光学相干断层扫描在冠状动脉粥样硬化性心脏病介入中的应用

赵祖亮 杨承健 叶新和

我国心血管疾病患病率及死亡率处于上升阶段[1]，目前冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)影像学诊断方法主要有冠状动脉CT血管造影(CTA)和冠状动脉造影等。冠状动脉CTA易受钙化斑块及CT投影角度的影响，对血管情况的判断存在一定误差。冠状动脉造影是诊断冠心病的金标准[2]，但只能在二维图像上观察到血管，不能观察斑块的性质和血管结构[3]。随着科技发展，冠状动脉内影像技术如光学相干断层扫描(OCT)等开始用于指导冠心病的介入治疗。

1 OCT的发展

OCT使用近红外光探测斑块成分，可达到10～20 μm的轴向分辨率和70～90 μm的横向分辨率，与血管内超声(IVUS)相比，可以更好地显示浅表动脉壁的结构。OCT图像可见血管内膜薄，明亮并且细密，中膜暗淡呈圆环状，外膜明亮略显疏松。Di Vito等[4]通过OCT对15例患者的冠状动脉进行成像，发现OCT下冠脉动脉斑块影像学诊断与斑块的组织病理学一致。OCT的分辨率超过了现有的其他血管内影像学技术，被称为“光学活检”。OCT可提供与IVUS相似的信息，能指导冠状动脉内药物洗脱支架及生物可吸收支架(BRS)的植入[5]。第一个OCT系统是由Huang[6]在1991年发明的。21世纪初，Yabushita等[7]记录了人类冠状动脉粥样硬化的第一张OCT图像。OCT发展史上相继出现了早期的时域OCT(TD-OCT)系统和更新的频域OCT(FD-OCT)系统。FD-OCT的主要优点是图像采集时间较时域OCT缩短10倍，可在几秒内提供较清晰的图像。因为使用的造影剂量小，图像获取时间短且不需要阻断血流，所以FD-OCT系统具有比TD-OCT系统更好的临床安全性[8]。不同观察者利用OCT对冠状动脉管腔内斑块形状及成分的评估高度一致[9]。OPUS-CLASS研究[10]表明，与IVUS相比，FD-OCT在检测血管内部组织突出、支架膨胀不全、支架边缘情况、血栓等方面更敏感；FD-OCT测量的最小管腔面积和平均最小管腔直径均小于IVUS的测量值(P<0.001)。OCT能对斑块进行精确分型，能识别血管内膜、斑块纤维帽、胆固醇结晶、钙化、血栓、支架梁等成分[11-12]。Pettersen等[13]观察1例冠状动脉旁路移植术后1个月的患者的静脉桥血管内部结构，结果提示OCT在进行静脉桥粥样硬化相关参数的测量时具有良好的重复性。斑块破裂是急性冠脉综合征(ACS)最常见的原因(约60%)，斑块侵蚀致ACS占22%～44%，钙化结节致ACS约占8%左右，冠状动脉夹层和痉挛致ACS的比例更低[14-15]。Niccoli等[16]利用OCT观察ACS下冠状动脉内斑块性质及结构，认为OCT可作为ACS的危险分层依据。

2 OCT下斑块的特征

OCT下纤维斑块表现为均匀的、信号丰富的区域(高度反向散射区域)；脂质斑块表现为信号贫乏的区域(脂质池)，边界不明确；钙化斑块表现为信号贫乏区域，上边缘和(或)下边缘清晰。OCT的独特价值在于检测易损斑块。易损斑块具有以下特征：(1)具有薄纤维帽(<65 μm)覆盖的坏死核心，即薄帽纤维粥样瘤(TCFA)；(2)纤维帽附近存在活化的巨噬细胞；(3)新血管生成[17]。易损斑块下新生血管易破裂，导致斑块内出血、冠状动脉管腔狭窄[18]。Mariani等[19]通过OCT分析了138例稳定型心绞痛患者的181个斑块(男性139个、女性42个)，结果易损斑块的比例女性高于男性，提示动脉粥样硬化发展可能存在性别差异。

3 OCT下斑块内结构

3.1 细胞

Yamamoto等[20]对50例接受降脂治疗的冠心病患者进行了前瞻性研究，通过冠状动脉造影及OCT检查，发现CD14++CD16+单核细胞与冠心病患者的冠状动脉斑块易损性相关，提示CD14++CD16+单核细胞可能是冠状动脉斑块稳定的潜在治疗靶点。

3.2 血栓

易损斑块易出现破裂、糜烂、钙化结节剥落，继而引起血栓形成。在血液淤滞或低流量区域内形成的血栓由纤维蛋白、大量红细胞及少许白细胞组成[21]，这些血栓被丰富的血红蛋白染成深色，被称为红色血栓。含有少量红细胞而富含血小板的血栓被称为白色血栓。红色血栓在OCT下表现为无信号阴影的高后向散射突起，白色血栓在OCT下表现为信号丰富的低后向散射投影。红色和白色血栓之间的强度衰减存在显著差异[22]。

3.3 胆固醇结晶

胆固醇晶体在OCT下表现为斑块内的线性、高度反向散射结构。Dai等[23]将206例接受OCT成像的ACS患者的206支罪犯血管根据有无胆固醇结晶分为2组，比较胆固醇结晶组和非胆固醇结晶组的罪犯病变特征，结果显示胆固醇结晶与ACS罪犯病变、ST段抬高型心肌梗死(STEMI)和非ST段抬高型心肌梗死(NSTEACS)亚组中易损斑块的特征相关。

4 OCT在冠心病介入治疗中的应用

4.1 OCT对于ACS诊断及治疗策略的影响

欧洲经皮心血管介入协会(EAPCI)推荐，对于胸痛、心电图有明显变化及生物学指标升高而冠状动脉造影无异常、模糊不清或疑似罪犯血管的患者，必须行IVUS或OCT检查[24]。Lorenzoni等[25]报道胸痛伴ST段抬高的患者，行冠状动脉造影无明显异常，行OCT检查后提示有斑块侵蚀、夹层形成，确诊罪犯血管后予以支架植入，从而避免漏诊。哈尔滨医科大学二附院余波团队的EROSION研究，对于斑块侵蚀引起的ACS患者，给予非支架植入、双联抗血小板及他汀类药物稳定斑块治疗，在治疗1个月、12个月后进行OCT检查，结果显示患者血栓明显消退，管腔内径明显增加，通过OCT为斑块侵蚀引起的ACS提供了药物治疗、非支架植入新治疗策略的循证依据，介入而不植入，避免了支架植入后血栓及再狭窄等并发症[26-28]。

4.2 冠心病介入治疗中的精准评估

OCT在介入治疗前可以观察斑块钙化情况，对于钙化较轻的斑块，可以考虑直接植入支架；对于中度钙化斑块，须先给予非顺应性球囊扩张，再植入支架；对于严重钙化斑块，则需在OCT识别下给以棘突球囊或旋磨技术预处理[29]。在OCT下根据狭窄血管部位远端和近端的血管面积计算狭窄病变血管狭窄程度，可以指导选择合适的支架规格[30]。通过OCT-造影融合技术实现OCT与DSA画面的同步，可以很好地保障支架的精准植入，显著降低术者的决断时间。Nam等[31]采用一种新的反向传播算法，通过OCT定量计算支架梁突出距离和新生内膜厚度，进而确定支架贴壁不良和内膜覆盖程度。OCT还可用于术后长期随访支架内血栓及支架内狭窄[32]。Kala等[33]将201例STEMI患者随机分为单独的经皮冠状动脉介入术(PCI)组及OCT下PCI组，所有患者均接受了9个月的OCT随访，没有发现与OCT相关的并发症；OCT可优化PCI，显著减少支架内狭窄。CLI-OPCI Ⅱ研究表明，不符合OCT定义的最佳支架植入与主要不良心血管事件(MACE)风险增加有关[34]。一项大型研究分析了3 600余例OCT或IVUS指导下的PCI，手术并发症罕见(0.6%)且有自限性[35]。

4.3 术后随访及药物治疗效果的评估

使用OCT进行随访可用于BRS、药物涂层球囊(DCB)抗血管内膜增殖机制探讨及他汀稳定斑块效果评估。BRS是支架研究领域的新进展，ABSORB研究是BRS研究的里程碑[36]，目前在中国使用的BRS有Xinsorb支架、NeoVas支架、Firesorb支架。Lv等[37]通过OCT观察植入Xinsorb支架180 d后的猪冠状动脉，显示Xinsorb支架与药物洗脱支架同样有效地抑制了新内膜增生，为临床试验提供了依据。2013年9月，Xinsorb支架(第一个可完全生物降解聚合物材料聚乳酸支架)首次植入人体。Shen等[38]运用OCT观察Xinsorb支架植入6个月后的情况，发现BRS支架的愈合评分与支架植入时间和支架释放后扩张压力呈负相关；通过OCT可以了解BRS的降解情况，更好地指导支架植入。Tenekecioglu等[39]通过OCT研究动物模型中新型BRS Mirage支架对局部血流动力学的影响，认为植入BRS必须考虑靶血管腔的大小，才能更好地改善靶血管的血流动力学。DCB可运送抗增殖药物以抑制血管内膜增生，不植入金属支架，降低了血管炎性反应及支架内血栓形成风险，在支架内再狭窄、小血管病变及侧支分叉病变等领域显示出良好的治疗效果。Torre Hernández等[40]通过OCT观察ESSENTIAL DCB治疗支架内再狭窄患者，经过6、12、24个月的随访，发现DCB具有持续性预防再狭窄的作用，避免了再次植入支架及长期抗血小板治疗引起的出血事件。薄纤维帽、富含脂质的易损斑块为ACS的高危因素，他汀类药物可稳定脂质斑块，Zhu等[41]给予冠状动脉富含脂质斑块的冠心病患者他汀类药物以稳定斑块，分别于6个月、1年时行OCT检查，发现冠状动脉内脂质斑块较前明显减小，为他汀类药物稳定脂质斑块提供了可见的证据。

5 OCT的缺点及应用前景

OCT的组织穿透性较差，尤其是在富含脂质的组织中。OCT在评估弥漫性病变的斑块负荷和血管腔内径方面有一定局限性，这些病变更需要结合应用IVUS来指导支架的选择。在OCT-IVUS多模态成像中，IVUS的穿透力较强，但空间分辨率差，OCT能够提供接近组织学水平的分辨率，但成像穿透深度有限。理论上可将IVUS与OCT成像导管集成到同一成像导管中，能提供更加理想的斑块与血管壁的组织学和形态学信息。Guo等[42]利用OCT-IVUS融合成像技术实现了在体冠状动脉内成像，结果显示OCT-IVUS成像可同时提供斑块纤维帽厚度、斑块负荷等信息。然而，目前OCT-IVUS 融合成像技术仍然面临诸多的问题，如融合成像导管较粗、成像质量较差等。双光源OCT成像技术可以解决这些技术难题，但仍存在一定缺陷。Wang等[43]研发OCT-近红外光学成像(NIRS)双模式成像系统，该系统将OCT和NIRS导管整合成单一导管，同时进行OCT和NIRS，结果显示该系统可以观察到冠状动脉的纤维结构和组织成分光谱信息，为检测斑块性质提供了新的方法。目前国内外基于OCT的多功能腔内光学成像系统的研发尚处在起步阶段。综上所述，OCT在冠心病介入治疗中的应用有良好前景，可更好地指导临床实践，使患者获益。