光學相干斷層成像與血管內超聲在冠狀動脈介入診療中的應用

郭 軍

陳韻岱 CHEN Yundai田 峰 TIAN Feng

金琴花 JIN Qinhua

劉長福 LIU Changfu韓寶石 HAN Baoshi

光學相干斷層成像與血管內超聲在冠狀動脈介入診療中的應用

郭 軍GUO Jun

陳韻岱CHEN Yundai田 峰TIAN Feng

金琴花JIN Qinhua

劉長福LIU Changfu韓寶石HAN Baoshi

目的探討光學相干斷層成像（OCT）與血管內超聲（IVUS）在評價冠狀動脈病變中的應用價值。資料與方法17例患者行冠狀動脈造影，同時行OCT和IVUS檢查，分析兩種技術判斷不同冠狀動脈病變[動脈粥樣硬化斑塊（脂質斑塊、鈣化斑塊和纖維斑塊）、斑塊破裂、血栓]的一致性。結果共分析40個斑塊，IVUS和OCT識別不同斑塊的符合率為72.5%，一致性較好（Kappa=0.50,P＜0.01）。OCT在8例急性冠脈綜合征患者中共發(fā)現10處血栓（紅血栓4處、白血栓6處），IVUS發(fā)現2例共2處紅血栓，OCT對血栓發(fā)現率明顯高于IVUS（72.7%對18.2%,P＜0.05）。OCT在11例急性冠脈綜合征患者中發(fā)現斑塊破裂5處，IVUS僅發(fā)現2處。結論OCT和IVUS對不同類型斑塊的識別有較好的一致性，OCT對血栓和斑塊破裂的識別優(yōu)于IVUS。

冠狀動脈疾?。惑w層攝影術，光學相干；超聲檢查，介入性

血管內超聲（intravascular ultrasound, IVUS）在冠狀動脈介入診療中的應用價值已得到公認，可以判斷斑塊性質、評價斑塊的穩(wěn)定性、發(fā)現不穩(wěn)定病變（斑塊破裂、夾層、血栓等）[1]；評價狹窄的嚴重程度、病變累及的范圍及鈣化的范圍、深度，并作為介入干預的決策依據[2]。光學相干斷層成像（optical coherence tomography, OCT）是目前國內外較新的冠狀動脈內影像技術，分辨率約為10μm，是IVUS分辨率的10倍，其在冠脈內介入診療中的作用及價值尚不明確。本研究擬分析OCT和IVUS在冠脈介入診療中的應用，初步探討OCT在評價冠脈病變中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2008-08～2009-07因冠心病不穩(wěn)定性心絞痛、急性心肌梗死或胸痛（懷疑冠心病診斷）于解放軍總醫(yī)院行冠狀動脈介入診療并同時行OCT和IVUS檢查的17例患者，其中男15例，女2例；年齡24～74歲，平均（52±14）歲。共檢查19支血管，其中前降支12支、回旋支2支、右冠狀動脈5支。

1.2 儀器 ①IVUS：使用美國波士頓公司血管超聲儀（Boston Scienti fi c, GalaxyTM2）進行檢查。血管內超聲探頭為3.2F，頻率40MHz。②OCT：使用美國

1.3 檢查方法 患者經橈動脈或股動脈進行冠狀動脈造影檢查。對冠狀動脈造影顯示的“靶病變”部位或造影正常但根據臨床判斷可能有病變的部位進行IVUS及OCT檢查。檢查前經靜脈給予肝素100U/kg、冠狀動脈內注射硝酸甘油200μg。

1.3.1 IVUS檢查 將IVUS導管沖水排氣后與主機連接，并連接自動回撤裝置，回撤速度為0.5mm/s。在X線透視下，插入0.014英寸導絲至目標冠狀動脈遠端。測試IVUS成像滿意后，沿導絲送入IVUS導管達靶病變遠端至少5mm處，回撤導管并記錄圖像。

1.3.2 OCT檢查 將OCT成像導絲與主機連接并進行成像校正。在X線透視下，插入0.014英寸導絲至目標冠狀動脈遠端，沿導絲送入4F Helios阻塞球囊導管至血管靶病變遠端。退出導絲,沿阻塞球囊導管送入與OCT成像系統(tǒng)相連的1.4F成像導絲至靶病變遠端至少5mm處。成像導絲到位后，回撤阻塞球囊導管至靶病變近端5mm處。低壓壓力泵與阻斷球囊導管連接后以0.5～0.7個大氣壓擴張阻斷球囊導管以阻斷血流，同時通過阻斷球囊導管中心腔以0.5～1.5ml/s向冠狀動脈內注射肝素化乳酸林格液，排除目標血管內血液后進行OCT成像。成像導絲以1mm/s自動回撤，每次成像的血管長度約為30mm，長病變進行分段成像。

1.4 圖像分析 由2名醫(yī)師分別獨立完成IVUS和OCT圖像的采集和分析。應用LightLab系統(tǒng)配備的軟件進行OCT圖像分析；應用GalaxyTM2系統(tǒng)配備的軟件進行IVUS圖像分析。以冠狀動脈造影為標準，選擇靶病變遠端的分支血管及病變近段的分支血管為解剖學標志。IVUS及OCT檢查起始位置定位在遠端分支血管處，成像近端在近端血管分支處。參照病變距離近、遠端分支血管的長度來對應IVUS及OCT圖像。1.5 診斷標準 IVUS和OCT圖像中，斑塊分為脂質斑塊、鈣化斑塊和纖維斑塊。IVUS斑塊分類標準[3]：①正常血管壁為單層結構或僅見內膜輕度增厚的3層結構；②脂質斑塊：回聲強度低于血管外膜回聲的“軟斑塊”；③鈣化斑塊：病變回聲強，超過外膜組織的回聲，并伴有聲影；④纖維斑塊：回聲強度與外膜相似或高于血管外膜回聲，但無聲影。IVUS血栓標準[3]：管腔內的團塊狀回聲，可呈層狀或葉狀。OCT斑塊分類標準[4]：①正常血管壁為規(guī)則的3層結構，不伴有內膜增厚；②脂質斑塊為內膜增厚，呈邊界模糊的低信號區(qū)；③纖維鈣化斑塊為內膜增厚，呈輪廓明顯、邊界清晰的低信號區(qū)；④纖維斑塊為內膜增厚，呈明亮、均一的強信號區(qū)。OCT血栓標準[5]：白色血栓為突入或漂浮于管腔內強信號物體，呈明亮的透光體，反射弱，無陰影；紅色血栓為突入管腔內的物體，反射強，呈半透光，伴陰影。

1.6 統(tǒng)計學方法 采用CHISS 2004軟件，計數資料采用χ2檢驗，OCT和IVUS判斷斑塊種類的一致性行Kappa檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 操作結果及圖像獲取 IVUS檢查失敗1例，OCT檢查中操作困難1例，其余患者均操作順利并獲得滿意的IVUS及OCT圖像。IVUS檢查過程中患者無不適；OCT檢查過程中4例出現胸悶，3例出現心電圖ST段抬高，13例出現巨大T波倒置，檢查結束后患者胸悶緩解，心電圖ST段及T波恢復到檢查前水平。

2.2 OCT和IVUS對不同斑塊識別的比較 共分析40個斑塊，脂質斑塊、鈣化斑塊和纖維斑塊的IVUS和OCT對比圖像見圖1。IVUS和OCT識別不同斑塊的符合率為72.5%（29/40），一致性較好（Kappa=0.50,P＜0.01），見表 1。2.3 OCT和IVUS對斑塊破裂和血栓的識別 17例患者中11例明確診斷為急性冠脈綜合征（ACS），其中急性心肌梗死6例、支架后反復心絞痛5例。OCT發(fā)現8例共10處血栓，IVUS僅發(fā)現2例2處血栓。ACS患者中，OCT的血栓發(fā)現率明顯高于IVUS（72.7%對18.2%,P＜0.05）。紅血栓和白血栓的IVUS和OCT圖像對比見圖2。OCT顯示紅血栓表面明亮、極不規(guī)則，其下為低信號暗區(qū)，呈火焰狀。白血栓整體明亮、可規(guī)則亦可不規(guī)則。IVUS顯示血栓為管腔內不規(guī)則的模糊影像，不能對血栓性質進行區(qū)分。

表1 IVUS和OCT對40個斑塊識別的一致性分析（個）

OCT在11例ACS患者中發(fā)現5處斑塊破裂，IVUS僅發(fā)現其中2處。斑塊破裂的IVUS和OCT圖像對比見圖3。OCT可清楚顯示斑塊的薄纖維帽、破口的位置及斑塊內的附壁血小板血栓，并可精確測量纖維帽的厚度，最薄處60μm。IVUS則僅見經斑塊破口進出斑塊腔的血流。OCT和IVUS對血栓、斑塊破裂的識別比較見表2。

表2 IVUS和OCT對血栓、斑塊破裂識別的比較（處）

3 討論

3.1 OCT和IVUS的成像技術原理 IVUS導管外徑 2.5～3.5F（0.84～1.17mm），沿導絲送入冠狀動脈內，通過頭端的超聲探頭發(fā)射并接收高頻超聲信號（20～45MHz）成像，軸向分辨率100～150μm，側向分辨率150～300μm。OCT成像導絲外徑僅1.4F（0.47mm），送入冠狀動脈內通過發(fā)射近紅外光脈沖成像，因光波波長短，成像分辨率高，軸向分辨率10～20μm，側向分辨率 25～30μm。

3.2 OCT和IVUS的操作優(yōu)劣及安全性比較 IVUS檢查失敗1例，因IVUS導管直徑較大，未能通過嚴重狹窄的靶病變。OCT檢查中操作困難1例，因光纖雖細，但阻斷球囊直徑大，光纖導絲操控性差，右冠狀動脈第一彎曲處支架貼壁不良，進入支架中央腔困難，多次嘗試后通過支架與管壁的縫隙，再通過支架網眼進入支架中央腔內完成檢查。

IVUS檢查過程中患者無不適，心電圖無改變，因其不阻斷血流，可以安全地用于開口病變、左主干病變的檢查。但IVUS機械探頭在檢查過程中旋轉造成的機械振動對斑塊穩(wěn)定性的影響是潛在的安全問題，而電子探頭則無此問題。OCT檢查過程中胸悶、胸痛、心電圖ST段抬高和T波倒置的發(fā)生率較高。ST段抬高與阻斷球囊阻斷冠狀動脈血流的時間長短有關；T波倒置除與血流阻斷有關外，還可能與灌注液的溫度低于血液，引起室壁復極順序發(fā)生變化有關。

因此，IVUS和OCT在操作上各有優(yōu)劣。雖然本組OCT檢查并未發(fā)生嚴重并發(fā)癥，但由于其要完全阻斷血流，雖然時間很短（＜30s），理論上有引發(fā)嚴重心律失常（如室撲、心室顫動及其他嚴重心臟事件）的可能，當患者心功能較差時，發(fā)生不良事件的風險會更大。

3.3 OCT和IVUS對不同斑塊識別的比較 本研究中無論是OCT還是IVUS，脂質斑塊占所發(fā)現斑塊的絕大多數，分別為60%（24/40）和63%（25/40），而鈣化斑塊（OCT 20%, IVUS 18%）和纖維斑塊（OCT 23%,IVUS 18%）較少，并且鈣化較表淺、范圍較小，與研究人群中ACS患者占絕大多數（64.7%, 11/17）有關。

本研究結果顯示，OCT和IVUS在判斷斑塊性質上雖然一致性較好（Kappa=0.50），但符合率僅為72.5%。在脂質斑塊、鈣化斑塊和纖維斑塊之間OCT和IVUS均發(fā)生誤診。與病變性質有關的誤診原因有：①OCT發(fā)現較小的脂質斑塊，IVUS不能識別而誤診為纖維斑塊；②IVUS發(fā)現較厚纖維帽的脂質斑塊，OCT不能透過厚纖維帽看到后面的脂質而誤診為纖維斑塊；③IVUS發(fā)現較小、較深的鈣化斑塊，OCT不能發(fā)現而誤診為纖維斑塊；④IVUS發(fā)現大的纖維斑塊，OCT因穿透力有限，信號發(fā)生衰減后，誤診為厚纖維帽的脂質斑塊；⑤IVUS發(fā)現的脂質斑塊在OCT上顯示為低信號區(qū)，當邊界清楚時誤診為鈣化斑塊。

與影像技術本身有關的誤診原因包括：①IVUS、OCT對不同斑塊識別的標準是描述性的：IVUS依賴于對斑塊回聲強度的描述，OCT依賴于信號明亮度和邊界形態(tài)的描述，識別的歸類主觀性較大，不可避免地受到判讀者能力及經驗的影響，因此具有較大的偶然誤差。如IVUS 界定脂質斑塊和纖維斑塊是依靠肉眼觀察斑塊回聲與外膜回聲相比的強弱，回聲強弱除受組織密度影響外，還受超聲導管與斑塊的相對位置及角度的影響。因此，IVUS易于將脂質斑塊和纖維斑塊混淆，同時容易忽略小的脂質斑塊。IVUS發(fā)現脂質斑塊的敏感性較低（24%）[6]。脂質和鈣化在OCT中均表現為低信號區(qū)，通過肉眼觀察低信號區(qū)的邊界是否清晰區(qū)別脂質斑塊和鈣化斑塊，易發(fā)生誤判[7]。②OCT的透射深度有限，最大探測深度僅1.25mm，對于斑塊深層成分不能顯示，只能根據顯示的表層成分進行判斷，容易造成誤判。

3.4 OCT和IVUS在ACS中對“罪犯”病變的對比觀察 本研究顯示，對于ACS患者，OCT檢查冠狀動脈血栓的發(fā)現率明顯高于IVUS（72.7%對18.2%,P＜0.05），與文獻[8]報道的在急性心肌梗死患者中OCT的血栓發(fā)現率為100%，而IVUS僅為33%相似。對于血栓的識別，IVUS可以看到整個血栓，呈突入管腔的不規(guī)則模糊影像，但無法識別紅血栓還是白血栓。只能根據體積的大小粗略判斷大的是紅血栓，小的附壁的是白血栓。受分辨率的限制，小血栓的識別對于IVUS來說很困難。而OCT由于其高分辨率和紅細胞的不透光性，可以清楚地顯示血栓，并根據透光性的不同區(qū)別紅血栓和白血栓，甚至可以根據光強度的衰減程度判斷血栓的陳舊及成分[5]。紅血栓表面極不規(guī)則、明亮，其下為暗區(qū)，呈“火焰狀”。白血栓整體明亮、可規(guī)則亦可不規(guī)則，有時與內膜撕脫不易鑒別，要參考周圍內膜是否完整來判斷。

本研究顯示，對于斑塊破裂的識別，OCT明顯優(yōu)于IVUS，與文獻[8]報道的在急性心肌梗死患者中OCT的斑塊破裂發(fā)現率為73%，而IVUS僅為40%一致。IVUS可以發(fā)現較大的斑塊破裂，但識別小的斑塊破裂非常困難，另外對斑塊破裂伴發(fā)的附壁血栓也往往不能識別。OCT不僅可以清楚地顯示斑塊破裂，還可以精確地測量纖維帽的厚度，明確破口的位置及伴隨的附壁血栓等情況。OCT最大的局限性在于穿透力弱，最大探測深度僅1.25mm；而IVUS則為5mm。但與不穩(wěn)定相關的斑塊特征大都體現在管腔面500μm范圍內，因此，就研究易損斑塊及斑塊破裂來說，OCT的探測深度已足夠[9]。

由于在斑塊破裂、血栓，尤其是附壁血栓的識別上具有明顯優(yōu)勢，OCT對不穩(wěn)定病變、“罪犯”血管和“罪犯”病變的確立優(yōu)于IVUS，具有重要臨床意義，尤其是在冠狀動脈造影不能明確診斷時。對于靜息性心絞痛而冠狀動脈造影不能明確診斷或冠脈造影顯示多支病變而不能確定罪犯血管時，應優(yōu)先考慮行OCT檢查。

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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公司血管內OCT成像儀（Model M2 Cardiology）。

解放軍總醫(yī)院心內科 北京 100853

陳韻岱

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

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

中國圖書資料分類法分類號R542.2+2；R445.1

2011-10-05

2012-07-30

中國醫(yī)學影像學雜志2012年 第20卷 第11期：866-870

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

（責任編輯 張春輝）