光学相干断层扫描在冠状动脉介入中应用进展

贾小伟，张 蛟 综述 刘惠亮 审校

光学相干断层扫描在冠状动脉介入中应用进展

贾小伟，张 蛟 综述 刘惠亮 审校

光学相干断层扫描；血管内超声；冠状动脉介入；支架

1 光学相干断层扫描系统和技术

光学相干断层扫描(optical coherence tomography，OCT)是一种依靠光的相干性来获取人体器官断层图像的成像方式。1990年发明OCT后，即于1991年被首次用于体外对视网膜和冠状动脉进行研究，并于1996年首次用于眼科临床，现被广泛应用于其他领域[1]。与血管内超声(intravascular ultrasound，IVUS)相比，OCT(10～20 μm)的分辨率大约是IVUS(100～150 μm)的10倍[2]。它不仅可以区分纤维斑块、钙化斑块及脂质斑块等组织学特征，还可以提供夹层、组织脱垂、血栓及支架贴壁不良(incomplete stent apposition，ISA)等一系列信息，而且在经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI)术后的随访中，能对支架柱的覆盖及ISA情况进行评估。

1.1 T-D OCT 第一代OCT为时域-OCT(time-domain OCT，TD-OCT)，其成像速度慢，需要在目标区域的近端使用低压扩张的球囊阻断血流，再用0.9%的氯化钠溶液或乳酸林格液冲掉冠状动脉内的血液，达到短暂消除红细胞的目的。OCT作为一种新兴技术，在推动冠状动脉成像技术发展的同时，也给临床带来一些挑战，如低压球囊阻断和红细胞冲洗技术可造成短暂的冠脉缺血，患者可感到胸痛、胸闷等不适，心电图也可能发生变化。近年来Kataiwa 等[3]报道，可以利用指引导丝连续不断地释放右旋糖酐-40或造影剂来代替球囊阻断，进而起到阻断血流的作用。

1.2 FD-OCT 新一代的OCT成像系统，即FD-OCT，其最大的优点是更高速度的扫描，每秒钟的扫描帧数为100帧，回撤速度可达20 mm/s，因此只需注射一次造影剂就可完成冠状动脉成像，彻底摒弃了球囊阻断血流的方法，避免成像过程中较长时间的心肌缺血，大大提高了操作的安全性[4]。FD-OCT在扫描速度提高的同时图像的分辨率也得到了提高，能够更加清晰地看到病变微细结构的特征。FD-OCT拓宽了OCT检查的适应证，如左主干病变、开口病变等均可获得满意的图像。

2 评价冠状动脉病变

2.1 斑块成分 OCT的高分辨率(10～15 μm)使它能区分内、外弹力膜及内膜、中膜和外膜，这是IVUS(分辨率为100～150 μm)无法比拟的[5]。同时，OCT基于其偏振特性还能区分不同组织的成像特点。高双折射偏振转换使OCT能够识别纤维组织、胶原以及脂质成分。低双折射转换能够反映钙化。通过将低、高双折射图像与OCT图像叠加，组织结构便会据其成分不同显现出来。Yabushita等[6]通过与尸体标本进行对比研究后报道了不同类型斑块的OCT图像特点：(1)纤维斑块，伴有低衰减的均质高信号区；(2)钙化斑块，边界清晰的低信号区；(3)富含脂质斑块，边界不清的低信号区。通过与病理标本对比发现，OCT鉴别富含脂质斑块的敏感性和特异性高达90%以上[6]。2014年Ueda等[7]通过FD-OCT检查发现，TCFA与点状钙化共存是择期PCI手术相关心肌损伤很强的预测因子，从而证实了FD-OCT在PCI中危险分层的有用性。

2.2 识别不稳定斑块 OCT除了识别富含脂质斑块外，其较高的分辨率还能识别覆盖脂质核的薄帽(小于100 μm)纤维斑块，这是其他仪器设备很难实现的[8]。尸检结果发现，急性冠状动脉综合征患者(acute coronary syndromes，ACSs)的“罪犯”病变一般为易损斑块[9]。该斑块的早期诊断可以指导临床对伴或不伴有临床症状的冠心病患者使用更强的药物或介入治疗以改善临床预后和转归。

OCT对易损斑块的定义是伴有薄的纤维帽(最薄的纤维帽厚度小于65 μm)的富含脂质斑块(脂质弧≥2个象限)[10]。Kubo等[11]分别用OCT、IVUS和冠状动脉造影对急性心肌梗死患者的罪犯病变进行评估，他们证实OCT对识别“罪犯”斑块破裂和侵蚀的敏感性最高。最近的一项与双重近红外光谱学-血管内超声( near-infrared spectroscopy-intravascular ultrasound ，NIRS-IVUS )对比分析表明，OCT定义的易损斑块其血管正性重构更加明显，斑块及脂质核负荷也更重[12]。另外，OCT还能根据信号衰减曲线的不同对不稳定斑块中经常观察到的红、白血栓进行区分[13]。OCT也能评估炎性细胞的浸润(主要为巨噬细胞)，这是不稳定斑块另一个特征。MacNeill等[14]根据OCT评估证实了ACS患者的斑块具有高密度的巨噬细胞，破裂斑块的密度高于非破裂斑块。

如上所述，许多学者对OCT在斑块组织形态学特点上的应用进行了报道。然而，Manfrini等[15]通过与组织学对比后发现其对不同类型斑块的识别率不尽相同(纤维粥样硬化斑块为45%，纤维钙化斑块为68%，纤维斑块为83%)。原因是OCT对隐藏于厚纤维帽后的脂质核和钙质沉积的渗透力较低，而且脂质核和钙质沉积在OCT影像上均表现为低信号区域，很难辨别。另外，正如灰阶IVUS，区分脂质与钙质是个主观的过程，其精确性主要依赖于术者的技术。所以，建立OCT的客观诊断标准迫在眉睫。

3 评价冠状动脉支架治疗的即刻效果

OCT由于其较高的分辨率，能够提供支架置入后即刻血管壁组织脱垂、夹层，以及血栓等一系列信息[16,17]，这是其他方法所不及的。如冠状动脉造影和IVUS无法发现的自发夹层及切割球囊扩张后内膜的多重撕裂等。

3.1 支架柱贴壁情况 药物洗脱支架(drug-eluting stents，DESs)置入后支架内血栓的形成不仅与夹层、组织脱垂、血栓有关，而且与支架贴壁不良息息相关[16]。评估支架贴壁不良时应认识到OCT所使用的近红外光不能穿透金属支架柱。支架柱在OCT图像上表现为伴有强烈表面反射和典型背后伪影的线性结构，而且每个支架柱的近管壁面不能被观察到。因此必须明确支架柱与血管内膜贴壁是否良好或测量支架柱的表面反射点与毗邻管壁之间的距离，当然还要考虑到支架柱本身的厚度。为了对支架贴壁不良进行精确评估，几种支架柱OCT测量值的精度已经得到了明确，它们与支架柱本身的厚度差别很小，而且可重复性高，说明OCT评估支架柱的贴壁情况切实可行[17]。

3.2 评价的局限性 如上所述，OCT在PCI前后评估管壁结构的能力优于冠状动脉造影和IVUS等其他影像学手段，PCI过程中应用OCT也是合理的，而且前途很好，然而迄今为止其临床意义的评估仅仅停留在研究阶段，未必涉及到临床转归。此外，OCT有其固有的局限性，比如其有限的渗透深度和(或)扫描范围，不能很好地呈现伴有较大斑块负荷的病变或者大血管的整个管壁结构。而且，一代TD-OCT需要通过球囊阻断血流，从而使PCI变得更加复杂，阻碍了这项技术在开口病变处的应用，包括左主干(病变)。最新FD-OCT系统不需要阻塞冠状动脉，而且其回撤速度快，因此可能更适用于PCI[4]。OCT在PCI中的临床意义仍有待进行大规模的临床试验探究。

4 评价冠状动脉支架术后远期效果

4.1 支架柱的覆盖与支架贴壁不良 药物洗脱支架能够明显抑制新生内膜增生。一项OCT与IVUS的研究表明，2/3的雷帕霉素药物洗脱支架被厚度<100 μm的新生内膜覆盖，这超出了IVUS的分辨能力范围[18]。所以，OCT是对置入DES的患者进行随访时最有用的工具，而且能凭借其较高的分辨率识别薄的新生内膜。近年来，晚期支架内血栓形成是应用DES治疗时患者最担心的问题。新生内膜(或再生内皮)延迟或不能覆盖裸露的支架柱被认为是血栓形成的一个重要因素。Inoue等[19]采用OCT就依维莫司药物洗脱支架置入后支架柱-管壁距离及斑块类型对急性支架柱贴壁不良的影响进行了随访研究，表明持续支架柱贴壁不良与随访期间支架内血栓的发生密切相关，这也是发生晚期支架内血栓的基石。

OCT和血管镜是活体评价支架内膜覆盖的有效方法。虽然血管镜所提供的视角比较宽，但当碰到像纡曲血管这样的解剖结构时，它可能会影响到对整个血管壁的观察。尽管血管镜能够直接对血管腔和内皮表面进行观察，但它却不能对管壁的内部结构进行评价。因此，与血管镜相比OCT可能会提供更多的量化数据。关于介入前后及后续随访的系列OCT研究已经对支架置入后的组织覆盖情况进行了评估[18,20-22]。

目前，对支架柱的组织覆盖情况有几种分类方法[20,23]。通常每间隔1 mm对支架柱进行一次评价，同时对支架柱的数目、横截面积、支架/人群基线资料进行分析。对同一支架内支架柱的观察依赖于另一个支架柱。许多研究都借助OCT证实，与金属裸支架(bare metal stents，BMSs)相比，DES置入后新生内膜的覆盖会发生延迟，这一点与病理学数据是统一的。通过对不同类型的DESs进行对比研究后发现，与一代DESs相比，二代DESs在支架置入后其血管愈合更可观、新生内膜覆盖更完美，支架贴壁不良的发生率也较低[21]。另外，与稳定性心绞痛患者相比，ACS患者(尤其是ST段抬高型心肌梗死)的血管愈合过程更慢[24]。支架重叠或分叉也会影响到支架柱的内膜覆盖[25]。

因此，笔者希望通过OCT获得更多详细信息，帮助确定不同类型DESs置入后其新生内膜的特点、再狭窄及血栓形成的促成因素，以及抗血小板药物的正确使用方法和期限。

4.2 再狭窄组织的特征 OCT能够对覆盖支架柱的组织学特点提供新的见解。几项相关研究就再狭窄组织成分在OCT的表现形式进行了报道。在对BMS置入后为期1年的早期随访时发现，其典型的再狭窄组织(主要由平滑肌细胞增生形成的新生内膜)在OCT图像上表现为匀质结构[26]。然而，在为期超过5年的极晚期阶段，可以发现再狭窄组织主要是由脂质沉积或钙化形成的非均质结构，偶伴内膜、新生内膜内微血管或管腔内材料的破裂[27]。对于DESs而言，即使是在早期阶段，其再狭窄组织的结构、反向散射光及组成成分也表现出多态性[28]。OCT图像的上述变异可能是由于组成成分的多样性引起的，包括成熟或不成熟的平滑肌细胞以及持久性纤维蛋白或像蛋白多糖等细胞外基质[28]。所以OCT能够就覆盖支架柱的组织提供非常重要信息。

5 在冠状动脉介入中的发展方向

如上所述，OCT是一种新颖的、前途非常光明的成像方式，它具有区别于其他像IVUS、血管镜等传统成像方式的特点。但是，到目前为止OCT还没有建立其临床体系，应用起来也没有IVUS方便。新一代的FD-OCT有望使OCT在PCI中的应用变得更加简单快捷。随着OCT在韩国、日本、我国，以及欧洲的受关注程度越来越大，关于OCT方面的研究也越来越多。希望通过这些研究，使OCT在未来PCI中的临床作用得以充分展示。笔者相信FD-OCT比TD-OCT的临床用途要强大的多。

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(2014-05-03收稿 2014-06-10修回)

(责任编辑 武建虎)

贾小伟，硕士研究生，医师，E-mail：jiaxiaowei1226@sina.com

100039北京，武警总医院心血管内科

刘惠亮，E-mail：lhl518@vip.sina.com

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