光學相干斷層成像和血管內超聲在PCI術中的應用比較

梁利平，樸哲浩，林小葉，金 鑫，崔 燕*,樸金花

(1.吉林大學第二醫院 心血管內科，吉林 長春130041;2.延邊大學附屬醫院老年病科)

近年來心血管疾病發病率明顯升高，隨著介入手術的廣泛開展，一些輔助檢查的應用也越來越普遍，其中包括血管內影像學檢測技術光學相干斷層成像(OCT)和血管內超聲(IVUS)，通過闡述光學相干斷層成像和血管內超聲的發展，比較光學相干斷層成像和血管內超聲檢測在經皮冠狀動脈介入治療(PCI)中的應用，包括指導支架置入、評價介入療效等方面的優劣，從而提供更好的介入治療。

1 IVUS和OCT的概況

血管內超聲作為輔助冠狀動脈造影術的技術，是將超聲探頭放入血管腔內，通過超聲原理對血管內、血管壁及其周圍組織的結構進行實時觀測的一項技術。IVUS的發展經歷了四個歷程：(1)傳統的灰階IVUS(Gray Scale):灰階IVUS可以顯示管腔形態和血管壁，準確測量血管直徑、橫截面積和狹窄程度，指導冠脈介入治療。(2)虛擬組織學IVUS(VH)以灰階血管內超聲技術為基礎，能夠定量及定性地分析粥樣硬化斑塊，而且更加直觀和準確。灰階IVUS與病理組織學有著極高的一致性[1]，被認為是“活體病理組織學”。(3)整合背向散射IVUS(IB-IVUS)：背向散射(IB)結合常規血管內超聲(IVUS)使識別冠狀動脈斑塊成為可能，IB-IVUS可以更為詳細地觀察冠狀動脈斑塊中的成分。有研究表明[2]，根據FFR檢測冠狀動脈內的狹窄而進行腔內超聲檢查時，IB-IVUS較基于MLA的IVUS方法更有用。(4)iMAP-IVUS是基于射頻(RF)信號模式識別的血管內超聲系統，它可以提供關于冠狀動脈斑塊特征的客觀和定量信息，RyotaroYamada[3]等人的研究提示iMAP-IVUS可以預測PCI術后遠端栓塞和未來ACS事件。IVUS指導的PCI手術，比OCT的使用范圍要廣泛，但因鈣化成分會遮擋回聲，故對鈣化病變應用受限；此外，由于數字模型中缺乏血栓算法，故不能識別血栓。

光學相干斷層成像(OCT ) 是新興的血管內成像技術，利用近紅外線及光學干涉原理進行成像，軸向分辨率可達 4-10 μm，是IVUS的10倍，這使得它對于纖維斑塊、脂質斑塊、鈣化斑塊的識別率均高于IVUS，此外，它的分辨率接近組織學水平，能夠觀察動脈內膜夾層等微小病變，能夠檢出紅白血栓，甚至可以判斷血栓的新舊及成分。第一代時域OCT(TD-OCT)成像速度為1-2 mm/s，獲得的檢測圖像質量不如IVUS，而且透射深度有限，最大探測深度僅2 mm，所以不適于左主干及開口病變。第二代頻域OCT(FD-OCT)又稱光學頻域成像(OFDI)，它無需阻斷血流，采集速度快達20 mm/s，最大限度地減少因冠狀動脈閉塞引起的可能的缺血效應，可以應用于左主干及開口病變。不過從直徑>3.5 mm的大血管中獲得最佳的圖像仍然有技術限制。

2 在識別易損斑塊方面的比較

Higuma Takumi[4]等人的研究指出，急性冠脈綜合征44%與斑塊破裂有關，31%則是因為斑塊侵蝕，所以識別易損斑塊，對于PCI手術的治療策略選擇意義重大。易損斑塊的特征可表現為纖維帽厚度<65 μm或壞死核心體積>40%。纖維帽厚度是最好的預測斑塊破裂因素，巨噬細胞密度、炎癥、鈣化都在斑塊破裂的發展過程中起了一定的作用，有研究指出，巨噬細胞對纖維帽基質的降解很大程度上影響著動脈粥樣硬化斑塊的不穩定，采用 OCT 技術可測量(53.4±10.7) μm纖維帽厚度，還可以檢測纖維帽中的巨噬細胞。同樣與斑塊易損性相關的還有微通道，這些都需要OCT才能看到。傳統IVUS受限于分辨率，雖然對易損斑塊有較好的評價能力，但是它不能辨別紅白血栓以及測量纖維帽厚度。但是OCT也有局限性，它不能識別較深的壞死核心。和虛擬組織學技術結合的VH-IVUS雖然同樣不能準確定性<65 μm 薄纖維帽斑塊，但它對壞死核心體積>40%的薄纖維帽斑塊能夠很好地定性(敏感度可達92%)。

3 在介入治療中的應用

IVUS和OCT在介入手術中的應用主要是制定手術策略和優化支架植入，并可應用于研究再狹窄機制、評價介入治療效果等方面。

IVUS在復雜病變特別是左主干或分叉病變中有較好的應用，Chirag Bavishi[5]等人進行的隨機試驗表明，與冠狀動脈造影相比，IVUS指導的PCI使MACE發生率降低35%，包括需要植入四枚以上支架、小血管病變、分叉病變、慢性完全閉塞(CTO)等的復雜病變。IVUS的優勢在于投射深度大，能夠以整個血管壁為背景評估病變及其與組織的關系，即血管重構指數及斑塊負荷，而且可以準確地測量參考血管直徑和病變長度，便于PCI術前支架直徑和長度的選取。由于OCT的側向穿透能力只有 1 mm-2 mm，對于3 mm 以上直徑的冠脈，它不能計算血管重構指數及斑塊負荷，也不利于使支架直徑達到最佳，這可能導致支架放置位點不能較好地覆蓋狹窄管腔。

一直以來，最小支架面積一直被證明是再狹窄和早期及晚期支架內血栓形成的最強預測因子[6]，而且，幾項研究發現[7]，IVUS引導的PCI之所以減少靶病變手術失敗率，支架內血栓形成，主要不良心血管事件和死亡率，主要是因為術后最小支架面積比冠狀動脈造影術大。ILUMIEN[11]等人的多中心隨機對照試驗，發現最后OCT引導PCI 的中位最小支架面積[5.79 mm2(IQR，4.54-7.34 mm2)]不劣于IVUS指導的PCI [5.89 mm2(IQR，4.67-7.80 mm2)，非劣效性P=0.001]，但也不優于血管造影PCI [5.49 mm2(IQR，4.39-6.59 mm2)，P=0.12]。該實驗同時證明了OCT的分辨率高于IVUS成像，對檢測術后解剖，貼壁不良，血栓和組織突出的敏感性更高。日本的一項納入了817例患者的前瞻性，多中心，隨機(比例1∶1)的研究[8]發現作為OFDI引導的PCI植入的支架直徑為2.92±0.39 mm，IVUS-guide PCI的支架直徑為2.99±0.39(P=0.005)，與ILUMIEN等人的研究結果一致。該研究還發現，兩組間PCI手術成功率都很高，手術相關并發癥的發生率都非常低且都相當。接受OFDI指導的PCI患者12個月的臨床結果并不劣于進行IVUS指導的PCI患者。OFDI引導和IVUS引導下的PCI 8個月的血管造影二次再狹窄率和12個月的靶血管失敗率均非常低。

內膜增生水平是支架內血栓形成的一個重要危險因素，IVUS很難劃定內膜增生的范圍和厚度，而OCT可以連續檢測支架術后內膜覆蓋率，從而指導術后雙聯抗血小板使用方案的期限。

IVUS在術前支架選取方面占優勢，OCT在評價介入療效方面略勝一籌，但是多數研究表明，二者的術后MACE并無統計學差異。事實上，OCT和IVUS各有優勢，是互為補充而不是互相取代的關系。結合了雙方優勢的聯合IVUS-OCT成像將診斷易損斑塊的準確性提高到99%，而OCT和GS-IVUS為98%和93%，已經成為未來成像技術研究的一個熱點。