光学相干断层成像技术在冠状动脉粥样硬化性心脏病诊断及治疗中的应用研究进展

冯民，陈琛，梁艳胜，王佳，王建，徐会圃

滨州医学院附属医院心内科，山东滨州 256603

经皮冠状动脉介入术（ Percutaneous coronaryintervention，PCI）是指经心导管技术疏通狭窄甚至闭塞的冠状动脉管腔，从而改善心肌的血流灌注的一种手段，是一种综合性的治疗方法。PCI 术前需要评估冠状动脉易损斑块大小、血管狭窄程度及血栓情况。冠状动脉造影术（Coronary angiography，CAG）、血管内超声（Intravascular ultrasound，IVUS）检查可为冠状动脉结构变化和细小病理变化的诊断和治疗提供客观依据，是目前临床上常用的冠状动脉粥样硬化性心脏病影像学诊断方法。目前，临床首选CAG 评估患者冠状动脉的狭窄程度，CAG 指导下PCI 是临床标准治疗方法［1］。但随着冠心病介入诊治技术的快速发展，CAG 已无法满足临床精准诊治的需求，对微小血管病变诊断的准确性较低。血管腔内影像学检查能清晰显示冠状动脉的内部结构及病理变化，有助于疾病的正确诊断和合理治疗策略的选择。最新欧洲心脏病协会（ESC）和欧洲心胸外科协会（EACTS）制定的心肌再血管化指南中，血管腔内影像学检查可被用于血管狭窄程度的评估，以及血管病变形态和斑块组成特点的诊断［2］。光学相干断层成像（Optical coherence tomography，OCT）和IVUS 是目前临床最常用的血管腔内影像学检查技术，可提供高分辨率的血管壁横截面图像［3］。OCT 可提供10～20 μm 的轴像空间分辨率，IVUS 的轴向空间分辨率是100～200 μm。OCT 和IVUS 的侧向分辨率分别是20μm、200 μm。但IVUS 的最大穿透深度是10 ㎜，而OCT 的穿透深度只有1～2.5㎜［4］。因此，相比于IVUS，OCT是一种高分辨率的断面成像技术，能够准确显示冠状动脉壁的组成及动脉粥样硬化病变特征。目前，OCT 已用于冠状动脉粥样硬化性心脏病的临床和基础研究中。研究［5］发现，OCT用于指导PCI的临床价值较高。现将OCT在PCI 术前、PCI 术中和PCI 术后的应用研究进展综述如下。

1 OCT在PCI术前的应用

与病理检查结果比较，OCT 对冠状动脉粥样硬化斑块的诊断效能较高［3］。同时，通过OCT 可评估动脉粥样硬化斑块的易损性，识别血栓种类、冠状动脉狭窄程度、冠状动脉夹层及冠状动脉复杂性病变的特征，可为后续疾病风险分层、治疗方法的选择提供依据。

1.1 OCT 在冠状动脉粥样硬化性斑块的易损性评估中的应用 在OCT 检查图像中，正常冠状动脉壁是典型的由血管内膜、中膜和外膜构成的三层结构。其中血管内膜为高反射信号，血管中膜为较低或较弱反射信号，而血管外膜常常呈现出不均匀高反射信号。OCT 检查中，内弹性膜（Internal elastic membrane，IEM）被定义为动脉内膜和中膜之间的边界，而外弹性膜（External elastic membrane，EEM）被定义为动脉中膜和外膜的边界。OCT可以准确显示某些动脉粥样硬化斑块、外膜、EEM 和IEM，并且能够准确地识别斑块的不同组成成分的特征，包括纤维、钙化和脂质成分。OCT可通过血管壁占据空间变化（增厚病变）或血管壁中三层结构的丢失识别冠状动脉粥样硬化斑块。另外，OCT对斑块中具有诊断意义的微观结构的评估准确性优于现有其他成像技术，包括胆固醇晶体、微通道、微钙化和巨噬细胞等。

易损斑块破裂是急性心肌梗死的主要病因之一，易损斑块常具有大脂质核和薄纤维帽［6］。既往研究［6-7］发现，OCT 检查中纤维帽为低反射、高密度的图像，OCT 检查中能够清楚显示出具有薄纤维帽的易损斑块。大的脂质核（在任何OCT 检查图像中，脂质≥2象限）、薄的纤维帽（＜65 μm）和纤维帽附近活化的巨噬细胞（多种点状的信号丰富区）是易损斑块的OCT图像特点。

K0LODGIE 等［8］将“易损斑块”重命名为“薄帽纤维粥样瘤”（Fibrous atheroma of thin cap，TCFA）。TCFA 的主要特征是斑块体积增加，使冠状动脉管腔变得越来越狭窄，引起斑块破裂，导致急性冠状动脉事件（Acute coronary syndrome，ACS）。除TCFA外，斑块破裂、斑块糜烂、微通道形成、钙化结节和巨噬细胞浸润等都与ACS 的发生相关。因此，OCT 对易损斑块的评价和定量分析可以用于指导临床疾病的风险分层和对易损斑块的处理策略，并有助于评价治疗效果。

斑块破裂的OCT 图像表现为斑块的内膜撕裂、破坏或纤维帽呈现夹层。斑块糜烂是指斑块的血管内膜不规则或不连续，且其表面具有微小血栓，但没有纤维帽损伤或空腔形成［9］。OCT 定义的斑块微通道为＞3 帧无信号腔内结构图像，且不与血管腔相连［10］。斑块中微通道越多（≥2 个），TCFAs 的发生率越高，说明斑块越容易破裂。钙化结节的OCT 表现为具有明显边缘的低密度区域，且与脂肪核的模糊边缘不同。点状钙化（钙化角＜90°，长度＜10 mm）被认为是影响斑块稳定性的特征之一。具有点状钙化的冠心病患者的斑块更易发生破裂。

巨噬细胞活性是评估斑块稳定性的关键特征。巨噬细胞在OCT 图像上表现为具有丰富、明显融合信号的点状区域，并且该区域的噪声强度高于背景斑点的噪声强度。

1.2 OCT 在冠状动脉粥样硬化性心脏病血栓评估中的应用 冠状动脉粥样硬化性心脏病血栓的OCT图像特征是进入管腔的不规则的团块（≥250 μm）。红色血栓（富含红细胞）是一种高反向散射，它在OCT影像上表现为径向阴影区域，表面信号强，背部信号弱或无信号，白色血栓（富含血小板）是低反向散射，表现为高信号或正常信号的均质区域，形状不规则。

1.3 OCT在冠状动脉狭窄程度、冠状动脉夹层评估中的应用 关于OCT 用于评估冠状动脉狭窄程度的诊断阈值和相应阈值的治疗策略，目前尚无共识。一项研究［11］比较了OCT 和IVUS 对血流储备分数（Fractional flow reserve，FFR）≤0.8的冠状动脉疾病的诊断价值和后续治疗效果，结果发现，把1.95 mm²的最小管腔面积（MLA）作为临界值，OCT 诊断冠状动脉狭窄的灵敏度为82%、特异度为63%，当以2.63 mm²作为MLA 临界值，OCT 诊断冠状动脉狭窄的敏感度降至67%、特异度为65%。

自发性冠状动脉夹层（Spontaneous coronary artery dissection，SCAD）是导致ACS 的一个重要原因，尤其好发于女性。新月形假腔和真假腔之间存在窗型是SCAD的OCT特点［12］。

1.4 OCT 在冠状动脉复杂性病变评估中的应用 在冠状动脉分叉病变评估中，PCI 术前行OCT检查能够准确测量冠状动脉分叉病变主支和分支开口的狭窄程度、病变的长度和斑块的分布以及性质，为医生选择合适的PCI策略和介入装置提供帮助。

在冠状动脉钙化病变评估中，OCT 的钙化评分系统可以帮助识别钙化病变，以便在PCI 支架植入前先进行斑块修饰。最大角度＞180°、最大厚度＞0.5 mm、长度 ＞5 mm 的钙化病变在PCI 治疗后支架膨胀不良的风险较高［13］。

2 OCT在PCI术中的应用

2.1 OCT 在PCI支架选择中的应用 PCI前得到的OCT数据可以确定PCI支架直径，对拟行PCI的冠心病患者，临床介入医生可在术前采用OCT 分析斑块的组成和特点，从而在术前确定PCI 治疗及扩张方法，同时介入医生可根据OCT 图像特征选择支架或球囊的长度、直径和类型。与CAG 相比，OCT 能精确显示血管轮廓和血管壁结构，有助于选择准确直径支架［7］。根据OCT 图像中的中膜数据来确定术中使用的支架直径，将OCT 测得的最小中膜直径（通常是冠状动脉远端）作为支架直径参考值。如果OCT 检测中未见中膜，则以仪器自动测量参考段的最小直径作为支架直径参考值。应用生物可吸收支架时，根据中膜直径选择支架直径的效果最好，可防止较厚支架杆突出到血管腔内影响血流［1］。

PCI 术前得到的OCT 数据有利于确定PCI 支架着陆点 ，有助于准确选择支架的长度，PCI术中如果支架着陆点在易损斑块上，则支架植入后容易发生支架边缘夹层，或在长期随访中发生支架内再狭窄（In stent restenosis，ISR）［1］。OCT 检查可以进一步发现部分CAG 影像结果正常的血管段存在动脉粥样硬化斑块（甚至TCFA），因此PCI术前应使用OCT 检查以利于选择相对稳定的血管段。这样，不仅确保了PCI 的效果，而且可以避免过度损伤支架边缘的血管壁。

2.2 OCT 在复杂冠状动脉粥样硬化性病变PCI 策略中的应用 在冠状动脉分叉病变中，OCT显示，如果分支的近端血管出现较多TCFA，需要双支架技术（如挤压T 型支架置入术）。ILUMIEN 的实时3D成像功能™光电™OCT 系统能够显示血管的空间结构和分布，可以从各个角度自由分析血管并指导指引导丝重新进入血管腔内，指导边支导丝从支架中间或远端网眼进入边支管腔内，从而实现满意的球囊吻合术和支架膨胀以使支架贴壁良好［14］。

在钙化病变中，如果OCT 显示冠状动脉粥样硬化斑块存在严重环状钙化，此时不应进行PCI 支架植入，应首先考虑预扩张或实验性扩张治疗［13］。

3 OCT在PCI术后的应用

3.1 OCT用于评价PCI术后即刻效果 PCI术后支架植入的最佳效果是支架膨胀和贴壁良好，并且无支架边缘夹层、组织脱垂或支架内血栓形成等并发症。

PCI后药物洗脱支架（Drug eluting stent，DES）的膨胀率应＞80%，而可吸收支架的膨胀率应＞90%。支架膨胀不良是导致PCI 术后支架内再狭窄和血栓形成的根本原因之一。研究［7］表明，无论是第一代还是第二代DES，最小支架内面积（Minimum stent area，MSA）均应＞5.0 mm2，支架膨胀不良显著增加1年内支架内血栓形成的发生率。尤其在左主干病变中，MSA 的目标值为左主干体部＞8.0 mm2和左主干末端 ＞7.0 mm2，前降支开口 ＞6.0 mm2，回旋支开口＞5.0 mm2。通常，支架膨胀不良易发生在钙化病变和较重偏心纤维斑块中。OCT检查中存在钙化病变和较重偏心纤维斑块的患者，PCI 术中对偏心纤维斑块应完全充分预扩张，对严重钙化病变应通过旋磨术或球囊切割术等预处理［15］。

OCT 判定PCI 术后支架贴壁不良（Stent malapposition，SM）情况，OCT 图像中SM 指从支架小梁表面到管腔表面的纵向距离大于支架小梁的厚度（测量时，应包括支架小梁上的聚合物）。当两者之间的距离＞200 μm 时，被定义为显著SM。临床应用中，如果SM 的区域很小且不伴支架膨胀不良，则不需要治疗［15］。如果连续5 个界面中或连续3 个支架柱出现SM，则需要进行优化处理。然而，存在SM 和支架膨胀不良时，如果MSA ＜5.0 mm2，建议进行后扩张，以确保支架充分贴壁和膨胀。在OCT 的随访中发现，SM的支架细丝也可能逐渐被内皮细胞覆盖并与血管壁完全融合［16］。当支架小梁和血管壁之间的距离较窄时，SM的支架小梁至血管壁的间隔可能被增殖的新内膜组织覆盖［16］。同时，PCI 术后行OCT 检查，可以观察到冠状动脉分叉处支架贴壁情况，有利于预防支架内血栓形成。

PCI 术后支架贴壁和膨胀情况决定后续是否需要进一步支架植入后扩张。OCT和IVUS在评估PCI后支架膨胀的效能类似。如果术后发生SM，应使用相同规格的非顺应性球囊使支架完全扩张。

OCT 判定PCI 术后支架边缘夹层和组织脱垂情况，PCI 术后血管壁的损伤一般发生在植入支架边缘。PCI 术后OCT 检查中支架边缘夹层的发生率为37.8%［17］。支架边缘夹层分为内膜撕裂和中膜夹层。内膜撕裂是指PCI 术后内膜片状翘起，斑块纤维帽无明显破裂。中膜夹层是指内膜撕裂延伸到动脉中膜，可能引起冠状动脉内血肿。当它连续出现在＞5 帧图像中时，支架边缘夹层就需要后续优化处理。支架边缘夹层可导致支架内血栓形成及预后不良。另外，在支架边缘夹层中，与浅层夹层相比，深层夹层使患者的的存活率显著降低［17］。

在OCT 成像中，组织脱垂是指植入支架后组织从支架小梁之间的空隙突入管腔。组织脱垂可分为血栓形成和斑块脱垂。血栓形成通常具有不规则的表面和固体衰减，而斑块脱垂一般具有光滑的表面，没有明显的信号衰减。当支架位于OCT 定义的TCFA 或坏死核上时，容易发生组织脱垂［1］。不规则组织脱垂是PCI 术后不良事件发生的独立的预测因子。多项关于PCI 术后应用OCT 评估PCI 疗效研究［17］显示，27.0%～52.2%的病变进行了支架优化处理，对于支架贴壁不良、支架膨胀不良和边缘夹层的治疗效果较好。

OCT 检测PCI术后即刻支架内血栓形成，PCI术后即刻血栓形成是严重的PCI 并发症，即刻支架内血栓形成在OCT 图像表现为PCI术后立即突出到血管腔内的不规则肿块。OCT 观察到支架血栓形成后，应根据其严重程度、患者的临床表现和对患者血流动力学的影响采取相应的治疗策略。首先，对于血栓体积小、无缺血性心电图变化、无临床症状、无严重血流动力学紊乱的即时支架血栓形成，应给予双联抗血小板和抗凝治疗。如果血栓体积大，患者缺血症状明显且引起严重的血流动力学紊乱，可以应用抽吸导管进行血栓抽吸，从而减少支架中血栓的负荷。如果血栓抽吸后效果不明显，可以先冠脉内给予替罗非班加强抗血小板，然后用与支架直径相同的球囊进行低压扩张。如果以上的方法仍然效果不佳，则应在血栓处重新植入支架。如果OCT 发现支架血栓形成的直接原因（例如膨胀不良、SM 和支架边缘夹层等），应对其进行相应的处理［17］。

3.2 OCT 在PCI 术后随访中的应用 OCT 评价PCI术后支架内皮修复情况，研究发现，OCT 诊断PCI术后支架内皮覆盖不完全的特异度为 95%，敏感度为80%。与第一代西罗莫司洗脱支架（SES）相比，第二代依维莫司洗脱支架（EES）植入后冠状动脉内支架表面内皮修复更快，并且支架表面内皮化较完整［18］。因此，有学者［19］认为，可将现有PCI 术后双联抗血小板治疗周期缩短至9个月，甚至6个月。OCT可能有助于确定慢性闭塞病变（Chronic total occlusion，CTO）患者PCI 术后双联抗血小板治疗的时间期限。OCT 在检测PCI 术后新生内膜的潜在临床风险和干预因素方面的应用前景较好。日本一项临床研究［20］显示，OCT检测结果提示，阿托伐他汀治疗可能会影响内皮祖细胞（Endothelial progenitor cell，EPC）的迁移，从而加速SES 植入后内膜的修复和内皮化，EPC 迁移可能受不同的他汀类药物影响。因此，OCT 有助于发现促进支架内膜愈合和减少长期支架相关临床问题的干预靶点。

OCT 评估PCI 术后支架内新动脉粥样硬化的情况，在冠状动脉内植入金属裸支架 6～12个月后，支架部位新血管内膜增生可导致管腔狭窄。后续研究发现，支架部位稳定的血管纤维化内膜组织可能逐渐变为不稳定的动脉粥样硬化斑块组织，从而导致PCI 植入支架失败［21］。新动脉粥样硬化是指支架植入后在新血管内膜组织中发生的复杂动脉粥样硬化。OCT可能在探索新动脉粥样硬化的发生机制和临床干预中应用前景较好。

OCT 有助于发现PCI 术后支架植入失败的原因，支架内血栓形成、ISR、SM和支架断裂（Stent fracture，SF）是PCI 术后支架植入失败的主要原因。应用OCT 随访晚期支架植入失败患者可能有助于发现其潜在机制和类型，有助于优化支架设计和手术方式，从而预防各种机制引起的支架失败。

与IVUS相比，OCT检测支架内血栓形成的灵敏度更高。OCT能够识别血栓并通过血栓成分区分白色和红色血栓，这对于评价急性支架内血栓的成分具有重要的参考价值。OCT能够发现未贴附在血管壁上的支架小梁之间的小血栓。

综上所述，OCT 为一种高分辨率血管内成像技术，被用于评估冠状动脉壁的构成、评价动脉粥样硬化斑块的性质、优化PCI 的疗效和评估支架的长期有效性及安全性。当前，冠心病患者的介入诊治需要更好的结果，以及定制化和个性化的最佳策略。随着OCT 的发展和创新，在冠状动脉粥样硬化的基础和临床研究中，OCT的应用已经变得越来越多，如新型药物支架效果的评估，支架内皮覆盖和双联抗血小板的选择，急性冠脉综合征治疗策略和介入治疗效果的优化等。