血管内超声在冠脉介入诊疗中的应用研究▲

吴 凯 何贵新 任加以 陈天宇

(1 广西中医药大学，南宁市 530001；2 广西中医药大学第一附属医院心血管内科二区，南宁市 530001)

【提要】 血管内超声(IVUS)是近年来新兴的冠状动脉疾病介入治疗技术。IVUS是将微型化的超声探头通过导管技术送入血管腔内，可以显示血管的横截面图像，并能准确地了解血管壁形态和管腔狭窄情况，尤其是在诊断和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病方面具有较高的价值。随着科学技术的不断进步，近年来IVUS及其相关技术有了显著的扩展和提升，极大地提高了冠心病的诊断和治疗效果。

冠状动脉粥样硬化性心脏病是指冠状动脉发生粥样硬化，引起管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病，简称冠心病(coronary heart disease，CHD)，也称缺血性心脏病[1]。冠心病是21世纪人类死亡的主要原因之一，由于支架置入术的广泛开展，冠心病患者的生存率大大提高。因其具有便于操作、治疗意外风险小及危急情况下可以立刻打开病变血管等显著优势，介入治疗已被普遍地应用于临床诊断及治疗[2]。

血管内超声(intravenous ultrasound，IVUS)是一种通过现代科技将无创的超声技术和有创的导管介入技术相互融合的新型诊疗方法，该技术有助于临床医师精确地把握冠脉造影不能显示的管壁形态及管腔狭窄程度[3-4]，特别是对于缺血性心脏病的诊断及治疗有极大意义[5]。现阶段的IVUS已越来越普遍地应用于血管动脉粥样硬化病变的诊断和治疗。如何将IVUS更好地用于临床疾病的诊疗是近几年备受关注的热点。临床研究显示IVUS在明确诊断冠心病和运用支架置入技术治疗冠心病中的临床价值是巨大的，而且还有更进一步的应用空间[6]。本文对近年来IVUS应用于冠脉介入诊疗的研究进展作一综述。

1 IVUS在冠状动脉病变诊断中的应用

冠脉造影(coronary angiography，CAG)显示，血管狭窄超过50%的患者可被确诊为冠心病，血管狭窄超过70%的患者需要常规干预，狭窄介于50%～70%时必须要运用IVUS对病变血管段进行检查。在临床诊断中，经常有平板运动试验结果为阳性，而CAG显示病变血管狭窄尚未达到血管腔面积的一半，这种情况下由于医师过分依赖及信任冠脉造影结果，往往会低估了患者的冠脉狭窄水平，延误最佳治疗时机。出于准确诊断、及时治疗的目的，此时若及时进行IVUS则非常有利于准确判断病灶的性质及当前是否稳定[7]。这种检查手段的必要性在早期冠状动脉疾病的诊断过程中尤为突出，因为冠脉造影检查只是通过造影剂充盈的轮廓来间接显示血管腔的直径，医师无法直接观察到管壁是否发生病变，也无从分析斑块的组织学变化，更不能获得粥样斑块形态及性质的详细资料，而这种缺陷是致使医生错误估计病情严重程度的重要因素[8]，其原因很可能与动脉粥样硬化早期的代偿性冠状动脉扩张和血管重塑相关，所以CAG很难诊断出早期的冠脉粥样硬化病变。冠状动脉壁的三层结构(强烈回声的内层、弱回声的中层和强回声的外层)可以通过冠脉血管内超声清晰地显示出来。当血管狭窄是轻微的但又存在动脉粥样硬化斑块时，IVUS可以确诊冠脉病变。临床工作中我们常会见到部分患者主诉胸痛，而冠脉造影却提示未见明显狭窄。有研究指出[9]，若进一步对前降支行血管内超声，约70%的患者可诊断出早期粥样硬化。因此，我们将IVUS与CAG这两种手段结合起来应用，对于提高冠心病的早期诊断率有极大的价值，尤其是对于临床上高度怀疑冠心病但CAG检查结果提示正常的患者来说，更是非常必要的[10]。

2 IVUS在冠状动脉介入治疗中的应用

2.1 评估粥样斑块的性质 CAG自出现到现在，一直被认为是冠脉血管病变斑块诊断的标准，但是病理结果显示，冠状动脉造影的二维图像和实际的血管病理解剖往往存在较大差异。冠脉造影的局限性在于对疾病的把握是通过观察造影剂充盈形成的形状间接表现管腔的平面图形[11]，以此来评估血管腔面积，因不能准确判断病变血管壁的管腔特征和粥样硬化斑块性质，常常导致低估血管病变的严重程度。而现在，病灶性质的判断、血管最狭窄处的评估和病变斑块性状的估计，并据此来评价病变冠脉管壁的具体构成和狭窄的计算，这些都可以通过血管内超声来完成。通过微型化超声探头发出的超声波再反射回来的回声可以确定血管粥样斑块的性质。经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)和支架置入手术会因不同粥样斑块的特征而形成不同的手术结果。软质斑块比硬质斑块扩张得更多，而硬质斑块的碎裂则多一些。不同斑块在血管内超声下会显示出不同的回声特点，根据这个特点我们将其划分为几个类别，主要包括回声亮度与心外膜接近的纤维斑块，回声亮度低于心外膜的软斑块，具有强回声伴声影的钙化斑块，及兼具不同性质的混合斑块[9]。然而不同的斑块回声会在灰阶IVUS图像发生重叠，并且血管内超声虚拟组织成像(VH-IVUS)可综合利用超声频率和斑块组织元素的振幅信息作出有效的识别，弥补了灰阶IVUS的不足。纤维斑块、纤维脂肪斑块、坏死核心组织、钙化组织在VH-IVUS图像上分别显示为深绿色、浅绿色、红色、白色区域。VH-IVUS能分别预测这四种组织，其准确率分别为：93.4%、94.6%、95.1%、96.8%[12-13]，这一结果与病理组织学有着极高的一致性[14-15]，因此VH-IVUS又被称为“活体病理组织学”。

2.2 选择介入血管 影像位置的改变不会对IVUS产生影响，IVUS不仅可以准确判断狭窄程度，而且可以判断血管影像上所见的严重性病变的性质。冠脉造影检查时，造影剂填充效果不理想的情况在临床上非常常见，加之造影在血管的入口处与主动脉之间会形成一个夹角，这个夹角对于左主干及右冠状动脉开口处病变程度和性质的判断会有不同程度的影响，对于病情的及时正确诊断也有一定的阻碍，而IVUS能恰到好处地解决这个难题[16]。分叉病变的治疗方案可以因不同程度的分支血管受累而作出相应的处理，CAG等检查往往不能充分判断血管分支病灶的严重程度。IVUS的细小导管则可以直接进入病变的分支血管而直观地进行观察以了解分支病变血管的狭窄程度和病变性质。经冠脉造影证实三支病变的，不可能同时采用经皮球囊冠状动脉成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty，PTCA)和冠状动脉支架植入术，这种情况下可采用冠脉内超声评价病变血管的狭窄程度、血流储备能力，选择适合的血管进行介入治疗[17]。IVUS图像的分析根据AHA(American Heart Association)和ESC(European Society of Cardiology)标准[18]。(1)定性分析：分为软斑块、硬斑块、钙化斑块及混合性斑块；(2)定量分析：包括管腔横截面积(LA)、外弹力膜面积(EA)、斑块面积(PA，PA=EA-LA)、斑块负荷(PA/EA)、偏心指数(EI，EI=斑块最小径/斑块最大径，EI<0.5为偏心性斑块，EI>0.5为同心性斑块)。经过定性、定量分析后，运用IVUS对病变成分进行评估，再测量血流储备力。应选择管腔狭窄最严重的(管腔面积<3 mm2)和血流储备力不正常(血流储备力<3.0)的病变冠脉为支架置入治疗的血管，这样的治疗方式即“功能性PTCA”。

2.3 选择介入器材 冠状动脉支架置入术是目前治疗冠心病最常用的手术。冠状动脉支架在置入前通常需要使用气囊预先铺展冠状动脉的狭窄区域，为支架置入创造良好的通路。支架置入是否完美贴壁、扩张充分，直接关系到患者的近期和远期疗效及并发症发生率。现今常用的冠心病诊断手段即为冠脉造影，但是传统的冠脉造影技术对于疾病诊断有其技术上的局限性，体现在对病灶的判断只能通过观察管腔内造影剂填充的轮廓来间接实现，并且不能直接测量血管直径，对于血管的阻塞水平需要与附近血管直径对比来间接估算，准确性有所欠缺，并且因为不能直接观察病灶，所以对于其性质特点也不能准确掌握[19]，因此冠脉造影指导下的PCI术有15%～20%的概率会发生支架不完全扩张[20]。所以，采用一种更好的指导支架置入的方式变得极为重要。为选择合适的支架，在行PCI前可以先行冠脉内超声检查，以便精确计算目标血管的最大和最小截面积，得出血管最大直径和面积，以及目标血管病变区域的血管直径和面积，以此帮助确定置入支架的大小和长度[21]。血管内超声对临床上介入器材的准确选择具有很大的指导意义[22]，特别是在支架置入前接受PTCA球囊预扩张的患者，在明确腔径和确定支架尺寸方面帮助较大。

2.4 指导冠脉支架介入术 因为血管造影技术只能间接显示血管轮廓，而如前所述，这种特点势必会有测量不准确的弊端，导致难以准确置入大小合适的支架，而临床上出于患者的安全考虑，为了避免支架过大造成血管破裂或剥脱风险，通常会选择偏小的支架[21]。而血管内超声则可以通过超声波探测的原理来解决这一系列问题。首先由导管将微型超声换能器放入血管腔内，直接显示血管的形态，准确测量血管的直径及阻塞程度，还可以由超声的回声特点判断病灶类型[9]。与CAG对比，在IVUS图像的指引下置入支架能更准确地选中血管病变的节段，支架置入部位更好更充分，手术效果也更好，安全系数更高。根据冠脉内超声结果，可确定直接支架置入的可行性，并选择直径大于病灶2 mm的支架。一些支架不能完全黏附在血管壁和(或)扩张不对称时，IVUS可以很好地进行影像对比成像；如果IVUS能证明支架置入是满意的，就可以安全有效地降低系统抗凝水平[23]。这些发现有助于改进临床支架置入方法，常规使用高压球囊扩张使支架充分扩张和黏附于血管壁。支架置入后如果支架扩张和血管壁黏附不完美，则需要使用膨胀气囊扩张。支架置入不当，尤其是扩张不足，是支架置入手术后，药物洗脱支架内再次发生内壁斑块形成，导致管腔狭窄的重要原因。在支架放入后可以运用IVUS直接察看支架置入的对称、膨胀程度，并观察支架的贴壁情况，测量并计算管腔的最小直径/最大直径。若是该比值小于0.7，提示支架扩张不良，则进一步加大球囊压力，直至支架扩张到满意程度。支架最佳置入的IVUS标准[22]：(1)支架完全扩张，支架与血管内膜表面之间没有空腔或暴露的夹层；(2)支架均匀扩张且对称指数>0.8；(3)支架位置满意，完全覆盖病变，支架内管腔横截面积接近参照血管横截面积。

2.5 评价治疗效果 IVUS可以通过实时画面直观地看到置入血管壁内的支架是否对称，精确测量支架完全扩张后的大小，以及置入支架与病变血管壁是否完全贴合而没有夹层。相比于IVUS的实时观察和对斑块的评估优势，其他技术均不理想。定向旋切术和高频旋磨术可以直接用于去除冠脉斑块，但在实施之前需经血管内超声明确冠状动脉的病变性质及程度。IVUS不仅在协助病情诊断及选择支架方面有较大作用，治疗后复行血管内超声检查还可用于了解治疗效果及观察血管内病灶是否清除彻底，为进一步治疗提供依据[9]。目前，普遍认为IVUS指导的介入治疗的最终标准是行IVUS显示最小血管直径>2 mm和(或)血管面积>6 mm2[24]。用IVUS判断介入治疗是否达到预期效果时，也可以同时观察治疗过程是否存在其他并发症[25]。在球囊扩张的膨胀血管，可观察到动脉粥样硬化斑块破裂、压迫、撕裂和剥离。对于支架置入手术后再发生支架内狭窄的评价，一般在支架放置完成后，通过超声检查全面评估支架的形态与血管壁的贴合状况、展开情况是否理想等[19]。随访PTCA和(或)支架置入后6个月以内的临床表现和异常心电图改变，如有异常应怀疑冠状动脉支架内再狭窄。药物支架术后再狭窄的发生与支架的扩张不充分和贴壁不良以及局部有明显的钙化等因素有关。从目前一系列的临床调查发现，约30%的患者在介入手术治疗后会发生支架内再狭窄[26]。国外的临床数据也显示，只有50%的患者在PTCA后通过冠脉造影能发现斑块夹层，但运用冠脉超声查出的却有60%～80%[16，27]。其原因可能为斑块破裂使造影剂进入破裂的裂隙及夹层组织内，导致造影出现即刻管腔增大的假象。所以CAG很难发现植入支架内斑块再次堵塞血管，而不能用来评估PTCA后发生狭窄的机制。药物洗脱支架内再次产生粥样斑块造成狭窄是当前介入手术的热门问题。IVUS是当前用来发现支架内再狭窄最切实可行的手段。研究发现[6]，发生再狭窄主要是因为血管平滑肌细胞过度增殖、迁移导致新生内膜大量增生和血管重塑。术中支架吻合不完全时，IVUS可以指导作进一步的调整，IVUS引导组的预后明显优于非IVUS引导组[28]。血管内超声最重要的临床价值，在于能对冠脉内置入支架的置入效果进行实时评价。

3 IVUS在造影剂肾病、慢性肾脏病中的应用价值

造影剂肾病(contrast induced nephropathy，CIN)是指放射学造影术后无其他原因所致的急性肾功能减退[29]。冠脉造影或行PCI时使用对比剂可导致急性肾损害(acute kidney injury，AKI)，患有慢性肾脏病(chronic kidney diseases，CKD)者更容易因此导致病情进行性发展；在复杂的PCI中常常应用大量造影剂，较大地增加了AKI的发生率。Ogata等[30]回顾性调查了接受PCI治疗的CKD患者，分析对比剂用量与AKI和1年临床结局的关系。结果显示，对比剂用量少的患者，AKI发生率及1年内维持性血液透析次数、死亡率显著降低，CKD的发生和对比剂用量有明确的相关性。目前尚无相关报告提示针对CIN的有效治疗方法，但是IVUS指导的PCI治疗明显减少了对比剂用量，对比剂用量不足10 mL时IVUS指导的PCI术依然可以顺利进行[31]，甚至有对对比剂敏感的患者在无对比剂下只使用IVUS行PCI而获成功的报告[32]。

4 冠脉内超声的不足与展望

IVUS的超声波探头进入血管后发出高频声波，不同的组织以不同回声发送回系统，IVUS将接收到的信号转化成血管图像，再通过显示器显现出来。通过观察横断面图像有助于评估疾病的存在和程度、斑块形状和形态、穿越病变时的导丝位置以及支架位置的后处理。通过IVUS可以让医生从内到外看到血管，从而有助于指导和确定患者的介入治疗，但是在实际临床运用中IVUS也有其不足之处。现阶段已经拥有IVUS设备以及熟练掌握有关成像的导管系统等方面知识和成像方案，能够立即应用于患者，并且在介入手术过程中不被中断的医务人员等相关条件的医院还很少。目前IVUS的检查费用较高，因此不能普遍地运用于患者。而且血管内超声存在一定的安全性问题，送入血管内的超声导管有可能会引起短时间的冠状动脉痉挛，导管对血管壁的伤害也会增加再次狭窄的可能性。另外，受目前技术水平的限制，血管内超声的分辨率太低，不能发现微小病灶、斑块的改变和贴壁情况，只能测量病变血管的一小段，不能同时观察整个冠脉系统。但是IVUS系统给介入医师提供了一个直观的界面，可实现介入手术最佳的易用性，提供相对理想的血管图像和生理学选择。随着科学技术的不断发展和IVUS的普及，血管内超声必然会成为介入手术中必不可少的一部分。