冠状动脉影像学和生理学的现状与未来

颜红兵 霍勇

实施经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）时总是面临着两个基本问题：冠状动脉病变应当治疗吗？应当如何治疗或者如何获得最佳的结果？由于冠状动脉造影只能提供血管腔的二维轮廓信息以判断狭窄程度，无法准确显示动脉管壁结构尤其是评估动脉粥样硬化斑块特征，临床实践中仅仅依据冠状动脉造影常常难以回答这两个问题。

冠状动脉影像学和生理学评估技术的进步，弥补了冠状动脉造影的不足，大大提高了PCI的精准性和合理性［1-2］。目前冠状动脉影像学和生理学评估方法有血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）、射频（radio frequency，RF）-IVUS、虚拟组织学（virtual histology，VH）-IVUS、iMAP或整合背向散射（integrated backscatter，IB）-IVUS、光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）、近红外光谱（near infrared spectrum，NIRS）、前述多种技术的融合、基于冠状动脉造影的冠状动脉定量血流分数测量（quantitative flow ratio，QFR）、血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）、瞬时无波形比值（instantaneous wave-free ratio，iFR）和其他静息指数以及微血管评估［1-4］。目前临床上最常用的是IVUS、OCT和FFR。

对于指导和优化PCI，IVUS与OCT相当，均优于冠状动脉造影［3-4］。这两种方法都可以最佳显示支架扩张、贴壁和并发症，以及支架失败的原因。然而，IVUS的不足包括有时不能解释IVUS图像，显示病变组织特征和血栓的能力有限，由于其分辨率低无法评估支架架丝覆盖病变的范围。虽然与IVUS相比，OCT分辨率高10倍，可以检测到IVUS遗漏的细微细节（边缘解剖和支架架丝覆盖病变的范围），清楚显示组织特征（例如钙化病变）和识别血栓的性质，但是应用OCT时需要使用更多的对比剂，需要反复冲洗清除内腔血液以清晰显示血管壁，往往需要预扩张拟成像的病变，并且OCT穿透组织成像的能力有限。此外，与IVUS相比，OCT引导优于冠状动脉造影引导PCI的临床循证学证据较少［1］。但是，临床实践中，IVUS或OCT有时并不能确定冠状动脉病变的生理学意义，需要进行FFR评估，例如评估临界病变或冠状动脉造影不同体位显示狭窄程度不同的病变。实际上，冠状动脉病变的生理学意义受病变血管长度、参考血管直径或心肌供血范围的影响。例如，狭窄程度一样，但是如果病变位于左回旋支，其生理学意义就相对较小。然而，FFR评估的准确性面临着器械（例如校正零点错误、监测导联心电图基线不稳、连接错误和回撤压力导丝导致的压力信号漂移）、操作（例如指引导管嵌顿、压力传感器放置位置不当和未充分扩张血管）和生理学（例如串联病变、心肌血管床减少以及以血管痉挛和血栓为特征的急性冠状动脉综合征）三个方面的因素的挑战。尤其是在急性ST段抬高型心肌梗死时，不能即刻实施罪犯病变的FFR评估，FFR值并不能解释所有形态学变化（例如斑块破裂导致血流改变），急性冠状动脉综合征患者的最佳界限值不明确，FFR评估导致操作时间延长，增加放射线照射时间和对比剂用量［1，5］。

冠状动脉病变影像学评估和生理学评估正在向着各种影像技术之间、影像学与生理学和（或）生物学融合评估的方向发展。OCT与IVUS融合影像（OCT-IVUS）是这种发展方向的一个方面［6］。由于OCT所采用的光学和IVUS采用的声学成像特点以及其固有的局限性，使两者在判定斑块特点、显示管腔和管壁结构方面各具优势，因此两者融合可以优势互补。另一个方面是QFR将冠状动脉造影与生理学评估融合，通过三维QCA和计帧法分析造影结果，计算出既往需使用压力导丝和血流激发后才能得出的FFR数值［7］。与传统压力导丝测定FFR相比，QFR与其匹配性高，避免了传统FFR测定时应用压力导丝、药物扩张冠状动脉获得最大血流并降低了医疗费用，有望在将来取代FFR成为评判冠状动脉狭窄生理学功能的一种好工具。第三个方面是多模腔内融合成像，例如IVUS与NIRS融合（IVUSNIRS）［8］、OCT与近红外自荧光（near-infrared autofluorescence，NIRAF）融合（OCT-NIRAF）和全集成导管无标签荧光寿命成像（fully integrated catheter-based label-free fluorescence lifetime imaging，FLIm）与OCT融合（FLIm-OCT）等，不仅能够提供冠状动脉病变的解剖学信息，同时显示病变的病理学结构和生物学特征［9-10］。应用多模态OCTNIRAF成像系统可以评估具有坏死核心的富脂质斑块，通过全集成FLIm-OCT成像导管自动识别高危斑块。

总之，虽然在多数情况下，应用现有IVUS、OCT和FFR为代表的现代冠状动脉影像学和生理学技术能够回答实施PCI时需要回答的两个基本问题，但是从精准医学的角度来看，需要有小型化、可视化和智能化的多种冠状动脉影像学与生理学融合技术，来显示冠状动脉病变的解剖学、生理学和病理生物学特征，以指导临床实践。