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冠心病介入影像技術研究新進展

2017-04-02 23:58:59綜述審校
實用醫院臨床雜志 2017年1期
關鍵詞:支架冠心病

馬 敏 綜述,賀 勇 審校

(四川大學華西醫院心內科,四川 成都 610041)

冠心病介入影像技術研究新進展

馬 敏 綜述,賀 勇 審校

(四川大學華西醫院心內科,四川 成都 610041)

近年來,冠心病的治療和預防措施雖有不同程度的改善,但仍然是人類生命和健康最大的威脅。由于其發病的普遍性,故早期、準確的診斷成為冠心病目前關注的焦點。隨著經皮冠狀動脈介入治療的不斷發展,影像學技術在冠心病臨床診療中的價值也日益凸顯。先進的影像學技術對冠心病患者的診療、預后、危險分層、功能評價等具有重要的意義。現代醫學影像學的進步表現在影像診斷、介入治療和網絡技術等方面。展望未來,伴隨著血管內超聲、光學相干斷層成像、超聲斑點追蹤技術、心臟磁共振等新技術的廣泛應用,將使更多的冠心病患者從中獲益。

冠心病;影像技術;血管內超聲;光學相干斷層成像;心臟磁共振

近年來,隨著冠狀動脈介入治療技術的日益成熟,評估介入治療的有效性、治療策略的選擇及指導后續藥物治療方案方面就更具重要的臨床意義。冠心病的臨床診斷技術主要分為“解剖診斷”和“功能診斷”兩大類。解剖診斷主要用于觀察冠狀動脈粥樣硬化斑塊及其所造成的管壁和管腔改變,有以下技術:冠狀動脈造影(CAG)、血管內超聲(Intravascular ultrasound,IVUS)、光學相干斷層成像(Optical coherence tomography,OCT),以上均為有創檢查。無創檢查技術包括:計算機斷層掃描(CT)、CT冠狀動脈造影(CTA)、心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance image,CMRI),以無創的方式評價冠狀動脈血管的解剖結構。功能診斷主要用于評價冠狀動脈狹窄的血流動力學、心肌血流灌注及心臟運動功能,主要的技術包括:運動負荷心電圖、心肌灌注成像(MPI)、超聲心動圖(UCG)、正電子發射斷層顯像(PET)、單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)和CMRI等。目前IVUS、OCT、CMR等成像技術已成為研究和臨床應用的熱點,對冠心病作出準確的“解剖”和“功能”學診斷。下面就以上3項新技術作一綜述。

1 IVUS

IVUS是將微型化的超聲探頭通過導管送入到血管腔內,實時顯示血管360°橫截面圖像的技術。通過超聲探頭可以觀察到血管腔和血管壁動脈粥樣硬化病變的形態、判斷病變的性質、測量管腔的大小及狹窄程度,還可用于指導介入治療[1~4]。1971年 Bom首先發明超聲導管,最先用于心腔和瓣膜成像,20世界80年代末開始應用于冠狀動脈,是第一個臨床上直接觀察血管壁的成像系統,在研究冠心病發病機制、指導診療等方面發揮了重要的作用[5]。IVUS在冠心病主要涉及診斷和輔助治療的應用。

1.1 早期或CAG不能確定的病變 IVUS與CAG比較不受投照體位的影響,能夠準確地評估管腔和管壁的結構。對CAG無法判斷的病變及特殊部位的病變,IVUS能夠作出有力的補充,可直接顯示冠狀動脈的橫截面,準確測量血管狹窄程度,成為斑塊定性定量的“金標準”。因此,在指導介入器械及冠狀動脈支架選擇,優化支架植入效果,降低遠期并發癥的發生方面有著重要的價值[6]。

1.2 不穩定斑塊的檢出 臨床有關不穩定斑塊的IVUS研究數據大多來自回顧性分析和比較穩定性心絞痛和急性冠狀動脈綜合征患者病變處斑塊的性質。通常動脈粥樣硬化斑塊分為4種:①軟斑塊,超聲反射上低回聲或無回聲區域[7];②纖維斑塊,超聲反射性的高低主要取決于纖維組織含量的多少,超聲反射上介于軟斑塊和鈣化斑塊之間[8];③鈣化斑塊,是超聲上最易識別的一種斑塊[9],在超聲圖像上顯示為強回聲白色亮點及其背后明顯的聲影暗區;④衰減斑塊,是一種特殊的斑塊,在超聲上顯示為低回聲區[10],但其背后也有明顯的聲影暗區,常見于急性ST段抬高性心梗和其他急性冠脈綜合征的患者[11],對經皮冠狀動脈介入術(PCI)后無復流和慢血流有一定預測價值。IVUS定義的不穩定斑塊的多指偏心的軟斑塊,薄纖維帽,其下為無回聲或低回聲的脂核。一旦纖維帽發生破裂表面將出現潰瘍或糜爛,繼發血栓的形成。

1.3 血管夾層和壁內血腫 IVUS常被用于檢測血管夾層或壁內血腫。血管夾層分為內膜、中膜、外膜夾層,其嚴重程度主要取決于深度、角度、長度、殘余管腔橫截面積以及管腔內夾層的橫截面積,有時CAG很難鑒別,IVUS能夠最終確診[12]。壁內血腫是位于中層的血液集聚,使內膜向管腔移位以及血管外彈力膜向外移位所致,大多發生于介入治療中或支架植入后,是一種危險的并發癥[13]。

1.4 指導介入治療過程 IVUS可更準確地描述病變及斑塊的性質及分布,用于指導PCI策略的選擇,優化PCI的方法和過程,幫助選擇最佳介入術式及支架等器械。尤其是在冠狀動脈復雜病變,如左主干(LM)、分叉病變、慢性完全阻塞性病變(CTO)及嚴重鈣化病變中,可以幫助術者更好地把握手術的整個過程。Leesar等[14]研究發現,CAG顯示LM無病變的患者中,行IVUS檢查89%均存在不同程度的病變。IVUS在LM介入術中還可幫助判斷邊支導絲的位置,排除鋼絲在支架外穿行,避免后續誤操作造成支架嚴重變形。IVUS對鈣化病變的判斷優于CAG,能更好地指導介入中病變預處理。Nicholls等[15]對鈣化進行了分級,0級,無鈣化;1級,鈣化弧度<90°,2級,鈣化弧度>90°。鈣化指數越高,則患者高齡、男性、高血壓的可能性更大。

1.5 評價PCI后效果 冠狀動脈支架植入后理想狀態CAG的診斷標準是:殘余狹窄<10%,前向TIMI血流3級,無影響血流的夾層存在,無重要邊支閉塞,無可見的血栓及末梢栓塞[16]。但CAG無法充分識別支架植入后的膨脹及貼壁不良,而IVUS研究證實在有些沒有充分膨脹或完全緊貼血管壁和擴張不對稱的支架在CAG上可表現非常好,而高估了手術的效果。IVUS評價支架植入理想的標準包括:①支架貼壁良好;②支架最小橫截面積(CSA)與正常參考血管CSA之比>0.8;③對稱指數(支架最小直徑與最大直徑之比)>0.7;④支架完全覆蓋病變[17]。Jang等[18]對IVUS指導下提高藥物洗脫支架植入術的薈萃分析表明,與CAG比較,IVUS指導的支架植入可顯著降低全因死亡的發生率,有力地證明了IVUS在LM介入中的重要價值。

IVUS除了以上的優勢外,也有其自身的局限性。該技術為有創檢查,存在一定并發癥,不適于早期篩查,由于導管細小,加上導管本身的推送能力,在嚴重狹窄、血管扭曲明顯的情況下常導致導管無法通過。超聲導管造價較高也使該項技術在臨床的廣泛應用受限。該技術對術者經驗也有較高的要求。IVUS對圖像的判斷依賴于相鄰組織間聲阻抗的差別,圖像的重建是基于來自組織的聲反射,而非真正的組織。IVUS的分辨率有時不足以分辨較小的纖維帽破裂、,而OCT的分辨率是IVUS分辨率的近10倍,達到10 μm,因此對檢出細微的斑塊破裂有重要價值。

2 OCT

OCT技術是利用近紅外光在血管內或其他組織中顯示相關組織結構成分的成像技術。OCT從最初用于眼科,逐漸擴展到心血管領域,作為一種新型技術應用于冠心病是CAG重要的補充。其分辨率達到10~20 μm,能夠觀察到血管內組織細微的結構,分辨率幾乎超過了現有的其他血管內影像學技術,被稱之為“光學活檢”[19]。2001年美國麻省總院首次將OCT技術應用于冠心病的檢查,由此掀開了OCT在冠狀動脈疾病應用的序幕。

2.1 OCT對易損斑塊的識別 易損斑塊檢測的方法很多,包括CAG、IVUS、血管鏡、磁共振(MRI)、OCT等,但各種檢查方法各有其長處和不足之處。易損斑塊在OCT中主要表現為以下方面:①對纖維帽厚度的測量及薄纖維帽的識別:纖維帽的厚度是斑塊易損性的決定性因素[20]。OCT是目前纖維帽厚度測量最精確的檢查手段,纖維帽在OCT上表現為高密度、低反射的影像,而且OCT可以清晰地分辨出薄纖維帽的易損斑塊。②斑塊破裂及侵蝕:2012年OCT國際工作組的專家共識指出,斑塊的破裂在OCT表現為內膜撕裂、破壞或斑塊纖維帽夾層。而侵蝕則無纖維帽破損或空洞的形成,僅指血管內膜表面不正常或不連續并附有微小血栓[21]。③滋養血管:OCT能夠區分直徑50~100 μm的微血管。OCT上滋養血管的定義是≥3幀且與管腔不相通的無信號管腔結構圖像[22]。④巨噬細胞[23]:巨噬細胞的活性是評價斑塊是否穩定的關鍵指征。巨噬細胞在OCT上表現為信號豐富、明顯或融合的點狀區域。⑤血栓的識別:OCT與IVUS比較,其敏感性和特異性均高于后者,可識別各種血栓,OCT可以清楚地識別病變中是白色血栓還是紅色血栓[21]。

2.2 OCT對冠狀動脈介入的指導 OCT作為最新的腔內影像學技術,對冠狀動脈介入術中和術后的指導均具有重要的價值。研究證實[24,25],OCT對支架貼壁不良、夾層、組織脫垂等方面的檢測靈敏度更高。①冠狀動脈支架貼壁不良:是指金屬支架絲與血管壁不貼合,被定義為支架絲表面與管腔內膜表面的軸向距離大于支架絲的厚度[21]。OCT對支架貼壁不良的識別可避免支架內血栓的風險,預防心血管事件的發生率[26]。②血管夾層:OCT利用其三維成像技術,可以辨別冠狀動脈管腔是否真正存在狹窄,當不存在真正狹窄時,夾層的治療無意義。Viceconte等[27]研究發現,在支架植入后行OCT檢測的207次回撤中,29次由于發現夾層或嚴重殘余狹窄而需額外植入支架。③組織脫垂:在OCT影像中,當圖像出現表面光滑,不伴有信號衰減情形出現是為明顯的斑塊脫垂;而圖像的表面不規則,伴有明顯信號衰減的特征時,是血栓脫垂。Imola等[28]應用OCT對PCI術前斑塊和術后支架植入做了安全性和可行性評價,其中15人因明顯貼壁不良、組織脫垂、膨脹不良接受了進一步球囊擴張。目前的研究表明,通過OCT指導的支架植入可以進一步為術者提供更優化的信息,有助于進一步治療策略的制定,使支架的優化植入變得切實可行。

2.3 OCT對冠狀動脈復雜病變的指導 LM、分叉病變、CTO等病變是目前介入醫師面臨的巨大挑戰。OCT的應用使這些復雜病變的患者得到了最優化的治療效果,已成為指導復雜病變PCI手術一種新的輔助手段。LM病變占冠心病患者病變的4%~6%,其圍手術期風險高、遠期療效不佳。盡管如此,相關文獻顯示OCT在LM治療方面具有較高的指導價值。有研究顯示[29,30]OCT用于LM-PCI手術的安全性和可行性,能夠為PCI術提供更多細節方面的指導。分叉病變治療難度大、失敗率高,對介入醫生是巨大的挑戰[31]。OCT在分叉病變中能夠幫助選擇最佳尺寸的主支和邊支支架,確定斑塊的位置。三維OCT重建能夠非常準確地確定鋼絲穿越遠端網孔的位置,減少支架貼壁不良的發生,有利于改善臨床預后[32,33]。CTO難點在于鋼絲常不能通過閉塞段,易誤入假腔而無法到達遠端真腔。近年來逆向技術、Crossboss等新器械的出現使CTO病變的介入治療取得了較大的進步。OCT在CTO病變的臨床研究數據偏少,證據尚不充分,但PCI術后OCT檢測可及時發現支架貼壁不良,指導支架后擴張,優化PCI的手術效果。

OCT如其他技術一樣也存在一些缺點和技術限制:①穿透力有限:最大穿透深度僅1.5 mm左右,使血管深部病變的觀察受限;②當存在大量血栓或紅血栓時,其下方的血管及斑塊形態無法明確;③某些非凸入管腔的紅血栓可能會誤認為是壞死的脂質池;④當有斑塊或泡沫細胞存在時因OCT穿透有限,而看不清血管外層的病變情況。同時OCT也會受血管扭曲不能通過病變血管段的限制。

以上影像技術均是從某一方面反映血管的局部情況,而CMRI作為多參數、多平面、多序列,可重復、較高的軟組織對比成像、無電離輻射等優點的檢查技術,可以獲得心臟解剖結構、心臟功能、灌注、組織特性等數據,已經成為了心血管疾病診斷、鑒別診斷、危險分層、預后判斷的無創性檢查手段。尤其是近年來冠狀動脈介入后“無復流”(NR)現象和“慢血流”現象的重視,CMRI在冠心病急性心肌梗死后微血管阻塞和心肌內出血的診斷方面凸顯優勢。

3 CMRI

CMR檢查無電離輻射且無需使用碘對比劑,作為完全無創的技術已成為評估心血管疾病最為全面的影像學檢查方式。CMR是評估心臟結構和功能的“金標準”[34,35]。目前不斷完善的冠狀動脈介入技術已顯著提高了冠心病患者的生存率,但對于病變的進一步準確評估及預后評價方面尚需進一步研究。CMR通過“一站式”掃描[36],能夠全面評價心臟的解剖、形態、功能、代謝、心肌灌注、活性、相關并發癥和合并癥。微血管阻塞或NR現象是急性心肌梗死行冠狀動脈再灌注治療中常見的并發癥,這種現象是不良預后的指標,亦是導致不良左心室重構的原因。通過CMRI檢查明確其組織病理生理改變將有助于我們解釋這一現象發生的可能機制及臨床意義,評估介入治療的有效性、指導后續藥物治療方案及治療策略的選擇具有重要的臨床意義。

3.1 微血管阻塞(Microvascular obstruction,MVO) MVO的診斷可以通過CAG、UCG、PET、心肌聲學造影等檢查,但由于有創、缺乏足夠的聲窗、需要注射微泡造影劑等原因而受限。相反,CMR檢查因能提供“一站式”的評估而受到推崇。根據缺血損傷的嚴重性,微血管的損傷將導致:①僅有MVO;②MVO合并心肌內出血(intramyocardium hemorrhage,IMH)[37]。臨床研究發現心肌梗塞(MI)行再灌注治療后3~7天應用延遲釓增強(LGE)技術評估MVO,MVO與臨床預后呈獨立正相關。MVO被認為是由于快速釋放的細胞毒性因子[38]促進了血管的收縮、心肌細胞的水腫[39]、毛細血管內皮細胞腫脹、動脈粥樣硬化的碎片以及中性粒細胞、紅細胞、血小板等導致了遠端血管腔的栓塞所造成的。MVO開始位于梗塞的核心,然后在48小時左右開始逐漸擴大[40]。

3.2 心肌內出血(intramyocardium hemorrhage,IMH) IMH被認為是MVO的一種嚴重表現形式,也被認為是PCI治療若干小時后梗死核心微血管病變進展的表現[41]。IMH的原因是血管內皮細胞的損傷及紅細胞在心肌細胞外間隙的聚集。IMH能夠通過CMR的T2或者T2W序列評估。因為血紅蛋白的分解產物使心肌在T2時段恢復的時間縮短,故IMH在T2 W表現為梗死區低信號。由于在梗死核心區域質子密度低的緣故,如果MVO未合并出血則在T2 W上可表現為低強化區[42]。在MI的急性期,出血在CMR影像上表現為低強化,其周圍為在T2加權影像上代表心肌水腫的高密度信號。IMH的程度與病理性梗死面積高度相關,與再灌注治療前血管閉塞時間成正比,但與溶栓治療呈獨立的關系(血液溶解的狀態并不增加出血量)。

3.3 心肌缺血和存活心肌的識別 應用CMR識別心肌缺血和存活心肌在冠心病的診斷中具有重要的價值,同時也可以指導臨床介入治療決策。心肌缺血的識別主要通過負荷實驗實現。心肌負荷試驗分為藥物負荷試驗與運動負荷試驗。藥物負荷心肌首過灌注CMR開始于20世紀90年代,可定性或定量評價心內膜下或透壁性心肌缺血。心肌負荷試驗常用的藥物是:①直接冠狀動脈血管擴張劑(如腺苷、瑞加德松);②正性變時變力的藥物(如多巴酚丁胺)。腺苷和多巴酚丁胺是CMR血管擴張負荷試驗的主流藥物。運動負荷試驗可以提供勞力性癥狀與心肌缺血之間的直接證據。但到目前為止,CMR負荷試驗幾乎是通過藥物負荷試驗實現的。CMR心肌灌注采用T1 W來顯示釓對比劑增強首次通過心肌時的變化,在臨床中主要用于缺血心肌的檢測。根據影像學特點,將心肌灌注分為三個等級:①灌注缺損區;②灌注減低區;③灌注正常區。近年來CMR灌注成像技術成為臨床及影像學研究的熱點,其不僅能及早的發現冠狀動脈病變所致的心肌代謝及心肌灌注改變,還能夠觀察整體和局部心功能以及冠狀動脈血流量改變等[43],協助臨床診斷等重要價值。

盡管CMR顯示眾多的優勢,但仍存在諸多阻礙其在臨床廣泛應用的限制。如,釓基礎的造影劑具有腎臟毒性;用于血管擴張的負荷藥物(如腺苷)在CMR成像環境中需要額外的安全防范措施;檢查時間長;價格偏貴;大部分心臟起搏器、除顫器受限于該項檢查。

4 展望

未來我們需要更多地努力來提高我國冠心病患者介入治療的質量,不僅是在冠心病就治期,更重要的是發病后的康復值得我們重視。積極建立信息化的心臟康復中心,應用現代化先進的影像學技術或影像融合技術改善患者的生活質量和遠期預后,更多的為臨床患者提供客觀的安全性證據,將現代的影像尖端技術整合到心臟康復的模式上,提升醫療質量,降低醫療費用,減少再住院。

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Research progress of Coronary heart disease interventional imaging techniques

MA Min,HE Yong

(Department of Cardiology,West China Hospital,Sichuan University,Chengdu 610041,China)

HE Yong

In recent years,although the treatment and preventive measures of coronary artery disease (CAD) have varying degrees of improvement,it is still the greatest threat to human life and health.Due to its prevalence,early and accurate diagnosis has become the focus of CAD at present.With the continuous development of percutaneous coronary intervention,imaging technology for clinical diagnosis and treatment value has become increasingly prominent.Advanced imaging technology plays an important role in diagnosis,prognosis,risk stratification,and functional evaluation of patients with CAD.The progress of modern medical imaging performance in the imaging diagnosis,interventional therapy and network technology,etc.Looking into the future,the wider use of new technologies such as intravascular ultrasound,optical coherence tomography,ultrasound speckle tracking,and cardiac magnetic resonance will benefit more patients with CAD.

Coronary heart disease; Image technology; Intravascular ultrasound; Optical coherence tomography; Cardiac magnetic resonance image

賀 勇,男,碩士,副教授,中華醫學會心血管病學分會心血管急重癥學組委員,中國醫師協會心血管內科醫師分會動脈粥樣硬化專業委員會,四川省醫學會心血管專業委員會及四川省醫師協會心血管內科醫師分會委員,成都市醫學會心血管病分會委員。研究方向:冠心病介入治療。

R541.4

A

1672-6170(2017)01-0021-05

2016-12-15)

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