准分子激光在经桡动脉复杂冠状动脉病变介入治疗中的应用
2016-01-24于一赵迎新史冬梅刘宇扬刘巍刘晓丽贾硕申华彭萍安周玉杰
于一 赵迎新 史冬梅 刘宇扬 刘巍 刘晓丽 贾硕 申华 彭萍安 周玉杰
·综述·
准分子激光在经桡动脉复杂冠状动脉病变介入治疗中的应用
于一 赵迎新 史冬梅 刘宇扬 刘巍 刘晓丽 贾硕 申华 彭萍安 周玉杰
准分子激光; 经桡动脉; 经皮冠状动脉介入治疗
准分子激光在20世纪80年代首次用于治疗动脉粥样硬化性血管性疾病,最初仅仅是用于治疗动脉粥样硬化造成的严重肢端缺血[1]。基于激光可以被粥样硬化组织吸收这一特性,产生了激光可以用于治疗冠状动脉和外周血管闭塞病变的理论[2]。在冠状动脉支架诞生之前,对存在狭窄的冠状动脉进行单纯球囊扩张,术后血管的再狭窄甚至闭塞风险仍然较高,而通过激光治疗对斑块进行消融则在当时作为治疗再狭窄或闭塞的一种方法[3]。尽管早年发表的大型临床研究均证实了激光治疗在介入治疗中的作用[4-5],但激光治疗在实际的临床应用中却遇到了很大的技术困难:(1)激光治疗的设备非常庞大,操作繁琐并且需要较长的时间进行预热和校准;(2)在当时的年代,冠状动脉导管还远未像今天这样先进,一定程度上也限制了激光治疗发挥其最大技术性能,同时也较难精准地控制辐射于粥样斑块的激光能量。因此,在激光治疗的早期应用中,围术期并发症的发生率较高,这其中包括冠状动脉的急性闭塞、血栓、夹层等[6-7]。基于上述缺陷,激光治疗逐渐被其他技术取代,并且在相当长的一段时间里没有再应用于介入治疗中。近年来,随着激光导管的改进使其允许容纳更小的激光发生器[8],同时操作技术上强调在缓慢消融斑块的同时注射生理盐水保护血管[9-10],其安全性也较前有明显的提升,并且显著的改善临床预后[11],因此,激光治疗再一次应用于现代介入治疗领域。
随着经桡动脉入径行经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)广泛应用于临床,其安全性、有效性已经得到了充分的验证。目前经桡动脉PCI已成为血管入径的首选,而随着更小直径的激光导管的出现,激光技术也逐步应用于经桡动脉PCI中。本文主要就准分子激光治疗的原理、临床应用适应证、禁忌证及其在经桡动脉PCI中应用的注意事项等进行综述。
1 准分子激光治疗的原理
目前,激光治疗技术的准确全称为准分子激光冠状动脉斑块消融术(excimer laser coronary atherectomy,ELCA),主要通过以下三种作用发挥治疗效果:高频紫外光脉冲的光化学作用、光热作用产热和光机械作用产生动能。其中高频的紫外光可以被血管内组织和血栓吸收,使吸收组织的分子键断裂、破坏其细胞结构。激光产生的热能可以升高细胞内的水温,进而产生水蒸气促使细胞破裂。同时激光导管头端产生的水蒸气团泡也可以分解动脉粥样硬化组织。而水蒸气团泡破裂产生的动能可以进一步地破坏动脉粥样硬化组织,同时促进更多团泡破裂产生更大的动能[12]。
不同于早期激光设备连续光波照射的原理,ELCA中采用的准分子激光是一种脉冲光波系统,采用的波长接近紫外线,约308 nm,光子能量高、组织吸收强,为一种冷激光,能够通过发出高能量脉冲,在非常高的能量密度及短暂的作用时间下引起化学键断裂,释放的能量进而将细胞内液态水汽化产生蒸气水泡,通过迅速膨胀和收缩导致组织的崩解,汽化阻塞性粥样斑块物质,达到改善冠状动脉血流的效果。在此过程中,由于准分子激光束具有很小的穿透度和极短暂的反复脉冲,吸收深度仅仅为50 μm,且每次脉冲中激光的实际作用时间(分子键断裂、产热及动能)极短,约占整个脉冲周期的1.3%~4.0%,因而可保证每个脉冲周期都有足够的冷却时间,避免邻近组织的热损伤,从而使激光对血管内膜及外膜造成的非靶病变伤害达到最小化,对组织所造成的热损害几乎是微不足道的。ELCA所产生的大部分碎片颗粒直径都小于10 μm,可以轻松地被微循环的网状内皮系统滤过,因此引起远端栓塞或无复流的风险极低[12-13]。
2 ELCA应用于经桡动脉PCI的适应证
在经桡动脉PCI中,ELCA主要用于处理复杂冠状动脉病变,其适应证有以下情况。
2.1 急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)和急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)
对于急性ST段抬高心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)而言,其显著的病理特征为活跃的斑块破裂造成富含血小板和纤维蛋白的白血栓形成,导致冠状动脉急性闭塞,针对这一紧急情况,直接PCI是欧美指南的首选推荐[14-15]。近年来,随着经桡动脉PCI技术的不断发展,直接PCI也推荐首选桡动脉入径[16]。ELCA应用于STEMI时可以有效清除血栓[17],促进纤溶作用[18],抑制血小板聚集[19],同时消融斑块[20]。
ELCA应用于AMI的随机研究十分有限,目前最大的研究为CARMEL研究[21],该研究为多中心的注册研究,共纳入来自美国、加拿大和德国的8家临床中心的151例AMI患者,均接受ELCA治疗,其中20%的患者接受过大隐静脉冠状动脉旁路移植术,65%的患者其梗死相关血管有较大的血栓负荷,52%的患者应用了血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa抑制药。在应用ELCA后,罪犯血管TIMI血流明显改善,由平均(1.2±1.1)级升至平均(2.8±0.5)级(P<0.001),病变的狭窄程度明显减轻,由平均狭窄(83±17)%降至平均狭窄(52±15)%(P<0.001),手术成功率为91%,器械成功率为95%,造影成功率为97%。主要不良心血管事件(major adverse cardiac events,MACE)发生率为8.6%(其中3%为冠状动脉夹层,仅有0.6%为远端栓塞及无复流)。同时研究发现,对于血栓负荷越重的病变,ELCA的获益越大。该研究证实了ELCA在应用于血栓负荷重的病变时是安全有效的。研究显示,ELCA可以清除AMI梗死相关血管中80%的血栓负荷[22]。另外,2项小型注册研究相继证实,与常规血栓抽吸术相比,ELCA可以更好地改善ACS患者冠状动脉的TIMI血流分级和心肌染色分级[23-24]。LaserAMI研究[25]为单中心的随机研究,共纳入27例患者,随机分成常规治疗组和激光治疗组,研究结果显示,ELCA是安全有效的。其进一步更大型的研究——Larger LaserAMI研究也在进行中,该研究纳入急诊PCI的AMI患者,1∶1随机分为ELCA组和常规血栓抽吸组,两组均进行常规PCI操作,研究主要终点为6个月随访时的MACE事件,该研究结果也将于今年年底公布。
经桡动脉PCI处理AMI病变时,大多数使用6 F的指引导管,因此主要选择直径为0.9 mm和1.4 mm的两种ELCA导管,同时为了强化ELCA消融血栓的能力,通常需要延长激光的脉冲时间至10 s。基于此,在经桡动脉PCI时,更推荐使用直径为0.9 mm的X80激光导管,以便提供更长时间的激光脉冲,同时减少相关的管腔直径丢失。
2.2 球囊失败(球囊无法通过或无法扩张的病变)
随着接受PCI高龄患者的增加,球囊无法通过或者通过后无法充分扩张的病变明显增加,这些情况统称为球囊失败。当使用经桡动脉PCI处理这类病变时,往往0.014 in(1 in=2.54 cm)的导丝很容易通过,但是即使是外径很窄的球囊也无法通过,或者是勉强通过后无法完全膨胀扩张,而ELCA可以用于解决上述复杂情况。研究报道,当使用X80激光导管行ELCA时,其成功率高达90%[26]。有研究发现,冠状动脉钙化是影响ELCA效果的独立预测因素,当上述病变合并钙化时,成功率下降到79%,明显低于不合并钙化时的病变(79%比96%,P<0.05)[27]。
在实际的临床操作中,对于球囊失败的病变,大部分PCI术者默认选择的技术仍然是冠状动脉旋磨术。即使是ELCA使用经验十分丰富的术者,在面对严重的钙化病变时,也会优先考虑使用冠状动脉旋磨术。行冠状动脉旋磨术需要将0.009 in的导丝(Rotawire)送至冠状动脉远段,这种导丝很难操控,因此在病变严重狭窄或严重钙化时,很难单独或通过微导管交换系统将导丝送至血管远段,这时可首先应用ELCA技术对病变进行修饰,创造出导丝可以通过的通道,以进行下一步的冠状动脉旋磨术。McKenzie等[28]首次将ELCA和冠状动脉旋磨术这两种技术结合起来,并将这一新技术命名为RASER技术。国外研究者发现这种结合的技术对于球囊无法通过或膨胀的严重钙化病变有非常好的效果,并且由有经验的术者操作可以保证很低的并发症发生率[28-29]。
上述技术可以轻松地在经桡动脉PCI中实现,使用时选择直径为0.9 mm的X80激光导管,该导管可应用于6 F指引导管中,可以提供很强的消融能力,同时可以重复操作,以便最大程度地提高手术成功率。
2.3 慢性完全闭塞病变(chronic total occlusion,CTO)
随着CTO技术的不断进步(包括夹层穿越技术和逆向开通技术等),经桡动脉入径开通CTO的成功率也不断提高[30-31]。ELCA在CTO中主要应用于在导丝通过闭塞病变到达远端后球囊、支架等器械无法通过严重狭窄闭塞段的情况。相比于单纯的使用小球囊反复尝试通过或进行冠状动脉旋磨术,使用ELCA可能会获得更好的效果。ELCA的消融作用可以破坏CTO各个组分之间的连接,使器械更容易传送。除此之外,ELCA抗栓[17-18]和抑制血小板的作用[19]会降低消融过程中的血栓发生风险。国外研究报道,ELCA处理CTO的成功率高达86%~90%[32-33]。从技术角度看,处理CTO时往往不需要使用盐水冲洗技术,因为前向注射盐水可能会扩大处理CTO时形成的夹层面积。
在经桡动脉PCI下使用ELCA处理CTO的操作与股动脉入径并无太大区别。在导管的选择上建议使用直径为0.9 mm的X80激光导管,因为该导管具有更好的传送性,可以提供更强的辐射能量,同时可以提供长达10 s的脉冲间隔,并且可以轻松通过标准的6 F指引导管输送。能否开通CTO,更多的还是取决于病变的特点和采取的技术。需要强调的是,在处理CTO时,即使应用了ELCA,也要保证导丝首先通过闭塞病变,决不能利用激光产生的能量使激光导管的头端率先通过闭塞病变,否则极容易发生冠状动脉穿孔。
2.4 支架膨胀不良
支架膨胀不良会显著增加支架内血栓和不良心脏事件的发生率。当遇到支架膨胀不良的情况时,术者往往是通过使用更大外径的球囊和更高的压力扩张来使支架膨胀,但这并不能处理所有病变,经常会出现失败的情况。出现支架膨胀不良主要是由于支架置入前对斑块的预处理不足所致,因此,为使支架完全膨胀必须对其周围的斑块进行再次修饰。冠状动脉旋磨术可以对周围的斑块进行再次修饰,但在旋磨过程中有很大风险磨损支架结构形成支架碎片,进而造成远端血管栓塞,因此不宜作为处理手段使用。相比于冠状动脉旋磨术,ELCA在兼顾有效性的同时最大程度地确保了其安全性。Bench模型测试已经证实ELCA可以通过修饰支架节段来达到膨胀支架的目的,并不破坏支架整体的钢梁结构[34-35]。但是目前ELCA在药物洗脱支架(drug eluting stent,DES)膨胀不良的应用还较少,其对DES的聚合物载体和药物涂层的影响也尚不清楚,还需要临床试验加以验证。
在经桡动脉PCI下使用ELCA处理支架膨胀不良时同样建议使用直径0.9 mm的X80激光导管,并且对于钙化严重的病变,可以使用高能量的激光脉冲(80 mJ/mm2,频率80 Hz),利用激光的传递性将能量传至膨胀不良的支架处。在进行上述操作时,与常规使用ELCA不同,不需要注射生理盐水清除对比剂,研究发现保留对比剂时反而会因放大激光消融作用而提高成功率[36],同时由于病变周围有支架包裹,即使有对比剂存留,激光在消融斑块时也是十分安全的[37]。国外研究证实,在使用ELCA对斑块进行修饰后,很容易使用大球囊或高压力扩张膨胀不全的支架,使支架完全膨胀[38-39]。
ELLEMENT注册研究[38]旨在评价ELCA应用于支架膨胀不良情况的效果,研究共纳入28例患者,使用ELCA后血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)下观察管腔面积增加1 cm2或定量冠状动脉造影(quantitative coronary angiography,QCA)下计算的支架直径增加至少10%定义为手术成功。研究结果显示,手术成功率达到96.4%,围术期心肌梗死的发生率为7.1%,即刻慢血流的发生率为3.6%,ST段抬高的发生率为3.6%,无心包穿孔或心脏压塞发生。随访结果显示,有1例患者发生心源性死亡,靶病变血运重建率为6.7%。该研究证实了ELCA在处理支架膨胀不良时的有效性和安全性,并发症发生率较低。
对于血管入径的选择,目前认为桡动脉和股动脉没有区别,在国外的实际经验中,约44%的上述患者使用的是桡动脉入径。需要注意的是,在经桡动脉PCI下操作时应根据情况选择6 F或7 F的指引导管。
2.5 支架内再狭窄(in stent restenosis,ISR)
尽管DES的出现相比于裸金属支架明显降低了支架内血栓形成和ISR的发生率,但是PCI术后仍有高达10%的患者发生ISR[40]。一项纳入98例患者共107例再狭窄病变的研究结果显示,与单纯球囊扩张相比,ELCA在治疗ISR时可以获得更大的管腔横截面积和直径,同时去除更多的增生内膜,使支架更容易膨胀释放;术后6个月随访显示,ELCA组的靶血管再次血运重建率更低,但差异无统计学意义(21%比38%,P=0.083)[41]。该研究证实了ELCA在治疗ISR时是安全有效的。
在经桡动脉PCI下使用ELCA治疗ISR的具体操作并没有特别之处,通常使用1.4 mm激光导管通过6 F指引导管即可处理大部分的再狭窄病变,对于管腔直径较大或内膜增生严重的再狭窄病变,可以使用1.7 mm或2.0 mm的激光导管(必要时可使用7 F指引导管)。
2.6 大隐静脉桥血管(saphenous vein grafts,SVG)
闭塞的SVG中往往含有弥漫的或多部位的粥样硬化斑块,甚至常常包含血栓[42-43]。因此,在处理这类病变时,很容易发生远端血管栓塞导致微循环阻塞和无复流的发生,进而出现不良预后[44]。尽管在处理SVG时常规应用远端血管保护装置(distal protection devices,DPD),但对于严重狭窄的病变,DPD往往不容易通过,同时由于病变易碎的性质,在输送DPD的过程中就可能造成斑块碎裂引起远端血管栓塞。基于此,ELCA可作为更安全的替代方法,使用ELCA处理SVG病变时,即使是发生AMI的含有较重血栓负荷的病变,其仍然可以对斑块进行充足有效的消融[45-46]。国外研究显示,使用ELCA处理SVG病变时,在不使用DPD的情况下,远端血管栓塞的发生率很低(1%~5%)[45]。然而在光学相干断层成像下显示,经过ELCA处理的病变仍然残存易碎组织,仍有引起远端栓塞和无复流的风险[47]。因此,对于ELCA的使用更建议用于DPD无法通过的病变,使用ELCA创造通道便于DPD通过。除此之外,在置入支架前,可以使用直径较大的激光导管对病变进行充分消融。事实上,对经过ELCA处理后的SVG病变不置入支架也是个合理的选择。
在经桡动脉PCI下使用ELCA处理SVG病变时,推荐使用左桡动脉入径,以便从对侧主动脉管壁获得更好的指引导管支撑。但是,对于搭于左侧的SVG,则推荐使用右桡动脉入径,但是这时不容易获得良好的指引导管支撑。如果病变需要更大管腔的激光导管,这时可能需要更大管腔的指引导管操作(7 F或者8 F),在这种情况下,桡动脉入径可能会有所受限。
3 ELCA应用于经桡动脉PCI的禁忌证
ELCA在常规使用过程中不需要心外科医疗团队在场,但是和常规PCI操作一样,要求操作单位具备心外科紧急处理的能力。ELCA没有绝对的禁忌证,其相对禁忌证为无保护左主干病变,以及拒绝签署知情同意书者。
4 ELCA应用于经桡动脉PCI的注意事项
当使用桡动脉入径进行激光治疗时,需要特别注意以下几点。
4.1 桥血管病变
对于常规的冠状动脉原位血管病变,经右桡动脉入径时指引导管可以获得很好的支撑力,很容易进行ELCA操作。但是对于桥血管病变,指引导管通过右桡动脉入径往往不能获得良好的支撑力,从而造成ELCA操作困难进而影响其效果。因此,对于桥血管病变,建议从左桡动脉入径进行激光治疗,保证充足的导管支撑力,降低ELCA操作难度,以获得更好的效果。
4.2 激光导管的大小
在ELCA的实际操作过程中,术者需要根据使用的激光导管直径选择大小合适的指引导管。对于直径为0.9 mm和1.4 mm的激光导管,完全可以使用6 F的指引导管进行操作,但是对于1.7 mm和2.0 mm的激光导管,需要使用7 F甚至8 F的指引导管进行操作。
4.3 指引导管的选择
对于ELCA而言,对指引导管需要提供足够的支撑力,同时要保证其与冠状动脉口的同轴性,以确保操作时生理盐水能够充分缓慢地注入,从而确保其安全性。对于需要使用ELCA处理的复杂病变,建议由经桡动脉PCI经验丰富的术者选择最适合的指引导管进行操作。
5 如何在经桡动脉PCI下尽量避免并发症
ELCA使用过程中可能出现的并发症与常规PCI相同,如果导丝有较长的部分位于内膜下(特别是处理CTO时采用内膜下穿越技术时),不建议使用ELCA,因为这种情况顺行注射生理盐水时可能会扩大夹层的范围,最终导致需要更长的支架进行补救。除此之外,在消融过程中无法判断激光导管位于管腔还是内膜下,因此如果激光导管沿位于内膜下的导丝进行消融时,很容易穿透中膜和外膜导致冠状动脉穿孔,这在处理CTO病变时尤其容易出现。因此,建议在处理CTO病变时,由CTO经验和ELCA经验均丰富的术者进行操作,以更好地判断导丝位置,避免穿孔发生。
综上所述,随着ELCA设备和技术的不断改进,其在现代介入治疗中的应用范围正在逐渐拓宽。同时基于冠状动脉介入导管等器械的不断更新,ELCA已经完全可以处理经桡动脉的复杂病变,其目前所有的临床应用指征均可以通过桡动脉入径进行操作。鉴于ELCA目前的使用经验,在实际的临床应用过程中,正确地选择合适病例,正确地操作ELCA才能最大程度地确保其安全性和有效性。相信随着更多更大型的ELCA相关研究的开展,其有效性和安全性会得到更有力的临床证据支持。希望ELCA在未来可以成为介入医师手中的一把利器,用于解决更多的复杂病变和更多的介入难题。
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10.3969/j.issn.1004-8812.2016.10.009
北京市医院管理局临床医学发展专项(ZYLX201303);国家临床重点专科建设项目(2013-2014年度);北京市医院管理局“登峰”计划专项(DFL20150601)
100029 北京,首都医科大学附属北京安贞医院心内科 北京市心肺血管疾病研究所
周玉杰,Email:azzyj12@163.com
R541.4
2016-06-30)