腔內斑塊強度對血管內超聲診斷冠狀動脈狹窄的準確性研究

劉尚軍，段文濤

冠狀動脈血流儲備分數(fractional flow reserve，FFR)是評估心外膜冠狀動脈狹窄生理嚴重程度的金標準模型[1]。FFR指導冠狀動脈血運重建能夠顯著改善病人的預后[2]。然而，血管內超聲(intravascular ultrasound， IVUS)主要用于冠狀動脈的詳細解剖學評估，IVUS在經皮冠狀動脈介入治療中對于緩解不良臨床結局起著重要作用[3]。研究顯示，IVUS可以通過測量最小管腔面積(minimum lumen area，MLA)來估計FFR值，但MLA與FFR值之間的相關性準確度較低，且臨界值尚未確定[4]。研究顯示，通過綜合背向散射(IB)IVUS檢測的冠狀動脈狹窄遠端和近端之間的腔內斑塊強度(intensity of blood speckle，IBS)存在差異，與FFR關聯顯著，因此，可通過IBS的特征對冠狀動脈進行定量評估[5]。然而以上研究僅限于左前降支動脈的中度狹窄。此外，依據IBS用以預測FFR的方法還不夠成熟。因此，本研究旨在明確IVUS下IBS與冠狀動脈FFR值之間的相關性，并將其診斷性能用于評估冠狀動脈狹窄。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2016年9月—2017年8月海南省第三人民醫院、泰達國際心血管病醫院收治的冠狀動脈狹窄病人54例進行回顧性分析，經FFR測量及IVUS檢查共發現57處冠狀動脈病變。病人均簽署知情同意書，且本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2 研究方法

1.2.1 FFR測量 將引導管送至冠狀動脈開口處，注入硝酸甘油100 μg，送入壓力導絲至冠狀動脈開口，進行調零校正，后將壓力導絲通過病變處遠端2～3 cm，保持壓力導絲頂端于血管腔正中，注射三磷酸腺苷(左冠狀動脈60 μg，右冠狀動脈40 μg，必要時可增加用量)，注射過程中，連續通過壓力導絲測定冠狀動脈達到最佳充血狀態時的靶血管狹窄遠端平均壓力(Pd)，同時測定冠狀動脈近端的主動脈壓力(Pa)，FFR計算公式：FFR=Pd/Pa[6]。

1.2.2 定量冠狀動脈造影分析 采用QAngioXA 7.2分析軟件行冠狀動脈定量分析，測量血管直徑，最小內腔直徑，直徑狹窄百分比和病變長度[7]。

1.2.3 IVUS分析 冠狀動脈注射硝酸異山梨酯1～2 mg，后進行IVUS檢查。采用IVUS成像系統(Jomed，美國)進行數據采集，超聲異管前端高頻為43 MHz，回引速度為0.5 mm/s自動撤回記錄方式，測量病變長度和參考血管直徑，依據《血管內超聲研究采集、測量和報告標準》[8]，詳見圖1。使用系統程序(Jomed，美國)對IVUS進行離線分析。手動追蹤管腔和外部彈性膜區域以評估管腔、血管和斑塊面積以及斑塊負荷(PB)的百分比。ΔIBS=(遠端血管內IBS)-(病變近端管腔IBS)。

圖1 IVUS分析示意圖和IB-IVUS分析的代表性圖像

2 結 果

2.1 病人及病變處的一般臨床特征 病人的平均FFR為(0.71±0.12)，冠狀動脈病變病人中49例(91%)病人FFR≤0.80。 冠狀動脈開口處IBS顯著低于遠端IBS(103.3±11.9 與 113.9±12.7，P<0.001)，ΔIBS為10.5±6.1。在距離最遠端的PB≥20%的5個框架處的IBS值的類內相關系數為0.98。病人及病變處的一般臨床特征詳見表1、表2。

表1 病人一般臨床特征(n=54)

項目數值年齡(歲)65.4±11.6性別(例) 男49 女5BMI(kg/m2)24.0±3.9高血壓[例(%)]44(81.48)糖尿病[例(%)]23(42.59)血脂異常[例(%)]41(75.93)吸煙史[例(%)]12(22.22)心肌梗死[例(%)]13(24.07)eGFR[mL/(min·1.73 m2)]67.8±21.6紅細胞比容(%)38.3±4.2LVEF(%)58.7±9.0心率(次/min)69.4±12.9

注：BMI為體質指數；eGFR為估算腎小球濾過率；LVEF為左室射血分數。

表2 病人病變處特征(n=57)

項目數值目標冠狀動脈[例(%)] 右側14(24.56) 左前降支34(59.65) 左回旋支9(15.79)FFR0.71±0.12QCA分析結果參考直徑(mm)2.72±0.52 最小管腔直徑(mm)1.35±0.29 直徑狹窄(%)50.1±9.0 病變長度(mm)23.8±12.6IVUS分析結果最小管腔面積(mm2)2.12±0.79 10 mm狹窄處PV(%)61.0±9.4 冠狀動脈開口處面積(mm2)13.7±4.8 遠端部位面積(mm2)6.1±2.6 從冠狀動脈開口處至遠端部 68.3±25.2 位的長度(mm)

注：PV為斑塊體積。

2.2 FFR值、ΔIBS、MLA之間的相關性 FFR與ΔIBS(r=-0.50，P=0.000)和遠端IBS(r=-0.41，P=0.001)顯著相關，但與口處IBS無顯著相關性(r=-0.18，P=0.020)。右冠狀動脈(r=-0.60，P=0.02)和左下前降支冠狀動脈(r=-0.58，P=0.000)FFR與ΔIBS具有顯著關聯。IVUS顯示MLA與FFR亦具有顯著關聯(r=0.55，P=0.000)。ROC曲線結果顯示，用于預測FFR≤0.80，ΔIBS的最佳截斷值為6.78(AUC=0.82，P=0.007)，IVUS中MLA的最佳截斷值為2.38(AUC=0.83，P=0.006)，差異有統計學意義。對于這些截斷值，ΔIBS的診斷性能靈敏度為84%，特異度為75%，陽性預測值為95%，陰性預測值為43%，準確度為82%；MLA的診斷性能靈敏度為80%，特異性為75%，陽性預測值為95%，陰性預測值為38%，準確度為79%，診斷性能差異無統計學意義(P=0.560)。 FFR的降低與ΔIBS≥6.78且MLA≤2.38相關，并且當這兩個參數組合時，FFR值最低。

3 討 論

IBS即為人體血液超聲背向散射積分，主要由血液中紅細胞決定[9]。研究顯示，多種因素均會對IBS造成影響，如紅細胞比容、血紅細胞膜狀態、血漿纖維蛋白原紊亂、血液pH、含氧量、血液流速、血管直徑、心率等[10]。以上因素中剪切速率與血液流速成正比，與血管直徑成反比[11]。因此，當血管直徑不變時，剪切速度取決于血液流速，因為黏性摩擦和渦流形成導致壓力損失[12]，流速減小的剪切速率可能會增加，在血液超聲反向散射中有可能導致病變遠端部位的IBS增加[13]。FFR是基于冠狀動脈內壓力測量獲得的評價冠狀動脈病變生理功能的參數，即在腺苷等藥物誘發心肌最大充血狀態下冠狀動脈狹窄病變遠端血管內的平均壓力與病變近端管腔的平均壓力比值[14]。FFR是心外膜冠狀動脈狹窄的特異性指標，不受心率、血壓和心肌收縮力等血流動力學變化的影響，其數值的降低程度反映病變本身致使心肌缺血的程度，因此，推測ΔIBS與FFR有很強的相關性[15]。

FFR是通過在冠狀動脈血管最大擴張和心肌充血狀態下，測定冠狀動脈狹窄近端及遠端壓力，因此FFR與冠狀動脈狹窄處IBS的差值具有很強的相關性，王點[16]對左下前降支冠狀動脈狹窄進行研究，證明了以上觀點。本研究中右側冠狀動脈和左下前降支冠狀動脈FFR與ΔIBS之間表現出顯著相關，而與左回旋支冠狀動脈無顯著相關。推測與冠狀動脈的生理結構有關，與右側及下前降支冠狀動脈相比，與左回旋支冠狀動脈的近端與遠端的血液流量本身較低有關[17]。另有研究顯示，左回旋支冠狀動脈FFR評估血管造影狹窄等級的最佳截止值是所有冠狀動脈中最高的[18]。雖然這些發現可能減弱左回旋支冠狀動脈FFR值和ΔIBS之間的關系，但是需要進一步的研究來澄清這一發現，因為本研究中檢查的左回旋動脈的數量較小。有研究顯示，IVUS中MLA與FFR值具有顯著相關性[19]。然而，報告的預測心肌缺血的截止值范圍為2.0～4.5，取決于狹窄部位或血管直徑[20]。在本研究中，ΔIBS與MLA對于評估冠狀動脈狹窄的預測能力是等效的，且具有較大ΔIBS和較小MLA的病變顯示FFR值處于極低值。因此，有學者建議通過IB-IVUS計算ΔIBS對冠狀動脈疾病進行診斷更為準確。

當然本研究還存在一定的局限性：首先，研究樣本較少；其次，在某些病變中，FFR與遠端IBS測量部位可能存在一定的差異；再次，本研究沒有在基礎條件下測量充血時的ΔIBS，需要進一步的深入研究來彌補以上不足。

綜上所述，通過IB-IVUS計算的ΔIBS與FFR具有顯著相關性，其對冠狀動脈狹窄生理學評估的預測能力與簡單的解剖學測量相當，同時利用解剖和功能信息，IVUS可為冠狀動脈疾病病人提供更為準確的診斷。