光学相干断层扫描技术在动脉粥样硬化斑块评估中的应用进展

2018-01-12李朝宋彦丽林杰朱弘璐王天罡武一平

中国卒中杂志 2018年8期

李朝，宋彦丽，林杰，朱弘璐，王天罡，武一平

卒中目前已成为全球范围内最严重的致死、致残性疾病之一，据统计每年我国约有100万人死于卒中。动脉粥样硬化是引起缺血性卒中的主要病因。约30%的缺血性卒中是由颈动脉粥样硬化所导致的[1]。颈内动脉粥样硬化性狭窄、斑块破裂及继发血栓形成，均会导致缺血性脑血管病的发生。光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）技术是近年来发展迅速的一种血管内成像方法，具有抑制散射光、高分辨率、高灵敏性等特性，能够精确地观察组织超微结构，因此被称为“光学活检”[2]。它可以对动脉粥样硬化斑块的成分、特征以及支架术后进行分析评估，以此预防和干预缺血性事件的发生。

1 OCT技术简述

OCT是基于光源的相干特性对活体组织内部超微结构进行断层成像的一种血管内成像技术[3]。类似于血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS），只不过OCT用的是光波而非声波。其超高的分辨率（10～20 μm）相对于IVUS有明显的优势。OCT的基本成像原理是把光束射到要被成像的组织或样本上，光束被不同距离上的显微结构反射，用干涉测量法测量其所反射的光的时间延迟。在不同的横向位置上连续的轴向距离测量，然后把获得的信息显示为二维的横截面图像。组织结构不同，其反射的红外光强度、密度和延迟时间也不同，因此使用OCT区分各种组织图像变得方便易行[4]。传统的OCT技术，由于近红外线难以穿过红细胞，成像时需要阻断血流以排除血管中的血液。不足之处是它会造成细胞缺血，操作存在一定的风险，因而限制了OCT的临床普及。新一代的OCT成像系统——频域OCT扫描速度更快，分辨率更高，每秒钟的扫描帧数为100帧，回撤速度大约20 mm/s。因此，只需注射一次造影剂就可完成血管的成像，其所用的手术时间更短，OCT图像采集期间所引起的缺血症状更少，有效地保证了患者的安全[5]。目前，频域OCT技术尚不成熟，仍需要大量的研究数据来证实。1991年，David Huang等[6]首次证实了OCT在眼科方面的应用价值。1997年以来，OCT逐渐应用于心血管方面的检查治疗及介入评估。近年来，也逐渐用于评估颈动脉粥样硬化斑块及颈动脉支架术后。

2 OCT技术对颈动脉粥样硬化斑块的识别

缺血性卒中的发生是由多种病因共同导致的，动脉粥样硬化是脑血管病的病理基础，斑块形成是其显著标志之一。近来发现，缺血事件的发生已不单是由血管狭窄引起，斑块内的成分才是影响其发生的主要因素，斑块破裂和血栓形成即易损斑块的出现更是缺血事件发生及复发的危险因素。斑块破裂后会产生相应的栓子，随着血流进入颅内，较小的栓子导致分支动脉堵塞，造成短暂脑缺血发作或相应区域脑梗死的发生。较大的栓子会造成颈内动脉及大脑前、中动脉的堵塞，从而导致大范围的急性缺血性卒中的发生[7]。据报道称，急性缺血性卒中患者的颈动脉斑块发生率高达58%，其中易损性斑块占42.2%[8]。James E. Muller等[9]最早提出了“易损斑块”这一概念。1997年，Allen P. Burke等[10]将“易损斑块”定义为“薄纤维帽的动脉斑块”（thin-capped fibroatheroma，TCFA），指含有脂质核，纤维帽厚度＜65 μm，纤维帽伴有炎细胞浸润。易损斑块的主要标准：①活动性炎症（单核细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞浸润）；②大的脂质核、薄纤维帽；③内皮剥脱伴表面血小板聚集；④斑块裂隙；⑤狭窄程度＞90%。易损斑块易于破裂形成血栓，从而进展为缺血性卒中事件。基于此，更多的人开始重视易损斑块的评估。因此早期识别、预测易损斑块，及时采取干预措施对预防不良脑缺血事件尤为重要。

近年来，OCT广泛应用于易损斑块的评估并取得显著进展。近红外光谱可以描述斑块的成分进而提供有价值的预后信息[11]。OCT最初用于动脉粥样硬化的检测是在体外进行的，以此来判定OCT的近红外光能否有效地透过组织，从而为在体内的应用提供验证。有研究者从尸检中鉴定出3种斑块类型，分别是纤维斑块、纤维钙化斑块、脂质斑块[12]。对于区分何种类型的动脉粥样硬化斑块，OCT具有高度的特异性和灵敏性。OCT技术对纤维钙化斑块识别的灵敏度为96%，特异度为97%；对脂质斑块识别的灵敏度为90%，特异度为92%；对纤维斑块的灵敏度为79%，特异度为97%[13]。纤维斑块呈现均一的高信号区，脂质斑块的特征是边界模糊的低信号区，钙化斑块在OCT图像上表现为边界清晰的低信号区[12]。OCT以其极高的分辨率，可精准评估管腔的细微结构，尤其是纤维帽的厚度、巨噬细胞的浸润、脂质斑块的大小、钙化结节、斑块破裂、浸润及血栓等不稳定因素[14]。

纤维帽的厚度是评价易损斑块的重要指标之一。有相关研究证明，OCT能够准确检测纤维帽厚度[15]。纤维帽主要由平滑肌细胞及胶原纤维组成，金属蛋白酶的作用和血管的重塑会导致胶原纤维降解和平滑肌细胞减少，最终纤维帽变薄进而斑块破裂[16]。纤维帽的厚度主要由两部分决定。第一，已破损的纤维帽，主要由纤维帽边缘和根部的中点测量得知；第二，纤维帽最薄处，由破损纤维帽最邻近的完整纤维帽中测量得出。有研究发现，有血栓形成的易损斑块主要存在于那些薄纤维帽的斑块中[17]。因此，早期监测纤维帽的厚度，可以及时采取相应措施，进而预防急性缺血性事件的发生。一项观察性研究通过OCT证实，接受他汀类药物治疗的患者出现斑块破裂的人数更少，并且纤维帽厚度有增加的趋势[18]。目前，OCT是体内检测纤维帽厚度最为精确的检查手段之一。

OCT技术可以识别血管内血栓是否存在及其性质。与IVUS不同，OCT以其极高的分辨率能够准确地鉴别血栓的形成。不同性质的血栓，其光学属性不同，在OCT上的影像表现也不同，如红色血栓富含红细胞，血栓表面有高背反射和强衰减性；白色血栓含有大量血小板，低背反射，信号较均匀；混合血栓信号反射介于红白两者之间[19]。有研究得出，有血栓形成的纤维帽明显薄于无血栓形成的纤维帽[17]。当然，纤维帽的厚度和血栓之间的关系需要进一步的研究证实。

OCT也可用于巨噬细胞的浸润。有研究显示，巨噬细胞的浸润程度越高，则斑块破裂和血栓形成的风险也越高[20]。巨噬细胞富含脂质，且斑块内巨噬细胞体积可达30～50 μm，使得OCT容易分辨出来。Guillermo J. Tearney等[21]证实OCT测量的巨噬细胞密度与组织细胞学测量结果呈正相关（r=0.84，P＜0.0001），与组织学测量的平滑肌肌动蛋白密度呈负相关（r=-0.56，P＜0.005)。

在评估斑块破裂方面，OCT也有贡献。近来，越来越多的人认为斑块破裂是造成缺血性事件的主要原因之一。通过OCT指导研究显示，斑块破裂常发生在肩部（64%），其结果同样在组织病理学和血管内超声中得到证实。斑块肩部高的剪切力、金属蛋白酶活性增高和活动性炎症部分解释了这一现象[17]。

有研究证实，OCT也可以对支架置入术后的冠脉斑块在纤维帽厚度、管腔偏心度、支架扩张性、支架贴壁不良、组织脱垂、血栓形成、支架对称性等方面进行精准的检测[22]。IVUS观察不到的内膜、中膜、弹力板等[23]。OCT对于斑块的监测与组织病理学有高度的一致性。当然，OCT在评估颈动脉易损斑块方面仍然处于起步阶段，研究者对OCT的认识还不成熟，OCT诊断斑块上有以下几个问题：①组织穿透力弱，约2～3 μm，足以分析大多数血管内膜下粥样斑块，但对于管壁的深层组织评估欠缺，尤其是监测斑块的面积方面存在不足，可能会高估管腔的面积，且不能准确检测狭窄程度[24]。②因其操作中需阻断血流且耗时较长，对管腔的显示能力有限[25]。③检查为有创性操作，存在栓塞的风险，且操作较复杂，术中患者可能会产生不适感。④对于一些长病变粥样斑块，OCT的成像结果不尽如人意。⑤价格较昂贵，目前仅在小部分地区应用，仍难以全面推广等。

随着OCT临床研究工作的发展，将更大地拓展其适应证，为及早诊断易损斑块提供依据，并逐渐建立一套标准化的流程体系，从而对预防和降低卒中的发生有重要的指导意义。相信并且期待OCT在临床工作中取得巨大进步。