光学相干断层成像技术在冠状动脉内应用的研究进展

侯方杰综述，周玉杰审校

光学相干断层成像技术（OCT）于2000年首次应用于冠状动脉（冠脉）内的检查。目前OCT分为两大类，即时域OCT （TD-OCT）和频域OCT（FD-OCT） ，前者需要球囊阻断血流，存在引起冠脉缺血的风险，后者则解决了前者的缺点，无需阻断血流，成像速度更快。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”，其轴向分辨率（10～15 μm）和侧向分辨率（20～90 μm）分别高于血管内超声（IVUS）10倍和3倍，被广泛应用于临床。IVUS能够发现内膜新生微小血栓，内膜的夹层及内膜侵蚀等，能准确地测定易损斑块纤维帽中所含的细胞成分及纤维帽的厚度。其敏感度和特异度均高于IVUS，能区分正常血管壁的内、中、外膜三层结构，对斑块进行定性和定量分析（ 如纤维帽的厚度及脂质核象限） ，识别斑块类型与斑块特征，区分红、白血栓及动态观察斑块演变，受到广泛的认可。现将OCT的应用进展综述如下。

1 光学相干断层成像技术评估急性冠状动脉综合征（ACS）患者罪犯病变斑块的特征

ACS的病变特征包括斑块破裂、斑块糜烂和（或）侵蚀、钙化结节、血栓形成、自发性夹层、冠脉痉挛等。尸检研究结果表明，因冠脉血栓形成导致猝死的患者中，斑块破裂患者占55%～65%，斑块糜烂患者占30%～ 35%，钙化结节占2%～7%[1]。OCT除了可以观察上述病变外，还可以识别像冠脉痉挛、冠脉自发夹层等少见原因。（1） 斑块破裂：指内膜撕裂、纤维帽不连续、斑块内空洞形成[2]。Shimamura等[3]通过OCT 检查发现，并非所有的斑块破裂都会导致ACS的发生，ACS患者斑块破裂处管腔面积和最小管腔面积明显小于无症状性冠心病患者，且脂质斑块和血栓的发生率也较无症状性冠心病患者低。（2） 斑块糜烂、侵蚀：指内膜表面不正常或不连续并附有微血栓，无纤维帽破损[2]。Jia等[4]的EROSION研究通过OCT观察，第一次提出斑块糜烂的比例，介于 25%～30% 之间，用影像学诠释了病理，与病理学检查结果相类似，对于由斑块侵蚀引起的ACS患者，抗栓保守治疗而不置入支架可能也是一种选择。（3） 钙化结节：OCT影像表现为单个或多个突向管腔的钙化区域，纤维帽不连续，血

栓覆盖[2]。经OCT发现ACS患者罪犯病变点状表浅钙化较多，大角度、大面积及较长的钙化沉积较少，与ACS的发生呈正相关，可能与斑块的稳定性有关[5]。（4） 血栓的识别：OCT的敏感度和特异度均高于IVUS， 表现为漂浮在管腔中或黏附在管壁表面的团块影，可以清晰的看到血栓的大小、位置，并鉴别病变中是白色血栓还是红色血栓，红血栓呈高衰减信号，白血栓呈低衰减信号[2]，甚至可以对血栓进行定量分析。Hu等[6]对于急性ST段抬高型心肌梗死患者行溶栓治疗后24小时行OCT检查，比较斑块侵蚀组和斑块破裂组在残余的血栓负荷、血栓分布和血栓特征方面的差异，斑块侵蚀组血栓负荷较低，主要为白色血栓，红色血栓较少，而斑块破裂组血栓负荷较重，血栓的核心是血小板，红色血栓分布于整个罪犯病变。（5） 冠脉痉挛：OCT影像表现为冠脉痉挛处血管内膜、中膜增厚，内膜突起。Park等[7]的研究，通过OCT评估血管痉挛病变的形态改变，这些改变可以引起ACS或慢性稳定性变异性心绞痛，结果显示血管痉挛引起的ACS相对慢性稳定性变异性心绞痛的主要改变是内膜撕裂、内膜侵蚀和微血栓。（6） 冠脉自发夹层或壁内血肿，OCT可以准确识判断真假腔、识别内膜破口，指导介入治疗，是诊断冠脉自发夹层最有价值的影像学手段[8]。

2 光学相干断层成像技术对其他斑块的识别

2.1 易损斑块： 易损斑块指容易形成血栓或可能迅速进展为罪犯病变的斑块，主要由大量的细胞碎片和细胞外脂质核心构成，并含有丰富的炎性细胞。Kume等[9]对108支冠脉病变进行IVUS、OCT及组织学检查，这108支病变来自于38例心脏标本，经与组织学诊断对照OCT对于易损斑块的诊断特异度为79%，敏感度为90%，比IVUS有明显优势。易损斑块在 OCT 中主要表现为以下方面：（1） 薄纤维帽粥样斑块（TCFA），是易损斑块最常见的病理类型，被认为是斑块破裂的先兆病变， OCT 是目前纤维帽厚度测量最精确的检查手段，OCT定义的TCFA是指OCT图像上脂质池范围超过两个象限以及最小纤维帽厚度小于65 μm的斑块[10]，多位于冠脉近段，左前降支多见[11]。（2） 点状钙化，其定义是长度小于4 mm，钙化弧度小于90°的钙化斑块，也与斑块的易损性有关，如果稳定性心绞痛患者发现这种斑块建议行经皮冠脉介入治疗（PCI）干预[12]。（3） 巨噬细胞: 评价斑块稳定性的一个很重要的指标就是巨噬细胞的活性。巨噬细胞在 OCT 上表现为信号丰富、明显或融合的点状区域。（4） 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。总之OCT发现易损斑块，有利于早期采取措施，避免ACS的发生。

2.2 钙化斑块： OCT上的钙化表现为边缘锐利、信号不均、弱背散射、弱衰减，因为其高分辨率，可以清楚地看到浅层钙化的边界，进而计算出钙化的体积，相比IVUS更有优势，但因其穿透力有限，对深层钙化评估效果不佳。Sakaguchi等[13]的研究通过OCT发现ACS患者点状钙化和斑块破裂的位置存在关系，这些细节观察可能会成为预防ACS发生的新的处理策略，并有利于对斑块破裂的机制加深理解。之前一直缺少一种可靠的方法来定量冠脉钙化， Krishnamoorthy等[14]通过OCT计算出相对精确的冠脉钙化的三维体积。

2.3 不同部位易损斑块之间的比较：曾有研究通过对38例诊断为ACS冠脉三支病变的患者行OCT检查，相对于罪犯病变斑块未破裂患者，发现罪犯病变斑块破裂的ACS患者非罪犯斑块中TCFA的比例更大，纤维帽更薄，脂质指数更大，更易发生破裂（35.3% vs 4.8%），表明这类斑块易损性更大，更容易发生心血管事件，对于这类病变应该采取更加积极的处理策略[15]。Kato等[16]对来自于104例患者的248处非最罪犯斑块行OCT检查，其中45处斑块来自于17例ACS患者，203处斑块来自于87例非ACS患者，结果显示，相比来自于非ACS患者， ACS患者的斑块中易损斑块更多，有更多的新生血管位于ACS患者的冠脉管壁接近管腔的位置。

3 光学相干断层成像技术评估支架内膜增生情况及支架内再狭窄

尽管IVUS和OCT都可以通过对支架内管腔面积和内膜增生进行测量，从而评估内膜增生及支架内狭窄情况。但OCT的评估结果更加准确，Nishimura等[17]的动物研究结果表明：OCT测量的管腔面积比IVUS更匹配组织学检测结果。因为OCT的高分辨率，可以对较薄的内膜进行识别，曾有研究通过对PCI后的患者分别行IVUS和OCT检查，在新生内膜增生的检出率方面，OCT比IVUS有更高的识别率和检出率[18]。新生内膜增生是引起支架内再狭窄的关键因素。二代药物洗脱支架内再狭窄的机制一直不是很清楚， Jinnouchi等[19]对337枚置入二代药物洗脱支架后发生支架内再狭窄的病变行OCT检查，结果显示早期支架内再狭窄主要是内膜增生，晚期支架内再狭窄主要是新生动脉粥样硬化。

4 光学相干断层成像技术指导PCI

既往的大量研究证实，OCT因其高分辨率的优势，可以更加精确地指导PCI，指导支架型号的选择，发现支架贴壁不良、支架膨胀不全、支架内内膜脱垂、内膜撕裂夹层及支架内血栓等，更好地优化PCI手术[20]。（1）支架贴壁不良或膨胀不全。PCI过程中释放支架时压力不够，或遇到严重钙化病变时容易发生支架贴壁不良或膨胀不全，从而导致支架内血栓的发生。如果能够及时发现处理，对于提高手术的质量、改善患者的预后有很大帮助。既往应用冠脉造影或IVUS评估效果欠佳。OCT可以清楚地显示支架横截面，清晰地显示支架丝与内膜的贴壁情况，弥补了以往成像手段的缺陷，从而避免严重的支架贴壁不良导致的支架内血栓风险。（2）支架断裂：药物洗脱金属支架发生断裂比较罕见，但生物可吸收支架在处理复杂病变时发生断裂的风险明显增加，OCT可以发现支架丝的断裂[21]。（3） 内膜撕裂： Viceconte等[22]的研究发现，在PCI后患者行OCT检查，14%的患者因为新出现的内膜撕裂或严重残余狭窄而补支架，30.9%的患者用更大压力或更大球囊进行优化，OCT可以指导支架的选择，优化支架膨胀和贴壁。（4）其他作用：有报道OCT可以帮助确定罪犯病变，当常规手段无法明确多支或多处病变的的罪犯病变时，OCT可凭借其高分辨率进行鉴别，对斑块破裂的发现率为73%，而IVUS只有40%[23]。

5 光学相干断层成像技术指导他汀类药物的应用

纤维帽的厚度是易损斑块的一个重要指标，Habara 等[23]通过OCT观察63例心绞痛患者的非罪犯病变，这些病变脂质含量比较高，分成氟伐他汀组+依折麦布组和单用氟伐他汀组，9个月后再次行OCT检查，两组的纤维帽厚度均明显增厚，脂质斑块的角度均明显缩小，氟伐他汀+依折麦布组效果更明显。Hou等[24]的研究通过OCT评估强化他汀药物治疗和中等强度的他汀对斑块纤维帽厚度的影响，结果显示，两组患者的冠脉斑块均比较稳定，但强化他汀组比中等强度他汀组的患者获益更明显。

6 光学相干断层成像技术评估不同人群冠状动脉斑块的特点

Chin等[25]通过OCT评估肾透析依赖的患者冠脉斑块特点，入选62例肾透析依赖患者，结果显示相对于无慢性肾病组，透析依赖组无论罪犯病变还是非罪犯病变均有更高的平均钙化弧度，两组间在脂质弧度方面没有差异，透析依赖组有更高的薄内膜钙化（钙化弧＞30°，内膜厚度＜0.5 mm）比例（41.9% vs 4.8%，P＜0.001），有更高的钙化结节比例（24.2% vs 9.7%，P=0.049），而在中层钙化和TCFA钙化方面无差异，这种薄内膜钙化如果用IVUS评估可能高估钙化的负荷。Eitel等[26]利用OCT观察应激性心肌病患者斑块的负荷和形态，共入选23例患者，发现应激性心肌病患者有很高的粥样硬化斑块负荷，包括TCFA，但是没有发现破裂斑块和冠脉内血栓。

当然OCT也存在一定缺陷，穿透力弱是其最大短板，探测深度最深仅为1.25 mm，而IVUS可达5 mm，但和不稳定因素有关的斑块特点均在管腔面500 μm内，因此OCT的探测深度可满足临床的需求[27]。此外OCT容易受到红细胞等的干扰，所以成像时需注射对比剂或乳酸林格液将红细胞冲走，一定程度上增加了造影剂的用量。但总体来说，OCT得到了广泛的认可，其高分辨率优势随着本身技术的完善和研究的深入终将显现[28，29]。