管應(yīng)能與目前臨床常用的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)引導(dǎo)絲（直徑為0.014英寸）兼容，導(dǎo)管在旋磨過(guò)程中高速旋轉(zhuǎn)，保持導(dǎo)管與導(dǎo)絲的完整性成為考慮的重點(diǎn)問(wèn)題，包括操作過(guò)程中保持導(dǎo)絲不斷裂和兩者的表面涂層完整性等，針對(duì)此問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，導(dǎo)管的扭矩需要使其達(dá)到必要的使用速度且柔性必須滿足通過(guò)不同形態(tài)的血管的需求。另一方面，選擇在血液環(huán)境中摩擦力較小、耐高溫和生物相容性較好的材料作為涂層，例如聚四氟乙烯和聚酰亞胺等，提高涂層的牢固性與基體的粘合性也可以減小操作過(guò)程中兩者產(chǎn)生的摩擦。

2 結(jié)語(yǔ)

冠狀動(dòng)脈斑塊旋磨術(shù)是治療嚴(yán)重鈣化病變的主要術(shù)式，雖然目前的臨床研究說(shuō)明旋磨術(shù)對(duì)嚴(yán)重鈣化病變或是復(fù)雜病變的治療具有較好的安全性和有效性，但是減少并發(fā)癥的發(fā)生還需設(shè)備開(kāi)發(fā)人員和操作者的共同努力，成本低、操作簡(jiǎn)便、適用性廣的旋磨術(shù)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多患者的治療。