腔内斑块强度对血管内超声诊断冠状动脉狭窄的准确性研究

刘尚军，段文涛

冠状动脉血流储备分数(fractional flow reserve，FFR)是评估心外膜冠状动脉狭窄生理严重程度的金标准模型[1]。FFR指导冠状动脉血运重建能够显著改善病人的预后[2]。然而，血管内超声(intravascular ultrasound， IVUS)主要用于冠状动脉的详细解剖学评估，IVUS在经皮冠状动脉介入治疗中对于缓解不良临床结局起着重要作用[3]。研究显示，IVUS可以通过测量最小管腔面积(minimum lumen area，MLA)来估计FFR值，但MLA与FFR值之间的相关性准确度较低，且临界值尚未确定[4]。研究显示，通过综合背向散射(IB)IVUS检测的冠状动脉狭窄远端和近端之间的腔内斑块强度(intensity of blood speckle，IBS)存在差异，与FFR关联显著，因此，可通过IBS的特征对冠状动脉进行定量评估[5]。然而以上研究仅限于左前降支动脉的中度狭窄。此外，依据IBS用以预测FFR的方法还不够成熟。因此，本研究旨在明确IVUS下IBS与冠状动脉FFR值之间的相关性，并将其诊断性能用于评估冠状动脉狭窄。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2016年9月—2017年8月海南省第三人民医院、泰达国际心血管病医院收治的冠状动脉狭窄病人54例进行回顾性分析，经FFR测量及IVUS检查共发现57处冠状动脉病变。病人均签署知情同意书，且本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 研究方法

1.2.1 FFR测量 将引导管送至冠状动脉开口处，注入硝酸甘油100 μg，送入压力导丝至冠状动脉开口，进行调零校正，后将压力导丝通过病变处远端2～3 cm，保持压力导丝顶端于血管腔正中，注射三磷酸腺苷(左冠状动脉60 μg，右冠状动脉40 μg，必要时可增加用量)，注射过程中，连续通过压力导丝测定冠状动脉达到最佳充血状态时的靶血管狭窄远端平均压力(Pd)，同时测定冠状动脉近端的主动脉压力(Pa)，FFR计算公式：FFR=Pd/Pa[6]。

1.2.2 定量冠状动脉造影分析 采用QAngioXA 7.2分析软件行冠状动脉定量分析，测量血管直径，最小内腔直径，直径狭窄百分比和病变长度[7]。

1.2.3 IVUS分析 冠状动脉注射硝酸异山梨酯1～2 mg，后进行IVUS检查。采用IVUS成像系统(Jomed，美国)进行数据采集，超声异管前端高频为43 MHz，回引速度为0.5 mm/s自动撤回记录方式，测量病变长度和参考血管直径，依据《血管内超声研究采集、测量和报告标准》[8]，详见图1。使用系统程序(Jomed，美国)对IVUS进行离线分析。手动追踪管腔和外部弹性膜区域以评估管腔、血管和斑块面积以及斑块负荷(PB)的百分比。ΔIBS=(远端血管内IBS)-(病变近端管腔IBS)。

图1 IVUS分析示意图和IB-IVUS分析的代表性图像

2 结 果

2.1 病人及病变处的一般临床特征 病人的平均FFR为(0.71±0.12)，冠状动脉病变病人中49例(91%)病人FFR≤0.80。 冠状动脉开口处IBS显著低于远端IBS(103.3±11.9 与 113.9±12.7，P<0.001)，ΔIBS为10.5±6.1。在距离最远端的PB≥20%的5个框架处的IBS值的类内相关系数为0.98。病人及病变处的一般临床特征详见表1、表2。

表1 病人一般临床特征(n=54)

项目数值年龄(岁)65.4±11.6性别(例) 男49 女5BMI(kg/m2)24.0±3.9高血压[例(%)]44(81.48)糖尿病[例(%)]23(42.59)血脂异常[例(%)]41(75.93)吸烟史[例(%)]12(22.22)心肌梗死[例(%)]13(24.07)eGFR[mL/(min·1.73 m2)]67.8±21.6红细胞比容(%)38.3±4.2LVEF(%)58.7±9.0心率(次/min)69.4±12.9

注：BMI为体质指数；eGFR为估算肾小球滤过率；LVEF为左室射血分数。

表2 病人病变处特征(n=57)

项目数值目标冠状动脉[例(%)] 右侧14(24.56) 左前降支34(59.65) 左回旋支9(15.79)FFR0.71±0.12QCA分析结果参考直径(mm)2.72±0.52 最小管腔直径(mm)1.35±0.29 直径狭窄(%)50.1±9.0 病变长度(mm)23.8±12.6IVUS分析结果最小管腔面积(mm2)2.12±0.79 10 mm狭窄处PV(%)61.0±9.4 冠状动脉开口处面积(mm2)13.7±4.8 远端部位面积(mm2)6.1±2.6 从冠状动脉开口处至远端部 68.3±25.2 位的长度(mm)

注：PV为斑块体积。

2.2 FFR值、ΔIBS、MLA之间的相关性 FFR与ΔIBS(r=-0.50，P=0.000)和远端IBS(r=-0.41，P=0.001)显著相关，但与口处IBS无显著相关性(r=-0.18，P=0.020)。右冠状动脉(r=-0.60，P=0.02)和左下前降支冠状动脉(r=-0.58，P=0.000)FFR与ΔIBS具有显著关联。IVUS显示MLA与FFR亦具有显著关联(r=0.55，P=0.000)。ROC曲线结果显示，用于预测FFR≤0.80，ΔIBS的最佳截断值为6.78(AUC=0.82，P=0.007)，IVUS中MLA的最佳截断值为2.38(AUC=0.83，P=0.006)，差异有统计学意义。对于这些截断值，ΔIBS的诊断性能灵敏度为84%，特异度为75%，阳性预测值为95%，阴性预测值为43%，准确度为82%；MLA的诊断性能灵敏度为80%，特异性为75%，阳性预测值为95%，阴性预测值为38%，准确度为79%，诊断性能差异无统计学意义(P=0.560)。 FFR的降低与ΔIBS≥6.78且MLA≤2.38相关，并且当这两个参数组合时，FFR值最低。

3 讨 论

IBS即为人体血液超声背向散射积分，主要由血液中红细胞决定[9]。研究显示，多种因素均会对IBS造成影响，如红细胞比容、血红细胞膜状态、血浆纤维蛋白原紊乱、血液pH、含氧量、血液流速、血管直径、心率等[10]。以上因素中剪切速率与血液流速成正比，与血管直径成反比[11]。因此，当血管直径不变时，剪切速度取决于血液流速，因为黏性摩擦和涡流形成导致压力损失[12]，流速减小的剪切速率可能会增加，在血液超声反向散射中有可能导致病变远端部位的IBS增加[13]。FFR是基于冠状动脉内压力测量获得的评价冠状动脉病变生理功能的参数，即在腺苷等药物诱发心肌最大充血状态下冠状动脉狭窄病变远端血管内的平均压力与病变近端管腔的平均压力比值[14]。FFR是心外膜冠状动脉狭窄的特异性指标，不受心率、血压和心肌收缩力等血流动力学变化的影响，其数值的降低程度反映病变本身致使心肌缺血的程度，因此，推测ΔIBS与FFR有很强的相关性[15]。

FFR是通过在冠状动脉血管最大扩张和心肌充血状态下，测定冠状动脉狭窄近端及远端压力，因此FFR与冠状动脉狭窄处IBS的差值具有很强的相关性，王点[16]对左下前降支冠状动脉狭窄进行研究，证明了以上观点。本研究中右侧冠状动脉和左下前降支冠状动脉FFR与ΔIBS之间表现出显著相关，而与左回旋支冠状动脉无显著相关。推测与冠状动脉的生理结构有关，与右侧及下前降支冠状动脉相比，与左回旋支冠状动脉的近端与远端的血液流量本身较低有关[17]。另有研究显示，左回旋支冠状动脉FFR评估血管造影狭窄等级的最佳截止值是所有冠状动脉中最高的[18]。虽然这些发现可能减弱左回旋支冠状动脉FFR值和ΔIBS之间的关系，但是需要进一步的研究来澄清这一发现，因为本研究中检查的左回旋动脉的数量较小。有研究显示，IVUS中MLA与FFR值具有显著相关性[19]。然而，报告的预测心肌缺血的截止值范围为2.0～4.5，取决于狭窄部位或血管直径[20]。在本研究中，ΔIBS与MLA对于评估冠状动脉狭窄的预测能力是等效的，且具有较大ΔIBS和较小MLA的病变显示FFR值处于极低值。因此，有学者建议通过IB-IVUS计算ΔIBS对冠状动脉疾病进行诊断更为准确。

当然本研究还存在一定的局限性：首先，研究样本较少；其次，在某些病变中，FFR与远端IBS测量部位可能存在一定的差异；再次，本研究没有在基础条件下测量充血时的ΔIBS，需要进一步的深入研究来弥补以上不足。

综上所述，通过IB-IVUS计算的ΔIBS与FFR具有显著相关性，其对冠状动脉狭窄生理学评估的预测能力与简单的解剖学测量相当，同时利用解剖和功能信息，IVUS可为冠状动脉疾病病人提供更为准确的诊断。