光学相干断层成像和血管内超声在PCI术中的应用比较

梁利平，朴哲浩，林小叶，金 鑫，崔 燕*,朴金花

(1.吉林大学第二医院 心血管内科，吉林 长春130041;2.延边大学附属医院老年病科)

近年来心血管疾病发病率明显升高，随着介入手术的广泛开展，一些辅助检查的应用也越来越普遍，其中包括血管内影像学检测技术光学相干断层成像(OCT)和血管内超声(IVUS)，通过阐述光学相干断层成像和血管内超声的发展，比较光学相干断层成像和血管内超声检测在经皮冠状动脉介入治疗(PCI)中的应用，包括指导支架置入、评价介入疗效等方面的优劣，从而提供更好的介入治疗。

1 IVUS和OCT的概况

血管内超声作为辅助冠状动脉造影术的技术，是将超声探头放入血管腔内，通过超声原理对血管内、血管壁及其周围组织的结构进行实时观测的一项技术。IVUS的发展经历了四个历程：(1)传统的灰阶IVUS(Gray Scale):灰阶IVUS可以显示管腔形态和血管壁，准确测量血管直径、横截面积和狭窄程度，指导冠脉介入治疗。(2)虚拟组织学IVUS(VH)以灰阶血管内超声技术为基础，能够定量及定性地分析粥样硬化斑块，而且更加直观和准确。灰阶IVUS与病理组织学有着极高的一致性[1]，被认为是“活体病理组织学”。(3)整合背向散射IVUS(IB-IVUS)：背向散射(IB)结合常规血管内超声(IVUS)使识别冠状动脉斑块成为可能，IB-IVUS可以更为详细地观察冠状动脉斑块中的成分。有研究表明[2]，根据FFR检测冠状动脉内的狭窄而进行腔内超声检查时，IB-IVUS较基于MLA的IVUS方法更有用。(4)iMAP-IVUS是基于射频(RF)信号模式识别的血管内超声系统，它可以提供关于冠状动脉斑块特征的客观和定量信息，RyotaroYamada[3]等人的研究提示iMAP-IVUS可以预测PCI术后远端栓塞和未来ACS事件。IVUS指导的PCI手术，比OCT的使用范围要广泛，但因钙化成分会遮挡回声，故对钙化病变应用受限；此外，由于数字模型中缺乏血栓算法，故不能识别血栓。

光学相干断层成像(OCT ) 是新兴的血管内成像技术，利用近红外线及光学干涉原理进行成像，轴向分辨率可达 4-10 μm，是IVUS的10倍，这使得它对于纤维斑块、脂质斑块、钙化斑块的识别率均高于IVUS，此外，它的分辨率接近组织学水平，能够观察动脉内膜夹层等微小病变，能够检出红白血栓，甚至可以判断血栓的新旧及成分。第一代时域OCT(TD-OCT)成像速度为1-2 mm/s，获得的检测图像质量不如IVUS，而且透射深度有限，最大探测深度仅2 mm，所以不适于左主干及开口病变。第二代频域OCT(FD-OCT)又称光学频域成像(OFDI)，它无需阻断血流，采集速度快达20 mm/s，最大限度地减少因冠状动脉闭塞引起的可能的缺血效应，可以应用于左主干及开口病变。不过从直径>3.5 mm的大血管中获得最佳的图像仍然有技术限制。

2 在识别易损斑块方面的比较

Higuma Takumi[4]等人的研究指出，急性冠脉综合征44%与斑块破裂有关，31%则是因为斑块侵蚀，所以识别易损斑块，对于PCI手术的治疗策略选择意义重大。易损斑块的特征可表现为纤维帽厚度<65 μm或坏死核心体积>40%。纤维帽厚度是最好的预测斑块破裂因素，巨噬细胞密度、炎症、钙化都在斑块破裂的发展过程中起了一定的作用，有研究指出，巨噬细胞对纤维帽基质的降解很大程度上影响着动脉粥样硬化斑块的不稳定，采用 OCT 技术可测量(53.4±10.7) μm纤维帽厚度，还可以检测纤维帽中的巨噬细胞。同样与斑块易损性相关的还有微通道，这些都需要OCT才能看到。传统IVUS受限于分辨率，虽然对易损斑块有较好的评价能力，但是它不能辨别红白血栓以及测量纤维帽厚度。但是OCT也有局限性，它不能识别较深的坏死核心。和虚拟组织学技术结合的VH-IVUS虽然同样不能准确定性<65 μm 薄纤维帽斑块，但它对坏死核心体积>40%的薄纤维帽斑块能够很好地定性(敏感度可达92%)。

3 在介入治疗中的应用

IVUS和OCT在介入手术中的应用主要是制定手术策略和优化支架植入，并可应用于研究再狭窄机制、评价介入治疗效果等方面。

IVUS在复杂病变特别是左主干或分叉病变中有较好的应用，Chirag Bavishi[5]等人进行的随机试验表明，与冠状动脉造影相比，IVUS指导的PCI使MACE发生率降低35%，包括需要植入四枚以上支架、小血管病变、分叉病变、慢性完全闭塞(CTO)等的复杂病变。IVUS的优势在于投射深度大，能够以整个血管壁为背景评估病变及其与组织的关系，即血管重构指数及斑块负荷，而且可以准确地测量参考血管直径和病变长度，便于PCI术前支架直径和长度的选取。由于OCT的侧向穿透能力只有 1 mm-2 mm，对于3 mm 以上直径的冠脉，它不能计算血管重构指数及斑块负荷，也不利于使支架直径达到最佳，这可能导致支架放置位点不能较好地覆盖狭窄管腔。

一直以来，最小支架面积一直被证明是再狭窄和早期及晚期支架内血栓形成的最强预测因子[6]，而且，几项研究发现[7]，IVUS引导的PCI之所以减少靶病变手术失败率，支架内血栓形成，主要不良心血管事件和死亡率，主要是因为术后最小支架面积比冠状动脉造影术大。ILUMIEN[11]等人的多中心随机对照试验，发现最后OCT引导PCI 的中位最小支架面积[5.79 mm2(IQR，4.54-7.34 mm2)]不劣于IVUS指导的PCI [5.89 mm2(IQR，4.67-7.80 mm2)，非劣效性P=0.001]，但也不优于血管造影PCI [5.49 mm2(IQR，4.39-6.59 mm2)，P=0.12]。该实验同时证明了OCT的分辨率高于IVUS成像，对检测术后解剖，贴壁不良，血栓和组织突出的敏感性更高。日本的一项纳入了817例患者的前瞻性，多中心，随机(比例1∶1)的研究[8]发现作为OFDI引导的PCI植入的支架直径为2.92±0.39 mm，IVUS-guide PCI的支架直径为2.99±0.39(P=0.005)，与ILUMIEN等人的研究结果一致。该研究还发现，两组间PCI手术成功率都很高，手术相关并发症的发生率都非常低且都相当。接受OFDI指导的PCI患者12个月的临床结果并不劣于进行IVUS指导的PCI患者。OFDI引导和IVUS引导下的PCI 8个月的血管造影二次再狭窄率和12个月的靶血管失败率均非常低。

内膜增生水平是支架内血栓形成的一个重要危险因素，IVUS很难划定内膜增生的范围和厚度，而OCT可以连续检测支架术后内膜覆盖率，从而指导术后双联抗血小板使用方案的期限。

IVUS在术前支架选取方面占优势，OCT在评价介入疗效方面略胜一筹，但是多数研究表明，二者的术后MACE并无统计学差异。事实上，OCT和IVUS各有优势，是互为补充而不是互相取代的关系。结合了双方优势的联合IVUS-OCT成像将诊断易损斑块的准确性提高到99%，而OCT和GS-IVUS为98%和93%，已经成为未来成像技术研究的一个热点。