光学相干断层成像技术在血栓检测中的应用价值

马宏宇，金至赓，於四军综述 刘惠亮，审校

光学相干断层成像技术在血栓检测中的应用价值

马宏宇1，金至赓2，於四军2综述 刘惠亮1，2审校

冠状动脉造影是目前明确冠状动脉病变的金标准。然而，这种技术的主要缺点是不能准确定量地评价冠状动脉内血栓负荷情况。光学相干断层成像技术（optical coherence tomography，OCT）是一种新型的生物医学成像技术，它可以通过识别血栓中饱含的红细胞色素来对冠状动脉内血栓进行定量分析。笔者就OCT对冠状动脉内血栓识别的研究成果与临床应用做一综述。

光学相干断层成像技术；血栓形成

每年全球有2000多万人突发急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）等心脏疾病。血栓形成被认为是ACS的主要启动机制［1］，因此对血栓的发生、发展及转归形态学上的观察，为血栓性疾病的防治和治疗会起到积极作用。光学相干断层成像技术（optical coherence tomography，OCT）是近年兴起的一种新型成像技术，具有高对比度和高分辨率等特点，观察血栓的形态学变化有其独特优势。自2001年国外首次报道应用OCT技术在人体冠状动脉内获得高清晰图像以来［2］，此技术飞速发展，目前已被广泛应用，尤其是用于精确评价冠状动脉内血栓的情况。

1 定义与原理

OCT是一种能对生物组织浅表微结构进行断层成像的新技术，具有微米级的极高分辨率。其成像原理结合了光子学和光导纤维技术，通过光源发射红外光线照射扫描组织；接受红外光的反射，再由计算机技术处理成像。由于不同组织具有不同的结构特征、物理特性和生化构成，因此各种组织反射的红外光密度与强度不同，从而得以清楚地区分各种组织图像［3， 4］。

2 研究进展

OCT技术最初用于血栓检测是在体外进行的。Yabushita等［5］对尸体解剖得到的357份粥样硬化动脉片段进行了OCT成像分析，对3种类型血栓（红色血栓、白色血栓、混合血栓）的OCT成像标准进行阐述。发现OCT对区分不同类型血栓有高度的灵敏性（71%～79%、97%～98%、95%～96%）和特异性（97%、90%～94%、90%～92%）。韩志刚等［6］的研究第一次建立了利用OCT观察急性血栓的活体动物模型，相比较Kume等［7］检测患者尸体冠状动脉血管上的红色和白色血栓，其建立了与人体发作ACS相似的病理改变模型，对活体的血栓给以研究，并证实了关于红白血栓的检测和评价，这就使OCT检测血栓的范围扩大，并有可依赖的评价标准，为其在临床的应用提供了理论依据。随着OCT在临床的应用，其对血栓识别的独特优越性也逐渐显现出来。Shite等［8］曾报道了一例72岁男性，在右冠植入支架的第6个月，OCT得到清晰影像，显示在原支架6点钟位有破裂，且破裂处附着血栓。近期报道，一例66岁由非闭塞型血栓导致的非ST段抬高型心肌梗死男性患者，在植入支架后血流动力学恢复心肌梗死溶栓试验（thrombolysis in myocardial infarction，TIMI）3级，造影及血管内超声（intravenous ultrasound，IVUS）结果都显示支架贴壁良好，连接处无血栓形成，但随后的OCT检查却显示仍有残余血栓突出到支架连接处外［9］。这篇报道也显示了OCT在观察血栓方面独有优势。

3 临床应用

3.1 识别红色血栓与白色血栓 OCT在有血流的情况下是不能提供图像的［10］，因为血液中含有高浓度的红细胞（40%），红细胞阻止光的透过，再加上血浆和红细胞的不同折射率，使得光在血流中的透过性变差［11］。因此，OCT必须使用透明介质冲洗血管建立没有血流的环境［12］。另一方面，也正因为这些红细胞的光学特性，使得OCT可以清楚地区分冠状动脉内的白色血栓和红色血栓。因为红色血栓中红细胞含量较高，所以其在OCT上呈现的光衰减率较白色血栓高［13］，可以以此作为识别红色血栓与白色血栓的依据。有实验结果表明同等信号强度的光通过血栓后，白色血栓光强度明显强于红色血栓［（324±50） vs （183±42） μm］［14］。OCT图像分析显示：白色血栓表现为突入管腔中的组织强反光信号， 低衰减（图1A）；红色血栓则表现为突入管腔中的组织高反光信号， 伴有无信号尾影（图1B）；混合血栓则为介于红白血栓之间的反射信号（图1C）［15， 16］。

3.2 指导血栓抽吸术 最新的单中心研究表明对急性心肌梗死患者行血栓抽吸是有益的，能够有效改善心外膜和微血管灌注，减少病死率［17］。然而这些益处未能在多中心研究中得到证实［18］。虽然有很多原因导致这种矛盾的出现，但主要原因是冠脉造影对血栓负荷观察的局限性［19］。在这种背景下，OCT的应用显得尤为重要，它不仅可以用来指导血栓抽吸术，还能及时评价血栓抽吸术后的残余血栓量［20］。

3.3 指导支架植入 行冠脉介入支架植入术治疗时，若怀疑有大量血栓存在，可用OCT评价血栓的负荷情况，减少支架的远端移位和机械操纵栓塞的风险。在冠脉造影中应用OCT观察血栓情况，还可以有效地减少造影剂的用量，预测患者血栓形成的风险，改善其预后。

4 优 势

4.1 提供血管的三维图像 目前，冠状动脉造影仍是冠脉检查的主要手段，但其仅能提供血管的二维影像，并不能分辨出血栓的性质及特征［21］。OCT通过对血管的三维重建，为识别血管内血栓提供更好的辅助参考依据，具有巨大优势，可以精确地显示血栓的大小及病变范围，最终提高患者手术安全性［22］。

4.2 特异性高 与其他冠状动脉成像方式如冠状动脉血管镜检查和IVUS比较，OCT能够更准确地检测冠状动脉内的血栓形成。在一项研究中，OCT表现出的对于冠状动脉内血栓检测的敏感性为100%，可与冠状动脉血管镜检查的灵敏度相媲美，比IVUS更高（33%）；此外，OCT （73%）在检测斑块破裂，血栓形成过程的敏感性无论是与冠状动脉血管镜检查（47%）还是IVUS（40%）比都要略高一筹；而且，对血栓形成的危险因素斑块的侵蚀，OCT几乎能全部检测到，而其他技术最高只有23%［21］。

4.3 分辨率高 OCT是利用近红外线及光学干涉原理对生物组织成像，分辨率可达4～16 μm；而其他检查方式中，分辨率最高的IVUS是使用40 MHz超声波成像，分辨率也仅为130 μm。OCT的高分辨率对血栓的定性和定量分析均优于IVUS等其他手段；同样，对斑块破裂继发的血栓形成也能够实现准确识别［23］。

图1 冠脉内血栓OCT成像A.白色血栓；B.红色血栓；C.混合血栓；箭头指示血栓

5 局限性

尽管OCT近来的一些研究取得了不少进展，但是还应看到此系统仍存在一些问题。（1）组织穿透力较差。现阶段OCT成像系统组织穿透的最大厚度仅2 mm，对血管内膜下病变的检测和诊断具有很好的特异性，但对其深在的病变，尚缺乏诊断的特异性。（2）操作过程烦琐，部分患者不耐受。OCT的组织穿透能力有限，且成像需无血流环境，所以，目前一般的操作方法是使用扩张球囊阻断血液，再利用生理盐水代替局部血液进行成像。但是生理盐水或林格液冲洗红细胞后，会导致患者短暂缺血，进一步会引起胸闷、胸痛等心肌缺血症状和心电图的改变。特别是OCT应用于左主干病变、大血管近端病变检查时，部分患者不能耐受。（3）OCT成像所用导丝材料易折断。OCT成像所用导丝材料由光导纤维组成，这种材料容易折断，操作者需要格外小心。未来也需要对成像导丝的材料做进一步改善。

综上所述，OCT作为一种新的血管内成像技术，分辨率高，成像速度快，能够识别冠状动脉内血栓负荷情况，有助于判断斑块类型，明确是否需要干预，这对冠心病的预防与治疗非常重要。目前，OCT在常规冠状动脉造影中的应用已经越来越多，并显示出其他检查方式不可比拟的成像优势，俨然成为一种主要检查方式。新一代频域OCT更是具有操作简单、无需阻断血流、成像更安全清晰的优势，在未来血管内微结构的检查中定将独领风骚。相信随着技术的发展，OCT在冠心病研究中将取得更大的发展空间。

［1］Chmiela M， Gajewski A， Rudnicka K. Helicobacter pylori vs coronary heart disease-searching for connections［J］. World J Cardiol， 2015， 7（4）： 187-203.

［2］陈步星. 光学相干断层成像在冠心病介入治疗中的应用价值［J］.中国医药导刊， 2006， 8（1）： 10-12.

［3］Hetterich H， Redel T， Lauritsch G， et al. New X-ray imaging modalities and their integration with intravascular imaging and interventions ［J］. Int J Cardiovasc Imaging，2010， 26（7）： 797-808.

［4］Gutiérrez-Chico J L， Alegría-Barrero E， Teijeiro-Mestre R， et al. Optical coherence tomography： from research to practice ［J］. Eur Heart J Cardiovasc Imaging， 2012， 13 （5）： 370-384.

［5］Yabushita H， Bouma B E， Houser S L， et al. Characterization of human atherosclerosis by optical coherence tomography ［J］. Circulation， 2002， 106（13）：1640-1645.

［6］韩志刚， 孟令波， 侯静波， 等. 光学相干断层成像与血管内超声对比检测冠状动脉斑块破裂和血栓形成［J］.中国介入心脏病学杂志， 2010， 18（2）： 61-64.

［7］Kume T， Akasaka T， Kawamoto T， et al. Assessment of coronary arterial plaque by optical coherence tomography ［J］. Am J Cardiol， 2006， 97（8）： 1172-1175.

［8］Shite J， Matsumoto D， Yokoyama M. Sirolimus-eluting stent fracture with thrombus， visualization by optical coherence tomography ［J］. Eur Heart J， 2006， 27（12）： 1389.

［9］Yamamura S， Fujisue K， Tsujita K， et al. Optical coherence tomography visualization of stent deformation with subsequent thrombus adhesion at very early phase after everolimus-eluting stent implantation： a case report ［J］. BMC Cardiovasc Disord， 2016， 16： 116.

［10］Kim H， Lee J， Kim T H， et al. Albumin-coated porous hollow poly （lactic-co-glycolic acid） microparticles bound with palmityl-acylated exendin-4 as a long-acting inhalation delivery system for the treatment of diabetes ［J］. Pharm Res， 2011， 28（8）： 2008-2019.

［11］Quirk B C， McLaughlin R A， Pagnozzi A M， et al. Optofluidic needle probe integrating targeted delivery of fluid with optical coherence tomography imaging ［J］. Opt Lett， 2014， 39（10）： 2888-2891.

［12］Tearney G J， Regar E， Akasaka T， et al. Consensus standards for acquisition， measurement， and reporting of intravascular optical coherence tomography studies： a report from the International Working Group for Intravascular Optical Coherence Tomography Standardization and Validation ［J］. J Am Coll Cardiol， 2012， 59（12）： 1058-1072.

［13］van der Meer F J， Faber D J， Baraznji Sassoon D M， et al. Localized measurement of optical attenuation coefficients of atherosclerotic plaque constituents by quantitative optical coherence tomography ［J］. IEEE Trans Med Imaging， 2005，24（10）： 1369-1376.

［14］Kume T， Akasaka T， Kawamoto T， et al. Assessment of coronary arterial thrombus by optical coherence tomography ［J］. Am J Cardiol， 2006， 97（12）： 1713-1717.

［15］Prati F， Regar E， Mintz G S， et al. Expert review document on methodology， terminology， and clinical applications of optical coherence tomography： physical principles，methodology of image acquisition， and clinical application for assessment of coronary arteries and atherosclerosis ［J］.Eur Heart J， 2010， 31（4）： 401-415.

［16］侯静波， 于 波. 光学相干断层成像技术的临床应用——从替补到主力［J］.中国介入心脏病学杂志，2010， 18（5）： 293-298.

［17］Stiermaier T， de Waha S， Furnau G， et al. Thrombus aspiration in patients with acute myocardial infarction ：scientific evidence and guideline recommendations［J］. Herz， 2016， ［Epub ahead of print］.

［18］Fröbert O， Lagerqvist B， Olivecrona G K， et al. Thrombus aspiration during ST-segment elevation myocardial infarction ［J］. N Engl J Med， 2013， 369（17）： 1587-1597.

［19］Mahmoud K D， Zijlstra F. Thrombus aspiration in acute myocardial infarction ［J］. Nat Rev Cardiol， 2016， 13（7）：418-428.

［20］Prati F， Guagliumi G， Mintz G S， et al. Expert review document part 2： methodology， terminology and clinical applications of optical coherence tomography for the assessment of interventional procedures ［J］. Eur Heart J，2012， 33（20）： 2513-2520.

［21］Kubo T， Imanishi T， Takarada S， et al. Assessment of culprit lesion morphology in acute myocardial infarction：ability of optical coherence tomography compared with intravascular ultrasound and coronary angioscopy ［J］. J Am Coll Cardiol， 2007， 50（10）： 933-939.

［22］Picchi A， Limbruno U， Andò G， et al. Optical coherence tomography appraisal of residual thrombus burden in patients with ST-segment elevation myocardial infarction undergoing intraprocedural versus post-stenting prolonged bivalirudin infusion. Rationale and design of the MATRIX（ Minimizing Adverse Haemorrhagic Events by TRansradial Access Site and angioX） OCT substudy ［J］. EuroIntervention， 2015， 10（11）： 1311-1317.

［23］郭 军， 陈韵岱， 田 峰， 等. 光学相干断层成像与血管内超声在冠状动脉介入诊疗中的应用［J］.中国医学影像学杂志， 2012， 20（11）： 866-870.

（2016-05-20 收稿 2016-06-24 修回）

（责任编辑 张亚丽）

Application value of optical coherence tomography in the detection of thrombus in percutaneous coronary intervention

MA Hongyu1， JIN Zhigeng2， YU Sijun2， and LIU Huiliang1，2. 1.Clinical College， General Hospital of Chinese People's Armed Police Forces， Anhui Medical University， Beijing 100039， China； 2.Department of Cardiology， General Hospital of Chinese People's Armed Police Forces， Beijing 100039， China
Corresponding author： LIU Huiliang，E-mail：lhl518@vip.sina.com

So far coronary artery angiography is the gold standard for diagnosis of coronary artery disease. However， a major drawback of this technique is that it can not accurately quantify evaluation of load conditions of coronary artery thrombosis. Optical coherence tomography （OCT） is a new biomedical imaging technique； it can undertake quantitative analysis on coronary artery thrombosis through recognition of the pigment of red blood cells trapped in the thrombus. The author will briefly summarize research results and clinical application of optical coherence tomography for recognition of the thrombus in coronary artery.

optical coherence tomography； thrombus

R54

10.13919/j.issn.2095-6274.2016.07.015

马宏宇，硕士研究生在读，E-mail： 1270531282@qq.com 作者单位：1.100039 北京，安徽医科大学武警总医院临床学院；2.100039 北京，武警总医院心内科 通讯作者： 刘惠亮，E-mail： lhl518@vip.sina.com