血管內超聲在冠脈介入診療中的應用研究▲

吳 凱 何貴新 任加以 陳天宇

(1 廣西中醫藥大學，南寧市 530001；2 廣西中醫藥大學第一附屬醫院心血管內科二區，南寧市 530001)

【提要】 血管內超聲(IVUS)是近年來新興的冠狀動脈疾病介入治療技術。IVUS是將微型化的超聲探頭通過導管技術送入血管腔內，可以顯示血管的橫截面圖像，并能準確地了解血管壁形態和管腔狹窄情況，尤其是在診斷和治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病方面具有較高的價值。隨著科學技術的不斷進步，近年來IVUS及其相關技術有了顯著的擴展和提升，極大地提高了冠心病的診斷和治療效果。

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是指冠狀動脈發生粥樣硬化，引起管腔狹窄或閉塞，導致心肌缺血缺氧或壞死而引起的心臟病，簡稱冠心病(coronary heart disease，CHD)，也稱缺血性心臟病[1]。冠心病是21世紀人類死亡的主要原因之一，由于支架置入術的廣泛開展，冠心病患者的生存率大大提高。因其具有便于操作、治療意外風險小及危急情況下可以立刻打開病變血管等顯著優勢，介入治療已被普遍地應用于臨床診斷及治療[2]。

血管內超聲(intravenous ultrasound，IVUS)是一種通過現代科技將無創的超聲技術和有創的導管介入技術相互融合的新型診療方法，該技術有助于臨床醫師精確地把握冠脈造影不能顯示的管壁形態及管腔狹窄程度[3-4]，特別是對于缺血性心臟病的診斷及治療有極大意義[5]。現階段的IVUS已越來越普遍地應用于血管動脈粥樣硬化病變的診斷和治療。如何將IVUS更好地用于臨床疾病的診療是近幾年備受關注的熱點。臨床研究顯示IVUS在明確診斷冠心病和運用支架置入技術治療冠心病中的臨床價值是巨大的，而且還有更進一步的應用空間[6]。本文對近年來IVUS應用于冠脈介入診療的研究進展作一綜述。

1 IVUS在冠狀動脈病變診斷中的應用

冠脈造影(coronary angiography，CAG)顯示，血管狹窄超過50%的患者可被確診為冠心病，血管狹窄超過70%的患者需要常規干預，狹窄介于50%～70%時必須要運用IVUS對病變血管段進行檢查。在臨床診斷中，經常有平板運動試驗結果為陽性，而CAG顯示病變血管狹窄尚未達到血管腔面積的一半，這種情況下由于醫師過分依賴及信任冠脈造影結果，往往會低估了患者的冠脈狹窄水平，延誤最佳治療時機。出于準確診斷、及時治療的目的，此時若及時進行IVUS則非常有利于準確判斷病灶的性質及當前是否穩定[7]。這種檢查手段的必要性在早期冠狀動脈疾病的診斷過程中尤為突出，因為冠脈造影檢查只是通過造影劑充盈的輪廓來間接顯示血管腔的直徑，醫師無法直接觀察到管壁是否發生病變，也無從分析斑塊的組織學變化，更不能獲得粥樣斑塊形態及性質的詳細資料，而這種缺陷是致使醫生錯誤估計病情嚴重程度的重要因素[8]，其原因很可能與動脈粥樣硬化早期的代償性冠狀動脈擴張和血管重塑相關，所以CAG很難診斷出早期的冠脈粥樣硬化病變。冠狀動脈壁的三層結構(強烈回聲的內層、弱回聲的中層和強回聲的外層)可以通過冠脈血管內超聲清晰地顯示出來。當血管狹窄是輕微的但又存在動脈粥樣硬化斑塊時，IVUS可以確診冠脈病變。臨床工作中我們常會見到部分患者主訴胸痛，而冠脈造影卻提示未見明顯狹窄。有研究指出[9]，若進一步對前降支行血管內超聲，約70%的患者可診斷出早期粥樣硬化。因此，我們將IVUS與CAG這兩種手段結合起來應用，對于提高冠心病的早期診斷率有極大的價值，尤其是對于臨床上高度懷疑冠心病但CAG檢查結果提示正常的患者來說，更是非常必要的[10]。

2 IVUS在冠狀動脈介入治療中的應用

2.1 評估粥樣斑塊的性質 CAG自出現到現在，一直被認為是冠脈血管病變斑塊診斷的標準，但是病理結果顯示，冠狀動脈造影的二維圖像和實際的血管病理解剖往往存在較大差異。冠脈造影的局限性在于對疾病的把握是通過觀察造影劑充盈形成的形狀間接表現管腔的平面圖形[11]，以此來評估血管腔面積，因不能準確判斷病變血管壁的管腔特征和粥樣硬化斑塊性質，常常導致低估血管病變的嚴重程度。而現在，病灶性質的判斷、血管最狹窄處的評估和病變斑塊性狀的估計，并據此來評價病變冠脈管壁的具體構成和狹窄的計算，這些都可以通過血管內超聲來完成。通過微型化超聲探頭發出的超聲波再反射回來的回聲可以確定血管粥樣斑塊的性質。經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)和支架置入手術會因不同粥樣斑塊的特征而形成不同的手術結果。軟質斑塊比硬質斑塊擴張得更多，而硬質斑塊的碎裂則多一些。不同斑塊在血管內超聲下會顯示出不同的回聲特點，根據這個特點我們將其劃分為幾個類別，主要包括回聲亮度與心外膜接近的纖維斑塊，回聲亮度低于心外膜的軟斑塊，具有強回聲伴聲影的鈣化斑塊，及兼具不同性質的混合斑塊[9]。然而不同的斑塊回聲會在灰階IVUS圖像發生重疊，并且血管內超聲虛擬組織成像(VH-IVUS)可綜合利用超聲頻率和斑塊組織元素的振幅信息作出有效的識別，彌補了灰階IVUS的不足。纖維斑塊、纖維脂肪斑塊、壞死核心組織、鈣化組織在VH-IVUS圖像上分別顯示為深綠色、淺綠色、紅色、白色區域。VH-IVUS能分別預測這四種組織，其準確率分別為：93.4%、94.6%、95.1%、96.8%[12-13]，這一結果與病理組織學有著極高的一致性[14-15]，因此VH-IVUS又被稱為“活體病理組織學”。

2.2 選擇介入血管 影像位置的改變不會對IVUS產生影響，IVUS不僅可以準確判斷狹窄程度，而且可以判斷血管影像上所見的嚴重性病變的性質。冠脈造影檢查時，造影劑填充效果不理想的情況在臨床上非常常見，加之造影在血管的入口處與主動脈之間會形成一個夾角，這個夾角對于左主干及右冠狀動脈開口處病變程度和性質的判斷會有不同程度的影響，對于病情的及時正確診斷也有一定的阻礙，而IVUS能恰到好處地解決這個難題[16]。分叉病變的治療方案可以因不同程度的分支血管受累而作出相應的處理，CAG等檢查往往不能充分判斷血管分支病灶的嚴重程度。IVUS的細小導管則可以直接進入病變的分支血管而直觀地進行觀察以了解分支病變血管的狹窄程度和病變性質。經冠脈造影證實三支病變的，不可能同時采用經皮球囊冠狀動脈成形術(percutaneous transluminal coronary angioplasty，PTCA)和冠狀動脈支架植入術，這種情況下可采用冠脈內超聲評價病變血管的狹窄程度、血流儲備能力，選擇適合的血管進行介入治療[17]。IVUS圖像的分析根據AHA(American Heart Association)和ESC(European Society of Cardiology)標準[18]。(1)定性分析：分為軟斑塊、硬斑塊、鈣化斑塊及混合性斑塊；(2)定量分析：包括管腔橫截面積(LA)、外彈力膜面積(EA)、斑塊面積(PA，PA=EA-LA)、斑塊負荷(PA/EA)、偏心指數(EI，EI=斑塊最小徑/斑塊最大徑，EI<0.5為偏心性斑塊，EI>0.5為同心性斑塊)。經過定性、定量分析后，運用IVUS對病變成分進行評估，再測量血流儲備力。應選擇管腔狹窄最嚴重的(管腔面積<3 mm2)和血流儲備力不正常(血流儲備力<3.0)的病變冠脈為支架置入治療的血管，這樣的治療方式即“功能性PTCA”。

2.3 選擇介入器材 冠狀動脈支架置入術是目前治療冠心病最常用的手術。冠狀動脈支架在置入前通常需要使用氣囊預先鋪展冠狀動脈的狹窄區域，為支架置入創造良好的通路。支架置入是否完美貼壁、擴張充分，直接關系到患者的近期和遠期療效及并發癥發生率。現今常用的冠心病診斷手段即為冠脈造影，但是傳統的冠脈造影技術對于疾病診斷有其技術上的局限性，體現在對病灶的判斷只能通過觀察管腔內造影劑填充的輪廓來間接實現，并且不能直接測量血管直徑，對于血管的阻塞水平需要與附近血管直徑對比來間接估算，準確性有所欠缺，并且因為不能直接觀察病灶，所以對于其性質特點也不能準確掌握[19]，因此冠脈造影指導下的PCI術有15%～20%的概率會發生支架不完全擴張[20]。所以，采用一種更好的指導支架置入的方式變得極為重要。為選擇合適的支架，在行PCI前可以先行冠脈內超聲檢查，以便精確計算目標血管的最大和最小截面積，得出血管最大直徑和面積，以及目標血管病變區域的血管直徑和面積，以此幫助確定置入支架的大小和長度[21]。血管內超聲對臨床上介入器材的準確選擇具有很大的指導意義[22]，特別是在支架置入前接受PTCA球囊預擴張的患者，在明確腔徑和確定支架尺寸方面幫助較大。

2.4 指導冠脈支架介入術 因為血管造影技術只能間接顯示血管輪廓，而如前所述，這種特點勢必會有測量不準確的弊端，導致難以準確置入大小合適的支架，而臨床上出于患者的安全考慮，為了避免支架過大造成血管破裂或剝脫風險，通常會選擇偏小的支架[21]。而血管內超聲則可以通過超聲波探測的原理來解決這一系列問題。首先由導管將微型超聲換能器放入血管腔內，直接顯示血管的形態，準確測量血管的直徑及阻塞程度，還可以由超聲的回聲特點判斷病灶類型[9]。與CAG對比，在IVUS圖像的指引下置入支架能更準確地選中血管病變的節段，支架置入部位更好更充分，手術效果也更好，安全系數更高。根據冠脈內超聲結果，可確定直接支架置入的可行性，并選擇直徑大于病灶2 mm的支架。一些支架不能完全黏附在血管壁和(或)擴張不對稱時，IVUS可以很好地進行影像對比成像；如果IVUS能證明支架置入是滿意的，就可以安全有效地降低系統抗凝水平[23]。這些發現有助于改進臨床支架置入方法，常規使用高壓球囊擴張使支架充分擴張和黏附于血管壁。支架置入后如果支架擴張和血管壁黏附不完美，則需要使用膨脹氣囊擴張。支架置入不當，尤其是擴張不足，是支架置入手術后，藥物洗脫支架內再次發生內壁斑塊形成，導致管腔狹窄的重要原因。在支架放入后可以運用IVUS直接察看支架置入的對稱、膨脹程度，并觀察支架的貼壁情況，測量并計算管腔的最小直徑/最大直徑。若是該比值小于0.7，提示支架擴張不良，則進一步加大球囊壓力，直至支架擴張到滿意程度。支架最佳置入的IVUS標準[22]：(1)支架完全擴張，支架與血管內膜表面之間沒有空腔或暴露的夾層；(2)支架均勻擴張且對稱指數>0.8；(3)支架位置滿意，完全覆蓋病變，支架內管腔橫截面積接近參照血管橫截面積。

2.5 評價治療效果 IVUS可以通過實時畫面直觀地看到置入血管壁內的支架是否對稱，精確測量支架完全擴張后的大小，以及置入支架與病變血管壁是否完全貼合而沒有夾層。相比于IVUS的實時觀察和對斑塊的評估優勢，其他技術均不理想。定向旋切術和高頻旋磨術可以直接用于去除冠脈斑塊，但在實施之前需經血管內超聲明確冠狀動脈的病變性質及程度。IVUS不僅在協助病情診斷及選擇支架方面有較大作用，治療后復行血管內超聲檢查還可用于了解治療效果及觀察血管內病灶是否清除徹底，為進一步治療提供依據[9]。目前，普遍認為IVUS指導的介入治療的最終標準是行IVUS顯示最小血管直徑>2 mm和(或)血管面積>6 mm2[24]。用IVUS判斷介入治療是否達到預期效果時，也可以同時觀察治療過程是否存在其他并發癥[25]。在球囊擴張的膨脹血管，可觀察到動脈粥樣硬化斑塊破裂、壓迫、撕裂和剝離。對于支架置入手術后再發生支架內狹窄的評價，一般在支架放置完成后，通過超聲檢查全面評估支架的形態與血管壁的貼合狀況、展開情況是否理想等[19]。隨訪PTCA和(或)支架置入后6個月以內的臨床表現和異常心電圖改變，如有異常應懷疑冠狀動脈支架內再狹窄。藥物支架術后再狹窄的發生與支架的擴張不充分和貼壁不良以及局部有明顯的鈣化等因素有關。從目前一系列的臨床調查發現，約30%的患者在介入手術治療后會發生支架內再狹窄[26]。國外的臨床數據也顯示，只有50%的患者在PTCA后通過冠脈造影能發現斑塊夾層，但運用冠脈超聲查出的卻有60%～80%[16，27]。其原因可能為斑塊破裂使造影劑進入破裂的裂隙及夾層組織內，導致造影出現即刻管腔增大的假象。所以CAG很難發現植入支架內斑塊再次堵塞血管，而不能用來評估PTCA后發生狹窄的機制。藥物洗脫支架內再次產生粥樣斑塊造成狹窄是當前介入手術的熱門問題。IVUS是當前用來發現支架內再狹窄最切實可行的手段。研究發現[6]，發生再狹窄主要是因為血管平滑肌細胞過度增殖、遷移導致新生內膜大量增生和血管重塑。術中支架吻合不完全時，IVUS可以指導作進一步的調整，IVUS引導組的預后明顯優于非IVUS引導組[28]。血管內超聲最重要的臨床價值，在于能對冠脈內置入支架的置入效果進行實時評價。

3 IVUS在造影劑腎病、慢性腎臟病中的應用價值

造影劑腎病(contrast induced nephropathy，CIN)是指放射學造影術后無其他原因所致的急性腎功能減退[29]。冠脈造影或行PCI時使用對比劑可導致急性腎損害(acute kidney injury，AKI)，患有慢性腎臟病(chronic kidney diseases，CKD)者更容易因此導致病情進行性發展；在復雜的PCI中常常應用大量造影劑，較大地增加了AKI的發生率。Ogata等[30]回顧性調查了接受PCI治療的CKD患者，分析對比劑用量與AKI和1年臨床結局的關系。結果顯示，對比劑用量少的患者，AKI發生率及1年內維持性血液透析次數、死亡率顯著降低，CKD的發生和對比劑用量有明確的相關性。目前尚無相關報告提示針對CIN的有效治療方法，但是IVUS指導的PCI治療明顯減少了對比劑用量，對比劑用量不足10 mL時IVUS指導的PCI術依然可以順利進行[31]，甚至有對對比劑敏感的患者在無對比劑下只使用IVUS行PCI而獲成功的報告[32]。

4 冠脈內超聲的不足與展望

IVUS的超聲波探頭進入血管后發出高頻聲波，不同的組織以不同回聲發送回系統，IVUS將接收到的信號轉化成血管圖像，再通過顯示器顯現出來。通過觀察橫斷面圖像有助于評估疾病的存在和程度、斑塊形狀和形態、穿越病變時的導絲位置以及支架位置的后處理。通過IVUS可以讓醫生從內到外看到血管，從而有助于指導和確定患者的介入治療，但是在實際臨床運用中IVUS也有其不足之處。現階段已經擁有IVUS設備以及熟練掌握有關成像的導管系統等方面知識和成像方案，能夠立即應用于患者，并且在介入手術過程中不被中斷的醫務人員等相關條件的醫院還很少。目前IVUS的檢查費用較高，因此不能普遍地運用于患者。而且血管內超聲存在一定的安全性問題，送入血管內的超聲導管有可能會引起短時間的冠狀動脈痙攣，導管對血管壁的傷害也會增加再次狹窄的可能性。另外，受目前技術水平的限制，血管內超聲的分辨率太低，不能發現微小病灶、斑塊的改變和貼壁情況，只能測量病變血管的一小段，不能同時觀察整個冠脈系統。但是IVUS系統給介入醫師提供了一個直觀的界面，可實現介入手術最佳的易用性，提供相對理想的血管圖像和生理學選擇。隨著科學技術的不斷發展和IVUS的普及，血管內超聲必然會成為介入手術中必不可少的一部分。