光学相干断层成像与血管内超声在冠状动脉介入诊疗中的应用

郭 军

陈韵岱 CHEN Yundai田 峰 TIAN Feng

金琴花 JIN Qinhua

刘长福 LIU Changfu韩宝石 HAN Baoshi

光学相干断层成像与血管内超声在冠状动脉介入诊疗中的应用

郭 军GUO Jun

陈韵岱CHEN Yundai田 峰TIAN Feng

金琴花JIN Qinhua

刘长福LIU Changfu韩宝石HAN Baoshi

目的探讨光学相干断层成像（OCT）与血管内超声（IVUS）在评价冠状动脉病变中的应用价值。资料与方法17例患者行冠状动脉造影，同时行OCT和IVUS检查，分析两种技术判断不同冠状动脉病变[动脉粥样硬化斑块（脂质斑块、钙化斑块和纤维斑块）、斑块破裂、血栓]的一致性。结果共分析40个斑块，IVUS和OCT识别不同斑块的符合率为72.5%，一致性较好（Kappa=0.50,P＜0.01）。OCT在8例急性冠脉综合征患者中共发现10处血栓（红血栓4处、白血栓6处），IVUS发现2例共2处红血栓，OCT对血栓发现率明显高于IVUS（72.7%对18.2%,P＜0.05）。OCT在11例急性冠脉综合征患者中发现斑块破裂5处，IVUS仅发现2处。结论OCT和IVUS对不同类型斑块的识别有较好的一致性，OCT对血栓和斑块破裂的识别优于IVUS。

冠状动脉疾病；体层摄影术，光学相干；超声检查，介入性

血管内超声（intravascular ultrasound, IVUS）在冠状动脉介入诊疗中的应用价值已得到公认，可以判断斑块性质、评价斑块的稳定性、发现不稳定病变（斑块破裂、夹层、血栓等）[1]；评价狭窄的严重程度、病变累及的范围及钙化的范围、深度，并作为介入干预的决策依据[2]。光学相干断层成像（optical coherence tomography, OCT）是目前国内外较新的冠状动脉内影像技术，分辨率约为10μm，是IVUS分辨率的10倍，其在冠脉内介入诊疗中的作用及价值尚不明确。本研究拟分析OCT和IVUS在冠脉介入诊疗中的应用，初步探讨OCT在评价冠脉病变中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2008-08～2009-07因冠心病不稳定性心绞痛、急性心肌梗死或胸痛（怀疑冠心病诊断）于解放军总医院行冠状动脉介入诊疗并同时行OCT和IVUS检查的17例患者，其中男15例，女2例；年龄24～74岁，平均（52±14）岁。共检查19支血管，其中前降支12支、回旋支2支、右冠状动脉5支。

1.2 仪器 ①IVUS：使用美国波士顿公司血管超声仪（Boston Scienti fi c, GalaxyTM2）进行检查。血管内超声探头为3.2F，频率40MHz。②OCT：使用美国

1.3 检查方法 患者经桡动脉或股动脉进行冠状动脉造影检查。对冠状动脉造影显示的“靶病变”部位或造影正常但根据临床判断可能有病变的部位进行IVUS及OCT检查。检查前经静脉给予肝素100U/kg、冠状动脉内注射硝酸甘油200μg。

1.3.1 IVUS检查 将IVUS导管冲水排气后与主机连接，并连接自动回撤装置，回撤速度为0.5mm/s。在X线透视下，插入0.014英寸导丝至目标冠状动脉远端。测试IVUS成像满意后，沿导丝送入IVUS导管达靶病变远端至少5mm处，回撤导管并记录图像。

1.3.2 OCT检查 将OCT成像导丝与主机连接并进行成像校正。在X线透视下，插入0.014英寸导丝至目标冠状动脉远端，沿导丝送入4F Helios阻塞球囊导管至血管靶病变远端。退出导丝,沿阻塞球囊导管送入与OCT成像系统相连的1.4F成像导丝至靶病变远端至少5mm处。成像导丝到位后，回撤阻塞球囊导管至靶病变近端5mm处。低压压力泵与阻断球囊导管连接后以0.5～0.7个大气压扩张阻断球囊导管以阻断血流，同时通过阻断球囊导管中心腔以0.5～1.5ml/s向冠状动脉内注射肝素化乳酸林格液，排除目标血管内血液后进行OCT成像。成像导丝以1mm/s自动回撤，每次成像的血管长度约为30mm，长病变进行分段成像。

1.4 图像分析 由2名医师分别独立完成IVUS和OCT图像的采集和分析。应用LightLab系统配备的软件进行OCT图像分析；应用GalaxyTM2系统配备的软件进行IVUS图像分析。以冠状动脉造影为标准，选择靶病变远端的分支血管及病变近段的分支血管为解剖学标志。IVUS及OCT检查起始位置定位在远端分支血管处，成像近端在近端血管分支处。参照病变距离近、远端分支血管的长度来对应IVUS及OCT图像。1.5 诊断标准 IVUS和OCT图像中，斑块分为脂质斑块、钙化斑块和纤维斑块。IVUS斑块分类标准[3]：①正常血管壁为单层结构或仅见内膜轻度增厚的3层结构；②脂质斑块：回声强度低于血管外膜回声的“软斑块”；③钙化斑块：病变回声强，超过外膜组织的回声，并伴有声影；④纤维斑块：回声强度与外膜相似或高于血管外膜回声，但无声影。IVUS血栓标准[3]：管腔内的团块状回声，可呈层状或叶状。OCT斑块分类标准[4]：①正常血管壁为规则的3层结构，不伴有内膜增厚；②脂质斑块为内膜增厚，呈边界模糊的低信号区；③纤维钙化斑块为内膜增厚，呈轮廓明显、边界清晰的低信号区；④纤维斑块为内膜增厚，呈明亮、均一的强信号区。OCT血栓标准[5]：白色血栓为突入或漂浮于管腔内强信号物体，呈明亮的透光体，反射弱，无阴影；红色血栓为突入管腔内的物体，反射强，呈半透光，伴阴影。

1.6 统计学方法 采用CHISS 2004软件，计数资料采用χ2检验，OCT和IVUS判断斑块种类的一致性行Kappa检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 操作结果及图像获取 IVUS检查失败1例，OCT检查中操作困难1例，其余患者均操作顺利并获得满意的IVUS及OCT图像。IVUS检查过程中患者无不适；OCT检查过程中4例出现胸闷，3例出现心电图ST段抬高，13例出现巨大T波倒置，检查结束后患者胸闷缓解，心电图ST段及T波恢复到检查前水平。

2.2 OCT和IVUS对不同斑块识别的比较 共分析40个斑块，脂质斑块、钙化斑块和纤维斑块的IVUS和OCT对比图像见图1。IVUS和OCT识别不同斑块的符合率为72.5%（29/40），一致性较好（Kappa=0.50,P＜0.01），见表 1。2.3 OCT和IVUS对斑块破裂和血栓的识别 17例患者中11例明确诊断为急性冠脉综合征（ACS），其中急性心肌梗死6例、支架后反复心绞痛5例。OCT发现8例共10处血栓，IVUS仅发现2例2处血栓。ACS患者中，OCT的血栓发现率明显高于IVUS（72.7%对18.2%,P＜0.05）。红血栓和白血栓的IVUS和OCT图像对比见图2。OCT显示红血栓表面明亮、极不规则，其下为低信号暗区，呈火焰状。白血栓整体明亮、可规则亦可不规则。IVUS显示血栓为管腔内不规则的模糊影像，不能对血栓性质进行区分。

表1 IVUS和OCT对40个斑块识别的一致性分析（个）

OCT在11例ACS患者中发现5处斑块破裂，IVUS仅发现其中2处。斑块破裂的IVUS和OCT图像对比见图3。OCT可清楚显示斑块的薄纤维帽、破口的位置及斑块内的附壁血小板血栓，并可精确测量纤维帽的厚度，最薄处60μm。IVUS则仅见经斑块破口进出斑块腔的血流。OCT和IVUS对血栓、斑块破裂的识别比较见表2。

表2 IVUS和OCT对血栓、斑块破裂识别的比较（处）

3 讨论

3.1 OCT和IVUS的成像技术原理 IVUS导管外径 2.5～3.5F（0.84～1.17mm），沿导丝送入冠状动脉内，通过头端的超声探头发射并接收高频超声信号（20～45MHz）成像，轴向分辨率100～150μm，侧向分辨率150～300μm。OCT成像导丝外径仅1.4F（0.47mm），送入冠状动脉内通过发射近红外光脉冲成像，因光波波长短，成像分辨率高，轴向分辨率10～20μm，侧向分辨率 25～30μm。

3.2 OCT和IVUS的操作优劣及安全性比较 IVUS检查失败1例，因IVUS导管直径较大，未能通过严重狭窄的靶病变。OCT检查中操作困难1例，因光纤虽细，但阻断球囊直径大，光纤导丝操控性差，右冠状动脉第一弯曲处支架贴壁不良，进入支架中央腔困难，多次尝试后通过支架与管壁的缝隙，再通过支架网眼进入支架中央腔内完成检查。

IVUS检查过程中患者无不适，心电图无改变，因其不阻断血流，可以安全地用于开口病变、左主干病变的检查。但IVUS机械探头在检查过程中旋转造成的机械振动对斑块稳定性的影响是潜在的安全问题，而电子探头则无此问题。OCT检查过程中胸闷、胸痛、心电图ST段抬高和T波倒置的发生率较高。ST段抬高与阻断球囊阻断冠状动脉血流的时间长短有关；T波倒置除与血流阻断有关外，还可能与灌注液的温度低于血液，引起室壁复极顺序发生变化有关。

因此，IVUS和OCT在操作上各有优劣。虽然本组OCT检查并未发生严重并发症，但由于其要完全阻断血流，虽然时间很短（＜30s），理论上有引发严重心律失常（如室扑、心室颤动及其他严重心脏事件）的可能，当患者心功能较差时，发生不良事件的风险会更大。

3.3 OCT和IVUS对不同斑块识别的比较 本研究中无论是OCT还是IVUS，脂质斑块占所发现斑块的绝大多数，分别为60%（24/40）和63%（25/40），而钙化斑块（OCT 20%, IVUS 18%）和纤维斑块（OCT 23%,IVUS 18%）较少，并且钙化较表浅、范围较小，与研究人群中ACS患者占绝大多数（64.7%, 11/17）有关。

本研究结果显示，OCT和IVUS在判断斑块性质上虽然一致性较好（Kappa=0.50），但符合率仅为72.5%。在脂质斑块、钙化斑块和纤维斑块之间OCT和IVUS均发生误诊。与病变性质有关的误诊原因有：①OCT发现较小的脂质斑块，IVUS不能识别而误诊为纤维斑块；②IVUS发现较厚纤维帽的脂质斑块，OCT不能透过厚纤维帽看到后面的脂质而误诊为纤维斑块；③IVUS发现较小、较深的钙化斑块，OCT不能发现而误诊为纤维斑块；④IVUS发现大的纤维斑块，OCT因穿透力有限，信号发生衰减后，误诊为厚纤维帽的脂质斑块；⑤IVUS发现的脂质斑块在OCT上显示为低信号区，当边界清楚时误诊为钙化斑块。

与影像技术本身有关的误诊原因包括：①IVUS、OCT对不同斑块识别的标准是描述性的：IVUS依赖于对斑块回声强度的描述，OCT依赖于信号明亮度和边界形态的描述，识别的归类主观性较大，不可避免地受到判读者能力及经验的影响，因此具有较大的偶然误差。如IVUS 界定脂质斑块和纤维斑块是依靠肉眼观察斑块回声与外膜回声相比的强弱，回声强弱除受组织密度影响外，还受超声导管与斑块的相对位置及角度的影响。因此，IVUS易于将脂质斑块和纤维斑块混淆，同时容易忽略小的脂质斑块。IVUS发现脂质斑块的敏感性较低（24%）[6]。脂质和钙化在OCT中均表现为低信号区，通过肉眼观察低信号区的边界是否清晰区别脂质斑块和钙化斑块，易发生误判[7]。②OCT的透射深度有限，最大探测深度仅1.25mm，对于斑块深层成分不能显示，只能根据显示的表层成分进行判断，容易造成误判。

3.4 OCT和IVUS在ACS中对“罪犯”病变的对比观察 本研究显示，对于ACS患者，OCT检查冠状动脉血栓的发现率明显高于IVUS（72.7%对18.2%,P＜0.05），与文献[8]报道的在急性心肌梗死患者中OCT的血栓发现率为100%，而IVUS仅为33%相似。对于血栓的识别，IVUS可以看到整个血栓，呈突入管腔的不规则模糊影像，但无法识别红血栓还是白血栓。只能根据体积的大小粗略判断大的是红血栓，小的附壁的是白血栓。受分辨率的限制，小血栓的识别对于IVUS来说很困难。而OCT由于其高分辨率和红细胞的不透光性，可以清楚地显示血栓，并根据透光性的不同区别红血栓和白血栓，甚至可以根据光强度的衰减程度判断血栓的陈旧及成分[5]。红血栓表面极不规则、明亮，其下为暗区，呈“火焰状”。白血栓整体明亮、可规则亦可不规则，有时与内膜撕脱不易鉴别，要参考周围内膜是否完整来判断。

本研究显示，对于斑块破裂的识别，OCT明显优于IVUS，与文献[8]报道的在急性心肌梗死患者中OCT的斑块破裂发现率为73%，而IVUS仅为40%一致。IVUS可以发现较大的斑块破裂，但识别小的斑块破裂非常困难，另外对斑块破裂伴发的附壁血栓也往往不能识别。OCT不仅可以清楚地显示斑块破裂，还可以精确地测量纤维帽的厚度，明确破口的位置及伴随的附壁血栓等情况。OCT最大的局限性在于穿透力弱，最大探测深度仅1.25mm；而IVUS则为5mm。但与不稳定相关的斑块特征大都体现在管腔面500μm范围内，因此，就研究易损斑块及斑块破裂来说，OCT的探测深度已足够[9]。

由于在斑块破裂、血栓，尤其是附壁血栓的识别上具有明显优势，OCT对不稳定病变、“罪犯”血管和“罪犯”病变的确立优于IVUS，具有重要临床意义，尤其是在冠状动脉造影不能明确诊断时。对于静息性心绞痛而冠状动脉造影不能明确诊断或冠脉造影显示多支病变而不能确定罪犯血管时，应优先考虑行OCT检查。

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Optical Coherence Tomography and Intravascular Ultrasound in the Interventional Diagnosis and Therapy of Coronary Lesions

PurposeTo investigate the value of optical coherence tomography(OCT) and intravascular ultrasound (IVUS) in the assessment of coronary lesions.Materials and MethodsBoth OCT and IVUS were simultaneously performed in 17 patients during the coronary interventional procedures. The accordance and divergence of OCT and IVUS in assessing different coronary lesions including atherosclerotic plaque (lipid, calcified and fibrotic plaques), plaque rupture and thrombus were analyzed.Results40 coronary plaques were investigated with both OCT and IVUS. The agreement in assessing coronary plaque was 72.5% (Kappa=0.50,P＜0.01) between OCT and IVUS. OCT found 10 thrombi in 8 patients with acute coronary syndrome, while IVUS only detected 2 thrombi. The detection rate of OCT was statistically higher than that of IVUS (72.7%vs18.2%,P＜0.05).OCT showed 5 ruptured plaques in 11 patients with acute coronary syndrome, while IVUS only detected 2 ruptured plaques.ConclusionThere is a good agreement in assessing different coronary plaques between OCT and IVUS. OCT is superior to IVUS in diagnosing plaque rupture and thrombus.

Coronary artery disease; Tomography, optical coherence;Ultrasonography, interventional

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.11.019LightLab Imaging公司血管内OCT成像仪（Model M2 Cardiology）。

解放军总医院心内科 北京 100853

陈韵岱

Department of Cardiology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Address Correspondence to：CHEN YundaiE-mail： guojun301@hotmail.com

中国图书资料分类法分类号R542.2+2；R445.1

2011-10-05

2012-07-30

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第11期：866-870

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(11)： 866-870

（责任编辑 张春辉）