冠状动脉腔内影像技术在高危斑块识别领域的研究现状及展望

何路平，于波

冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAD）是当今社会致死致残的主要原因之一，随着人口老龄化及城镇化进程加剧，我国心血管疾病患病及死亡人数快速增长，根据CAD患者的临床特征、病变特点及并发症等因素，对其进行个体化诊疗及早期干预，可提高整体生活质量，减少心血管不良事件的发生。病理学研究显示，冠状动脉（冠脉）粥样硬化高危斑块与心血管不良事件的发生密切相关，大脂质坏死核心以及薄纤维帽是其典型特征[1]。与传统的冠脉造影技术相比，腔内影像技术具有良好的组织特异性，不仅可以显示管腔的二维特征，还可提供血管壁结构及动脉粥样硬化斑块成分的详细信息，使得在体识别高危斑块成为可能[2]。目前临床应用最为广泛的腔内影像技术包括：血管内超声（IVUS），光学相干断层成像（OCT）及近红外光谱成像（NIRS）。近年来多项大规模临床研究均显示，腔内影像识别的高危斑块与患者临床预后密切相关。

1 IVUS对高危斑块的识别

IVUS是第一种能够在体评估冠脉管腔和血管外壁尺寸、斑块负荷及斑块成分的血管内成像方式。IVUS可用于评估冠脉粥样硬化斑块演变的自然进程、探究斑块进展的影响因素以及不同处理策略对于患者预后的影响。过去几十年中，IVUS被广泛应用于临床实践，大大加深了对于动脉粥样硬化发生发展进程的理解。

PROSPECT研究是第一项运用IVUS以及虚拟组织学血管内超声（VH-IVUS）来评估冠脉粥样硬化斑块演变自然进程并验证其识别的高危非罪犯病变与主要心血管不良事件（MACE）相关性的大型前瞻性研究。研究共入选了697例急性冠脉综合征（ACS）患者，所有患者在罪犯病变得到治疗后均行三支血管VH-IVUS成像。患者中位随访时间为3.4年，多因素分析结果显示，斑块负荷＞70%，最小管腔面积＜4 mm2，以及薄帽粥样硬化斑块（TCFA）是发生非罪犯相关MACE的预测因素，阳性预测值为18.2%。同时满足上述3个高危指标的非罪犯斑块MACE的发生率为其他非罪犯斑块的9.58倍[3]。

VIVA研究首次将全部CAD患者作为研究人群对动脉粥样硬化斑块易损性与MACE的关系进行前瞻性研究。研究共入选了170例稳定型心绞痛（SAP）或ACS患者，对其行三支血管VH-IVUS检查。患者中位随访时间为1.71年，结果显示，VH-IVUS识别的TCFA是非罪犯病变相关MACE的唯一预测因素[4]。ATHEROREMO-IVUS研究同样指出，VH-IVUS识别的非罪犯血管TCFA是CAD患者1年内发生MACE的独立预测因子，此外，研究进一步发现，TCFA病变的MACE相关风险与其斑块负荷有关，斑块负荷较大者1年内MACE相关风险较高[5]。Anne-Sophie等对ATHEROREMO-IVUS研究中的581例CAD患者进行中位时间为4.7年的随访发现，最小管腔面积≤4.0 mm2是患者水平MACE的独立预测因子（HR：1.49），斑块负荷≥70%是非罪犯相关MACE的独立预测因子（HR：1.66）[6]。

除了病变的组织成分及形态学因素外，血流动力学因素在动脉粥样硬化的发生发展过程中也发挥着重要作用，PREDICTION研究是第一项在体评估局部血流动力学特征与斑块进展及临床预后相关性的前瞻性研究。该研究共入选506例ACS患者，分别对其进行基线和随访6～10个月的三支血管IVUS检查。结果显示，基线时的低内皮细胞剪切力（ESS）是斑块进展以及病变部位再血管化（TLR）的预测因子，其对于TLR的阳性预测值为41%[7]。

2 OCT对高危斑块的识别

OCT的图像分辨率极高，达10～20 μm，可以对斑块的组织成分及形态进行详细评估，识别许多传统影像学技术无法检测的微细结构（如巨噬细胞、新生血管、胆固醇结晶及微小钙化等）。此外与IVUS相比，OCT可对斑块成分尤其是纤维帽厚度（FCT）进行精准的在体评估[8]。

多项OCT研究证实，患者的临床因素与斑块易损性密切相关。与非ST段抬高型心肌梗死（NSTEMI）患者相比，ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者中易损斑块的比例更高[9]。合并肾功能衰竭的CAD患者更易出现斑块脂质成分的增加、胆固醇结晶、钙化组织及斑块破裂[10]；而合并糖尿病和代谢综合征的CAD患者通常具有更大的脂质坏死核心[11]。此外，心血管危险因素和性别也会影响斑块形态。一项三支血管OCT成像研究显示，吸烟者中富脂质斑块及斑块破裂的发生率更高[12]。Kataoka等发现与男性患者相比，女性的罪犯病变中胆固醇结晶和钙化成分含量较低而斑块侵蚀发生率较高[13]。

OCT识别的高危斑块特征与斑块进展及患者的临床预后密切相关。Lei等对于1474例CAD患者的国际多中心回顾性研究表明，非罪犯病变部位的富脂质斑块可增加患者非罪犯相关再次血运重建及MACE的发生率。研究同时指出，发生非罪犯相关MACE的患者中富脂质斑块的脂质长度更长，脂质角度更大、管腔狭窄程度更高[14]。

2020年最新发表的CLIMA研究首次运用OCT前瞻性地揭示了高危非罪犯斑块与再发重大心血管事件（心源性死亡和心肌梗死）的相关性。研究共入选了来自11个中心的1003例CAD患者，对其非罪犯病变相关的前降支近中段行基线OCT检查，定义同时具有最小管腔面积（MLA）＜3.5 mm2、FCT＜75 μm、最大脂质角度＞180°及巨噬细胞浸润的非罪犯斑块为高危斑块。研究的主要终点为心源性死亡和（或）靶血管心肌梗死。结果显示，具有OCT高危非罪犯斑块的患者其12个随访时主要终点的发生率是不含高危非罪犯斑块患者的7.54倍，非罪犯高危斑块是重大心血管事件的独立预测因子[15]。

与IVUS相同，OCT也可用于评估局部血流动力学因素对斑块形态的影响。研究表明，低ESS病变处的纤维帽更薄、TCFA的发生率也更高，提示低EES与高危斑块密切相关[16]。

3 NIRS对高危斑块的识别

通过分析冠状动脉血管壁反射的红外光，NIRS可以识别脂质坏死核心的化学信号，脂质核心负荷指数（LCBI）是其衡量病变易损性的重要指标。动物模型及人类组织学相关研究结果均显示NIRS检测富脂质病变（maxLCBI4 mm≥400）的准确性非常高（AUC：0.86）[17]，其在体检测的可行性与可重复性得到充分证实[18]。

Barbara等对于CAD患者的5年随访研究指出，非罪犯血管高LCBI是MACE发生的独立预测因子之一[19]。Ryan等研究结果显示，罪犯血管的非罪犯病变中具有NIRS识别的富脂质斑块是未来主要不良心脑血管事件（MACCE）的高危因素之一[20]。Sofia等关于罪犯血管的非罪犯病变的研究结果显示，maxLCBI4mm≥400及LCBI≥中位数均与患者水平的MACCE密切相关；研究同时发现，罪犯病变的LCBI显著高于非罪犯病变的LCBI，提示罪犯病变斑块易损性更高，与既往病理学研究结果一致[21]。Anne-Sophie的研究结果进一步指出，LCBI是CAD患者整体MACE以及非罪犯病变相关MACE的独立预测因子，其对MACE的预测价值与临床危险因素以及斑块负荷无关[22]。

由于其成像原理的局限性，NIRS只能检测脂质成分而无法对其他斑块成分、血管腔及血管外壁进行评估，在很大程度上限制了其独立应用于动脉粥样硬化领域的临床实践中。为克服此类困难，研究人员开发了NIRS-IVUS等双模成像导管，使两种成像方式优势互补，既可检测血管形态及斑块特征，又可对脂质坏死核心进行精准的定量评估[23]。

LRP研究是第一项大规模的前瞻性冠脉腔内影像学研究，其主要目的是验证NIRS-IVUS双模成像技术检测高危斑块的有效性。该研究参与中心多达44家，共入选了1241例CAD患者的5000余处病变，并对其进行2年随访。病变水平的分析结果显示，基线富脂质斑块（maxLCBI4mm≥400）与随访MACE事件的发生率增加有关（HR：4.11）。调整后的患者水平分析结果显示，在2年的随访中，maxLCBI4mm每增加100个单位，非罪犯病变相关MACE的风险增加18%，maxLCBI4mm≥400的患者发生非罪犯病变相关MACE的风险增加87%[24]。

4 总结与展望

腔内影像技术可在体识别与未来MACE密切相关的高危斑块，并指导CAD患者的个体化诊疗及二级预防，改善患者整体预后水平，具有广阔的应用前景。多模腔内影像技术的开发与应用可以克服单一成像模式的局限性，有望进一步实现对高危斑块的全方位整体性评估。未来多项研究结果的公布将为我们提供更多的循证医学证据与实践指导。