冠状动脉病变:影像学与生理学评价

于波

( 哈尔滨医科大学附属第二医院心血管内科，黑龙江哈尔滨150086 )

1 血管内超声

血管内超声(intravascular ultrasound，IVUS)是通过导管技术将微型化超声探头置入血管腔内进行声学成像，是较早的应用于冠状动脉病变检测的特殊技术之一。IVUS 可以形象直观地观察到冠状动脉血管腔360°横截面的图像。该技术不仅可以帮助我们了解病变处管腔的具体形态，还可进一步显示扫描段血管壁的结构。IVUS 甚至可观察到血管外弹力膜以外的结构，能够判定冠状动脉病变处斑块负荷及病变处血管壁重构等情况。

IVUS 的临床应用:IVUS 可以根据斑块及血管外膜的回声特点来确定冠状动脉病变的性质。根据ACC 指南的建议，以回声的强弱作为IVUS 对冠状动脉粥样硬化斑块定性分析的依据，斑块可分为软斑块、纤维斑块、钙化斑块和混合斑块。即使在血管造影大致正常的节段，IVUS 仍能检测出显著增厚的内膜或内膜中有脂质的早期动脉粥样硬化病变。因此，IVUS 在早期发现不稳定动脉粥样硬化斑块方面具有重要的意义。值得一提的是近年来应用虚拟组织学成像技术，可以发现潜在的高风险斑块，筛选心源性事件的高危人群［1］。IVUS 已经常规应用于冠心病的介入性诊断和治疗，由于冠状动脉造影时作为参考血管的“正常血管”也常常伴有动脉粥样硬化病变，以及在动脉粥样硬化发生过程中血管重构和斑块造成的管腔不规则等因素，使冠状动脉造影对病变狭窄程度的判断欠准确，尤其是对临界病变指导的介入治疗的精确性受到质疑。对临界病变的IVUS 检查可进一步明确临界病变的狭窄程度和病变的性质，指导下一步治疗［2］。在IVUS 和冠状动脉血流储备(CFR)的对照研究中发现，IVUS 与CFR 以及血流储备分数(fractional flow reserve，FFR)之间有良好的相关性，IVUS 检测到的最小血管管腔横截面积＞4.0 mm2的病变中，CFR ＞2.0 占92%。目前认为除外冠状动脉左主干及静脉桥血管，冠状动脉最小管腔横截面积＜4.0 mm2是选择进行介入治疗干预的一个临界值［3］。

2 光学相干断层成像

光学相干断层成像(optical coherence tomography，OCT)是一种新型光学成像技术，其应用近红外光干涉成像，使用干涉仪记录不同深度生物组织的反射光，通过计算机构建能够让人简单识别的图像，具有较高的分辨率。自2000年开始应用于在体冠状动脉病变检测以来，OCT 以其较高的安全性和极高的分辨率在世界范围内迅速普及，从最初作为冠状动脉造影的替补逐渐成为血管内检测技术的主力之一。

2.1 OCT 在冠状动脉中的应用

OCT 可在体观察冠状动脉粥样斑块的特点，进而可帮助我们判定斑块的稳定性，对病变风险的评估做出准确的判断［4］。OCT 检测到的斑块定义为三类:纤维斑块、纤维钙化斑块及脂质斑块。同时研究发现，OCT 的检测结果与病理学对照表现出较高的一致性，OCT 对脂质斑块和纤维钙化斑块的敏感性和特异性分别是90%和92%，96%和97%;对纤维斑块的敏感性和特异性分别为79%和97%［5］。因此，OCT 也获得了“光学活检”的美誉。动脉粥样硬化斑块破裂及血栓形成是大多数急性冠状动脉综合征的原因。因此，检测具有高破裂风险的斑块(即易损斑块)，对预防急性冠状动脉综合征的发生有着重要的意义。易损斑块的主要特征之一是薄纤维帽，在一项对比OCT、IVUS，以及冠状动脉血管镜(coronary angioscopy，CAS)的研究中，OCT 是唯一能够进行精确测量易损斑块纤维帽厚度的检查手段［6］。在体OCT 研究也发现急性冠状动脉综合征患者使用OCT 所测量得到的纤维帽厚度明显小于那些稳定型心绞痛患者［7］。除纤维帽厚度之外，易损斑块的另一特点就是大的脂质核心。一般认为脂质核心的大小与斑块的稳定性相关，脂核越大，稳定性越差。OCT 图像中，大脂质核心的斑块显示为模糊边缘的低密度信号。同时OCT 对脂质成分的检测准确性也明显优于IVUS［8］。在上述基础上，OCT 定义了薄帽纤维粥样斑块(thin cap fibroatheromas，TCFA)，即OCT 图像显示脂核角度≥2 个象限和纤维帽厚度＜65 μm 的脂质斑块［9］。OCT 对斑块破裂的定义为斑块纤维帽的连续性中断，并在斑块上形成空腔或伴有血栓形成。在对ST 段抬高性急性冠状动脉综合征患者的研究中发现，使用OCT 能观察到73%的斑块破裂，IVUS 只观察到了40%，而CAS是47%［6］。如果仅仅是内皮连续性的中断，继发形成血栓，则称为管腔侵蚀(erosion)。OCT 检测侵蚀在急性冠状动脉综合征患者罪犯病变的发生率为16.3%，亦是急性冠状动脉综合征患者管腔内血栓形成的重要机制之一。OCT 检测血栓无论从血栓成分、形态或位置上，均表现出了与病理学较高的一致性，OCT 定义的红色血栓呈现为突入管腔中信号不强，高背反射并伴有阴影的组织图像;白色血栓呈现为突入管腔中的强信号，低背反射无阴影的组织图像;混合血栓介于红白血栓之间的反射信号。随后的研究完善了OCT 对血栓的定义，同时使斑块和血栓的鉴别更加容易可靠［9］。使用OCT 发现100%的急性心肌梗死患者罪犯病变伴有血栓形成，而IVUS 仅发现了33%［6］。OCT 还能够识别脂质斑块中巨噬细胞的密度以及分布情况。巨噬细胞浸润在OCT 图像所表现的是斑块上的强反射信号。已有研究证实了OCT 所采集的纤维帽上的巨噬细胞密度数据与病理学所获得的数据具有很高的相关性。

2.2 频域OCT 相关新技术

频域OCT 采用光纤导管，成像速度是上一代时域OCT 的10 倍左右，扫描成像5 mm 的目标血管只需要不到3 s 的时间，同时可获得更多的有效清晰的截面数。并且由于扫描截面直径由原来的8 mm 增加至10 mm，使得OCT 在左主干病变中的应用成为了可能。分叉病变向来是冠状动脉支架置入失败率较高的一种复杂病变，对这些病变的处理并没有统一的最佳治疗策略。分叉开口处的贴壁不良是分叉病变支架置入的一种常见现象，未贴壁小梁或者重叠支架处的药物洗脱支架小梁的内皮化会发生延迟，这两种现象能够被OCT 很好地观察到［10］。在分叉病变支架置入过程中应用OCT 能够观察到主支血管和分支开口处的斑块分布情况以及斑块成分，这些信息都将对指引术者选择适当的治疗方案具有重要的意义［11］。

3 CAS

CAS 是利用光学成像纤维直接在血管腔内观察血管壁的形态和颜色等来判定斑块形状、血栓、溃疡、撕裂等情况。目前CAS 仍需阻断血管血流，操作过程有可能引起冠状动脉副损伤和血栓形成等并发症，限制了CAS 在冠状动脉疾病诊治中的应用。但CAS 在冠状动脉粥样硬化斑块和血栓的检测中仍为一种重要研究手段。正常血管壁表现为均匀光亮的白色，而动脉粥样硬化斑块在血管镜下可呈现为白色和黄色。斑块表面的颜色决定了斑块脂质成分含量的多少。平滑的白色斑块因带有相对较厚的纤维帽，多为稳定斑块;而黄色提示为斑块富含脂质，覆盖薄的纤维帽，多为易损斑块。CAS 也可用于检测冠状动脉内血栓。应用CAS 在大多数的急性心肌梗死患者冠状动脉内均发现了红色血栓。斑块破裂部位形成的富含血小板的血栓常表现为白色颗粒样，而富含红血球的血栓则表现为红色的不规则结构。

4 多层螺旋CT

自多层螺旋CT(multi-slice detector spiral computed tomography，MSCT)投入临床使用以后，利用MSCT技术评价冠状动脉管腔狭窄程度的研究一直备受关注。随着技术的进步，CT 冠状动脉血管造影(coronary CT angiography，CCTA)检查已经成为冠心病的重要筛查手段。CCTA 通过静脉注射碘对比剂，能直观地显示冠状动脉管腔内外情况。应用256 层螺旋CT 作为无创性检查对冠状动脉狭窄诊断率较高。CCTA 凭借着良好的图像质量，可以对低危及无症状人群冠状动脉病变狭窄程度进行检测，完成其在介入治疗前的筛选，从一定程度上避免不必要的有创性冠状动脉检测。应用CCTA 可判断冠状动脉内斑块类型，根据CT值的不同来反映斑块的病理组成。冠状动脉斑块按CT 值可分为三类:脂肪斑块(软斑块)、纤维斑块和钙化斑块［12］。此外CCTA 还可以清晰地显示斑块的形态、位置和范围，从而对冠状动脉病变治疗方案的确立提供帮助。

5 冠状动脉核磁成像

冠状动脉核磁成像(coronary MR angiography，CMRA)具有无创、无辐射的优势，凭借着其良好的组织对比度及任意的三维成像优势，不仅能准确诊断冠状动脉管腔的狭窄，血管壁的异常，而且对易损斑块的诊断有着独特优势。由于冠状动脉较细，容易被周围脂肪组织掩盖，且与周围心肌、静脉的信号相似，要想充分显示冠状动脉需要利用一些特殊技术及脉冲序列。其中3.0T 核磁共振对比增强全心冠状动脉成像技术对诊断冠状动脉病变具有较高的敏感性和特异性［13］。目前对严重钙化病变的诊断及动脉粥样硬化斑块成分的鉴别已超过了CCTA。

6 冠状动脉病变生理学评价

无创评价心肌缺血的方法主要有运动负荷试验、核素心肌灌注显像及药物张力超声心动图等。这些经典的检测手段对进行筛查冠状动脉病变的患者十分有益。但在患者存在分支病变临界病变等，无创检测结果的实用价值表现出其有限性，既不能准确地判断罪犯病变特点，也不能准确地判定病变引起心肌缺血的程度。冠状动脉造影(coronary angiography，CAG)、IVUS 及OCT 等有创性冠状动脉病变检测手段仅依据影像学结果来判断病变性状及是否需要介入治疗，不能从功能上准确判断病变与心肌缺血的相关性。

6.1 FFR

通过压力检测推算冠状动脉血流情况的新指标——FFR，定义为存在狭窄病变的情况下，该冠状动脉所提供给心肌区域能获得的最大血流量与同一区域在正常情况下所能获得的最大血流量的比值。FFR在不受血压、心率及心肌收缩力等情况的影响下，理论正常值为1.0。当FFR 值＜0.75 时，对冠状动脉阻塞性病变检测表现出较高的特异性和敏感性，确定病变诱发心肌缺血的特异性可达100%［14］。FFR 可直接评价受冠状动脉病变影响的血管供血生理性功能，在CAG 等检测技术难以确定诊断时，FFR 可提供有效的信息帮助进行诊断和制定治疗策略。多项研究已证实基于FFR 指导下的冠状动脉病变介入治疗有着更好的临床效果，FFR 指导策略可减少支架使用的数量，减少了X 线暴露时间及造影剂的用量，降低了手术相关费用。

6.2 FFR 在冠状动脉病变检测中的应用

在CAG 中，对于冠状动脉血管直径狭窄率50%～70%的病变称为临界病变。冠状动脉造影不能准确评价冠状动脉狭窄病变的生理功能学意义，所以不能明确显示狭窄的冠状动脉是否与患者的心肌缺血相关。研究证实基于FFR 决定临界病变的介入治疗策略安全可行，且随访5年后发现FFR ＞0.75 的病变行经皮冠状动脉介入治疗，不能给患者带来长远收益［15］。冠状动脉分叉病变主要指主干血管与分支血管开口存在＞50%的狭窄。主要包括左主干分叉病变、前降支-对角支、回旋支-钝缘支及右冠状动脉远端分叉病变。分叉病变的介入治疗，要考虑分支与主支血管的角度、病变的位置、病变的程度以及分支血管的直径及供血范围等。FFR 检测分叉病变近年来开始受到关注并逐渐开始广泛应用。有研究应用FFR检测主支支架覆盖分支开口的分叉病变，对支架置入患者的FFR 和CAG 进行了比较，评价采用FFR 指导的罪犯边支血管内置入支架的生理学获益情况［16］。FFR 指导分叉病变的边支是否需要介入治疗的作用得到了初步肯定。多支冠状动脉病变:临床上多支血管病变的冠心病患者常伴发心肌缺血，且病死率高。对于这类患者判断缺血相关血管及对其进行血管重建术，包括经皮冠状动脉介入治疗和冠状动脉旁路移植术治疗策略的选择非常重要。FFR 可用于评价冠状动脉病变的生理功能、介入治疗的即刻效果及预后［17］。有临床研究报告对多支冠状动脉病变患者FFR ＜0.75 进行支架置入，FFR≥0.75 暂不置入支架，随访29 个月后发现应用FFR 减少了53%的支架置入，且不增加主要不良心血管事件风险［18］。新近完成的FAME 试验结果提示，FFR 指导下冠状动脉介入治疗和常规治疗相比，在不增加手术时间的基础上可以明显降低多支血管病变患者总的主要不良心血管事件发生率。动脉粥样硬化通常不是孤立病变，冠状动脉造影对目标血管段狭窄的诊断基于与参考血管段的比较。但通过造影选择的“参考血管”并非总是可靠，弥漫狭窄的血管可能被误诊为没有显著病变，而作为“参考血管”。FFR 测量冠状动脉近段或主动脉血压作为“参考”，不受上下游狭窄病变的干扰。利用FFR 对弥漫病变的诊断具有很高的敏感性及准确性，对于有症状但造影“无明显狭窄”的患者的诊断及治疗具有重要的意义。尽管FFR 能判断冠状动脉狭窄与心肌缺血的关系，但在一项针对急性心肌梗死患者进行FFR 检查发现，在血流分级(thrombolysis in myocardial infarction，TIMI)2 级的患者中，FFR 结果不能真实反映管腔的狭窄情况，因此FFR 不适宜应用于急性病变中［19］。而且FFR 不能评价易损斑块的高危结构特征。在左心室肥大患者群中，FFR 的应用可能受到影响而低估冠状动脉病变的狭窄程度。

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