血管内超声在经皮冠状动脉介入诊疗中的临床应用

冯利军，李华俊，陈涵，李长岭

浙江大学医学院附属第二医院 心血管介入中心，杭州 浙江 310009

血管内超声在经皮冠状动脉介入诊疗中的临床应用

冯利军，李华俊，陈涵，李长岭

浙江大学医学院附属第二医院 心血管介入中心，杭州 浙江 310009

血管内超声能观察冠状动脉血管结构和形态、分析动脉粥样硬化斑块性质、测量血管横截面积，已逐渐成为诊治冠心病“新的金标准”。本文首先介绍了血管内超声的成像原理以及冠状动脉粥样硬化在血管内超声下的斑块特征，接着对血管内超声的临床应用做了详细的综述，主要包括血管内超声在诊断冠状动脉临界病变、钙化病变、左主干病变和弥漫长病变等方面的进展，对临床研究具有一定的指导意义。

血管内超声；冠脉造影；经皮冠状动脉介入；冠心病

引言

冠状动脉造影（Coronary Angiography，CAG）曾一度被认为是诊断冠状动脉狭窄的主要方法和金标准，但随着精准医疗的推进，以二维成像技术为基础的CAG提供的影像信息已不能满足临床需要，不能实现对冠状动脉病变精准诊断、精准评估、精准治疗。血管内超声（Intravascular Ultrasound，IVUS）是有创性的导管技术和无创性的超声技术相结合的有创断层成像系统，应用于冠脉介入治疗中以诊断血管病变的一种新的诊断技术，在冠心病的诊疗中具有重要指导作用[1]。血管内超声呈现的是血管横切面的图像及血管长轴切面影像，可以弥补冠脉造影的不足，准确观察血管腔的形态及血管结构，测量血管狭窄程度，分析斑块的性质，从而更好地指导经皮冠状动脉介入治疗（Percutaneous Coronary Intervention，PCI），被称为诊断冠心病的“新的金标准”。

1 血管内超声成像原理

血管内超声仪器主要由3个部件组成： IVUS超声导管，导管回撤系统和超声主机[2-3]。根据超声导管晶体换能器的结构不同分为两种：机械旋转型和电子相控阵型。当电流通过超声导管上的超声传感器时，压电晶体产生形变而发射超声信号，超声信号遇到声阻抗不同的血管组织时会产生反射和散射，反射回来的超声信号碰击压电晶体时产生电信号，电信号传递到图像处理系统。根据往返时间和在介质中的传播速度得到目标点的位置，以不同的灰阶显示回波信号的强弱，生成冠脉血管横截面超声图像，匀速回撤超声导管，形成了IVUS超声图像序列[4]。超声导管的空间分辨力和对比度分辨力决定了血管内超声的图像质量。超声压电换能器频率越高、波长越短、分辨率越好、穿透力越差，但由于血细胞散射噪声使得血管腔内和血管壁的界面对比度减少，区分血管腔内和血管壁困难，实际图像质量差，所以一般的血管内超声换能器频率为20～40 MHz。正常血管的IVUS图像是超声导管位于血管中央，周围依次为血管管腔及血流、致密回声的内膜、低回声的中膜和高致密回声的外膜。

2 IVUS下斑块特性

冠状动脉粥样硬化斑块在IVUS表现为不同回声强度的信号：软斑块、纤维性斑块、钙化斑块、混合型斑块。其斑块回声强度表现为脂质斑块≤纤维斑块≤钙化斑块。① 软斑块是指低回声斑块，通常代表病变斑块富含较多的脂质成分，也可能是坏死组织；② 纤维斑块回声强度中等，纤维组织含量越多，回声强度越高；③ 钙化斑块是带有声影的强回声斑块，强回声造成其后方组织的回声阴影；④混合性斑块是指含有不同比例的致密纤维斑块、脂质斑块、钙化斑块等。纤维组织含量高的纤维斑块易与钙化斑块混淆，通过高亮斑块后方有无声影加以区分。此外，在IVUS下表现较特殊的冠状动脉粥样硬化斑块即易损斑块，其纤维帽薄（＜65 μm）、脂核大，容易破裂并导致血栓形成，是急性冠脉事件发生的一个极高危因素。通过IVUS早期发现易损斑块，对斑块进行干预和治疗，在预防急性冠脉事件发生上具有重大的临床实践意义[5]。

3 IVUS的临床应用

3.1 临界病变

冠状动脉临界病变定义是指冠状动脉造影狭窄程度＞40%且＜70%的病变，亦称为中等程度狭窄[6]。CAG因其局限性会低估病变，而IVUS可以观察血管的结构、斑块性质和斑块负荷可以更准确的评估病变严重性。Abizaid等[7]和Briguori等[8]的研究显示非左主干病变最小管腔面积（Minimum Lumen Area，MLA）≥4 mm2可以延迟介入治疗。在354例左主干临界狭窄病变的研究中，MLA＞6 mm2有较低风险的主要不良心脏事件可以推迟PCI介入治疗[9]。最近的一项研究显示，单一通过MLA作为介入治疗的标准可能会增加介入干预患者比例[10]。对于临界病变，血管内超声需结合MLA，病变血管长度，斑块负荷情况及病人临床症状综合评估之后再判断是否需要行血管血运重建，减少不良心脏事件的发生。

3.2 IVUS在诊治钙化病变的应用

冠状动脉钙化病变分为内膜钙化、外膜或斑块基底部钙化[11]。冠脉造影能够检出严重的外膜钙化,但对于内膜浅层钙化及钙化小结检出率比较低。研究表明血管内超声对钙化病变的检出率明显高于冠脉动脉造影[12]。对于严重狭窄的病变血管在IVUS辅助下行介入治疗，能提早发现在冠脉造影时未检出的钙化斑块，对钙化斑块严重程度进行评估及选择相应的处理方式。严重的环形浅层内膜钙化如同坚硬的钢环一般紧箍在血管内壁上，直接行介入治疗，不仅球囊通过病变困难，即使勉强通过，球囊也会难以扩张、增加球囊破裂及血管撕裂的几率。严重环形钙化需联合冠状动脉内旋磨术将钙化斑块磨成细小颗粒，从而达到扩大管腔、平滑管腔、改变血管顺应性、减少血管弹性回缩[13]。而IVUS因其测量管腔直径指导选择合适的旋磨头，减少介入并发症，避免了过大的旋磨头引起内膜撕裂、无血流及血管破裂。旋磨结束后，IVUS可以再次评估钙化易扩张程度，测量血管的管腔直径指导选择合适的支架尺寸及球囊后扩张，避免支架膨胀不全和贴壁不良，降低支架内再狭窄的概率及手术风险。

3.3 IVUS在诊治弥漫长病变的应用

弥漫长病变指冠状动脉血管至少有1/3为50%以上的狭窄，长病变指长度＞20 mm手术病变[14]。由于弥漫长病变多存在偏心性混合斑块负荷重，近远端血管直径相差较大脂质核较大且冠脉造影有自身的局限性，直接介入治疗术后发生支架内再狭窄及支架血栓的比例相对较高[15]。而IVUS不仅能真实反映病变血管的情况，而且能更精确地观察血管管腔结构、斑块的性质及负荷程度，测量出病变血管的真实管腔直径和病变的长度，检出病变血管负性重构是否存在，指导选择合适的支架尺寸及合理的落置位置，避免因血管负性重构错选过大的支架，造成术中发生血管撕裂及支架近端和远端出现夹层或者血肿，更有效精确地处理弥漫性病变。研究显示准确评估病变狭窄程度，合理的植入支架可以降低急性冠脉事件，改善预后减少患者典型心绞痛的次数和再住院的次数[16-17]。血管内超声在冠脉弥漫长病变介入治疗中具有极其重要的诊治作用。

3.4 IVUS在左主干病变的应用

冠脉造影检查左主干时有3点不足之处：① 左主干短，和正常参考段直径相比会产生误差；② 左主干弥漫病变，导致术者经常会低估狭窄程度；③ 左主干迂曲、成角或血管重叠引起假性狭窄现象等[18]。

左主干是左冠状动脉带的起始部，下行分为前降支和回旋支，由于主干位置比较特殊，处理左主干病变风险高。在CAG下不能准确分析左主干及其分支血管开口近段的病变情况，直接植入支架进行介入治疗，不能准确判断支架贴壁是否良好，这大大增加了支架内再狭窄的概率。而在IVUS的应用下，能够确定左主干，前降支和回旋支的管腔内情况可以协助优化前三分叉病变中的介入手术方式：①如果冠状动脉左主干病变距离前三分叉＞3 mm的话，那么冠状动脉支架可以不置入至前降支，反之则支架要置入至前降支；② 如果左回旋支的开口正常的话，可优先选择单支架技术，有必要的话可进行球囊对吻扩张技术；③ 如果左回旋支开口存在病变，那么就要应用T支架、裙裤式支架等双支架技术[19]。刘烝昊等[20]的研究证明了血管内超声在左主干病变较冠状动脉造影能更精确地反映左主干病变的狭窄程度、范围，有利于病情的充分评估，支架尺寸的选择和支架的释放，减少术后并发症的发生，提高远期预后。此外IVUS能够观察支架膨胀程度和支架的贴壁情况，更好地指导PCI介入治疗，一项IVUS指导的左主干支架植入研究表明，在IVUS指导下左主干植入支架球囊后扩张率明显高于CAG，支架膨胀完全，贴壁良好，远期支架内再狭窄和晚期贴壁不良发生率显著降低[21-22]。IVUS指导左主干病变诊疗，有效减少支架膨胀不全，贴壁不良和支架内再狭窄的事件。

3.5 IVUS在心肌桥中的应用

心肌桥是指冠状动脉主干或其分支的一部分不在心外膜组织表面穿行而行走于心肌内。冠状动脉在收缩期受挤压引起血管狭窄，而舒张期病变段血管完全或部分恢复正常，即所谓冠脉动脉造影的“挤奶现象”，心肌桥在血管内超声的影像特征表现为低回声区即“半月现象”[23]。心肌桥及其远端的冠状动脉内膜不易有粥样硬化斑块，而其近端内膜易发生粥样硬化斑块[24]。心肌桥近端出现重度狭窄引起心肌远端缺血需要植入支架进行血运重建，在冠脉造影下不能精确确定支架植入的合适落脚点。若支架植入在心肌桥内，支架远端易发生支架变形和支架断裂，间接导致支架内再狭窄，所以合适的落脚点对于心肌桥近端病变血管血运重建是非常重要的。血管内超声因为能够清楚的观察到心肌桥的起始段和终止段，以及心肌桥的程度，所以能指导支架植入在合适的落置位置，避免支架植入在心肌桥内，减少支架变形断裂及支架内再狭窄的事件发生。

3.6 IVUS在壁内血肿中的应用

冠状动脉壁内血肿形成机制为血液经内膜破口进入血管壁中层或中层和外弹力层之间，导致内弹力膜向内移位，外弹力膜向外移位，因缺少出口或出口较小导致血液积聚进行性膨大形成血肿[25]。由于缺少血液流出口，血肿会压迫血管管腔造成严重狭窄，在冠脉造影下易误诊为狭窄病变血管，如果直接植入支架进行介入治疗，会增大壁内血肿的范围，累及左主干，手术风险大。血管内超声可显示血管管腔的结构，检出血肿的破口和评估血肿的严重程度，指导介入治疗，选择合理的治疗方案。球囊扩张时，应在IVUS指导下从内膜破口的反方向开始加压扩张，避免血肿受不正当挤压而扩展[26]。指导支架植入，闭合夹层，避免血肿扩大，减少血肿对血管的压迫，保证足够的管腔面积，防止远端心肌缺血。

4 总结

血管内超声较冠脉造影能够更清晰的观察冠状动脉的结构、狭窄程度、斑块性质、病变部位的长度，指导支架合理植入及植入在合适的位置，确认支架膨胀程度和贴壁情况，降低术中并发症及术后支架内再狭窄的概率，保障病人安全，渐渐地被广泛应用于冠心病的诊疗中。但血管内超声也存在一定的局限性，对于临界病变单一通过MLA来评估病变血管是否需要进行介入治疗，会增加介入干预病变血管的概率，而血流储备分数根据血流动力学来评判病变血管是否引起心肌远端缺血，在临界病变中发挥着更大的作用。此外，IVUS导管和血管长轴不同轴或不垂直会导致重建的血管图像失真，从而导致测得血管直径偏大，IVUS导管自身管径的大小也限制了其在严重狭窄病变中的应用，而相控阵探头具有较机械探头更小的外直径通过性更好，但是其分辨率明显低于机械探头。IVUS的分辨率及灰阶区分斑块性质对于血栓鉴别、内膜覆盖情况等还是有局限性的，而光学相干断层成像系统（Optical Coherence Tomography，OCT）以其高分辨能够清晰的看清内膜以及鉴别血栓弥补IVUS的不足。但由于OCT设备和导管使用成本更高，探测深度低，临床推广较难，所以需要高分辨率高图像质量的血管内超声应用于临床。通过提高超声换能器的频率虽然可以提高图像的分辨率，但血细胞噪声也随之升高，导致血管腔与血管壁难以区分，所以在提高超声换能器频率的同时需要优化图像重建处理算法，才能提高图像质量。高分辨率高图像质量的血管内超声能够更好地应用于临床，指导冠心病诊断及介入治疗。

[1] 夏禹华,李亚丽,陈晓会,等.血管内超声在冠状动脉介入治疗中的应用[J].中国老年学杂志2015,35(16):4728-4730.

[2] Mintz GS,Nissen SE,Anderson WD,et al.American college of cardiology clinical expert consensus document on standards for acquisition, measurement and reporting of intravascular ultrasound studies (IVUS) 33:A report of the American college of cardiology task force on clinical expert consensus[J].J Am Coll Cardiol,2001,37(5):1478-1492.

[3] Kremkau,Frederick W.Diagnostic Ultrasound:Principles and Instruments[M].England:Saunders,1994.

[4] 毛海群,杨丰,黄铮,等.基于IVUS图像序列的关键帧提取和分析在临床上的应用[J].生物医学工程学杂志,2015,32(4):892-899.

[5] 李晓静,陈晓敏.血管内超声在冠状动脉易损斑块中的应用研究[J].现代实用医学,2011,23(12):1417-1419.

[6] Tobis J,Azarbal B,Slavin L.Assessment of intermediate severity coronary lesions in the catheterization laboratory[J].J Am Coll Cardiol,2007,49(8):839-848.

[7] Abizaid AS,Mintz GS,Mehran R,et al.Long term follow up after percutaneous transluminal coronary angioplasty was not performed based on intravascular ultrasound findings:importance of lumen dimensions[J].Circulation,1999,100(3):256.

[8] Briguori C,Anzuini A,Airoldi F,et al.Intravascular ultrasoundcriteria for the assessment of the functional significance of intermediate coronary artery stenoses and comparison with fractional flow reserve[J].Am J Cardiol,2001,87(2):136-141.

[9] Hernandez JMDLT,Hernandez F,Alfonso F,et al.Prospective application of predefined intravascular ultrasound criteria for revascularization of intermediate left main coronary artery lesions: results from the multicentered litro study[J].J Am Coll Cardiol,2010,55(10):A182-E1706.

[10] 左辉华,刘强,张志玲,等.血管内超声或血流储备分数指导冠状动脉临界病变介入治疗的临床效果[J].南方医科大学学报,2014,34(5):704-708.

[11] Mintz GS,Pichard AD,Popma JJ,et al.Determinants and correlates of target lesion calcium in coronary artery disease:A clinical angiographic and intravascular ultrasound study[J].JACC,1997,29(2):268-274．

[12] 马晓青.血管内超声在冠心病诊断中的应用[J].当代医学,2012,18(29):63-64.

[13] 张建起,王燕,梁国庆,等.血管内超声指导下冠状动脉内旋磨术联合药物洗脱支架治疗严重钙化病变[J].医疗卫生装备,2011,32(7):55-56.

[14] 李为民,霍勇,吕树铮,等.冠心病介入治疗策略与技巧[M].北京:人民卫生出版社,2007:105.

[15] Park SJ,Hong MK,Lee CW,et al.Elective stenting of unprotected left main coronary artery stenosis: effect of debulking before stenting and intravascular ultrasound guidance[J].J Am Coll Cardiol,2001,38(4):1054-1060.

[16] 刘永兴,彭万忠,徐泽升,等.血管内超声对冠状动脉弥漫长病变的诊断价值[J].现代仪器与医疗,2013,19(4):21-22.

[17] 周医,吴焱贤,麦琳琳,等.血管内超声与传统指导药物涂层支架内再狭窄的临床结局比较[J].血栓与止血学,2016,22(5);498-501.

[18] 王巍彬,程标.血管内超声在冠心病诊断及治疗中的应用[J].实用医院临床杂志,2014,11(3):166-173.

[19] 赵彬,郭震,徐泽升.血管内超声在冠状动脉左主干病变介入治疗中的应用[J].心血管病学进展,2016,37(5):571-575.

[20] 刘烝昊,董平栓,靳钰.血管内超声在无保护左主干病变介入诊疗中的临床应用[J].中华老年心血管病杂志,2015,17(5):534-536.

[21] 蒋宁,林林.血管内超声指导左主干病变介入治疗的优势[J].心血管康复医学杂志,2016,25(1):55-57.

[22] 刘华云,鄢华,刘道权.血管内超声在冠心病左主干病变介入诊疗中的指导价值研究[J].中国心血管杂志,2016,21(4):288-291.

[23] Ge J,Jeremias A,Rupp A,et al.New signs characteristic of myocardial bridging demonstrated by intracoronary ultrasound and Doppler[J].Eur Heart J,1999,20(23):1707-1716.

[24] Ferreira AG,Trotter SE,König B,et al.Myocardial bridges:morphological and functional aspects[J].Brit Heart J,1991,66(5):364-367.

[25] Mehara A,Mintz GS,Bui AB,et al.Incidence, morphology,angiographic finding, and outcomes of intramural hematomas after percutaneous coronary interventions: an intravascular ultrasound study[J].Circulation,2002,105(17):2037-2042.

[26] Stauffer JC,Sigwart U,Goy JJ,et al.Milking dissection: an unusual complication of emergency coronary artery stenting for acute occlusion[J].Am Heart J,1991,121(5):1539-1542.

Application of Intravascular Ultrasound in Percutaneous Coronary Intervention

FENG Lijun, LI Huajun, CHEN Han, LI Changling
Cardiovascular Intervention Center, The Second Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou Zhejiang 310009, China

Intravascular ultrasound (IVUS) is capable of observing the structure and morphology of coronary artery, analyzing the composition of atheroslcerotic plaque, measuring lumen cross-sectional area, which makes it gradually to be the “new golden standard” of coronary intervention. This paper firstly introduced the imaging principle of intravascular ultrasound and the plaque characteristics of coronary atherosclerosis in blood vessels. Then the clinical application of intravascular ultrasound, which mainly included the progress of intravascular ultrasound in the diagnosis of coronary artery critical lesions, calcification lesions, left main lesions and diffuse long lesions, was reviewed in detail. It has some guiding significance for clinical research.

intravascular ultrasound; coronary angiography; percutaneous coronary intervention; coronary heart disease

R445.1；R541.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.028

1674-1633(2017)11-0112-03

2017-07-09

2017-08-02

国家自然科学基金青年科学基金项目（81500334）。

陈涵，主治医师，主要研究方向为心血管病领域。

通讯作者邮箱：chenhanzju@zju.edu.cn