冠心病介入影像技术研究新进展

马 敏 综述，贺 勇 审校

(四川大学华西医院心内科，四川 成都 610041)

冠心病介入影像技术研究新进展

马 敏 综述，贺 勇 审校

(四川大学华西医院心内科，四川 成都 610041)

近年来，冠心病的治疗和预防措施虽有不同程度的改善，但仍然是人类生命和健康最大的威胁。由于其发病的普遍性，故早期、准确的诊断成为冠心病目前关注的焦点。随着经皮冠状动脉介入治疗的不断发展，影像学技术在冠心病临床诊疗中的价值也日益凸显。先进的影像学技术对冠心病患者的诊疗、预后、危险分层、功能评价等具有重要的意义。现代医学影像学的进步表现在影像诊断、介入治疗和网络技术等方面。展望未来，伴随着血管内超声、光学相干断层成像、超声斑点追踪技术、心脏磁共振等新技术的广泛应用，将使更多的冠心病患者从中获益。

冠心病；影像技术；血管内超声；光学相干断层成像；心脏磁共振

近年来，随着冠状动脉介入治疗技术的日益成熟，评估介入治疗的有效性、治疗策略的选择及指导后续药物治疗方案方面就更具重要的临床意义。冠心病的临床诊断技术主要分为“解剖诊断”和“功能诊断”两大类。解剖诊断主要用于观察冠状动脉粥样硬化斑块及其所造成的管壁和管腔改变，有以下技术:冠状动脉造影(CAG)、血管内超声(Intravascular ultrasound，IVUS)、光学相干断层成像(Optical coherence tomography，OCT)，以上均为有创检查。无创检查技术包括:计算机断层扫描(CT)、CT冠状动脉造影(CTA)、心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance image，CMRI)，以无创的方式评价冠状动脉血管的解剖结构。功能诊断主要用于评价冠状动脉狭窄的血流动力学、心肌血流灌注及心脏运动功能，主要的技术包括:运动负荷心电图、心肌灌注成像(MPI)、超声心动图(UCG)、正电子发射断层显像(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和CMRI等。目前IVUS、OCT、CMR等成像技术已成为研究和临床应用的热点，对冠心病作出准确的“解剖”和“功能”学诊断。下面就以上3项新技术作一综述。

1 IVUS

IVUS是将微型化的超声探头通过导管送入到血管腔内，实时显示血管360°横截面图像的技术。通过超声探头可以观察到血管腔和血管壁动脉粥样硬化病变的形态、判断病变的性质、测量管腔的大小及狭窄程度，还可用于指导介入治疗[1～4]。1971年 Bom首先发明超声导管，最先用于心腔和瓣膜成像，20世界80年代末开始应用于冠状动脉，是第一个临床上直接观察血管壁的成像系统，在研究冠心病发病机制、指导诊疗等方面发挥了重要的作用[5]。IVUS在冠心病主要涉及诊断和辅助治疗的应用。

1.1 早期或CAG不能确定的病变 IVUS与CAG比较不受投照体位的影响，能够准确地评估管腔和管壁的结构。对CAG无法判断的病变及特殊部位的病变，IVUS能够作出有力的补充，可直接显示冠状动脉的横截面，准确测量血管狭窄程度，成为斑块定性定量的“金标准”。因此，在指导介入器械及冠状动脉支架选择，优化支架植入效果，降低远期并发症的发生方面有着重要的价值[6]。

1.2 不稳定斑块的检出 临床有关不稳定斑块的IVUS研究数据大多来自回顾性分析和比较稳定性心绞痛和急性冠状动脉综合征患者病变处斑块的性质。通常动脉粥样硬化斑块分为4种:①软斑块，超声反射上低回声或无回声区域[7]；②纤维斑块，超声反射性的高低主要取决于纤维组织含量的多少，超声反射上介于软斑块和钙化斑块之间[8]；③钙化斑块，是超声上最易识别的一种斑块[9]，在超声图像上显示为强回声白色亮点及其背后明显的声影暗区；④衰减斑块，是一种特殊的斑块，在超声上显示为低回声区[10]，但其背后也有明显的声影暗区，常见于急性ST段抬高性心梗和其他急性冠脉综合征的患者[11]，对经皮冠状动脉介入术(PCI)后无复流和慢血流有一定预测价值。IVUS定义的不稳定斑块的多指偏心的软斑块，薄纤维帽，其下为无回声或低回声的脂核。一旦纤维帽发生破裂表面将出现溃疡或糜烂，继发血栓的形成。

1.3 血管夹层和壁内血肿 IVUS常被用于检测血管夹层或壁内血肿。血管夹层分为内膜、中膜、外膜夹层，其严重程度主要取决于深度、角度、长度、残余管腔横截面积以及管腔内夹层的横截面积，有时CAG很难鉴别，IVUS能够最终确诊[12]。壁内血肿是位于中层的血液集聚，使内膜向管腔移位以及血管外弹力膜向外移位所致，大多发生于介入治疗中或支架植入后，是一种危险的并发症[13]。

1.4 指导介入治疗过程 IVUS可更准确地描述病变及斑块的性质及分布，用于指导PCI策略的选择，优化PCI的方法和过程，帮助选择最佳介入术式及支架等器械。尤其是在冠状动脉复杂病变，如左主干(LM)、分叉病变、慢性完全阻塞性病变(CTO)及严重钙化病变中，可以帮助术者更好地把握手术的整个过程。Leesar等[14]研究发现，CAG显示LM无病变的患者中，行IVUS检查89%均存在不同程度的病变。IVUS在LM介入术中还可帮助判断边支导丝的位置，排除钢丝在支架外穿行，避免后续误操作造成支架严重变形。IVUS对钙化病变的判断优于CAG，能更好地指导介入中病变预处理。Nicholls等[15]对钙化进行了分级，0级，无钙化；1级，钙化弧度<90°，2级，钙化弧度>90°。钙化指数越高，则患者高龄、男性、高血压的可能性更大。

1.5 评价PCI后效果 冠状动脉支架植入后理想状态CAG的诊断标准是:残余狭窄<10%，前向TIMI血流3级，无影响血流的夹层存在，无重要边支闭塞，无可见的血栓及末梢栓塞[16]。但CAG无法充分识别支架植入后的膨胀及贴壁不良，而IVUS研究证实在有些没有充分膨胀或完全紧贴血管壁和扩张不对称的支架在CAG上可表现非常好，而高估了手术的效果。IVUS评价支架植入理想的标准包括:①支架贴壁良好；②支架最小横截面积(CSA)与正常参考血管CSA之比>0.8；③对称指数(支架最小直径与最大直径之比)>0.7；④支架完全覆盖病变[17]。Jang等[18]对IVUS指导下提高药物洗脱支架植入术的荟萃分析表明，与CAG比较，IVUS指导的支架植入可显著降低全因死亡的发生率，有力地证明了IVUS在LM介入中的重要价值。

IVUS除了以上的优势外，也有其自身的局限性。该技术为有创检查，存在一定并发症，不适于早期筛查，由于导管细小，加上导管本身的推送能力，在严重狭窄、血管扭曲明显的情况下常导致导管无法通过。超声导管造价较高也使该项技术在临床的广泛应用受限。该技术对术者经验也有较高的要求。IVUS对图像的判断依赖于相邻组织间声阻抗的差别，图像的重建是基于来自组织的声反射，而非真正的组织。IVUS的分辨率有时不足以分辨较小的纤维帽破裂、，而OCT的分辨率是IVUS分辨率的近10倍，达到10 μm，因此对检出细微的斑块破裂有重要价值。

2 OCT

OCT技术是利用近红外光在血管内或其他组织中显示相关组织结构成分的成像技术。OCT从最初用于眼科，逐渐扩展到心血管领域，作为一种新型技术应用于冠心病是CAG重要的补充。其分辨率达到10～20 μm，能够观察到血管内组织细微的结构，分辨率几乎超过了现有的其他血管内影像学技术，被称之为“光学活检”[19]。2001年美国麻省总院首次将OCT技术应用于冠心病的检查，由此掀开了OCT在冠状动脉疾病应用的序幕。

2.1 OCT对易损斑块的识别 易损斑块检测的方法很多，包括CAG、IVUS、血管镜、磁共振(MRI)、OCT等，但各种检查方法各有其长处和不足之处。易损斑块在OCT中主要表现为以下方面:①对纤维帽厚度的测量及薄纤维帽的识别:纤维帽的厚度是斑块易损性的决定性因素[20]。OCT是目前纤维帽厚度测量最精确的检查手段，纤维帽在OCT上表现为高密度、低反射的影像，而且OCT可以清晰地分辨出薄纤维帽的易损斑块。②斑块破裂及侵蚀:2012年OCT国际工作组的专家共识指出，斑块的破裂在OCT表现为内膜撕裂、破坏或斑块纤维帽夹层。而侵蚀则无纤维帽破损或空洞的形成，仅指血管内膜表面不正常或不连续并附有微小血栓[21]。③滋养血管:OCT能够区分直径50～100 μm的微血管。OCT上滋养血管的定义是≥3帧且与管腔不相通的无信号管腔结构图像[22]。④巨噬细胞[23]:巨噬细胞的活性是评价斑块是否稳定的关键指征。巨噬细胞在OCT上表现为信号丰富、明显或融合的点状区域。⑤血栓的识别:OCT与IVUS比较，其敏感性和特异性均高于后者，可识别各种血栓，OCT可以清楚地识别病变中是白色血栓还是红色血栓[21]。

2.2 OCT对冠状动脉介入的指导 OCT作为最新的腔内影像学技术，对冠状动脉介入术中和术后的指导均具有重要的价值。研究证实[24，25]，OCT对支架贴壁不良、夹层、组织脱垂等方面的检测灵敏度更高。①冠状动脉支架贴壁不良:是指金属支架丝与血管壁不贴合，被定义为支架丝表面与管腔内膜表面的轴向距离大于支架丝的厚度[21]。OCT对支架贴壁不良的识别可避免支架内血栓的风险，预防心血管事件的发生率[26]。②血管夹层:OCT利用其三维成像技术，可以辨别冠状动脉管腔是否真正存在狭窄，当不存在真正狭窄时，夹层的治疗无意义。Viceconte等[27]研究发现，在支架植入后行OCT检测的207次回撤中，29次由于发现夹层或严重残余狭窄而需额外植入支架。③组织脱垂:在OCT影像中，当图像出现表面光滑，不伴有信号衰减情形出现是为明显的斑块脱垂；而图像的表面不规则，伴有明显信号衰减的特征时，是血栓脱垂。Imola等[28]应用OCT对PCI术前斑块和术后支架植入做了安全性和可行性评价，其中15人因明显贴壁不良、组织脱垂、膨胀不良接受了进一步球囊扩张。目前的研究表明，通过OCT指导的支架植入可以进一步为术者提供更优化的信息，有助于进一步治疗策略的制定，使支架的优化植入变得切实可行。

2.3 OCT对冠状动脉复杂病变的指导 LM、分叉病变、CTO等病变是目前介入医师面临的巨大挑战。OCT的应用使这些复杂病变的患者得到了最优化的治疗效果，已成为指导复杂病变PCI手术一种新的辅助手段。LM病变占冠心病患者病变的4%～6%，其围手术期风险高、远期疗效不佳。尽管如此，相关文献显示OCT在LM治疗方面具有较高的指导价值。有研究显示[29，30]OCT用于LM-PCI手术的安全性和可行性，能够为PCI术提供更多细节方面的指导。分叉病变治疗难度大、失败率高，对介入医生是巨大的挑战[31]。OCT在分叉病变中能够帮助选择最佳尺寸的主支和边支支架，确定斑块的位置。三维OCT重建能够非常准确地确定钢丝穿越远端网孔的位置，减少支架贴壁不良的发生，有利于改善临床预后[32，33]。CTO难点在于钢丝常不能通过闭塞段，易误入假腔而无法到达远端真腔。近年来逆向技术、Crossboss等新器械的出现使CTO病变的介入治疗取得了较大的进步。OCT在CTO病变的临床研究数据偏少，证据尚不充分，但PCI术后OCT检测可及时发现支架贴壁不良，指导支架后扩张，优化PCI的手术效果。

OCT如其他技术一样也存在一些缺点和技术限制:①穿透力有限:最大穿透深度仅1.5 mm左右，使血管深部病变的观察受限；②当存在大量血栓或红血栓时，其下方的血管及斑块形态无法明确；③某些非凸入管腔的红血栓可能会误认为是坏死的脂质池；④当有斑块或泡沫细胞存在时因OCT穿透有限，而看不清血管外层的病变情况。同时OCT也会受血管扭曲不能通过病变血管段的限制。

以上影像技术均是从某一方面反映血管的局部情况，而CMRI作为多参数、多平面、多序列，可重复、较高的软组织对比成像、无电离辐射等优点的检查技术，可以获得心脏解剖结构、心脏功能、灌注、组织特性等数据，已经成为了心血管疾病诊断、鉴别诊断、危险分层、预后判断的无创性检查手段。尤其是近年来冠状动脉介入后“无复流”(NR)现象和“慢血流”现象的重视，CMRI在冠心病急性心肌梗死后微血管阻塞和心肌内出血的诊断方面凸显优势。

3 CMRI

CMR检查无电离辐射且无需使用碘对比剂，作为完全无创的技术已成为评估心血管疾病最为全面的影像学检查方式。CMR是评估心脏结构和功能的“金标准”[34，35]。目前不断完善的冠状动脉介入技术已显著提高了冠心病患者的生存率，但对于病变的进一步准确评估及预后评价方面尚需进一步研究。CMR通过“一站式”扫描[36]，能够全面评价心脏的解剖、形态、功能、代谢、心肌灌注、活性、相关并发症和合并症。微血管阻塞或NR现象是急性心肌梗死行冠状动脉再灌注治疗中常见的并发症，这种现象是不良预后的指标，亦是导致不良左心室重构的原因。通过CMRI检查明确其组织病理生理改变将有助于我们解释这一现象发生的可能机制及临床意义，评估介入治疗的有效性、指导后续药物治疗方案及治疗策略的选择具有重要的临床意义。

3.1 微血管阻塞(Microvascular obstruction，MVO) MVO的诊断可以通过CAG、UCG、PET、心肌声学造影等检查，但由于有创、缺乏足够的声窗、需要注射微泡造影剂等原因而受限。相反，CMR检查因能提供“一站式”的评估而受到推崇。根据缺血损伤的严重性，微血管的损伤将导致:①仅有MVO；②MVO合并心肌内出血(intramyocardium hemorrhage，IMH)[37]。临床研究发现心肌梗塞(MI)行再灌注治疗后3～7天应用延迟钆增强(LGE)技术评估MVO，MVO与临床预后呈独立正相关。MVO被认为是由于快速释放的细胞毒性因子[38]促进了血管的收缩、心肌细胞的水肿[39]、毛细血管内皮细胞肿胀、动脉粥样硬化的碎片以及中性粒细胞、红细胞、血小板等导致了远端血管腔的栓塞所造成的。MVO开始位于梗塞的核心，然后在48小时左右开始逐渐扩大[40]。

3.2 心肌内出血(intramyocardium hemorrhage，IMH) IMH被认为是MVO的一种严重表现形式，也被认为是PCI治疗若干小时后梗死核心微血管病变进展的表现[41]。IMH的原因是血管内皮细胞的损伤及红细胞在心肌细胞外间隙的聚集。IMH能够通过CMR的T2或者T2W序列评估。因为血红蛋白的分解产物使心肌在T2时段恢复的时间缩短，故IMH在T2 W表现为梗死区低信号。由于在梗死核心区域质子密度低的缘故，如果MVO未合并出血则在T2 W上可表现为低强化区[42]。在MI的急性期，出血在CMR影像上表现为低强化，其周围为在T2加权影像上代表心肌水肿的高密度信号。IMH的程度与病理性梗死面积高度相关，与再灌注治疗前血管闭塞时间成正比，但与溶栓治疗呈独立的关系(血液溶解的状态并不增加出血量)。

3.3 心肌缺血和存活心肌的识别 应用CMR识别心肌缺血和存活心肌在冠心病的诊断中具有重要的价值，同时也可以指导临床介入治疗决策。心肌缺血的识别主要通过负荷实验实现。心肌负荷试验分为药物负荷试验与运动负荷试验。药物负荷心肌首过灌注CMR开始于20世纪90年代，可定性或定量评价心内膜下或透壁性心肌缺血。心肌负荷试验常用的药物是:①直接冠状动脉血管扩张剂(如腺苷、瑞加德松)；②正性变时变力的药物(如多巴酚丁胺)。腺苷和多巴酚丁胺是CMR血管扩张负荷试验的主流药物。运动负荷试验可以提供劳力性症状与心肌缺血之间的直接证据。但到目前为止，CMR负荷试验几乎是通过药物负荷试验实现的。CMR心肌灌注采用T1 W来显示钆对比剂增强首次通过心肌时的变化，在临床中主要用于缺血心肌的检测。根据影像学特点，将心肌灌注分为三个等级:①灌注缺损区；②灌注减低区；③灌注正常区。近年来CMR灌注成像技术成为临床及影像学研究的热点，其不仅能及早的发现冠状动脉病变所致的心肌代谢及心肌灌注改变，还能够观察整体和局部心功能以及冠状动脉血流量改变等[43]，协助临床诊断等重要价值。

尽管CMR显示众多的优势，但仍存在诸多阻碍其在临床广泛应用的限制。如，钆基础的造影剂具有肾脏毒性；用于血管扩张的负荷药物(如腺苷)在CMR成像环境中需要额外的安全防范措施；检查时间长；价格偏贵；大部分心脏起搏器、除颤器受限于该项检查。

4 展望

未来我们需要更多地努力来提高我国冠心病患者介入治疗的质量，不仅是在冠心病就治期，更重要的是发病后的康复值得我们重视。积极建立信息化的心脏康复中心，应用现代化先进的影像学技术或影像融合技术改善患者的生活质量和远期预后，更多的为临床患者提供客观的安全性证据，将现代的影像尖端技术整合到心脏康复的模式上，提升医疗质量，降低医疗费用，减少再住院。

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Research progress of Coronary heart disease interventional imaging techniques

MA Min，HE Yong

(Department of Cardiology，West China Hospital，Sichuan University，Chengdu 610041，China)

HE Yong

In recent years，although the treatment and preventive measures of coronary artery disease (CAD) have varying degrees of improvement，it is still the greatest threat to human life and health.Due to its prevalence，early and accurate diagnosis has become the focus of CAD at present.With the continuous development of percutaneous coronary intervention，imaging technology for clinical diagnosis and treatment value has become increasingly prominent.Advanced imaging technology plays an important role in diagnosis，prognosis，risk stratification，and functional evaluation of patients with CAD.The progress of modern medical imaging performance in the imaging diagnosis，interventional therapy and network technology，etc.Looking into the future，the wider use of new technologies such as intravascular ultrasound，optical coherence tomography，ultrasound speckle tracking，and cardiac magnetic resonance will benefit more patients with CAD.

Coronary heart disease； Image technology； Intravascular ultrasound； Optical coherence tomography； Cardiac magnetic resonance image

贺 勇，男，硕士，副教授，中华医学会心血管病学分会心血管急重症学组委员，中国医师协会心血管内科医师分会动脉粥样硬化专业委员会，四川省医学会心血管专业委员会及四川省医师协会心血管内科医师分会委员，成都市医学会心血管病分会委员。研究方向:冠心病介入治疗。

R541.4

A

1672-6170(2017)01-0021-05

2016-12-15)