血管內超聲在經(jīng)皮冠狀動脈介入診療中的臨床應用

馮利軍，李華俊，陳涵，李長嶺

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院 心血管介入中心，杭州 浙江 310009

血管內超聲在經(jīng)皮冠狀動脈介入診療中的臨床應用

馮利軍，李華俊，陳涵，李長嶺

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院 心血管介入中心，杭州 浙江 310009

血管內超聲能觀察冠狀動脈血管結構和形態(tài)、分析動脈粥樣硬化斑塊性質、測量血管橫截面積，已逐漸成為診治冠心病“新的金標準”。本文首先介紹了血管內超聲的成像原理以及冠狀動脈粥樣硬化在血管內超聲下的斑塊特征，接著對血管內超聲的臨床應用做了詳細的綜述，主要包括血管內超聲在診斷冠狀動脈臨界病變、鈣化病變、左主干病變和彌漫長病變等方面的進展，對臨床研究具有一定的指導意義。

血管內超聲；冠脈造影；經(jīng)皮冠狀動脈介入；冠心病

引言

冠狀動脈造影（Coronary Angiography，CAG）曾一度被認為是診斷冠狀動脈狹窄的主要方法和金標準，但隨著精準醫(yī)療的推進，以二維成像技術為基礎的CAG提供的影像信息已不能滿足臨床需要，不能實現(xiàn)對冠狀動脈病變精準診斷、精準評估、精準治療。血管內超聲（Intravascular Ultrasound，IVUS）是有創(chuàng)性的導管技術和無創(chuàng)性的超聲技術相結合的有創(chuàng)斷層成像系統(tǒng)，應用于冠脈介入治療中以診斷血管病變的一種新的診斷技術，在冠心病的診療中具有重要指導作用[1]。血管內超聲呈現(xiàn)的是血管橫切面的圖像及血管長軸切面影像，可以彌補冠脈造影的不足，準確觀察血管腔的形態(tài)及血管結構，測量血管狹窄程度，分析斑塊的性質，從而更好地指導經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（Percutaneous Coronary Intervention，PCI），被稱為診斷冠心病的“新的金標準”。

1 血管內超聲成像原理

血管內超聲儀器主要由3個部件組成： IVUS超聲導管，導管回撤系統(tǒng)和超聲主機[2-3]。根據(jù)超聲導管晶體換能器的結構不同分為兩種：機械旋轉型和電子相控陣型。當電流通過超聲導管上的超聲傳感器時，壓電晶體產(chǎn)生形變而發(fā)射超聲信號，超聲信號遇到聲阻抗不同的血管組織時會產(chǎn)生反射和散射，反射回來的超聲信號碰擊壓電晶體時產(chǎn)生電信號，電信號傳遞到圖像處理系統(tǒng)。根據(jù)往返時間和在介質中的傳播速度得到目標點的位置，以不同的灰階顯示回波信號的強弱，生成冠脈血管橫截面超聲圖像，勻速回撤超聲導管，形成了IVUS超聲圖像序列[4]。超聲導管的空間分辨力和對比度分辨力決定了血管內超聲的圖像質量。超聲壓電換能器頻率越高、波長越短、分辨率越好、穿透力越差，但由于血細胞散射噪聲使得血管腔內和血管壁的界面對比度減少，區(qū)分血管腔內和血管壁困難，實際圖像質量差，所以一般的血管內超聲換能器頻率為20～40 MHz。正常血管的IVUS圖像是超聲導管位于血管中央，周圍依次為血管管腔及血流、致密回聲的內膜、低回聲的中膜和高致密回聲的外膜。

2 IVUS下斑塊特性

冠狀動脈粥樣硬化斑塊在IVUS表現(xiàn)為不同回聲強度的信號：軟斑塊、纖維性斑塊、鈣化斑塊、混合型斑塊。其斑塊回聲強度表現(xiàn)為脂質斑塊≤纖維斑塊≤鈣化斑塊。① 軟斑塊是指低回聲斑塊，通常代表病變斑塊富含較多的脂質成分，也可能是壞死組織；② 纖維斑塊回聲強度中等，纖維組織含量越多，回聲強度越高；③ 鈣化斑塊是帶有聲影的強回聲斑塊，強回聲造成其后方組織的回聲陰影；④混合性斑塊是指含有不同比例的致密纖維斑塊、脂質斑塊、鈣化斑塊等。纖維組織含量高的纖維斑塊易與鈣化斑塊混淆，通過高亮斑塊后方有無聲影加以區(qū)分。此外，在IVUS下表現(xiàn)較特殊的冠狀動脈粥樣硬化斑塊即易損斑塊，其纖維帽薄（＜65 μm）、脂核大，容易破裂并導致血栓形成，是急性冠脈事件發(fā)生的一個極高危因素。通過IVUS早期發(fā)現(xiàn)易損斑塊，對斑塊進行干預和治療，在預防急性冠脈事件發(fā)生上具有重大的臨床實踐意義[5]。

3 IVUS的臨床應用

3.1 臨界病變

冠狀動脈臨界病變定義是指冠狀動脈造影狹窄程度＞40%且＜70%的病變，亦稱為中等程度狹窄[6]。CAG因其局限性會低估病變，而IVUS可以觀察血管的結構、斑塊性質和斑塊負荷可以更準確的評估病變嚴重性。Abizaid等[7]和Briguori等[8]的研究顯示非左主干病變最小管腔面積（Minimum Lumen Area，MLA）≥4 mm2可以延遲介入治療。在354例左主干臨界狹窄病變的研究中，MLA＞6 mm2有較低風險的主要不良心臟事件可以推遲PCI介入治療[9]。最近的一項研究顯示，單一通過MLA作為介入治療的標準可能會增加介入干預患者比例[10]。對于臨界病變，血管內超聲需結合MLA，病變血管長度，斑塊負荷情況及病人臨床癥狀綜合評估之后再判斷是否需要行血管血運重建，減少不良心臟事件的發(fā)生。

3.2 IVUS在診治鈣化病變的應用

冠狀動脈鈣化病變分為內膜鈣化、外膜或斑塊基底部鈣化[11]。冠脈造影能夠檢出嚴重的外膜鈣化,但對于內膜淺層鈣化及鈣化小結檢出率比較低。研究表明血管內超聲對鈣化病變的檢出率明顯高于冠脈動脈造影[12]。對于嚴重狹窄的病變血管在IVUS輔助下行介入治療，能提早發(fā)現(xiàn)在冠脈造影時未檢出的鈣化斑塊，對鈣化斑塊嚴重程度進行評估及選擇相應的處理方式。嚴重的環(huán)形淺層內膜鈣化如同堅硬的鋼環(huán)一般緊箍在血管內壁上，直接行介入治療，不僅球囊通過病變困難，即使勉強通過，球囊也會難以擴張、增加球囊破裂及血管撕裂的幾率。嚴重環(huán)形鈣化需聯(lián)合冠狀動脈內旋磨術將鈣化斑塊磨成細小顆粒，從而達到擴大管腔、平滑管腔、改變血管順應性、減少血管彈性回縮[13]。而IVUS因其測量管腔直徑指導選擇合適的旋磨頭，減少介入并發(fā)癥，避免了過大的旋磨頭引起內膜撕裂、無血流及血管破裂。旋磨結束后，IVUS可以再次評估鈣化易擴張程度，測量血管的管腔直徑指導選擇合適的支架尺寸及球囊后擴張，避免支架膨脹不全和貼壁不良，降低支架內再狹窄的概率及手術風險。

3.3 IVUS在診治彌漫長病變的應用

彌漫長病變指冠狀動脈血管至少有1/3為50%以上的狹窄，長病變指長度＞20 mm手術病變[14]。由于彌漫長病變多存在偏心性混合斑塊負荷重，近遠端血管直徑相差較大脂質核較大且冠脈造影有自身的局限性，直接介入治療術后發(fā)生支架內再狹窄及支架血栓的比例相對較高[15]。而IVUS不僅能真實反映病變血管的情況，而且能更精確地觀察血管管腔結構、斑塊的性質及負荷程度，測量出病變血管的真實管腔直徑和病變的長度，檢出病變血管負性重構是否存在，指導選擇合適的支架尺寸及合理的落置位置，避免因血管負性重構錯選過大的支架，造成術中發(fā)生血管撕裂及支架近端和遠端出現(xiàn)夾層或者血腫，更有效精確地處理彌漫性病變。研究顯示準確評估病變狹窄程度，合理的植入支架可以降低急性冠脈事件，改善預后減少患者典型心絞痛的次數(shù)和再住院的次數(shù)[16-17]。血管內超聲在冠脈彌漫長病變介入治療中具有極其重要的診治作用。

3.4 IVUS在左主干病變的應用

冠脈造影檢查左主干時有3點不足之處：① 左主干短，和正常參考段直徑相比會產(chǎn)生誤差；② 左主干彌漫病變，導致術者經(jīng)常會低估狹窄程度；③ 左主干迂曲、成角或血管重疊引起假性狹窄現(xiàn)象等[18]。

左主干是左冠狀動脈帶的起始部，下行分為前降支和回旋支，由于主干位置比較特殊，處理左主干病變風險高。在CAG下不能準確分析左主干及其分支血管開口近段的病變情況，直接植入支架進行介入治療，不能準確判斷支架貼壁是否良好，這大大增加了支架內再狹窄的概率。而在IVUS的應用下，能夠確定左主干，前降支和回旋支的管腔內情況可以協(xié)助優(yōu)化前三分叉病變中的介入手術方式：①如果冠狀動脈左主干病變距離前三分叉＞3 mm的話，那么冠狀動脈支架可以不置入至前降支，反之則支架要置入至前降支；② 如果左回旋支的開口正常的話，可優(yōu)先選擇單支架技術，有必要的話可進行球囊對吻擴張技術；③ 如果左回旋支開口存在病變，那么就要應用T支架、裙褲式支架等雙支架技術[19]。劉烝昊等[20]的研究證明了血管內超聲在左主干病變較冠狀動脈造影能更精確地反映左主干病變的狹窄程度、范圍，有利于病情的充分評估，支架尺寸的選擇和支架的釋放，減少術后并發(fā)癥的發(fā)生，提高遠期預后。此外IVUS能夠觀察支架膨脹程度和支架的貼壁情況，更好地指導PCI介入治療，一項IVUS指導的左主干支架植入研究表明，在IVUS指導下左主干植入支架球囊后擴張率明顯高于CAG，支架膨脹完全，貼壁良好，遠期支架內再狹窄和晚期貼壁不良發(fā)生率顯著降低[21-22]。IVUS指導左主干病變診療，有效減少支架膨脹不全，貼壁不良和支架內再狹窄的事件。

3.5 IVUS在心肌橋中的應用

心肌橋是指冠狀動脈主干或其分支的一部分不在心外膜組織表面穿行而行走于心肌內。冠狀動脈在收縮期受擠壓引起血管狹窄，而舒張期病變段血管完全或部分恢復正常，即所謂冠脈動脈造影的“擠奶現(xiàn)象”，心肌橋在血管內超聲的影像特征表現(xiàn)為低回聲區(qū)即“半月現(xiàn)象”[23]。心肌橋及其遠端的冠狀動脈內膜不易有粥樣硬化斑塊，而其近端內膜易發(fā)生粥樣硬化斑塊[24]。心肌橋近端出現(xiàn)重度狹窄引起心肌遠端缺血需要植入支架進行血運重建，在冠脈造影下不能精確確定支架植入的合適落腳點。若支架植入在心肌橋內，支架遠端易發(fā)生支架變形和支架斷裂，間接導致支架內再狹窄，所以合適的落腳點對于心肌橋近端病變血管血運重建是非常重要的。血管內超聲因為能夠清楚的觀察到心肌橋的起始段和終止段，以及心肌橋的程度，所以能指導支架植入在合適的落置位置，避免支架植入在心肌橋內，減少支架變形斷裂及支架內再狹窄的事件發(fā)生。

3.6 IVUS在壁內血腫中的應用

冠狀動脈壁內血腫形成機制為血液經(jīng)內膜破口進入血管壁中層或中層和外彈力層之間，導致內彈力膜向內移位，外彈力膜向外移位，因缺少出口或出口較小導致血液積聚進行性膨大形成血腫[25]。由于缺少血液流出口，血腫會壓迫血管管腔造成嚴重狹窄，在冠脈造影下易誤診為狹窄病變血管，如果直接植入支架進行介入治療，會增大壁內血腫的范圍，累及左主干，手術風險大。血管內超聲可顯示血管管腔的結構，檢出血腫的破口和評估血腫的嚴重程度，指導介入治療，選擇合理的治療方案。球囊擴張時，應在IVUS指導下從內膜破口的反方向開始加壓擴張，避免血腫受不正當擠壓而擴展[26]。指導支架植入，閉合夾層，避免血腫擴大，減少血腫對血管的壓迫，保證足夠的管腔面積，防止遠端心肌缺血。

4 總結

血管內超聲較冠脈造影能夠更清晰的觀察冠狀動脈的結構、狹窄程度、斑塊性質、病變部位的長度，指導支架合理植入及植入在合適的位置，確認支架膨脹程度和貼壁情況，降低術中并發(fā)癥及術后支架內再狹窄的概率，保障病人安全，漸漸地被廣泛應用于冠心病的診療中。但血管內超聲也存在一定的局限性，對于臨界病變單一通過MLA來評估病變血管是否需要進行介入治療，會增加介入干預病變血管的概率，而血流儲備分數(shù)根據(jù)血流動力學來評判病變血管是否引起心肌遠端缺血，在臨界病變中發(fā)揮著更大的作用。此外，IVUS導管和血管長軸不同軸或不垂直會導致重建的血管圖像失真，從而導致測得血管直徑偏大，IVUS導管自身管徑的大小也限制了其在嚴重狹窄病變中的應用，而相控陣探頭具有較機械探頭更小的外直徑通過性更好，但是其分辨率明顯低于機械探頭。IVUS的分辨率及灰階區(qū)分斑塊性質對于血栓鑒別、內膜覆蓋情況等還是有局限性的，而光學相干斷層成像系統(tǒng)（Optical Coherence Tomography，OCT）以其高分辨能夠清晰的看清內膜以及鑒別血栓彌補IVUS的不足。但由于OCT設備和導管使用成本更高，探測深度低，臨床推廣較難，所以需要高分辨率高圖像質量的血管內超聲應用于臨床。通過提高超聲換能器的頻率雖然可以提高圖像的分辨率，但血細胞噪聲也隨之升高，導致血管腔與血管壁難以區(qū)分，所以在提高超聲換能器頻率的同時需要優(yōu)化圖像重建處理算法，才能提高圖像質量。高分辨率高圖像質量的血管內超聲能夠更好地應用于臨床，指導冠心病診斷及介入治療。

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Application of Intravascular Ultrasound in Percutaneous Coronary Intervention

FENG Lijun, LI Huajun, CHEN Han, LI Changling
Cardiovascular Intervention Center, The Second Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou Zhejiang 310009, China

Intravascular ultrasound (IVUS) is capable of observing the structure and morphology of coronary artery, analyzing the composition of atheroslcerotic plaque, measuring lumen cross-sectional area, which makes it gradually to be the “new golden standard” of coronary intervention. This paper firstly introduced the imaging principle of intravascular ultrasound and the plaque characteristics of coronary atherosclerosis in blood vessels. Then the clinical application of intravascular ultrasound, which mainly included the progress of intravascular ultrasound in the diagnosis of coronary artery critical lesions, calcification lesions, left main lesions and diffuse long lesions, was reviewed in detail. It has some guiding significance for clinical research.

intravascular ultrasound; coronary angiography; percutaneous coronary intervention; coronary heart disease

R445.1；R541.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.028

1674-1633(2017)11-0112-03

2017-07-09

2017-08-02

國家自然科學基金青年科學基金項目（81500334）。

陳涵，主治醫(yī)師，主要研究方向為心血管病領域。

通訊作者郵箱：chenhanzju@zju.edu.cn