血管內(nèi)成像識別冠狀動脈的高風(fēng)險斑塊

衣英凡 姜校穎 呂煥然 于忠祥

高風(fēng)險斑塊可誘發(fā)血小板聚集，繼發(fā)血栓形成，造成冠狀動脈狹窄，嚴(yán)重者可導(dǎo)致冠狀動脈完全閉塞，心肌缺血缺氧，引發(fā)急性冠脈綜合征（ACS）[1]。為了預(yù)防ACS，提前識別高?；虼嗳醢邏K并在繼發(fā)性血栓形成前進(jìn)行干預(yù)非常重要[2]。

血管內(nèi)成像可更好地評估冠狀動脈病變，識別高風(fēng)險斑塊，經(jīng)過藥物或其他干預(yù)措施優(yōu)化治療，可以降低不良心血管事件的發(fā)生率[3]。血管內(nèi)成像方式主要包括血管內(nèi)超聲（IVUS）、光學(xué)相干斷層掃描（OCT）、近紅外光譜法（NIRS）、近紅外熒光分子成像（NIRF）等。為了更好地評估冠狀動脈病變，聯(lián)合成像方法逐漸進(jìn)入研究者的視野，如IVUS 聯(lián)合OCT、IVUS 聯(lián)合NIRS、OCT 聯(lián)合NIRF 等。目前關(guān)于聯(lián)合成像的研究仍然很少，只有IVUS 聯(lián)合NIRS 被應(yīng)用于臨床，可以篩選出高風(fēng)險斑塊[4]。

1 血管內(nèi)成像方式

1.1 IVUS

IVUS 成像通過心導(dǎo)管將小型超聲波送入靶血管遠(yuǎn)端，以一定的速度從遠(yuǎn)端撤到近端，可以直接對靶血管和血管內(nèi)斑塊進(jìn)行成像，明確血管內(nèi)壁的組織形態(tài)。雖然IVUS 灰度可以評估脆弱斑塊，但I(xiàn)VUS 灰度對斑塊成分的評估效果不佳[5]。虛擬組織學(xué)IVUS 成像（VH-IVUS）與綜合反向散射IVUS（IB-IVUS）可以更好地評估斑塊的性質(zhì)。VH-IVUS 使用超聲射頻來評估斑塊的構(gòu)成并重建斑塊組織圖，可將斑塊組成分為4 個部分：纖維、纖維脂肪、鈣化和壞死核心[6]。PROSPECT 研究發(fā)現(xiàn)VH-IVUS 可以很好地預(yù)測薄帽纖維粥樣硬化斑塊誘發(fā)的不良心血管事件，斑塊負(fù)荷為70%，最小管腔面積為＜4.0 mm2，被認(rèn)為是心血管不良事件的最佳指標(biāo)[7]。IB-IVUS 可以通過射頻信號利用時域信息分析冠狀動脈斑塊的4 種成分：脂質(zhì)、纖維、致密纖維和鈣化[8]。IB-IVUS 可以識別高風(fēng)險斑塊，并證明其與不良心血管事件相關(guān)[9]。盡管如此，IVUS 的分辨率仍然低于OCT。

1.2 OCT

OCT 使用波長為1.3 μm 的近紅外光的旋轉(zhuǎn)發(fā)射來實現(xiàn)高分辨率。目前，OCT 分辨率橫向為7.5 μm，軸向為5 μm[10]。OCT 可以高分辨率地分析冠狀動脈斑塊的組織成分，識別斑塊的表層成分和微觀結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確測量冠狀動脈斑塊纖維帽和內(nèi)膜的厚度，具有很高的敏感度和特異性[11]。1 項薈萃分析發(fā)現(xiàn)，在冠狀動脈斑塊嚴(yán)重程度的解剖學(xué)評估方面，OCT 略優(yōu)于IVUS[12]。然而，如果病變部位的斑塊負(fù)荷較大，OCT 的有限穿透性會在冠狀動脈分析中對病變血管的外部彈性膜的評估產(chǎn)生負(fù)面影響[13]。此外，血液中的紅細(xì)胞、血栓、脂質(zhì)或壞死核心會導(dǎo)致光線衰減，降低OCT 成像的陽性預(yù)測值，尤其是在評估斑塊負(fù)荷方面[14]，深層脂質(zhì)池可能被誤解為纖維性斑塊，導(dǎo)致脂質(zhì)池的假陰性診斷。因此，OCT 圖像的獲取需要排除紅細(xì)胞的影響，即建立1 個無血區(qū)，這可以通過在回調(diào)時注入生理鹽水或造影劑來解決[15]。此外，斑塊和鈣化在OCT 成像中都是低衰減信號，所以O(shè)CT 對斑塊和鈣化的區(qū)分有一定的局限性，而IVUS 在測量脂質(zhì)厚度、區(qū)分斑塊和鈣化方面比OCT 更準(zhǔn)確[16]。OCT 成像的斑塊分析是逐幀進(jìn)行的，可能比IVUS花費的時間更長[17]。1 種新的顯微成像技術(shù)，即分辨率為1 μm 的顯微光學(xué)相干斷層掃描（μOCT），逐漸進(jìn)入公眾視野，并已成功應(yīng)用于豬模型，實現(xiàn)了內(nèi)皮細(xì)胞的可視化，可更好地了解ACS 引起的斑塊侵蝕的發(fā)病機制[18]。

1.3 NIRS

NIRS 依據(jù)物質(zhì)對近紅外光的吸收和散射程度來區(qū)分各種物質(zhì)[19]。紅外光可以檢測冠狀動脈中的膽固醇和動脈粥樣硬化斑塊，但紅外光的組織穿透性很差。比紅外光有更強穿透力的近紅外光可以對動脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行成像，并識別脂質(zhì)斑塊[20]。其中，SPECTACL 研究是首次在人類中使用NIRS，驗證了脂質(zhì)核心負(fù)擔(dān)指數(shù)（LCBI）在尸檢中的可行性，發(fā)現(xiàn)NIRS 具有與IVUS 相似的安全性，提示可使用NIRS 在體內(nèi)檢測冠狀動脈粥樣斑塊的LCBI[21]。NIRS可以在橫斷面上識別脆弱斑塊，評估發(fā)生新事件的風(fēng)險以便進(jìn)一步治療。

1.4 NIRF

NIRF 使用熒光分子結(jié)構(gòu)與分子靶點結(jié)合對冠狀動脈成像，如氧化的低密度脂蛋白（LDL）、平滑肌細(xì)胞和血管細(xì)胞黏附因子-1，以及基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）和半胱氨酸蛋白酶[22]。MMP和半胱氨酸蛋白酶由巨噬細(xì)胞表達(dá)，均會導(dǎo)致彈性蛋白降解，而彈性蛋白是動脈壁的結(jié)構(gòu)成分[22]。NIRF 成像可以評估斑塊蛋白酶活性、巨噬細(xì)胞活性、纖維蛋白沉積和異常的內(nèi)皮通透性，從而更容易識別斑塊的進(jìn)展和可能的并發(fā)癥。然而，目前尚缺乏用于人類的熒光體，吲哚青綠是唯一經(jīng)美國吲哚青綠是唯一經(jīng)過美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于評價肝功能、心輸出量和視網(wǎng)膜造影的造影劑[22]。值得一提的是，紅色激發(fā)近紅外自發(fā)熒光是近年來許多專家學(xué)者深入研究的成像方法，使用時不需要外源性對比劑。Lee 等[23]開發(fā)了雙探針OCT-NIRF 導(dǎo)管，成功檢測到吲哚青綠在富含巨噬細(xì)胞的兔子動脈中的沉積，證實了OCT-NIRF 有能力識別冠狀動脈中的支架相關(guān)炎癥和高危斑塊。

2 聯(lián)合成像在臨床中的應(yīng)用

2.1 IVUS聯(lián)合NIRS

IVUS 結(jié)合NIRS 是目前唯一可用于臨床的聯(lián)合成像。IVUS 對脂質(zhì)斑塊和纖維化斑塊的分辨力不足，但NIRS 在這方面有較大優(yōu)勢。尸檢結(jié)果表明，NIRS 可以通過生成冠狀動脈壁的化學(xué)圖譜識別脂質(zhì)含量高的斑塊，如果與IVUS 結(jié)合，可以識別ACS 患者冠狀動脈中容易破裂的斑塊[24]。NIRS不能進(jìn)行斑塊的層析成像，缺乏對斑塊大小和動脈粥樣斑塊負(fù)荷的測量，這可以通過IVUS 來彌補[25]。與只用IVUS 或只用NIRS 的冠狀動脈內(nèi)成像相比，IVUS 聯(lián)合NIRS 在識別脆弱斑塊和減少主要不良心血管事件（MACE）方面更實用。IVUS 結(jié)合NIRS 可以明確冠狀動脈事件是由鈣化結(jié)節(jié)還是斑塊破裂引起[26]。NIRS-IVUS 也可以通過檢測非罪犯病變的LCBI 預(yù)測未來不良冠狀動脈事件的可能性，是實用的風(fēng)險分層工具[27]。有研究分析1 241 例患者的5 000 多支病變，發(fā)現(xiàn)LCBI 可以預(yù)測MACE 的發(fā)生率[27]。IVUS 聯(lián)合NIRS 是一種可靠的新的冠狀動脈內(nèi)成像方法，可以幫助識別易損斑塊，為指導(dǎo)冠狀動脈病變的藥物治療提供方向，但目前還缺乏大型前瞻性研究來證明IVUS 聯(lián)合NIRS 預(yù)測ACS 患者M(jìn)ACE 的能力。

2.2 OCT聯(lián)合IVUS

與IVUS 相比，OCT 有優(yōu)勢也有劣勢。IVUS的穿透性相對較高，OCT 的分辨率相對較高，因此OCT 聯(lián)合IVUS 對血管內(nèi)病變的成像已逐漸進(jìn)入公眾視野。2018 年，Sheth 等[28]報道IVUSOCT 導(dǎo)管的臨床應(yīng)用，它在尺寸、速度和分辨率方面都表現(xiàn)出良好的臨床接受度。IVUS 聯(lián)合OCT是一種非常好的成像策略。OCT 分辨率高可用于區(qū)分纖維帽厚度、血栓形成、斑塊破裂和斑塊侵蝕，IVUS 穿透性高可用于評估斑塊負(fù)擔(dān)、結(jié)構(gòu)和血管重構(gòu)。Ono 等[29]發(fā)現(xiàn)IVUS-OCT 可以提高高危斑塊的檢出率。雖然IVUS 聯(lián)合OCT 的好處是顯而易見的，但使用時也面臨很大的障礙：如何實現(xiàn)IVUS-OCT 單導(dǎo)管，如何降低成本，以及如何快速處理數(shù)據(jù)。

2.3 OCT聯(lián)合NIRS

OCT 具有優(yōu)越的空間分辨率，可以識別斑塊結(jié)構(gòu)特征，但其穿透性低，對脂質(zhì)的檢測效果不佳。NIRS 可以識別富含脂質(zhì)的斑塊，是唯一經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的識別冠狀動脈脂質(zhì)的方法，可以檢測出導(dǎo)致心血管事件的犯罪病變中富含脂質(zhì)的斑塊。有研究表明，OCT-NIRS 設(shè)備可以通過優(yōu)化支架和識別脆弱的斑塊來改善二級預(yù)防[30]。因此，OCT 對斑塊結(jié)構(gòu)的識別與NIRS 對斑塊成分的識別相結(jié)合，可以更好地評估冠狀動脈病變。

3 局限性

血管內(nèi)成像檢查具有一定的局限性，如耗時、成本高，圖像采集、圖像分析需要對專業(yè)操作人員和技術(shù)人員進(jìn)行長期培訓(xùn)等。

4 小結(jié)

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，冠狀動脈斑塊的性質(zhì)和斑塊負(fù)荷的鑒定逐漸完善。血管內(nèi)成像具有較高的穿透性，可以直接觀察冠狀動脈內(nèi)的病理情況，測量斑塊厚度。血管內(nèi)成像有巨大的臨床發(fā)展前景。