准分子激光冠脉斑块消融术在复杂冠脉病变中的临床应用

戴心怡 丁澍

近十余年来,随着经济的快速发展、人口的老龄化和心血管疾病危险因素增多,我国冠心病发病率不断增高,其中复杂冠心病约占总发病率的27%[1]。 对于慢性完全闭塞(chronic total occlusion,CTO)、严重钙化、严重支架内再狭窄(in-stent restenosis,ISR)、球囊无法通过或支架(球囊)膨胀不全、隐静脉桥移植(saphenous vein graft,SVG)和急性血栓等复杂冠状动脉病变,常规经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治疗成功率较低,预后差且治疗费用高。 激光用于治疗冠脉病变起源于20 世纪80 年代,但因疗效低于常规PCI 且并发症多而被淘汰。 近十年来改良的准分子激光冠状动脉斑块消融术(excimer laser coronary atherectomy,ELCA)的应用使复杂冠脉病变PCI 成功率得到明显提高,而并发症的发生率显著下降。

1 准分子激光冠脉斑块消融术的发展历程和原理

1992 年FDA 批准将激光技术用于冠状动脉病变的治疗。 早期冠脉内激光治疗使用红外线(λ=2 090 nm),激光在冠脉内残余对比剂的作用下活化,产生大量的剧烈膨胀和爆裂的气泡,作用于临近的冠脉壁,有时会导致无法预料的血管夹层和穿孔的发生,故因并发症多、预后不良而应用较少,并随着药物洗脱支架(drug-eluting stent,DES)的出现逐渐被淘汰。 随着PCI 技术的成熟和ELCA 设备的改良(低波长、低脉冲能量、肝素盐水灌注技术和多种尺寸导管的设计),ELCA 技术被越来越多地应用于复杂冠状动脉病变的治疗。 ELCA 采用脉冲式光波照射原理,以惰性体卤化物(最常用的是氯化氙)为激光介质,释放波长约308 nm、接近于紫外线的高能量脉冲,通过光化学、光热及光机械作用使斑块消蚀,从而扩大管腔面积。 光化学作用造成血管内物质分子键断裂,光热作用将细胞内液汽化为蒸气水泡,光机械作用促使蒸气水泡快速胀缩导致组织崩解,从而汽化粥样斑块[2]。 为避免靶病变邻近组织的热损伤,ELCA 的每个脉冲周期都有足够的时间间隔进行冷却,使激光脉冲对非靶病变组织的伤害最小化,因而对组织造成的热损害极低;产生的直径＜10 μm 碎片颗粒可被网状内皮系统清除,极少引起远端栓塞,故安全性较高。 现代ELCA 设备主要由飞利浦公司(原Spectranetics 公司)生产,该系统由一个产生激光束的激光装置和一系列不同直径的导管(0.9、1.4、1.7 和 2.0 mm)组成。 这些导管通过光纤将能量传输到导管尖端,作用于病灶,能产生1.6 倍导管直径的管腔直径空间。 ELCA设备由能量密度(MJ/mm2)和频率(Hz)两个参数控制,分别评估蒸汽水泡的大小和水泡崩解的速率。光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)显示,ELCA 最重要的作用是组织消蚀、促进压力传递到血管和组织压缩。 此外,激光脉冲会削弱组织之间的连接,从而促进组织拉伸[3-4]。

2 准分子激光冠脉斑块消融术在临床冠脉介入中的应用

2.1 支架内再狭窄

经皮冠脉支架植入术是处理严重冠脉病变的主要手段之一,但ISR 仍是介入术者挥之不去的阴影。 随着新一代 DES 的临床应用,ISR 率已降至10%以下,却依旧难以避免。 目前常用普通球囊成形术和切割球囊成形术(cutting balloon angioplasty,CBA)处理ISR,在效果不理想时可以再次植入DES或药物涂层球囊(drug-coated balloon,DCB)。 ELCA的斑块减容作用为避免ISR 提供了另一个选择。Masayuki 等[5]早在2012 年分别应用 ELCA 和 CBA技术处理了共21 例局灶性ISR 患者,手术全部成功且无主要并发症,1 年OCT 随访ELCA 治疗组最小管腔面积明显大于 CBA 组[(6.5 ±0.7)mm2vs.(5.1 ±1.1)mm2,P=0.004],最小管腔内径亦有获益趋势 [(2 187.8 ± 432.3) μmvs.(1 915.8 ±248.0)μm,P=0.079]。 Hirose 等[6]报道的小样本ISR 研究显示,相对于普通球囊组,ELCA 组PCI 术后6 个月晚期管径丢失明显减少[(0.7 ±0.6)mmvs.(1.3 ±0.7)mm,P=0.03],两组靶病变重建率相似。 Ichimoto 等[7]的研究中 81 例 ISR 患者采用PCI 治疗,其中23 例接受了ELCA。 术后冠脉实时定量分析显示,经ELCA 处理的患者管腔面积明显增加[(1.64 ± 0.48)mm2vs.(1.26 ± 0.42)mm2,P＜0.001]。 国外亦有研究将 ELCA 与 DCB 联合用于治疗ISR,相较于普通球囊成形术有着更好的临床和造影效果及术后更低的心肌梗死、猝死和靶病变重建发生率[8-9],但也有单中心研究显示ELCA +DCB 治疗ISR 相比单纯DCB 治疗并未带来更多获益[10]。 国内北京大学人民医院在2017 年至2018年亦进行了单中心回顾性研究[11-12],证实ELCA 用于ISR(尤其是反复再狭窄)、球囊无法通过或无法充分扩张的严重狭窄、无法进行导丝交换的严重钙化以及SVG 病变,可以为其他器械通过及支架植入创造条件,提高此类病变的手术成功率,且严重并发症少见。 ELCA 能对支架内外的病变进行消融且不损伤支架,有效改善ISR,如联合使用DCB,将产生 1 +1 ＞2 的效果[2]。

2.2 慢性完全闭塞病变

CTO 病变占冠脉造影病例的10% ～20%,长期以来介入治疗的成功率多在70%以下。 近十余年来随着介入器械和技术的提高,经验丰富的心脏介入中心介入治疗的成功率可超过90%,但仍有部分CTO 存在导丝不能通过病变部位、导丝通过病变部位但球囊不能通过或无法扩张的情况而导致手术失败。 对于CTO,ELCA 可消蚀病变中的机化血栓、钙化组织和结缔组织等成分,提高介入治疗成功率。 Shen 等[13]观察了15 例导丝通过但球囊无法通过的CTO 病变,使用ELCA 的成功率达到86.7%,且未出现与ELCA 操作直接相关的并发症。 Fernandez 等[14]对18 例球囊不能通过或不能扩张的CTO病变进行了回顾性研究,发现仅使用ELCA 的治疗成功率为 83.3%,无 ELCA 相关并发症。 Badr等[15]总结了32 例不适合进行单纯球囊扩张的CTO病变, 发现使用 ELCA 治疗的成功率可达到93.8%。 Ben-Dor 等[16]针对冠状动脉旋磨术(rotational atherectomy,RA)不能开通的CTO 病变,采用ELCA 激光导管在内膜下穿过长期闭塞病变至闭塞远端,从而成功开通血管。 安贞医院的刘巍等[17]在国内首次报道了15 例冠脉复杂病变(钙化病变及CTO)应用ELCA,手术即刻成功率和临床成功率达100%,随访期未见主要不良心脏事件及ELCA 相关并发症。 阜外医院的赵杰等[18]应用 ELCA 治疗3例CTO 病变全部成功,无1 例出现血管夹层、穿孔、慢血流及血栓形成,随访3 ～9 个月无主要不良心脏事件发生,初步证实了ELCA 治疗CTO 的安全性和有效性。 北京大学人民医院对7 例导丝通过病变后球囊无法通过的CTO 采取ELCA 治疗,其中3 例3处无法通过0.9 mm 消融导管、4 例4 处通过并完成手术;消融导管无法通过的3 处病例采取ELCA 联合CA 治疗,其中1 例未能交换旋磨导丝而导致手术失败,其余成功,手术成功率为85.7%[12]。 国内外临床研究和实践表明,虽然还缺乏在CTO 干预中使用ELCA 的长期疗效和安全性的数据,但ELCA仍然是实现CTO 血运重建的有效工具。

2.3 严重钙化病变

钙化病变亦是影响PCI 成功率的重要因素。 冠状动脉钙化随年龄增长发生率升高,60 ～69 岁人群可达80%。 内膜严重钙化明显增加了PCI 的难度及风险,如增加了相关介入器械通过难度、球囊难以充分扩张或破裂、支架脱载概率升高或植入后膨胀不全、发生器械或血管并发症的风险明显增加等。 RA 可有效消蚀钙化病变,提高PCI 成功率,但旋磨导丝常不能通过病变部位,且RA 亦有一定风险。 Bilodeau 等[19]应用 0.9 mm 激光导管对 100 处冠脉复杂病变进行ELCA 治疗,其中79%的钙化病变出现球囊不能顺利通过或扩张不充分的情况,而ELCA 操作总成功率为 92%。 Ambrosini 等[20]在LEONARDO 研究中对96 处病变进行了 ELCA 治疗,总操作成功率为93.7%,其中球囊不能通过的病变操作成功率为93.7%,钙化病变的操作成功率为96.4%。 Fernandez 等[14]总结58 例球囊不能通过,特别是旋磨导丝不能通过的钙化病变介入治疗病例,ELCA 成功率高达91.5%。 刘巍等[21]回顾性分析2015 年3 月至2017 年12 月在安贞医院心血管病中心采用ELCA 治疗的38 例(44 处病变)复杂冠状动脉疾病患者的临床资料,其中球囊不能通过或不能扩张的钙化病变18 处,CTO 病变10 处,ISR病变11 处,桥血管及血栓病变5 处。 该项研究结果中5 处因严重血管钙化,激光导管未能成功通过;2处因血栓负荷过重,ELCA 后无复流;1 处ISR 术中发生穿孔;手术即刻成功率为81.8%(36/44)。 RA 及ELCA 都可作为支架置入前的预处理,这两种技术也常常作为球囊失败后的替代方法。 McKenzie[22]将这两种技术的联合应用命名为RASER 技术。

2.4 急性冠脉综合征

急性冠脉综合征常有局部血栓形成。 ELCA 因可蒸发局部血栓和斑块,很早就应用于血栓性病变的治疗。 早期的小样本研究提示,应用ELCA 处理急性心肌梗死可行且有效[23-24]。 相对于血栓抽吸术,ELCA 可减少微栓塞、改善微循环。 有研究显示,0.9 mm 和1.4 mm 准分子激光导管对急性心肌梗死患者的疗效相当[25]。 而Shibata 等[26]以发病至球囊扩张不超过6 h 且TIMI 血流0 ～1 级的急性ST 段抬高型心肌梗死患者为研究对象,对其急诊PCI 后随访的心肌显像数据进行回顾性分析,发现辅以ELCA 处理的病例较未行ELCA 的病例心肌存活指数更好,提示ELCA 有潜在的改善心肌存活的作用。 国内也有一些单中心研究证实ELCA 应用于富含血栓的ST 段抬高型心肌梗死PCI 治疗,可提高心外膜血流,改善心肌灌注,减少慢血流或无复流风险,具有较高的即刻成功率和临床成功率,可作为急性心肌梗死直接PCI 的辅助治疗手段[27]。

2.5 隐静脉桥血管病变

临床常规采用远端保护装置(distal protection device,DPD)治疗SVG 病变,但存在引起斑块破裂及远端血栓的隐患。 ELCA 产生的碎片小且可直接被网状内皮系统吸收,不失为一种更安全的替代疗法。 随机对照研究证实,由退化的隐静脉桥不稳定病变引起的急性非ST 段抬高型心肌梗死的PCI 治疗中,与DPD 相比,ELCA 心肌再灌注趋势更明显,围手术期心肌坏死事件的发生率更低[28]。Mohandes 等[29]报道了2 例慢性完全闭塞,而且解剖学特点不利于冠状动脉再通的SVG 病例,均采用ELCA 联合DPD 以减少远端栓塞的发生,并成功植入支架,住院期间无明显不良事件发生。

3 总结

准分子激光是一个特别的工具,以其光化学、光热和光动力学特性在不对组织造成重大损伤的情况下汽化血栓和修饰组织。 经过20 世纪末一个令人失望的开端后,ELCA 经历了重要的改进,成功率明显升高,并发症明显减少,目前在治疗复杂和难治性冠脉病变方面获得了新的地位。 对于球囊无法通过或无法扩张的病变、急性血栓性病变、支架膨胀不全、旋磨导丝无法通过的严重钙化、隐静脉桥血管等复杂冠脉病变,ELCA 均可作为辅助治疗手段发挥重要作用。 此外,在某些情况下,有经验的操作者可以在造影剂(而不是盐水介质)中使用ELCA,以提高其有效性,提高复杂PCI 病例的治疗成功率,其临床应用有着光明的前景。