综述

2019年度腔内影像学研究进展

陈曦 贾海波 于波

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引用格式： 陈曦，贾海波，于波 . 2019 年度腔内影像学研究进展 [J/OL]. 中华心血管病杂志 ( 网络版 ),2020,3:e1000070(2020-12-18). http://www.cvjc.org.cn/index.php/Column/columncon/article_id/237. DOI:10.3760/cma.j.issn.2096-1588.2020.1000070.

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发布日期： 2020/12/17    浏览量： 3900 次

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视频
2019年度腔内影像学研究进展
03:51
音频
2019年度腔内影像学研究进展
03:57

引言


与传统冠状动脉造影相比，腔内影像学 [ 尤其是光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）] 以其分辨率高且可实时反映血管壁情况的优势，从冠状动脉疾病的机制探讨、手术策略选择及优化等方面极大地推动了冠状动脉介入诊疗技术的发展，成为心血管介入领域不可或缺的重要部分。血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）和 OCT 是目前临床上常用的血管内成像技术。

回顾 2019 年，腔内影像学领域发表了多项备受关注的临床研究，更新了腔内影像学临床应用专家共识，同时有新领域的探索与新技术的研发。笔者在 PubMed 数据库，以“intravascular imaging”“optical coherence tomography”“intravascular ultrasound”等关键词进行检索，筛选出 2019 年 1 月 1 日至 12 月 31 日发表的有代表性的大型研究，对 2019 年度腔内影像学方面的重要进展进行归纳和回顾，并逐一介绍分析。

聚焦于冠状动脉腔内影像学临床应用的欧洲专家共识 第二部分发布


2018 年，欧洲经皮心血管介入学会（European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions，EAPCI）发布了冠状动脉腔内影像学临床应用专家共识的第一部分 [1]，主要聚焦于腔内影像学指导和优化经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）以及在识别支架失败机制中的重要作用，并已得到欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology，ESC）血运重建指南的强烈推荐。2019 年，该专家共识文件第二部分 [2] 发布，重点关注腔内影像学在识别急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome, ACS）罪犯病变及指导治疗策略、明确冠状动脉造影上的模糊病变、评价冠状动脉疾病严重程度及识别高危病变和患者等方面所发挥的重要作用，重点阐述了 3 个目前亟待解决的临床热点问题。

其一，腔内影像学在 ACS 中的应用。腔内影像学凭借其高分辨率的全息实时成像，可以实现对罪犯病变的准确甄别，弥补冠状动脉造影二维成像的局限性。对于 ACS 罪犯病变不明确，尤其是伴有多支病变者，冠状动脉显示无明显狭窄病变以及怀疑自发性冠状动脉夹层（spontaneous coronary dissection，SCAD）者，推荐应用腔内影像学检查明确罪犯病变，应首选 OCT，血栓的识别有助于罪犯病变的判断。对于血流恢复 3 级无明显狭窄的斑块侵蚀、SCAD、非阻塞性心肌梗死（myocardial infarction with non-obstructive coronary arteries，MINOCA）患者推荐药物保守治疗。此外，共识还阐述了腔内影像学在识别易损斑块和高危人群风险分层的优势，但现有的证据表明，在通过腔内影像学识别易损斑块预测临床事件方面，仍存在阴性预测值高 / 阳性预测值较低的挑战。未来结合影像学、功能学以及人工智能有望提高腔内影像学对临床事件的预测准确性。

其二，腔内影像学对造影模糊病变的判断。尽管冠状动脉造影是诊断冠状动脉病变最常用的手段，但是对于斑块负荷、钙化病变、血栓性病变，严重扭曲病变以及血管结构异常（如瘤样扩张）的病变，造影上往往表现为模糊影像，IVUS和 OCT 可以对这部分病变的识别提供更多有价值的信息。

其三，腔内影像学对临界病变的判断。IVUS评价临界左主干病变的狭窄程度与功能学评估有很好的相关性，最小管腔面积（minimum lumen area， MLA）<4.5 mm2 需考虑血运重建；MLA>6.0 mm2 则支持保守的最佳药物治疗（optimal medical therapy，OMT），MLA 处于 4.5~ 6.0 mm2之间的灰区，则需要考虑进行功能学评估。

承接第一部共识，共识第二部分在同样注重解决临床问题的同时重点阐述了腔内影像学在介入实践中的应用价值，以及优化患者的个体化精准治疗策略。本共识评估了目前现有血管内影像临床应用指征的证据，并基于现阶段最佳实践，为冠状动脉介入医生提供了关于 IVUS、OCT 和近红外光谱血管内超声（near-infrared spectroscopy and intravascular ultrasound，NIRS-IVUS）临床应用指征、各自的优势和潜在的局限性。

识别高危斑块


易损斑块破裂是导致急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）的主要病理机制之一。既往研究证实，易损斑块具有薄纤维帽、大脂质核心（通常占斑块总面积的 30% ～ 40%），还富含巨噬细胞等炎症细胞及少量的平滑肌细胞。当前，随着冠状动脉全程精准化治疗理念的全面推进，在事件发生前识别易损斑块并加以干预，防止其快速进展引起临床事件成为当前的研究热点。如何识别易损斑块愈加受到关注，影像学指标能否与临床事件相联系，是否具有介入手术指导意义是我们考量的主要指标。2019 年公布的两项腔内影像学研究，Lipid-Rich Plaque（LRP）研究 [3] 和 CLIMA 研究 [4] 首次评估了近红外光谱（near-infrared spectroscopy，NIRS-IVUS）和 OCT通过检测易损斑块预测临床事件的有效性。NIRSIVUS 可用于识别造影定义下的高危非狭窄斑块，预测未来可能引起的冠状动脉事件 [5]。 在 ESC Late Breaking Trial 分布的 LRP 研究 [3]纳入了 1 563 例行冠状动脉造影和 PCI 的冠状动脉粥样硬化性心脏病患者，对非罪犯血管均进行了 NIRS-IVUS 检查。2 年的随访中，发现脂质核心负荷指数（lipid core burden index，LCBI）较大（maxLCBI 4 mm>400）患者的非罪犯主要不良心血管事件（major adverse cardiac event，MACE）发 生 率 高 于 无 脂 质 斑 块 患 者（13% vs. 6%， P<0.000 1）， 其 中 maxLCBI 4 mm>400 是 2 年 发生 MACE 的独立预测因子。该研究为斑块成分对预后影响提供了重要证据，但由于 IVUS 不是对整个血管段的完整分析，仅限于 4 mm 段 的maxLCBI，因此未能检测 NIRS 和 IVUS 在预测事件中的协同价值。

CLIMA 研究 [4] 是一项前瞻性国际多中心观察性研究，研究 OCT 识别的易损斑块特征对预后的影响。研究纳入 1 003 例行冠状动脉造影检查的患者，利用 OCT 对未行 PCI 处理的左前降支近段非罪犯病变进行检查。该研究发现最小管腔面积 <3.5 mm2、脂质弧度 >180°、纤维帽厚度 <75 μm 以及巨噬细胞聚集是心源性死亡和靶血管相关心肌梗死的独立预测因子。具有上述所有斑块特征的患者 MACE 发生率高于其他患者（18.9% vs. 3.0%，P<0.001）。

阐明 ACS 发病机制


一、冠状动脉非阻塞型心肌梗死
一项前瞻性 OCT 研究 [6] 旨在通过分析冠状动脉斑块特征探究其形成机制。该研究纳入了 38例 MINOCA 患者，并行心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMRI）检查，利用延迟强化技术定位缺血受损心肌。研究发现，斑块破裂及血栓在 MINOCA 患者中并不常见，可能与 CMRI 显示的缺血受损性心肌的部位相关。本研究样本量较小，相关大样本 OCT 研究还有待开展。


二、自发性冠状动脉夹层
自发性冠状动脉夹层（spontaneous coronary dissection，SCAD）是导致 AMI 的重要原因之一，在年轻女性人群中多发。因其发病率低，临床上对其认识尚不充分，仅通过造影检查具有一定局限性。在一项加拿大的多中心前瞻性观察性研究 [7] 中，750 例 SCAD 患者的病因和诱因包括纤维肌肉发育异常（31.1％）、全身性炎症疾病（4.7％）、围产期（4.5％）和结缔组织疾病（3.6％）。大多数患者接受了保守治疗，14％接受了 PCI，少数患者进行了冠状动脉旁路移植术。院内复合MACE 发生率为 8.8％，围产期 SCAD 的 MACE发生率较高（20.6% vs. 8.2%）。总体 30 d MACE发生率为 8.8％，围产期 SCAD 和结缔组织病是30 d MACE 的独立预测因子。

另一项 OCT 研究 [8] 通过分析开窗型和非开窗型 SCAD 的图像差异、滋养血管密度和假腔光衰减性，探讨 SCAD 假腔形成机制。该研究共入组65例OCT确诊为SCAD的患者（共68支血管）。观察数据表明，非开窗型 SCAD 导致假腔压力增加和对真腔的压缩。虽然滋养血管可能与发病机制有关，但其密度可能是血管愈合的一个表观现象。因此该研究受样本量限制，更深入的机制探讨仍需深入挖掘。


三、愈合斑块
愈合斑块的形态特征为分层表型，常出现在心源性猝死患者中。然而，斑块愈合在缺血性心脏病发展过程中的作用尚不清楚，OCT 已被证实可用于检测已愈合的斑块，因此，可提供评估临床相关性的机会。

Vergallo等[9] 在缺血性心脏病的两组极端临床表现患者中评估了斑块愈合：（1）ACS 患者：既往至少有 3 次 AMI 或 4 次 ACS 中有至少 1 次AMI；（2）长期的慢性冠状动脉综合征患者：至少 3 年的稳定性心绞痛病史且既往无 ACS。在第一组中仅评估非罪犯血管。研究发现，与慢性冠状动脉综合征和长期心绞痛的患者相比，反复ACS 发作的患者动脉粥样硬化表型明显不同，包括愈合的冠状动脉斑块的发生率低得多，这表明斑块愈合可能在缺血性心脏病患者的自然发病过程中发挥重要作用。

在另一项 OCT 研究中，Fracassi 等 [10] 在 376例 ACS 患者罪犯血管中评估斑块愈合情况，结果发现超过 1/4 的患者存在斑块愈合。研究共纳入376 例患者，罪犯病变干预前行 OCT 检查，包括252 例 ST 段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI）患者和 124 例非 ST段抬高型急性冠状动脉综合征患者。根据 OCT 图像上是否存在分层现象对患者进行分组。将两组患者的临床及实验室数据、OCT 特征和 1 年随访结果进行对比。结果显示，在 376 例患者中识别出了 108 例（28.7%）愈合斑块。存在愈合斑块的患者高脂血症、糖尿病和心肌梗死病史的发生率较高。愈合斑块的患者中高敏感性 C- 反应蛋白显著较高；分层组斑块破裂（64.8% vs. 53.0%， P=0.039）、 薄 纤 维 帽 斑 块（56.5% vs. 42.5%， P=0.016） 和 巨 噬 细 胞 聚 集（81.1% vs. 63.4%， P=0.001）的比例显著高于非分层组。OCT 还揭示，具有分层表型的斑块区域狭窄程度更严重（79.2%±9.5% vs. 74.3%±14.3%，P=0.001）。两组患者的 MACE 相似，愈合斑块组全因再住院率较高（32.7% vs. 16.5%，P=0.013）。

研究表明，已愈合的斑块除表现出 OCT 特征外，还存在局部或全身炎症反应。这表明，危险因素再加上局部及全身炎性反应已经超出了斑块愈合的保护机制，并使这些斑块易于发展为血栓性闭塞。因此，除了对危险因素的最佳控制外，对促进斑块愈合机制的充分认识可能会为减轻ACS 负担提供新的治疗目标。

优化介入治疗过程


2019 年发表的一项纳入 4 724 例患者的荟萃分析 [11] 强调了 IVUS 指导的预后获益。与血管造影指导组相比，IVUS 指导组的 MACE（5.4% vs. 9.0%，P<0.001)、 心 源 性 死 亡（0.6% vs. 1.2%， P=0.03）、TLR（3.1% vs. 5.2%，P=0.001）和明确 / 可能的支架血栓形成发生率（0.5% vs. 1.1%，P=0.02）更低。这些发现强调了 IVUS 在指导血运重建预后的意义，并支持其常规应用，以优化手术结果和改善 PCI 术后的短期和长期结局。

在支架选择上，OCT 凭借对管壁及支架杆的精准识别，对手术效果评估意义重大。近期发表于 JAMA 的 COMFORABLE-AMI 研究 [12] 纳入了2009 年 9 月至 2011 年 1 月欧洲和以色列 11 家中心的 1 161 例 STEMI 患者，按 1:1 随机分配接受BioMatrix Biolimus 洗脱支架（n=572）或裸金属支架（n=582），主要终点为 1 年时 MACE[心源性死亡、靶血管相关再梗死及缺血驱动的靶病变血运重建（target lesion revascularization，TLR）]发生率。结果显示，1 年时 BioMatrix 支架组有24 例（4.3%）患者发生 MACE，裸支架组为 49例（8.7%）[ 风 险 比（hazard ratio，HR）=0.49， P=0.004]，该获益主要来自靶血管再梗死（0.5% vs. 2.7%，HR=0.20；P =0.01）和 TLR（1.6% vs. 5.7%，HR=0.28；P<0.001）风险的降低；心源性死亡差异无统计学意义。可见，治疗 STEMI 使用生物可降解聚合物的 Biolimus 洗脱支架（BioMatrix，Biosensors 公司）与裸金属支架相比，可降低近50% MACE。

一项基于 IBIS-4（Integrated Biomarker Imaging Study-4）的 OCT 亚组研究 [13]，通过基线与随访 OCT 斑块情况比较 AMI 后给予大剂量他汀类药物治疗导致的斑块成分的变化。研究入组了83 例 STEMI 患者的 153 处冠状动脉病变，基线进行 OCT 检查，收集其他两支非罪犯血管的斑块信息，应用高剂量瑞舒伐他汀（40 mg）13 个月，13 个月后再次进行 OCT 检查。初步终点为最小纤维帽厚度（fibrous cap thickness，FCT）的变化及巨噬细胞线角度的变化，次级终点为平均脂质角度。13 个月时，平均 LDL-C（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）水平从 128 g/L降低至 73.6 g/L。最小 FCT（27 例患者的 31 处病变）从（64.9±19.9）mm 升至（87.9±38.1）mm（P=0.008）；巨噬细胞线角度从 9.6°±12.8° 降低 至 6.4°±9.6°（P<0.000 1）。平均脂质角度从 55.9°±37.0° 降 至 43.5°±33.5°。在斑块级别（n=191）分析中，13 例薄纤维帽斑块（thin-cap fibroatheroma，TCFA） 中 9 例（69.2%）蜕变至非 TCFA，而 178 例非 TCFA 病变中有 2 例（1.1%）进展为 TCFA。本研究证实，STEMI 患者强化他汀治疗可增加最小 FCT，减少巨噬细胞聚集，逆转易损斑块至其他类型斑块。

其他腔内影像学技术指导 PCI


在稳定型心绞痛患者中，常用两种策略指导血运重建：心肌灌注 CMRI 及血流储备分数（fractional flow reserve，FFR） 测量。2019 年发表于 N Engl J Med 的一项非盲、多中心、临床效果对比研究 [14]，纳入了 918 例患者，并按照 1:1 的比例随机分配到 CMRI 组和 FFR 测量组，分别接受 CMRI 检查和 FFR 测量检查，并随机由当地高级内科医师作出诊断并据此决定后续的临床干预策略。对于 CMRI 组，推荐进行血运重建的指征为出现以下任意一种情况的诱发性心肌缺血：（1）相邻两个以上节段；（2）相邻层面；（3）单个透壁性的灌注缺损。而对于 FFR 组的检测标准为 FFR低于 0.8。研究结果表明：在两组患者中，CMRI组和 FFR 组检查结果满足血运重建指征的比例差异无统计学意义（40.5% vs .45.9%，P=0.11），虽然 CMRI 组接受血运重建的患者比例明显低于FFR 组（35.7% vs 45%，P=0.005），但接受检查1 年后 MACE 的发生率差异无统计学意义。这项研究表明，对于稳定性心绞痛或伴有心血管危险因素的患者，相比于接受 FFR 测量，接受 CMR MACE 检查在使更少的患者接受冠状动脉血运重建术的同时，又没有导致 MACE 发生率的增加。在指导冠状动脉血运重建术上，CMRI 展现出了优于传统 FFR 测量的更广阔前景。

利用局部血流动力学评估斑块进展


2019 年 3 月发表的一项关于内皮切应力（endothelial shear stress，ESS）与斑块进展的研究 [15] 用强有力的证据表明，基于血管造影的 ESS可能是动脉粥样硬化疾病进展的一种新的预测因子。另一项研究 [16] 旨在探索多模态成像和 ESS是否能够更准确地预测冠状动脉斑块的进展，研究入组了 44 例血运重建成功的心肌梗死患者，并在基线和 13 个月的随访中进行 3 支血管 IVUS 和OCT 成像。将基线获得的非罪犯血管 IVUS 数据与血管造影结合以重建冠状动脉解剖结构，并在获得的模型中进行血流模拟，估计 ESS。基线斑块特征和 ESS 分布用于确定疾病进展的预测因子（随访时管腔减少和斑块负荷增加）。结果显示，基线 ESS 和 IVUS 所得斑块特征与管腔面积减少和斑块负荷增加独立相关，而与 OCT 所得斑块特征无关。研究结果提示，ESS 和 OCT 衍生变量没有提高 IVUS 预测疾病进展的效果，需要进一步研究多模态成像可否结合 ESS 来探究易损斑块特征。

冠状动脉成像新技术进展


基于以上大型研究，腔内影像学技术已经能在探索机制、评价预后等方面具有重要的临床指导价值，但在预测事件方面的准确性有限。2019年首次在人体内应用偏振敏感 OCT 成像系统，有望更好地描述斑块特征，并对其成分进行更详细的评估 [18]。此外，相关团队对 IVUS 双模态成像导管进行研发[18]，这是首次设计和制造一种双模成像导管，一个导管中包含一个前瞻性超声换能器和一个侧视超声换能器，同时完成形态学评估以及定量指标测量，有助于描述冠状动脉组织成分，并提供了对动脉粥样硬化病变的实时观测。

同时，综合 OCT 形态学、FFR 功能学优势，引入了一种新型工具——基于 OCT 测定的 FFR，即基于 OCT 影像的定量血流分数（optical flow ratio，OFR）。行 OFR 检查时，OCT 回撤成像可自动描绘管腔边界并进行三维重建，同时描绘出边支开口，然后根据新型算法计算出 OFR 值，整个过程耗时 1 min 左右，一次回撤成像即可同时获得斑块形态学评估与冠状动脉功能学评价，对病变进行更为客观和全面的评价。2019 年发表的一项回顾性、多中心、观察性研究 [19]，以 FFR 为金标准，旨在评价 OFR 的诊断准确性。研究结果显示，OFR 与 FFR 值之间具有良好的相关性；同时，在判断心肌缺血方面（FFR<0.80），OFR 在诊断准确性（90% vs. 74%）、敏感度（92% vs. 78%）、特异度（92% vs. 71%）、阳性预测值（92% vs. 73%）、阴性预测值（88% vs. 76%）方面均优于基于 OCT 所测的 MLA，OFR 的曲线下面积也高于 MLA（0.93 vs. 0.80；P=0.002），具有实际应有价值。

小结


腔内影像学作为一种有效的血管内检测手段，具有动态实时成像等优点，尤其是 OCT 技术凭借其组织分辨率高，在识别罪犯病变及病理类型方面具有独特的优势，识别病变并采取有效的干预措施，对于减少不良心血管事件的发生具有重要的意义。OCT 在 ACS 潜在发病机制以及治疗方面毫无疑问地发挥着重要的作用，在 ACS 中具有非常重要的应用价值，为临床理解 ACS 的发生机制以及选择合理的治疗方案提供了新的思路。随着腔内影像学技术的不断进步和临床证据的不断积累，腔内影像学将在疾病机制的深入探讨、复杂病变介入的指导和优化、与其他影像技术手段的有机融合方面不断取得进展，相信血管内成像技术必将在临床上得到越来越广泛的应用。

  • 作者： 陈曦    贾海波    于波   

  • 作者单位： 哈尔滨医科大学附属第二医院心血管内科 心肌缺血省部共建教育部重点实验室   

  • 通信作者： 贾海波，Email:yubodr@163.com

  • 关键词： 急性冠状动脉综合征;诊断显像；体层摄影术, 光学相干

  • DOI： 10.3760/cma.j.issn.2096-1588.2020.1000070

  • 基金项目： 国家重点研发计划项目（2016YFC 1301100）；国家自然科学基金（81722025）

  • 利益冲突： 无

  • 收稿日期： 2020-08-13

  • 录用日期： 2020-10-14

  • 本文编辑： 史红

    • 摘要中文

    无

    摘要英文

    无
    无

    本研究主要材料与器材

    无

    参考文献

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