腔内影像学操作规范

腔内影像学技术临床应用及研究进展

王宁 何路平 贾海波

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引用格式： 王宁，何路平，贾海波. 腔内影像学技术临床应用及研究进展［J/OL］. 中华心血管病杂志（网络版），2023，6:e1000137(2023‑02‑24). http://www.cvjc.org.cn/index.php/Column/columncon/article_id/317. DOI:10.3760/cma.j.cn116031.2023.1000139.

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发布日期： 2023/02/24    浏览量： 4595 次

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视频
腔内影像学技术临床应用及研究进展
03:57
音频
腔内影像学技术临床应用及研究进展
03:43

引言


腔内影像学（intravascular imaging，IVI）自首次在体应用以来至今已有20多年，现已被广泛应用于研究冠状动脉疾病和优化经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）中。在过去的几十年里，IVI技术取得了长足的进展，血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）、光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）和近红外光谱成像技术（near infrared spectroscopy，NIRS）相继问世。IVI在评估冠状动脉疾病严重程度、指导PCI策略及改善临床预后等方面均起到了积极的作用［1‑4］。本文就IVI技术的应用现状和研究进展进行归纳总结，旨在为IVI的临床应用提供参考，为进一步规范IVI技术操作并指导和优化冠状动脉介入治疗策略提供循证证据，最终达到更好地改善患者临床预后的目的。

腔内影像学技术成像基础及适用范围


冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）仍然是当前诊断冠状动脉疾病和指导PCI最常用的成像手段。然而，CAG由于不能充分显示以下病变特征导致其应用效果受到一定限制：（1）病变成分（如钙化、夹层、血栓）；（2）斑块大小及血流动力学情况；（3）支架膨胀及支架贴壁情况；（4）边缘夹层等并发症。而IVI大大克服了CAG的上述不足，能够更准确地评估管腔形态、斑块性质、斑块负荷、血管重构、支架贴壁及膨胀等血管腔及血管壁特征，为介入医师提供更多有指导价值的信息，主要包括评估斑块特征、指导支架置入、识别急性并发症及评估晚期支架失败等［5］。

1.血管内超声：IVUS可以提供管腔和管壁的纵向和轴向的全面可视化信息，可以实时评估以下3个方面。（1）介入前的血管和管腔尺寸及其重塑情况，以便更好地选择支架的直径和长度；（2）对斑块组成和钙化的评价［6］；（3）支架置入后支架膨胀不全、边缘夹层、地理缺失、贴壁不良和壁内血肿等。随着IVUS技术的进步，出现了具有更高分辨率、更强探测深度的高频成像导管和高清晰度传感器（55~60 MHz）。此外，目前部分新型IVUS导管的回撤速度已从传统的0.5 mm/s提高到了10 mm/s，在不损失图像质量的情况下显著减少了图像采集时间。上述技术的改进有望进一步增加其临床实用性及指导价值。

2.光学相干断层成像：与IVUS相比，OCT具有高达10 μm的空间分辨率和更快的回撤速度（20~25 mm/s)［7］，其不仅能够准确、自动地测量管腔轮廓，还可以定量评估纤维帽厚度、脂质、钙化和血栓，尤其适

用于对富脂质斑块（lipid‑rich plaque，LRP)、钙化斑块和血栓性病变的评估。OCT在指导PCI中的应用主要包括以下3个方面:（1）评估病变特点，指导支架置入前如何预处理病变，如何选择合适的支架尺寸（直径和长度）；（2）支架置入过程中选择合适的落脚点；（3）支架置入后即刻效果评估，是否存在膨胀不全、边缘夹层、贴壁不良及组织脱垂等［8］。Lightlab 研究第一阶段结果首次提出了OCT指导PCI的标准化路径（MLD‑MAX），研究发现，与单纯造影指导相比，OCT的全程指导可以累计优化88%的治疗决策［9］。

OCT与IVUS均可用于指导PCI及评估支架术后的即刻效果，欧洲经皮冠状动脉介入治疗协会（European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions，EAPCI）腔内影像专家共识文件中建议IVI指导PCI术后即刻的优化目标为：（1）IVUS的最小支架面积>5.5 mm²，OCT的最小支架面积>4.5 mm²，支架膨胀率>80%；（2）边缘夹层角度<60°，长度<2 mm，局限于内膜；（3）支架边缘斑块负荷<50%且无脂质池；（4）无显著组织脱垂；（5）支架贴壁不良的轴向距离<0.4 mm且长度<1 mm［10］。在临床实践中，医生应充分考虑两种腔内影像学技术的优劣，即OCT的分辨率高但穿透度低，IVUS的分辨率低但穿透度高，以便确定最佳的指导方式及治疗策略，从而为患者带来最大的获益。

腔内影像学技术在介入治疗中的应用


一、识别急性冠状动脉综合征罪犯病变
既往对于急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）患者的病理学研究发现，易损斑块发生破裂继发血栓形成是引起急性冠状动脉缺血事件发生最常见的病因，占60%~65%。与IVUS相比，OCT的高分辨率使其可以更清晰地显示破裂腔的大小及残余的纤维帽碎片，同时，OCT对血栓具有最佳的识别能力，不仅可以区分血栓性质，亦可对血栓形态进行准确的定量评估。

斑块侵蚀是ACS的第二大病因，其发生率仅次于斑块破裂，约占全部ACS患者的三分之一。OCT是目前唯一可以在体识别斑块侵蚀的腔内影像学工具。与斑块破裂相比，斑块侵蚀更常见于女性，患者更年轻，吸烟者比例更高，其他心血管危险因素较少，病变严重程度较轻，以白血栓更为多见。EROSION研究首次验证，对于管腔直径狭窄<70%，心肌梗死溶栓试验（thrombolysis in myocardial infarction，TIMI）血流3级且由斑块侵蚀导致的ACS患者可避免支架治疗，采用药物治疗更具安全性和有效性［11‑13］。目前正在进行的EROSION Ⅱ研究旨在于大样本人群中进一步验证斑块侵蚀患者非支架治疗的安全性和有效性，同时探究对部分斑块破裂患者行非支架治疗的可行性。前瞻性多中心随机对照的EROSION Ⅲ研究旨在对比OCT指导和单纯造影指导的再灌注策略对STEMI患者在急诊介入治疗中支架置入比例及对临床预后的影响，结果显示，对于残余狭窄小于70%的ST段抬高型心肌梗死（ST segment elevation myocardial infarction,STEMI）患者，与单纯造影指导相比，OCT指导可显著降低15%支架置入比例［14］。该系列研究旨在进一步探究非支架治疗策略对于斑块破裂所致的STEMI患者的可行性，为建立健全基于病变特征的ACS患者个体化精准介入治疗策略提供重要依据。

ACS的其他原因包括冠状动脉痉挛、冠状动脉夹层和非阻塞性心肌梗死（myocardial infarction with nonobstructive coronary arteries，MINOCA）等。在MINOCA患者中，IVI联合心脏磁共振检查可识别出高达85%的病因，包括急性期斑块破裂、斑块侵蚀、自发性冠状动脉夹层，亚急性期心肌炎、Takotsubo综合征和心肌病［15‑16］。


二、判断钙化病变位置和范围
冠状动脉钙化病变，尤其是伴有扭曲、成角、弥漫的严重钙化病变，大大增加了PCI的处理难度和介入风险。《冠状动脉钙化病变诊治中国专家共识（2021版）》在结合国内外研究现状及指南建议的基础上，分别制定了OCT及IVUS指导的钙化病变介入治疗策略［17］。

IVUS可以判断钙化病变的位置和范围，可根据病变累及血管腔的范围，将钙化病变分为Ⅰ~Ⅳ级：（1）Ⅰ级，钙化范围<90°；（2）Ⅱ级，钙化范围91°~180°；（3）Ⅲ级，钙化范围181°~270°；（4）Ⅳ级，钙化范围≥271°。除了钙化范围，IVUS检查还可以准确地测量钙化病变的长度，但因其无法穿透钙化病变，故往往低估钙化病变深度及斑块的负荷。与IVUS相比，OCT评估钙化病变的优势在于能够准确评估钙化病变的角度、厚度、面积及体积，基于OCT的评分系统可预测PCI术后的支架膨胀率，包括三个部分：（1）最大钙化角度>180°，积2分；（2）钙化厚度>0.5 mm，积1分；（3）钙化长度>5 mm，积1分［18］。钙化积分为4分的病变提示术后发生即刻支架膨胀不全的风险较高，建议在支架置入前行充分的病变预处理（如斑块旋磨术、超声震波球囊、切割球囊、棘突球囊、激光销蚀或上述技术的联合使用），同时在预处理后，再次行OCT检查来评估预处理的效果是否达标。对于术中选择恰当的预处理策略具有重要的指导意义。


三、评估左主干病变并指导介入治疗
左主干（left main coronary artery，LMCA）病变是指在CAG上LMCA狭窄程度>50%的病变。在所有冠状动脉病变中，CAG在评估LMCA病变的严重程度和病变特征上是最不可靠的，因而在最新的欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology，ESC）、美国心脏病学会（American College of Cardiology，ACC）及中国冠状动脉介入指南中均推荐应用IVUS指导LMCA病变的介入治疗。IVUS能够通过准确测量血管腔直径选择支架尺寸，评估术后支架贴壁情况等。IVUS指导下的LMCA介入治疗包括：PCI前评估LMCA的严重程度和病变范围（尤其是在主动脉开口处）；对前降支及回旋支开口处进行成像，评估管腔面积及斑块负荷情况来选择支架置入策略。

OCT在评估LMCA与指导支架置入上存在一定局限性，尤其是开口病变的评估，但其对左主干中远段病变尤其是左主干末端分叉病变具有很好的指导价值。ROCK Ⅱ队列研究表明，IVUS与OCT指导的左主干中远段病变介入的预后方面差异无统计学意义［19］。LEMON研究旨在分析OCT指导左主干PCI的可行性和安全性，研究共纳入70例患者，结果表明86%的受试者达到了主要终点，即手术成功［20］。其中支架膨胀不良的比例为14%，边缘夹层占30%，支架贴壁不良的发生率为24%。在LEMON研究中，OCT可以指导术者对26%的患者进行进一步的PCI优化。


四、评估易损斑块
1989年Muller等［21］首次提出“易损斑块”这一概念，用来描述具有血栓形成倾向或极有可能快速进展成为“罪犯斑块”的动脉粥样硬化斑块。IVI因其技术优势，通过IVUS、OCT或NIRS，可在体提供易损斑块的斑块成分和形态的详细信息，包括大斑块负荷、最小管腔面积（minimum lumen area，MLA）、薄纤维帽粥样硬化斑块（thin‑cap fibroatheroma，TCFA）、4 mm最大脂质核心负荷指数（maximum lipid core burden index in 4 mm，maxLCBI4 mm）、大脂质角度、薄纤维帽和/或巨噬细胞浸润等。

OCT对于斑块成分的识别具有较高的准确性，是在体检测易损斑块的金标准［22‑23］。CLIMA研究首次通过4项OCT指标定义前降支高危斑块：纤维帽厚度<75 μm、最大脂质角度>180°、MLA<3.5 mm²及巨噬细胞浸润，结果显示具有高危斑块的患者 1年主要心血管不良事件（major adverse cardiac events，MACE）发生率显著增加［24］。COMBINE（OCT‑FFR）研究表明，在糖尿病患者中，约25%的血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）阴性患者存在OCT‑TCFA，其在18个月内发生MACE，包括心源性死亡、靶血管心肌梗死、靶病变血运重建及不稳定型心绞痛导致的再入院的风险是无TCFA患者的5倍［22］。

亚临床动脉粥样硬化血栓形成及斑块愈合可导致斑块的快速进展。IVI，尤其是OCT的引入，使得在体评估斑块愈合成为可能。组织病理学愈合斑块在使用OCT成像时表现为分层状［25‑27］。在STEMI患者的罪犯斑块中，分层斑块约占75%，且分层斑块在左前降支和回旋支呈局限性分布，在右冠状动脉分布更均匀；无论在罪犯病变处还是非罪犯病变处，与非分层斑块相比，分层斑块的管腔狭窄程度更重［28］。此外，另一项三支血管OCT研究显示，与非ST 段抬高型心肌梗死（non‑ST segment elevation myocardial infarction，NSTEMI）患者相比，STEMI患者罪犯病变和非罪犯病变的斑块易损性较高，且愈合斑块存在差异，STEMI和NSTEMI的斑块愈合发生率分别为66.4%和56.8%（P=0.049），且前者的斑块愈合面积和厚度均大于后者［29］。

IVUS亦可用于对非罪犯斑块处的管腔狭窄程度及易损性进行评估并指导其治疗。LRP研究证实，NIRS‑IVUS成像检测出未经干预的非血流限制的LRP与MACE发生相关［30］。通过识别高危人群和富含脂质的易损斑块，并进行相应的干预，可有效改善PCI患者的临床预后。PROSPECT Ⅱ研究对900例心肌梗死患者行三支血管IVUS‑NIRS联合导管成像及4年的临床随访，结果显示MaxLCBI4 mm值和斑块负荷与MACE的发生率呈正相关，该研究为预防性治疗此类高危斑块提供了可靠的依据［31］。PROSPECT‑ABSORB研究选取了182例非罪犯病变处至少存在一处无血流受限且斑块负荷≥65%的患者，接受预防性生物可吸收支架（bioresorbable vascular scaffold，BVS）置入或单纯药物治疗，经过25个月的随访，结果显示置入BVS组的MLA明显大于未置入BVS组的MLA［32］。此外，易损斑块的另一个重要特征为斑块内出血，IVUS是识别斑块内出血的有效工具，其主要表现为斑块内呈新月形的边界清晰的回声区域［33‑35］。


五、腔内影像学新技术
基于OCT的定量血流分数（optical flow ratio，OFR）是一种基于OCT计算的冠状动脉功能性狭窄功能评估方法。OFR与FFR具有良好的一致性，且在检测生理上的显著狭窄时优于MLA［36］。近期的一项研究显示，PCI术后OFR与PCI术后FFR诊断一致性较好［37］。此外，基于IVUS的功能学技术超声血流分数（ultrasonic flow ratio，UFR）与FFR亦具有非常强的相关性和一致性。腔内影像学与功能学的评估相结合，可以为术者提供更全面的信息，有助于制定更为精准的治疗方案。

此外，多模态融合成像技术，如IVUS‑OCT、OCT‑NIRS及IVUS‑NIRS等的研发，可以为冠状动脉粥样硬化的在体评估提供新的认识。IVUS‑OCT可以克服OCT的光穿透深度浅的限制，在富含脂质的斑块中评估斑块负荷。OCT‑NIRS可以同时提供结构和化学信息，有助于提高对LRP的识别。多种成像技术的同步与融合可以为我们在临床诊疗实践中提供更多信息，为冠心病精准诊疗提供有效的保障。

腔内影像学指导经皮冠状动脉介入治疗的循证医学证据


一、光学相干断层成像与单纯冠状动脉造影研究
CLI‑OPCI注册研究是规模最大的观察性研究之一［38］，与血管造影指导的PCI相比，接受OCT指导PCI的患者心源性死亡和MACE的发生率降低（9.6% vs.14.8%；P=0.044）。CLI‑OPCI Ⅱ研究是CLI‑OPCI的延伸，该研究旨在验证冠状动脉介入治疗时这些量化的OCT发现是否会影响预后，结果显示OCT指导相比于单纯造影指导能够明显优化支架置入［39］。其他观察性研究表明，与单纯造影指导相比，OCT指导下直接PCI与术后即刻支架内最小管腔直径的增加和支架使用数量的减少有关［40‑41］。DOCTORS研究显示在入选的非ST段抬高型ACS患者中，与血管造影指导的PCI相比，OCT指导的PCI改善了术后即刻FFR这一主要终点［42］。OCTACS研究中纳入100例ACS患者，与血管造影指导相比，OCT指导组在术后6个月时未覆盖的支架小梁的比例较低（4.3% vs. 9.0%；P<0.01），从而达到更好的支架放置效果［43］。在DETECT OCT研究中，共纳入894例冠状动脉粥样硬化型心脏病患者，PCI术后3个月随访结果显示，OCT指导组的支架覆盖率显著高于造影指导组（7.5% vs. 9.9%；P=0.009)［44］。Pan‑London PCI注册研究共纳入了87 166例接受造影指导或OCT指导的PCI患者，结果显示与标准血管造影引导的PCI相比，OCT指导的PCI可改善手术结果、减少再住院事件和提高长期生存率［45］。正在进行中的两项大规模随机对照临床研究ILUMIEN Ⅳ(NCT0350777）和OCTOBER(NCT03171311）旨在进一步探究OCT指导对复杂病变患者的远期临床获益情况，其研究结果的公布将为OCT指导PCI的价值提供更有力的循证医学证据［46‑47］。


二、血管内超声与单纯冠状动脉造影研究
自金属裸支架时代以来，多项随机对照研究表明，IVUS引导下的支架内再狭窄和靶病变血运重建（target lesion revascularization，TLR）率较低［48‑49］。在药物洗脱支架（drug‑eluting stent，DES）时代，IVI在指导支架置入失败病变中的优越性得到了进一步的证实。IVUS‑XPL研究是韩国研究者发起的旨在探究IVUS指导长病变介入治疗的随机试验，相比于造影指导的PCI组，IVUS指导组明显减少了MACE的发生率，这种获益主要来源于再狭窄所致的血运重建率的下降。IMPROVE研究主要目的是评估 IVUS 指导的PCI 治疗对冠状动脉复杂病变的影响，研究表明通过IVUS评估实现支架优化与IVUS指导新一代DES治疗复杂病变的结果具有相关性［50］。前瞻性、多中心、随机对照的ULTIMATE研究结果表明与造影指导组相比，IVUS指导下的DES置入患者3年随访期间的靶血管失败率（target vessel failure，TVF）与支架内血栓（stent thrombosis，ST）发生率均显著降低。此外，多项meta分析证实，IVUS在降低TVR、MACE、心源性死亡和支架血栓形成方面具有显著作用［51］。


三、光学相干断层成像与血管内超声研究
在多数PCI情况下，IVUS或OCT都可以安全、有效的应用，并获得同样的即刻及远期效果。ILUMIEN Ⅲ研究、OPINION研究都证实了OCT指导的PCI在即刻结果和中期临床预后均不劣于IVUS［52］。一项纳入了17项随机对照研究和14项观察性研究，共17 882例患者的meta分析表明，在血管造影、IVUS或OCT指导下行支架置入时，与血管造影相比，IVUS和OCT均可显著降低MACE和心源性死亡，且IVUS和OCT之间差异无统计学意义［53］。在2021年3月发表的iSIGHT研究中，研究者在ILUMIEN Ⅲ研究的基础上进一步加强了基于外弹力膜的PCI优化策略，同时提示我们更好的支架膨胀可能是改善临床预后的基础［54］。

虽然目前的证据显示，IVUS和OCT均可评价包括支架膨胀、贴壁情况及支架术后并发症等一系列支架置入的最佳标准，从而评估支架失败的原因，但在应用过程中仍需充分考虑各种影像手段的优势及局限性［10］。OCT因其更高的分辨率，对于ACS患者罪犯病变及血栓有着更精确的识别能力；且OCT能更好地识别支架贴壁不良、支架边缘夹层与支架梁内膜覆盖；在识别支架失败机制（支架内血栓形成和再狭窄）、指导生物可吸收支架方面，OCT也作为首选检查手段。IVUS在指导左主干开口病变、冠状动脉慢性闭塞病变、疑似自发性冠状动脉夹层（OCT冲洗过程中可能使得夹层扩大）、慢性肾功能不全患者（IVUS可减少对比剂的使用、降低患者发生对比剂相关急性肾损伤风险）应作为首选检测手段。

小结


综上所述，IVI技术在指导和优化PCI时，特别是对于复杂病变、高风险病变的介入治疗中，发挥着越来越重要的指导作用。在支架置入全过程中应用IVI指导能够为患者带来最大程度的获益。未来更多高质量前瞻性临床研究结果的公布将为我们提供更多的循证医学证据。同时，我们应在临床实践中加强对IVI应用的培训，规范IVI操作及影像解读，使得介入医师熟练掌握相关操作技术，以优化PCI术后的即刻效果，改善患者的临床预后，进一步发挥IVI技术的优势，助力IVI技术在冠心病介入诊疗过程中的推广与应用。

  • 作者： 王宁    何路平    贾海波   

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

  • 通信作者： 贾海波，Email：jhb101180@163.com

  • 关键词：

  • DOI： 10.3760/cma.j.cn116031.2023.1000139

  • 基金项目： 黑龙江省重点研发计划项目（SC2022ZX06C0072）

  • 利益冲突： 无

  • 收稿日期： 2022-10-20

  • 录用日期： 2023-01-17

  • 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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