冠狀動脈三維可視化系統在冠心病介入診療中的臨床應用

何 云，晉 軍，成小鳳，胡建波，何永銘

人口老齡化后冠心病發病率逐漸增高，經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是冠心病治療的重要手段之一，極大的提高了冠心病臨床治療效果，改善了患者生活質量，延長了患者生存時間。但目前冠狀動脈慢性完全閉塞病變(coronary chronic total occlusion，CTO)是介入治療的難題，其主要原因是冠狀動脈介入手術仍然依靠常規的心血管造影平面二維圖像分析及手術操作者目測、操作經驗來實施介入診療操作，術者判斷的主觀性增加了冠狀動脈介入手術操作的難度和介入診療的效果［1－2］。冠狀動脈三維可視化系統(V1.02)突破了目前國內外仍用二維平面顯像技術的局限性，克服了憑介入操作者目測、操作經驗來確定介入方式的主觀性。目前我科61例CTO患者應用了三維可視化系統(V1.02)輔助PCI治療，取得了良好的效果，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料 收集2011年3月～2013年6月第三軍醫大學新橋醫院心血管內科CTO病變患者121例，根據是否使用三維可視化系統(V1.02)進行PCI治療進行隨機分組。單獨冠狀動脈介入影像分析定量系統60例，作為對照組，其中男41例，女19例，年齡51～78(65±11)歲，合并高血壓23例，高脂血癥15例，糖尿病6例，肝腎功能不全2例。在冠狀動脈介入影像分析系統基礎上結合三維可視化系統(V1.02)61例，作為觀察組，其中男45例，女26例，年齡49～77(63±12)歲，合并高血壓19例，糖尿病5例，高脂血癥10例，糖尿病8例，肝腎功能不全3例。兩組患者性別構成比、年齡、合并高血壓、糖尿病及高脂血癥等臨床資料比較，差異無統計學意義。該技術不涉及患者本人機體，屬無創傷技術范疇，無技術風險，不涉及醫學倫理，PCI術前均由患者或是授權委托人簽署手術同意書。

1.2 入選與排除標準

1.2.1 入選標準 ①年齡18～85歲;②冠狀動脈狹窄程度為100%，且閉塞時間≥3個月，病變適于置入冠狀動脈支架，同一血管重疊置入支架不超過3枚;③ 術前完善了冠狀動脈CTA;④ 受試者必須理解并且能夠堅持訪視計劃。

1.2.2 排除標準 ① 病變不適合行或者患者不愿行PCI治療;② 對對比劑任何成分過敏;③ 嚴重凝血功能障礙;④ 過去5年內有惡性腫瘤史(除外可醫治的非黑色素瘤的皮膚惡性腫瘤);⑤處于免疫缺陷狀態者(如HIV感染);⑥既往有精神障礙，藥物/酒精濫用;⑦有其他妨礙受試者提供自愿知情同意的情況;⑧已參加或計劃參加其他藥物或裝置的干預性研究;⑨研究者認為存在任何不適合入選或影響患者參與或完成研究的其他因素。

1.3 技術方法 ① 數據獲取與配準:分別采集可視化人體數據集和患者64層冠狀動脈CT數據的連續斷層圖像，根據每幅圖像上的4個標準定位點，利用剛體變換原則，用三維可視化系統軟件對數據進行自動配準。②心臟冠狀動脈系統結構的數據分割:根據臨床要求對可視化人體數據和CT數據進行分類，由斷層解剖、醫學影像研究人員逐層進行冠狀動脈結構的半自動分割提取，并對分割區域賦予特定的紅綠藍顏色。③結構標識:對冠狀動脈結構二維圖像上的解剖結構進行標識，使之與其空間信息相聯系，使解剖結構名稱與結構的一組體素相對應，完成結構標識的功能。④心臟冠狀動脈結構的三維重建:使用課題組自行設計的軟件，采用面繪制和體繪制的方法，構建心臟冠狀動脈結構的幾何模型和體素模型。⑤開發三維可視化冠狀動脈介入輔助軟件:在導絲或支架球囊通過閉塞段時，輔助系統提供實時的多角度投照影像參數，提供手術徑路，確定手術方式及指導手術器械到達病變的精確位置，通過疊加比較介入手術前后的三維影像學資料，對手術效果進行即時及預后判定。見圖1。

1.4 統計學處理 采用SPSS 13.0統計軟件分析，計數資料用率表示，采用χ2檢驗;計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。

2 結果

2.1 兩組患者手術成功率、并發癥和手術時間的比較 觀察組和對照組介入成功率分別為88.5%(54/61)和73.3%(44/60)，差異有統計學意義(P＜0.05);并發癥發生率分別為3.3%(2/61)和16.7%(10/60)，差異有統計學意義(P＜0.05);手術時間分別(75.9±9.2)min和(101.5±15.8)min，差異有統計學意義(P＜0.01)。

2.2 兩組患者手術失敗原因和并發癥發生情況分析 對照組手術失敗16例，其中9例因導絲不能通過閉塞病變，其中1例因血管鈣化嚴重，1例因血管嚴重扭曲，球囊無法通過閉塞病變。3例因導絲致血管夾層，反復嘗試導絲無法進入血管真腔。2例因導絲致血管穿孔，遂放棄手術。13例患者冠狀動脈發生A～D級夾層，其中12例支架覆蓋后無對比劑滯留，1例仍有局限性對比劑滯留。導絲致前降支和右冠狀動脈穿孔各1例，1例反復復查心臟超聲僅少量心包積液，采用保守治療，1例行心包穿刺術。2例發生冠狀動脈痙攣，均使用硝酸甘油200 μg 3～5 min后緩解，考慮導絲反復刺激引起。觀察組手術失敗7例，其中5例因導絲不能通過閉塞病變，2例導絲通過后，因血管鈣化嚴重，球囊無法通過閉塞病變，2例分別發生B和C級冠狀動脈夾層，均用支架覆蓋夾層處，術后無對比劑滯留。

3 討論

目前冠狀動脈造影是臨床廣泛采用的診斷和治療冠心病的主要依據之一，被稱為冠心病診斷的“金標準”［3］。CTO是指冠狀動脈造影血管狹窄程度為100%，美國心臟病學會(ACC)和美國心臟學會(AHA)的 CTO為閉塞時間≥3個月的病變［4］。既往冠狀動脈介入影像定量分析系統是二維平面，投影本身所帶來的血管三維信息丟失、重疊、遮掩等問題成了醫師對病變做出明確診斷的障礙［5］。CTO介入治療成功率與閉塞時間、病變特點、介入器械選擇、操作者水平等因素相關，閉塞時間＜3個月者PCI成功率為75% ～89%，而＞3個月者成功率降至31% ～59%［6］。其失敗的原因主要是導絲、球囊或其他器械無法通過病變，也可能術中出現夾層、穿孔或生命體征變化而終止手術［7］。其PCI并發癥主要包括心肌梗死壁間血腫、心包填塞、心律失常、冠狀動脈穿孔及血栓形成等［8］。冠狀動脈介入手術仍然依靠目前能夠應用于臨床的冠狀動脈介入影像分析系統，僅能提供單純的平面二維圖像及粗略的病變血管直徑及長度測量，對復雜病變血管內部解剖結構缺乏直觀的評價。三維重建對冠狀動脈分叉病變的定量測量及病變診斷也具有較高的準確性［9］。目前世界各國尤其是發達國家都對可視化技術在醫學上的應用給予了高度的重視，美國賓州大學的三維VIEWNIX系統、德國漢堡大學的VOXEL-MAN系統等，但以上大都是基于UNIX系統進行的開發，設備要求高，設計復雜。而將可視化技術應用于心血管內科介入治療學領域的研究較少，預設病例缺乏互動性，圖像顯示不具備三維立體模式，對臨床具體病例的手術操作沒有技術指導作用。

冠狀動脈三維可視化系統(V1.02)可以重建心臟冠狀動脈三維立體模型，將具體患者冠狀動脈病變多排CT斷層影像學參數通過開放性交互式數據轉換方式，建立冠狀動脈造影數據分析處理系統，用于冠狀動脈局部病變圖像的三維分析處理，突破了國內外目前用于冠狀動脈介入病變分析圖像的二維平面的局限性，以人機應答方式提供病變血管與周圍組織的比鄰關系、病變局部的解剖學精確數據，指導術者優選手術器械、手術方式及最佳手術操作徑路，引導介入手術器械(導絲、球囊、支架等)穿過閉塞、成角、鈣化、夾層等冠狀動脈復雜病變，精確定位球囊、支架于血管病變部位，能夠極大地提高手術安全性和療效、減少輻射損傷，克服了既往憑介入手術操作者目測、操作經驗來確定手術操作方式的主觀性。本研究顯示，采用三維可視化系統輔助PCI手術成功率可以提高15.2%，介入并發癥減少10%，且可以明顯縮短手術時間，減少醫患X線輻射暴露。

［1］徐 浩，周國偉，戴秋艷，等.CardiOp-B冠狀動脈造影三維重建系統與定量冠狀動脈造影對照分析研究［J］.上海交通大學學報(醫學版)，2009，6(29):646 －8.

［2］李 軼，劉宏斌，蓋魯粵，等.冠狀動脈造影三維重建與造影平面定量對比分析［J］.中國介入心臟病學雜志，2008，1(16):12－5.

［3］楊海云.冠心病診斷與治療的研究［J］.實用心腦肺血管病雜志，2013，1(21):178－9.

［4］Harold J G，Bass T A，Bashore T M，et al.ACCF/AHA/SCAI 2013 Update of the Clinical Competence Statement on Coronary Artery Interventional Procedures［J］.Circulation，2013，128(4):436 －72.

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［6］楊 田，劉 麗.冠狀動脈慢性完全閉塞病變治療進展［J］.西部醫學，2012，12(24):2436 －8.

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［8］齊 欣，李淑梅.慢性完全閉塞冠狀動脈病變介入治療研究進展［J］.中國老年學雜志，2011，24(31):4992 －3.

［9］李 軼，荊 晶，劉宏斌.冠狀動脈造影三維重建分析其分叉處病變的價值［J］.中國醫學影像學雜志，2008，2(16):105－7.