鐘玥 饒莉

血管內(nèi)超聲（IVUS）和光學(xué)相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）作為成熟的冠狀動脈血管內(nèi)成像技術(shù)，已成為冠狀動脈造影的重要補(bǔ)充手段。IVUS的優(yōu)勢在于透射深度大，在管腔結(jié)構(gòu)之外可獲取血管壁結(jié)構(gòu)；而OCT 則空間分辨率高，與組織學(xué)結(jié)果高度相關(guān)。隨著無需球囊阻斷血流的頻域光學(xué)相干斷層成像（FD-OCT）的不斷推廣，OCT 臨床實用性增強(qiáng)。本文就最新研究進(jìn)展中IVUS 與FD-OCT 的成像方式、對病變血管的評估效用及對介入治療的指引作用進(jìn)行對比，以探討冠狀動脈介入治療影像學(xué)未來的發(fā)展方向。

一、IVUS 與OCT 成像方法學(xué)的對比及新進(jìn)展

IVUS 是以導(dǎo)管介入為基礎(chǔ)、以聲波作為成像介質(zhì)的冠狀動脈內(nèi)成像技術(shù)，已投入臨床應(yīng)用近三十年。因超聲波具有良好的穿透力，在無須阻斷血流的情況下，IVUS的透射深度最高可達(dá)8 mm，能清晰反映血管壁的內(nèi)膜、中膜和外膜[1]。目前可用的探頭頻率為20 ～45 MHz。高頻IVUS 在增加軸向分辨率的同時，來自血液的反射波增多，血液與血管內(nèi)膜的對比度下降?？傮w來看，IVUS 的軸向分辨率僅為100 ～200 μm[1]，為其最大的缺陷。傳統(tǒng)的灰階IVUS 圖像不能區(qū)分斑塊不同成分的異質(zhì)性，因而，各種圖像后處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，目前投入臨床使用的有虛擬組織學(xué)血管內(nèi)超聲（virtual histology，VH-IVUS）[2]、整合背向散射血管內(nèi)超聲（integrated backscatter， IB-IVUS）[3]和iMAP-IVUS[4]系統(tǒng)。以上三種分析方法均利用了反向散射的超聲射頻信號，通過運(yùn)算處理不同組織的不同回聲頻率，對斑塊的組織成分進(jìn)行模擬成像和定量分析。但不透光的鈣化成分會遮擋回聲，導(dǎo)致對鈣化成分后方區(qū)域識別困難；同時由于數(shù)學(xué)模型中缺少血栓的算法，導(dǎo)致以上技術(shù)皆不能識別血栓。

OCT 作為近十年來新興的血管內(nèi)成像技術(shù)，亦通過導(dǎo)管介入后以近紅外線作為光源，利用光波的干涉法則進(jìn)行成像，經(jīng)過重建從而顯示組織圖像[5]。光波的頻率范圍遠(yuǎn)高于聲波，故OCT 的分辨率約為IVUS 的10 倍，軸向分辨率可達(dá)4 ～10μm。OCT 成像探頭直徑為0.014 in（1 in=2.54 cm），僅為IVUS 成像探頭直徑的一半，可避免探頭對血管的阻塞，較之IVUS，更易對一些狹窄嚴(yán)重的病變進(jìn)行成像[6]。而新一代的FD-OCT 成像系統(tǒng)應(yīng)用頻率范圍更大的紅外線，通過改變光源頻率，可得到更高的成像速度；由于其不需要完全阻斷冠狀動脈血流，還可以降低既往使用OCT 時球囊阻斷血流造成缺血事件的發(fā)生率。雖然顯示開口病變?nèi)杂幸欢ǖ碾y度，但其可用于左主干病變[7]。這一進(jìn)展使得OCT 實時指引冠狀動脈介入治療手術(shù)的操作成為可能。但由于血液及管壁對光波的衰減作用，F(xiàn)D-OCT 的透射深度最大僅為2 mm，使其不能完整評估血管壁的病變情況[6]。此外，F(xiàn)D-OCT 仍需使用對比劑沖刷血管，以排除紅細(xì)胞對成像的干擾，增加了患者腎功能損害的風(fēng)險。最近有研究顯示，在FD-OCT 操作中使用低分子右旋糖酐沖刷血管，其成像質(zhì)量并不遜于使用對比劑[8]。

二、IVUS 與OCT 對病變血管的評估效用對比

1.評估易損斑塊

與冠狀動脈造影相比，IVUS 與OCT 均提供了更加微觀的病變血管形態(tài)學(xué)信息，可以于活體內(nèi)探測冠狀動脈粥樣硬化斑塊的成分，如纖維、脂質(zhì)、鈣化等[4,9]。易損斑塊破裂是急性冠狀動脈綜合征的誘因之一，而易損斑塊中的一大類型為薄帽纖維粥樣斑塊（thin cap fi bro atheroma，TCFA）。TCFA 在病理學(xué)上被定義為纖維帽厚度＜65 μm且有壞死脂質(zhì)核心的斑塊[10]。OCT 以高達(dá)10 μm 的空間分辨率，可準(zhǔn)確檢測TCFA 甚至其周圍炎性細(xì)胞的浸潤[9,11]。Uemura 等[12]使用OCT 對69 例冠狀動脈造影無顯著意義的斑塊追蹤觀察7 個月發(fā)現(xiàn)，TCFA（OR 20.0，P＜0.01）與斑塊微通道（OR 20.0，P＜0.01）是斑塊進(jìn)展的預(yù)測因素。而IVUS 受分辨率的限制，不能從纖維帽厚度上準(zhǔn)確區(qū)分TCFA；但隨著IVUS 圖像后處理技術(shù)的應(yīng)用，使得IVUS 圖像定量分析成為可能，賦予了IVUS 識別TCFA 的能力。Miyamoto 等[13]使用IB-IVUS 系統(tǒng)與OCT 對比觀察TCFA，發(fā)現(xiàn)IVUS 圖像下的脂質(zhì)池面積＞55%、纖維區(qū)域＜41%以及血管重構(gòu)指數(shù)＞1 亦是判斷TCFA 的良好指標(biāo)。IVUS 的優(yōu)勢在于透射深度大，能夠以整個血管壁為背景評估病變及其與周圍環(huán)境的關(guān)系，由此衍生出IVUS特有的觀測指標(biāo)：血管重構(gòu)指數(shù)和斑塊負(fù)荷[2]。血管重構(gòu)指數(shù)是指病變處外彈力膜面積和參考血管外彈力膜面積之比值。斑塊負(fù)荷以粥樣斑塊的面積與同一截面上外彈力膜面積之比值來表示，而斑塊面積默認(rèn)為外彈力膜面積減去管腔面積。PROSPECT 試驗旨在研究IVUS 圖像對急性冠狀動脈綜合征的預(yù)測能力[14]，對697 例急性冠狀動脈綜合征患者首次治療后長達(dá)3 年的前瞻性隨訪發(fā)現(xiàn)，非罪犯病變處斑塊負(fù)荷≥70%更易導(dǎo)致急性冠狀動脈綜合征的復(fù)發(fā)（HR 5.03，95%CI 2.51 ～10.11，P＜0.001）。雖然目前對未引起血流動力學(xué)改變的易損斑塊施行介入干預(yù)是不合理的[15]，但I(xiàn)VUS 與OCT 所提供的斑塊信息豐富了研究者對冠狀動脈粥樣硬化自然病程的認(rèn)知，為預(yù)后研究提供了清晰可靠的依據(jù)。

2.評估管腔狹窄程度

IVUS 與OCT 可協(xié)助判斷在冠狀動脈造影中處于臨界狀態(tài)的病變是否需要行介入治療。冠狀動脈臨界病變定義為冠狀動脈造影術(shù)所發(fā)現(xiàn)的管腔直徑狹窄程度40%～70%的病變。是否對臨界病變進(jìn)行介入干預(yù)，取決于狹窄所帶來的血流動力學(xué)損害嚴(yán)重程度。血流儲備分?jǐn)?shù)（FFR）是評價血流動力學(xué)損害的生理學(xué)金標(biāo)準(zhǔn)。Gonzalo 等[16]將IVUS 和OCT 測得的最小管腔面積與FFR 相比較，發(fā)現(xiàn)二者的特異性均不高（IVUS 65%，OCT 63%），但對直徑≤3 mm的管腔測量OCT 較IVUS 有優(yōu)勢（AUC：0.77 比0.63）。此結(jié)果說明，在目前技術(shù)條件下影像學(xué)指標(biāo)不能完全代替生理學(xué)指標(biāo)，除管腔面積以外，病變長度、斑塊負(fù)荷、參考血管管徑、病變處心肌細(xì)胞活性都會影響血流動力學(xué)參數(shù)[17]。故對于非左主干的臨界病變，若IVUS 測得的最小管腔面積≥4.0 mm2，可不考慮行介入治療；反之，則應(yīng)行FFR檢測或結(jié)合面積狹窄率、斑塊負(fù)荷、病變長度等指標(biāo)綜合考慮[15]。目前對于OCT 尚無公認(rèn)的狹窄測量界值。

鑒于IVUS 已有豐富的研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制定各種測量值的臨界指標(biāo)，OCT 作為一項新興技術(shù)，管腔測量值與IVUS 的差異一直備受關(guān)注。因早期的時域光學(xué)相干斷層成像（TD-OCT）需要球囊阻斷血流，改變了管腔灌注壓，干擾了與成像時無須阻斷血流的IVUS 的比較。而FDOCT 無需球囊阻斷血流，掃描過程中對管腔壓力的改變較小，使其與IVUS 測量結(jié)果比較的干擾因素更小。OPUSCLASS 研究[18]在5 個中心的100 例患者與5 個已知參數(shù)的仿真模具中對比了IVUS 與FD-OCT 對病變血管評估的可靠性，結(jié)果顯示，二者的相關(guān)性良好（r=0.95，P＜0.001），但OCT 評估模具的管腔面積最接近已知參數(shù)，而IVUS測量的最小管腔面積大于OCT［（3.68±2.06）mm2比（3.27±2.22）mm2，P＜0.001］，該差異在越小的管腔及未進(jìn)行支架置入的節(jié)段越顯著。這種差異性進(jìn)一步說明，在使用IVUS 及OCT 指導(dǎo)冠狀動脈介入治療的過程中，需針對二者制定不同的參考標(biāo)準(zhǔn)。盡管該試驗證實了在能達(dá)到的透射范圍內(nèi)，OCT 測量的準(zhǔn)確性高于IVUS，但這一優(yōu)勢能否在指導(dǎo)冠狀動脈介入治療中進(jìn)一步改善患者預(yù)后尚有待大樣本隨機(jī)對照試驗的證實。

三、IVUS 與OCT 實時指引支架置入術(shù)的應(yīng)用對比

隨著成像速度的提高，IVUS 與OCT 均可用于指導(dǎo)冠狀動脈介入治療；通過對病變血管及臨近參考血管的形態(tài)學(xué)觀察估測支架尺寸和球囊擴(kuò)張壓力，選擇可完全覆蓋病變的支架置入位點(diǎn)；支架置入后計算最小支架內(nèi)面積，觀察是否存在支架膨脹不全、支架邊緣夾層、支架內(nèi)組織脫垂、支架貼壁不良，從而評估是否需球囊后擴(kuò)張或追加支架置入等早期干預(yù)，以優(yōu)化支架置入，獲得最佳臨床結(jié)果。FD-OCT 的分辨率為IVUS 的10 倍，對血管內(nèi)膜清晰的顯示便于軟件系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)的自動測算[19]，與IVUS 繁瑣的計算過程相比，操作者能更迅速提取信息以決定操作步驟。但OCT 透射深度低，不能掃描血管外彈力膜面積，指導(dǎo)手術(shù)時需依靠病變近端的參考血管以估算擴(kuò)張目標(biāo)，曾有觀點(diǎn)認(rèn)為，此缺陷可能使支架尺寸及擴(kuò)張壓力的選擇均偏小，導(dǎo)致術(shù)后支架內(nèi)面積較小。最近，Bezerra 等[20]在227 組配對圖像中比較TD-OCT、FD-OCT 和IVUS 后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DOCT 與IVUS 測量的參考血管尺寸差異無統(tǒng)計學(xué)意義，介入術(shù)后即刻支架內(nèi)最小管腔面積也無差異，而術(shù)后隨訪中OCT 觀察到支架內(nèi)面積較小，可能與OCT 在測量管腔面積時能準(zhǔn)確區(qū)分新生內(nèi)膜有關(guān)。但OCT 在指引支架置入術(shù)時不能計算血管重構(gòu)指數(shù)及斑塊負(fù)荷，這可能導(dǎo)致支架放置位點(diǎn)不能較好地覆蓋狹窄管腔。Habara 等[21]將70 例冠狀動脈造影已發(fā)現(xiàn)病灶的穩(wěn)定或不穩(wěn)定型心絞痛患者隨機(jī)分為兩組，對比IVUS 與OCT 對冠狀動脈介入術(shù)的指導(dǎo)作用，發(fā)現(xiàn)術(shù)后OCT 組支架近端的斑塊負(fù)荷大于IVUS 組［（44.2±11.6）%比（36.5±8.6）%，P=0.02］。Imola 等[22]進(jìn)行的一項回顧性配對研究對比了15 例支架術(shù)后心肌梗死患者與15 例術(shù)后無心肌梗死患者的OCT 圖像，發(fā)現(xiàn)術(shù)后心肌梗死患者支架邊緣未完全覆蓋脂質(zhì)池的出現(xiàn)率遠(yuǎn)高于對照組（66% 比13%，P=0.009），提示支架置入時不能完全覆蓋脂質(zhì)池可能增加術(shù)后再發(fā)心肌梗死的風(fēng)險。事實上，穩(wěn)定的狹窄病變與血栓形成風(fēng)險高的不穩(wěn)定斑塊各有其形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，IVUS 能夠結(jié)合斑塊負(fù)荷等指數(shù)較好地評估狹窄程度，而OCT 的高分辨率適用于探測與急性冠狀動脈綜合征相關(guān)的不穩(wěn)定因素，IVUS 與OCT 對介入手術(shù)指導(dǎo)的優(yōu)勢應(yīng)根據(jù)不同類型的病變而論。

血管內(nèi)成像技術(shù)的使用對介入治療后臨床結(jié)果有無改善，一直是研究者關(guān)注的重點(diǎn)。一項對7 個隨機(jī)臨床試驗的Meta 分析[23]結(jié)果顯示，與單獨(dú)使用冠狀動脈造影相比，IVUS 指引的裸金屬支架置入減少了再狹窄和靶病變再血管化的發(fā)生率，但對死亡率及心肌梗死發(fā)生率無影響。而IVUS 指引下的藥物洗脫支架置入，對術(shù)后再狹窄的發(fā)生率無影響，但降低了術(shù)后支架內(nèi)血栓的發(fā)生率[24]。一項綜合了1 個隨機(jī)臨床試驗與10 個觀察性研究的Meta 分析[25]顯示，使用IVUS 指引藥物洗脫支架置入術(shù)后死亡率與單獨(dú)使用冠狀動脈造影相比有所下降（HR 0.59，95%CI 0.48 ～0.73，P＜0.001），其原因可能與IVUS 減少了支架內(nèi)血栓的形成有關(guān)。而FD-OCT 因投入臨床使用的時間較短，相關(guān)臨床結(jié)果的研究報道較少。Prati 等[26]對700 例患者進(jìn)行配對觀察研究后發(fā)現(xiàn)，在335 例使用冠狀動脈造影聯(lián)合OCT 的患者中，OCT 所提供的信息使22.3%已置入支架的血管再次應(yīng)用了球囊后擴(kuò)張，以糾正支架貼壁不良、膨脹不全及殘余血栓，使12.4%已置入支架的血管進(jìn)行了再次支架置入以糾正支架邊緣夾層及殘余管腔狹窄；與單獨(dú)使用冠狀動脈造影相比，OCT 指導(dǎo)的藥物洗脫支架置入降低了術(shù)后一年內(nèi)的死亡率及心肌梗死發(fā)生率（OR 0.49，95%CI 0.25 ～0.96，P=0.037）。但由于缺乏IVUS 與OCT 在大規(guī)模人群中的直接對比研究，目前尚不能回答在冠狀動脈支架介入術(shù)中何者能帶來最優(yōu)的臨床結(jié)果。

綜上所述，IVUS 與OCT 在冠狀動脈內(nèi)成像中各有優(yōu)勢，未來的發(fā)展必然會趨向于相互補(bǔ)充。已有導(dǎo)絲可融合IVUS 與OCT 探頭，結(jié)合二者的優(yōu)勢于體外完成IVUS 與OCT 的共面同時成像[27]，不久的將來有望應(yīng)用于活體。而冠狀動脈內(nèi)成像發(fā)展的目標(biāo)在于完成形態(tài)學(xué)與生理學(xué)統(tǒng)一，即影像信息能同時描繪病變的形態(tài)特征和生理功能。無論是通過將IVUS、OCT 及FFR 融合于同一導(dǎo)絲，或是通過不斷提高成像技術(shù)的分辨率，以實現(xiàn)從細(xì)胞層面評估病變處心肌功能及檢測細(xì)胞與周圍環(huán)境的相互作用，未來冠狀動脈內(nèi)血管成像必將會呈現(xiàn)出一個全新的世界。

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