準分子激光冠脈斑塊消融術在復雜冠脈病變中的臨床應用

戴心怡 丁澍

近十余年來,隨著經濟的快速發展、人口的老齡化和心血管疾病危險因素增多,我國冠心病發病率不斷增高,其中復雜冠心病約占總發病率的27%[1]。 對于慢性完全閉塞(chronic total occlusion,CTO)、嚴重鈣化、嚴重支架內再狹窄(in-stent restenosis,ISR)、球囊無法通過或支架(球囊)膨脹不全、隱靜脈橋移植(saphenous vein graft,SVG)和急性血栓等復雜冠狀動脈病變,常規經皮冠狀動脈介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治療成功率較低,預后差且治療費用高。 激光用于治療冠脈病變起源于20 世紀80 年代,但因療效低于常規PCI 且并發癥多而被淘汰。 近十年來改良的準分子激光冠狀動脈斑塊消融術(excimer laser coronary atherectomy,ELCA)的應用使復雜冠脈病變PCI 成功率得到明顯提高,而并發癥的發生率顯著下降。

1 準分子激光冠脈斑塊消融術的發展歷程和原理

1992 年FDA 批準將激光技術用于冠狀動脈病變的治療。 早期冠脈內激光治療使用紅外線(λ=2 090 nm),激光在冠脈內殘余對比劑的作用下活化,產生大量的劇烈膨脹和爆裂的氣泡,作用于臨近的冠脈壁,有時會導致無法預料的血管夾層和穿孔的發生,故因并發癥多、預后不良而應用較少,并隨著藥物洗脫支架(drug-eluting stent,DES)的出現逐漸被淘汰。 隨著PCI 技術的成熟和ELCA 設備的改良(低波長、低脈沖能量、肝素鹽水灌注技術和多種尺寸導管的設計),ELCA 技術被越來越多地應用于復雜冠狀動脈病變的治療。 ELCA 采用脈沖式光波照射原理,以惰性體鹵化物(最常用的是氯化氙)為激光介質,釋放波長約308 nm、接近于紫外線的高能量脈沖,通過光化學、光熱及光機械作用使斑塊消蝕,從而擴大管腔面積。 光化學作用造成血管內物質分子鍵斷裂,光熱作用將細胞內液汽化為蒸氣水泡,光機械作用促使蒸氣水泡快速脹縮導致組織崩解,從而汽化粥樣斑塊[2]。 為避免靶病變鄰近組織的熱損傷,ELCA 的每個脈沖周期都有足夠的時間間隔進行冷卻,使激光脈沖對非靶病變組織的傷害最小化,因而對組織造成的熱損害極低;產生的直徑＜10 μm 碎片顆粒可被網狀內皮系統清除,極少引起遠端栓塞,故安全性較高。 現代ELCA 設備主要由飛利浦公司(原Spectranetics 公司)生產,該系統由一個產生激光束的激光裝置和一系列不同直徑的導管(0.9、1.4、1.7 和 2.0 mm)組成。 這些導管通過光纖將能量傳輸到導管尖端,作用于病灶,能產生1.6 倍導管直徑的管腔直徑空間。 ELCA設備由能量密度(MJ/mm2)和頻率(Hz)兩個參數控制,分別評估蒸汽水泡的大小和水泡崩解的速率。光學相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)顯示,ELCA 最重要的作用是組織消蝕、促進壓力傳遞到血管和組織壓縮。 此外,激光脈沖會削弱組織之間的連接,從而促進組織拉伸[3-4]。

2 準分子激光冠脈斑塊消融術在臨床冠脈介入中的應用

2.1 支架內再狹窄

經皮冠脈支架植入術是處理嚴重冠脈病變的主要手段之一,但ISR 仍是介入術者揮之不去的陰影。 隨著新一代 DES 的臨床應用,ISR 率已降至10%以下,卻依舊難以避免。 目前常用普通球囊成形術和切割球囊成形術(cutting balloon angioplasty,CBA)處理ISR,在效果不理想時可以再次植入DES或藥物涂層球囊(drug-coated balloon,DCB)。 ELCA的斑塊減容作用為避免ISR 提供了另一個選擇。Masayuki 等[5]早在2012 年分別應用 ELCA 和 CBA技術處理了共21 例局灶性ISR 患者,手術全部成功且無主要并發癥,1 年OCT 隨訪ELCA 治療組最小管腔面積明顯大于 CBA 組[(6.5 ±0.7)mm2vs.(5.1 ±1.1)mm2,P=0.004],最小管腔內徑亦有獲益趨勢 [(2 187.8 ± 432.3) μmvs.(1 915.8 ±248.0)μm,P=0.079]。 Hirose 等[6]報道的小樣本ISR 研究顯示,相對于普通球囊組,ELCA 組PCI 術后6 個月晚期管徑丟失明顯減少[(0.7 ±0.6)mmvs.(1.3 ±0.7)mm,P=0.03],兩組靶病變重建率相似。 Ichimoto 等[7]的研究中 81 例 ISR 患者采用PCI 治療,其中23 例接受了ELCA。 術后冠脈實時定量分析顯示,經ELCA 處理的患者管腔面積明顯增加[(1.64 ± 0.48)mm2vs.(1.26 ± 0.42)mm2,P＜0.001]。 國外亦有研究將 ELCA 與 DCB 聯合用于治療ISR,相較于普通球囊成形術有著更好的臨床和造影效果及術后更低的心肌梗死、猝死和靶病變重建發生率[8-9],但也有單中心研究顯示ELCA +DCB 治療ISR 相比單純DCB 治療并未帶來更多獲益[10]。 國內北京大學人民醫院在2017 年至2018年亦進行了單中心回顧性研究[11-12],證實ELCA 用于ISR(尤其是反復再狹窄)、球囊無法通過或無法充分擴張的嚴重狹窄、無法進行導絲交換的嚴重鈣化以及SVG 病變,可以為其他器械通過及支架植入創造條件,提高此類病變的手術成功率,且嚴重并發癥少見。 ELCA 能對支架內外的病變進行消融且不損傷支架,有效改善ISR,如聯合使用DCB,將產生 1 +1 ＞2 的效果[2]。

2.2 慢性完全閉塞病變

CTO 病變占冠脈造影病例的10% ～20%,長期以來介入治療的成功率多在70%以下。 近十余年來隨著介入器械和技術的提高,經驗豐富的心臟介入中心介入治療的成功率可超過90%,但仍有部分CTO 存在導絲不能通過病變部位、導絲通過病變部位但球囊不能通過或無法擴張的情況而導致手術失敗。 對于CTO,ELCA 可消蝕病變中的機化血栓、鈣化組織和結締組織等成分,提高介入治療成功率。 Shen 等[13]觀察了15 例導絲通過但球囊無法通過的CTO 病變,使用ELCA 的成功率達到86.7%,且未出現與ELCA 操作直接相關的并發癥。 Fernandez 等[14]對18 例球囊不能通過或不能擴張的CTO病變進行了回顧性研究,發現僅使用ELCA 的治療成功率為 83.3%,無 ELCA 相關并發癥。 Badr等[15]總結了32 例不適合進行單純球囊擴張的CTO病變, 發現使用 ELCA 治療的成功率可達到93.8%。 Ben-Dor 等[16]針對冠狀動脈旋磨術(rotational atherectomy,RA)不能開通的CTO 病變,采用ELCA 激光導管在內膜下穿過長期閉塞病變至閉塞遠端,從而成功開通血管。 安貞醫院的劉巍等[17]在國內首次報道了15 例冠脈復雜病變(鈣化病變及CTO)應用ELCA,手術即刻成功率和臨床成功率達100%,隨訪期未見主要不良心臟事件及ELCA 相關并發癥。 阜外醫院的趙杰等[18]應用 ELCA 治療3例CTO 病變全部成功,無1 例出現血管夾層、穿孔、慢血流及血栓形成,隨訪3 ～9 個月無主要不良心臟事件發生,初步證實了ELCA 治療CTO 的安全性和有效性。 北京大學人民醫院對7 例導絲通過病變后球囊無法通過的CTO 采取ELCA 治療,其中3 例3處無法通過0.9 mm 消融導管、4 例4 處通過并完成手術;消融導管無法通過的3 處病例采取ELCA 聯合CA 治療,其中1 例未能交換旋磨導絲而導致手術失敗,其余成功,手術成功率為85.7%[12]。 國內外臨床研究和實踐表明,雖然還缺乏在CTO 干預中使用ELCA 的長期療效和安全性的數據,但ELCA仍然是實現CTO 血運重建的有效工具。

2.3 嚴重鈣化病變

鈣化病變亦是影響PCI 成功率的重要因素。 冠狀動脈鈣化隨年齡增長發生率升高,60 ～69 歲人群可達80%。 內膜嚴重鈣化明顯增加了PCI 的難度及風險,如增加了相關介入器械通過難度、球囊難以充分擴張或破裂、支架脫載概率升高或植入后膨脹不全、發生器械或血管并發癥的風險明顯增加等。 RA 可有效消蝕鈣化病變,提高PCI 成功率,但旋磨導絲常不能通過病變部位,且RA 亦有一定風險。 Bilodeau 等[19]應用 0.9 mm 激光導管對 100 處冠脈復雜病變進行ELCA 治療,其中79%的鈣化病變出現球囊不能順利通過或擴張不充分的情況,而ELCA 操作總成功率為 92%。 Ambrosini 等[20]在LEONARDO 研究中對96 處病變進行了 ELCA 治療,總操作成功率為93.7%,其中球囊不能通過的病變操作成功率為93.7%,鈣化病變的操作成功率為96.4%。 Fernandez 等[14]總結58 例球囊不能通過,特別是旋磨導絲不能通過的鈣化病變介入治療病例,ELCA 成功率高達91.5%。 劉巍等[21]回顧性分析2015 年3 月至2017 年12 月在安貞醫院心血管病中心采用ELCA 治療的38 例(44 處病變)復雜冠狀動脈疾病患者的臨床資料,其中球囊不能通過或不能擴張的鈣化病變18 處,CTO 病變10 處,ISR病變11 處,橋血管及血栓病變5 處。 該項研究結果中5 處因嚴重血管鈣化,激光導管未能成功通過;2處因血栓負荷過重,ELCA 后無復流;1 處ISR 術中發生穿孔;手術即刻成功率為81.8%(36/44)。 RA 及ELCA 都可作為支架置入前的預處理,這兩種技術也常常作為球囊失敗后的替代方法。 McKenzie[22]將這兩種技術的聯合應用命名為RASER 技術。

2.4 急性冠脈綜合征

急性冠脈綜合征常有局部血栓形成。 ELCA 因可蒸發局部血栓和斑塊,很早就應用于血栓性病變的治療。 早期的小樣本研究提示,應用ELCA 處理急性心肌梗死可行且有效[23-24]。 相對于血栓抽吸術,ELCA 可減少微栓塞、改善微循環。 有研究顯示,0.9 mm 和1.4 mm 準分子激光導管對急性心肌梗死患者的療效相當[25]。 而Shibata 等[26]以發病至球囊擴張不超過6 h 且TIMI 血流0 ～1 級的急性ST 段抬高型心肌梗死患者為研究對象,對其急診PCI 后隨訪的心肌顯像數據進行回顧性分析,發現輔以ELCA 處理的病例較未行ELCA 的病例心肌存活指數更好,提示ELCA 有潛在的改善心肌存活的作用。 國內也有一些單中心研究證實ELCA 應用于富含血栓的ST 段抬高型心肌梗死PCI 治療,可提高心外膜血流,改善心肌灌注,減少慢血流或無復流風險,具有較高的即刻成功率和臨床成功率,可作為急性心肌梗死直接PCI 的輔助治療手段[27]。

2.5 隱靜脈橋血管病變

臨床常規采用遠端保護裝置(distal protection device,DPD)治療SVG 病變,但存在引起斑塊破裂及遠端血栓的隱患。 ELCA 產生的碎片小且可直接被網狀內皮系統吸收,不失為一種更安全的替代療法。 隨機對照研究證實,由退化的隱靜脈橋不穩定病變引起的急性非ST 段抬高型心肌梗死的PCI 治療中,與DPD 相比,ELCA 心肌再灌注趨勢更明顯,圍手術期心肌壞死事件的發生率更低[28]。Mohandes 等[29]報道了2 例慢性完全閉塞,而且解剖學特點不利于冠狀動脈再通的SVG 病例,均采用ELCA 聯合DPD 以減少遠端栓塞的發生,并成功植入支架,住院期間無明顯不良事件發生。

3 總結

準分子激光是一個特別的工具,以其光化學、光熱和光動力學特性在不對組織造成重大損傷的情況下汽化血栓和修飾組織。 經過20 世紀末一個令人失望的開端后,ELCA 經歷了重要的改進,成功率明顯升高,并發癥明顯減少,目前在治療復雜和難治性冠脈病變方面獲得了新的地位。 對于球囊無法通過或無法擴張的病變、急性血栓性病變、支架膨脹不全、旋磨導絲無法通過的嚴重鈣化、隱靜脈橋血管等復雜冠脈病變,ELCA 均可作為輔助治療手段發揮重要作用。 此外,在某些情況下,有經驗的操作者可以在造影劑(而不是鹽水介質)中使用ELCA,以提高其有效性,提高復雜PCI 病例的治療成功率,其臨床應用有著光明的前景。