光學(xué)相關(guān)斷層攝影技術(shù)觀察壁冠狀動脈的可行性研究

葉 梓， 來 晏， 姚義安， 湯佳旎， 羅 裕， 劉學(xué)波

(1. 同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院心血管內(nèi)科，上海 200120； 2. 同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院心血管內(nèi)科，上海 200065)

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·臨床研究·

光學(xué)相關(guān)斷層攝影技術(shù)觀察壁冠狀動脈的可行性研究

葉 梓1， 來 晏2， 姚義安2， 湯佳旎1， 羅 裕1， 劉學(xué)波2

(1. 同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院心血管內(nèi)科，上海 200120； 2. 同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院心血管內(nèi)科，上海 200065)

目的 討論光學(xué)相關(guān)斷層攝影技術(shù)觀察壁冠狀動脈的可行性。方法 選擇36名心肌橋(myocardial bridging， MB)患者(即冠脈造影可見“擠奶現(xiàn)象”的患者)行光學(xué)相干斷層攝影檢查(optical coherence tomography， OCT)及血管內(nèi)超聲檢查(intravascular ultrasound， IVUS)，并進一步用豬的心臟作為動物模型以確認與OCT圖像相對應(yīng)的組織學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)果 所有患者OCT檢測均發(fā)現(xiàn)MB節(jié)段內(nèi)一緊鄰動脈管壁外的邊界清晰、不均質(zhì)的、低信號梭形區(qū)域；且在舒張期更易觀察到這一特征性的圖像表現(xiàn)。該梭形區(qū)域的最大弧度為176.3°±53.1°(106°～287.5°)，最大厚度為(0.41±0.12)mm(0.25～0.69mm)。所有患者均在且只在肌橋節(jié)段外近段血管內(nèi)檢出動脈粥樣硬化改變，僅1例患者在肌橋節(jié)段內(nèi)發(fā)現(xiàn)了管壁內(nèi)膜增厚。OCT所發(fā)現(xiàn)的梭形區(qū)域不同于IVUS圖像中代表MB肌束的半月形無回聲區(qū)域。另外，線性相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)梭形區(qū)域弧度與管腔受壓迫程度呈負相關(guān)(r=-0.403，P=0.004)。進一步的動物模型的組織學(xué)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一梭形、低信號區(qū)域是位于肌肉與動脈血管之間的結(jié)締組織。結(jié)論 在造影和IVUS確診的MB患者中，OCT檢查可在肌橋節(jié)段發(fā)現(xiàn)一緊鄰動脈管壁外的邊界清晰、不均質(zhì)的、低信號梭形區(qū)域，進一步組織學(xué)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域為動脈周圍結(jié)締組織，而非IVUS中代表肌束的半月形無回聲區(qū)域。

心肌橋； 血管內(nèi)超聲； 光學(xué)相干斷層攝影技術(shù)

冠狀動脈心肌橋(myocardial bridge， MB)是一種常見的冠狀動脈走行變異，是指心外膜冠狀動脈走行在心肌之間，從而在心肌收縮時對管腔造成了壓迫。既往尸檢、冠脈造影及IVUS研究中，MB發(fā)生率分別為40%～80%、 0.5%～16%及23%～ 43.2%[1-3]。冠脈造影上的圖像特點是出現(xiàn)特征性的“擠奶現(xiàn)象”；在血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasound， IVUS)中的特征圖像表現(xiàn)為“半月現(xiàn)象”即： 環(huán)繞在動脈血管外呈“半月形”的無回聲區(qū)域，且該節(jié)段血管隨心動周期出現(xiàn)周期性的管腔變小現(xiàn)象[4]。

光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(optical coherence tomography， OCT)利用光干涉的基本原理，通過對不同結(jié)構(gòu)表面對光反射或衰減的時間延遲進行測量，其分辨率能夠達到10μm級，因此OCT可作為觀察近管腔面的接近組織學(xué)的影像工具。目前尚無研究應(yīng)用OCT觀察肌橋節(jié)段血管，肌橋節(jié)段在OCT中的特征性表現(xiàn)也從未具體進行描述。因此，本研究以O(shè)CT對冠脈造影確診的MB患者進行觀察，從而闡明它在OCT圖像中的特征性表現(xiàn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

該項研究包括2013年11月至2014年7月在同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院行冠狀動脈造影并且明確診斷為MB的36例患者。對靶節(jié)段血管(即MB節(jié)段及該節(jié)段以近、以遠各10mm的參考節(jié)段)行血管內(nèi)超聲和光學(xué)相干斷層攝影檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)為： (1) 靶節(jié)段有支架植入；(2) 終末期肝衰竭或腎衰竭；(3) 急性感染狀態(tài)；(4) 惡 性腫瘤患者；(5) 血流TIMI 0～ 2級。

1.2 冠狀動脈造影及定量冠脈造影圖像分析

每位患者在術(shù)前12h內(nèi)接受口服負荷劑量的阿司匹林300mg和氯吡格雷300mg。在導(dǎo)管進入體內(nèi)前，于動脈內(nèi)注入3000IU普通肝素。冠狀動脈造影采用5F OUTLOOK Tiger造影導(dǎo)管。冠脈造影定量分析是由心內(nèi)科兩位介入醫(yī)師在未知患者情況下，采用目前廣泛應(yīng)用的具備自動邊緣檢測系統(tǒng)的分析軟件(CAAS-5， Pie Medical公司)進行讀圖、分析和測量。當(dāng)兩位醫(yī)師對圖像分析產(chǎn)生分歧時或差異時，交由第三方進行重新審讀。待測量或待計算的分析內(nèi)容包括平均參考節(jié)段管腔直徑、收縮期/舒張期MB壓迫節(jié)段內(nèi)最小管腔直徑(sMLD/dMLD)、壓迫系數(shù)以及重構(gòu)指數(shù)；其中負性重構(gòu)定義為重構(gòu)指數(shù)<0.85。

1.3 IVUS圖像獲得及圖像分析

完成冠脈造影之后，動脈內(nèi)追加2000IU普通肝素，交換6Fr指引導(dǎo)管，于冠狀動脈內(nèi)注入200μg 硝酸甘油后開始行IVUS檢查，圖像采集起點至少超過肌橋遠端邊緣10mm，然后以0.5mm/s進行自動回撤。所有定量定性分析依據(jù)美國心臟協(xié)會IVUS臨床專家共識[5]，由兩位對患者情況未知的心內(nèi)科介入醫(yī)師進行獨立讀圖，使用分析軟件(EchoPlaque， INDEC Systems公司)進行定量分析。當(dāng)兩位醫(yī)師對圖像分析產(chǎn)生分歧時或差異時，交由第三方高年資進行重新審讀。除常規(guī)定量分析內(nèi)容外，特殊測量或計算分析內(nèi)容包括： (1) 壓迫系數(shù)= (平均參考節(jié)段EEM-CSA-sEEM-CSA)/(平均參考節(jié)段EEM-CSA)×100%；(2) 重構(gòu)系數(shù)=dEEM-CSA/平均參考節(jié)段EEM-CSA×100%；(3) “半 月征無回聲區(qū)域”的厚度。

1.4 OCT圖像獲得及圖像分析

完成IVUS圖像采集后，撤出超聲成像導(dǎo)管，換用C7 OCT成像導(dǎo)管，OCT導(dǎo)管需達遠端邊緣 10mm。OCT圖像采集包括兩個部分： (1) 通過指引導(dǎo)管勻速推注碘帕醇的同時，以25mm/s的回撤速度采用系統(tǒng)自帶的自動回撤功能進行圖像采集；(2) 在完成自動回撤后將OCT導(dǎo)管頭端光學(xué)探頭所在處置于肌橋壓迫最重處(判斷標(biāo)準(zhǔn)為結(jié)合冠脈造影圖像)，在勻速推注碘帕醇的情況下手動截取10～20幅圖像。

OCT的圖像分析同樣是由兩位對患者情況的未知的介入醫(yī)師完成，出現(xiàn)不一致的分析結(jié)果時交由第三方進行判斷；圖像分析采用的是目前常用的離線分析軟件(iLightLab， St Jude Medical公司)。分析內(nèi)容包括對肌橋最重處的收縮期(舒張期)管腔面積、EEM橫截面積，血管及血管周圍的特殊光學(xué)信號的改變，以及對近端(遠端)參考節(jié)段的常規(guī)圖像分析、測量。對參考節(jié)段的分析采用第1步中的自動回撤進行，對壓迫最重處的測量選取的是第2步圖像采集中的靜態(tài)截圖。而對于相同位置的IVUS和OCT圖像比較的選取，采取以邊支、鈣化等特殊位點作為定標(biāo)點。所有的測量分析依據(jù)美國心臟病學(xué)會關(guān)于OCT圖像的獲取、采集及報告的臨床專家共識文件來進行[6]。

1.5 動物模型的建立和OCT圖像采集

為了進一步證實OCT圖像中的發(fā)現(xiàn)，鑒于豬的心臟在既往動物試驗中證實有高達47.3%的MB檢出率，本研究選取了10個豬的心臟進行離體OCT檢測。在完成OCT檢測后，將包含肌橋節(jié)段的冠脈包括其表面覆蓋的心肌組織進行分離，以10%的福爾馬林溶液填充離斷的冠狀動脈內(nèi)，并完全浸入至福爾馬林溶液中過夜。處理過的標(biāo)本以4～ 5μm的厚度為標(biāo)準(zhǔn)進行切片，后分別進行H-E染色和Masson’s染色，最后以光學(xué)顯微鏡進行組織切片的觀察。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 基線臨床及冠脈造影資料

總共有36名符合入選標(biāo)準(zhǔn)且冠脈造影檢查診斷MB的患者。這部分患者中，有69.4%患者同時診斷了急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome， ACS)，其中包含了1例臨床表現(xiàn)為NSTEMI的患者，所有MB均發(fā)生在左LAD。冠脈造影定量分析結(jié)果顯示，造影中以直徑計算MB段血管受壓程度為18%～76%，平均(38±19)%，肌橋長度為4.3～ 36.8mm，平均(18.6±9.2)mm。收縮期壓迫最重處最小管腔直徑(sMLD)為0.41～2.1mm，平均為(1.06±0.45)mm。舒張期壓迫最重處的最小管腔直徑(dMLD)為和1.28～2.71mm，平均為(1.98±0.38)mm。舒張期肌橋節(jié)段管腔顯著小于近端和遠端參考節(jié)段(P<0.05)，舒張期管腔重構(gòu)指數(shù)為0.72～0.99，平均(0.77±0.11)。以遠端參考節(jié)段計算，53%的病例肌橋節(jié)段舒張期管腔的重構(gòu)指數(shù)<0.9。

2.2 IVUS圖像的定性和定量分析資料

在所有入選的確診MB患者進行血管內(nèi)超聲檢查時在MB節(jié)段血管根均可見“半月征”，且隨心動周期管腔有明顯的大小變化。血管內(nèi)超聲的測量結(jié)果見表1。

幾乎所有的IVUS測量數(shù)據(jù)與QCA測量結(jié)果間高度相關(guān)，但在IVUS中以EEM-CSA計算時的重構(gòu)系數(shù)與在QCA中以管腔直徑計算的重構(gòu)系數(shù)間無明顯相關(guān)(P=0.357)。

2.3 OCT圖像的定性和定量分析資料

在所有冠脈造影確診MB的患者中，其LAD的MB在接受OCT檢查時均可見一緊鄰動脈管壁外的邊界清晰、不均質(zhì)的、低信號梭形區(qū)域，見圖 1～3；該梭型區(qū)域在且只在肌橋節(jié)段被觀察到。在所有患者的OCT長軸圖像中，該梭型區(qū)域都是呈連續(xù)性的，但在截面圖像上可見該區(qū)域的形態(tài)隨心動周期的變化而變化，即在舒張期梭型區(qū)域的邊界清晰，而在收縮期則邊界及其內(nèi)信號都相對模糊。需要注意到的是，在其他非肌橋節(jié)段的血管，尤其是無病變的正常血管外膜外也可見到類似的圖像信號，但這些節(jié)段的圖像形態(tài)通常是邊界模糊，形狀不定的，見圖4。

將OCT探頭置于依據(jù)造影圖像所得到的MB受壓最重處進行人工采圖時，可以明顯觀察到在收縮期，該梭型區(qū)域變薄、變小且較為模糊；而在舒張期該區(qū)域的輪廓則逐漸清晰，呈現(xiàn)出一種隨心動周期改變的周期性變化。OCT測量數(shù)據(jù)見表1。

另外，在OCT圖像中，MB節(jié)段血管受壓時可以觀察到管腔的兩種形態(tài)變化，一種是在受壓時呈卵圓形(22/36，占61.1%)，或是呈分葉型(14/36，占38.9%)。

表1 MB患者的IVUS和OCT資料

圖1 OCT自動回撤圖像中的MB影像Fig.1 Pullback OCT imaging of myocardial bridgingA～E為截面圖像，依據(jù)間隔支的位置(白色三角所示)將管腔劃分為近近心肌面和近心包面(圖中白色虛線劃分)，圖中所見沿長軸分布的梭型區(qū)域在不同截面形態(tài)不同(白色星號所標(biāo)示)；白色箭頭所示為MB位置，G為B的局部放大圖像

圖2 對應(yīng)冠脈造影中壓迫最重位置處的OCT人工采集圖像Fig.2 Manual OCT image capture at the angiographically most-compressed site in the MB segment梭型區(qū)域(星號標(biāo)示)位于血管外膜與心肌條帶之間(A、B中白色箭頭所示)，這一區(qū)域在舒張期時清晰可見，而在收縮期時變模糊(C)

圖3 MB的多種影像表現(xiàn)Fig.3 Multimodality imaging of diastolic and systolic MB segmentA～C為MB節(jié)段血管舒張期時的造影、OCT以及IVUS表現(xiàn)，D～F為收縮期時的造影、OCT和IVUS表現(xiàn)；星號標(biāo)示的是梭型區(qū)域，B、C、E、F可見梭型區(qū)域與“半月征區(qū)域”形態(tài)截然不同

圖4 MB節(jié)段血管周圍組織與無肌橋節(jié)段血管周圍組織的圖像對比Fig.4 Imaging of perivascular tissue in MB segment vs. an artery without a MB segmentA為肌橋節(jié)段血管的OCT影像，可見由于肌束的存在(白色箭頭)梭型區(qū)域的邊界清晰；B為無肌橋節(jié)段血管的OCT影像，其血管外組織的影像為不均質(zhì)、無明確輪廓的

2.4 QCA、IVUS及OCT結(jié)果比較

通過對比OCT和IVUS圖像的形態(tài)學(xué)特點、計算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在IVUS圖像中并無對應(yīng)于該梭形區(qū)域的部分。在QCA、IVUS和OCT的測量數(shù)據(jù)中，OCT測得的MB長度明顯短于IVUS的測量結(jié)果及QCA的測量結(jié)果。在管腔測量方面，OCT測量結(jié)果與IVUS測量結(jié)果保持了較好的一致性(P=0.001)。針對梭形區(qū)域的測量結(jié)果，其厚度與IVUS測得的半月征厚度無相關(guān)性(r=-0.029，P=0.934)。而壓迫程度與IVUS測量結(jié)果中的半月征厚度以及OCT觀察到的梭形區(qū)域的厚度均無相關(guān)性(r=0.031，P= 0.9；r=-0.074，P=0.7)。值得注意的是，在MB節(jié)段受壓最重處的壓迫程度與這一異質(zhì)性、梭形區(qū)域的弧度呈現(xiàn)負相關(guān)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(r=-0.49,P=0.003)，見圖5～6。

圖6 受壓最重處管腔的壓迫程度與梭型區(qū)域弧度間的相關(guān)性Fig.6 The correlation between compression ratio and the arc of the heterogenous fusiform area at the most compressed tunneled artery

2.5 豬心臟的MB模型的組織學(xué)資料

在待檢的10個豬心臟中，有5個豬心上的冠狀動脈肉眼可見部分走行于肌肉之間的現(xiàn)象，均位于豬冠狀動脈系統(tǒng)中右冠狀動脈的后室間隔支上。組織學(xué)病理切片檢查發(fā)現(xiàn)，在肌橋節(jié)段的截面可見位于MB肌肉和其下冠狀動脈之間數(shù)量不等的脂肪組織和纖維組織。結(jié)合組織學(xué)病理切片結(jié)果，認為OCT圖像中的梭形區(qū)域為位于肌肉與動脈之間的疏松結(jié)締組織，主要成分是脂肪組織和纖維組織，見圖7。

圖7 豬MB的OCT圖像及相應(yīng)部位的病理學(xué)切片F(xiàn)ig.7 MB with Masson’s staining and the corresponding OCT imaging from a pig heart with a MB黑色虛線圍成的區(qū)域為OCT中的梭型區(qū)域，馬松染色可見脂肪及纖維組織

3 討 論

本研究得出了以下結(jié)論： (1) OCT檢測發(fā)現(xiàn)MB節(jié)段內(nèi)一緊鄰動脈管壁外的邊界清晰、不均質(zhì)的、低信號梭形區(qū)域，且這一圖像與IVUS中所能觀察到的無回聲的“半月征現(xiàn)象”并不一致；(2) 在舒張期更易觀察到這一特征性的圖像表現(xiàn)；(3) 當(dāng)梭形區(qū)域與動脈外管壁接觸弧度越大，肌束對血管的壓迫程度越輕。以上的圖像學(xué)特征性表現(xiàn)，在以豬心臟為模型的動物試驗中得到了證實。

通常認為MB是一種良性的冠狀動脈走形變異，但也有病例報道發(fā)現(xiàn)，MB的存在與心肌缺血、心肌梗死甚至心源性猝死相關(guān)[7-8]。關(guān)于MB的診斷，早期主要是依賴冠狀動脈造影進行診斷，表現(xiàn)為冠脈造影圖像上隨心動周期變化，在收縮期出現(xiàn)的“擠奶現(xiàn)象”[9]。1994年，研究[8]報道了MB在IVUS圖像中的特征表現(xiàn)，其特點為環(huán)繞在壁冠狀動脈外的無回聲“半月”區(qū)域，且肌橋節(jié)段的管腔大小隨心動周期而出現(xiàn)周期性的縮小。本研究首次將OCT應(yīng)用在對肌橋血管，甚至血管周圍組織的觀察中。盡管OCT具有極高的分辨率，但它可能不是觀察MB的最佳腔內(nèi)影像學(xué)手段，主要是因為其有限的穿透力和過快的回撤和成像速度(OCT為20mm/s，而IVUS為0.5mm/s)。因為對于肌橋的觀察是需要對靶點進行一個完整的心動周期的觀察，因此在臨床應(yīng)用時，除非采取定點采集圖像的方法，否則很難對MB的周期變化進行完整觀察。即便有以上的缺點，但本研究也提供了相對新穎的觀察MB的視角，與既往的檢測手段所獲得的信息不同，可以說是對既往研究結(jié)果的部分補充，即發(fā)現(xiàn)了冠脈外膜外一緊貼血管的梭形區(qū)域，雖然與IVUS中的半月征有類似之處，但數(shù)據(jù)分析結(jié)果及組織學(xué)切片結(jié)果證實這兩種圖像實際上是分別代表了兩種組織。

在本研究中，IVUS中的半月征還是OCT圖像中的的梭形區(qū)域的性質(zhì)和定量分析上的差距，包括形態(tài)、與血管的相對關(guān)系還是圖像信號特點均不一致，提示它們不同的組織成分。近期有組織病理學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)，在肌橋肌束下，受壓的LAD外存在有血管周圍組織，這一組織主要包括脂肪組織和其他結(jié)締組織，功能上類似“冠狀動脈脂肪墊(coronary cushion)”[10]，可以幫助血管對抗收縮期肌束的壓迫。依據(jù)先前的病理學(xué)證據(jù)，OCT所觀察到的該梭形區(qū)域就是這一血管周圍組織。這一假設(shè)主要是基于對OCT圖像數(shù)據(jù)的分析，主要是隨著梭形區(qū)域與血管接觸弧度的增加壓迫程度減小以及豬心組織學(xué)病理結(jié)果。

本研究在有明顯胸悶、痛等癥狀的患者或其他一些特殊情況疑診冠心病的患者中應(yīng)用OCT和IVUS檢查，且入選的患者在冠脈造影中已有明顯的受壓表現(xiàn)，對于一些造影上不明顯的的肌橋患者的圖像特點無法獲得。另外，在一些肌橋壓迫嚴(yán)重的患者，IVUS和OCT導(dǎo)管均無法到達肌橋遠端，或雖能到達遠端則立刻引起患者明顯癥狀而終止了圖像采集，造成了部分?jǐn)?shù)據(jù)的缺失。

在一些造影和IVUS明確證實的LAD MB患者中，OCT檢查可以觀察到MB節(jié)段內(nèi)一緊鄰動脈管壁外的邊界清晰、不均質(zhì)的、低信號梭形區(qū)域；且在舒張期更易觀察到這一特征性的圖像表現(xiàn)；且這一圖像與IVUS中所能觀察到的無回聲的“半月征現(xiàn)象”并不一致。

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Morphology of myocardial bridging shown on optical coherence tomography

YEZi1，LAIYan2，YAOYi-an2，TANGJia-ni1，LUOYu1，LIUXue-bo2

(1. Dept. of Cardiology， East Hospital， Tongji University， Shanghai 200120， China；2. Dept. of Cardiology， Tongji Hospital， Tongji University， Shanghai 200065， China)

Objective To assess the feasibility of optical coherence tomography(OCT) in diagnosis of myocardial bridging(MB). Methods OCT and intravascular ultrasound(IVUS) were performed in 36 patients whose angiograms showed typical “milking effects” indicating MB. A porcine model was used to confirm the correlation of OCT image with histopathologic features of the disease. Results In all patients OCT showed specific fusiform， heterogeneous signal-poor tissue with a sharply delineated border surrounding the tunneled artery in the MB segment； which was more clear during diastole than systole and was not detected in non-MB segments. The maximal surrounding arc and thickness of this area measured (176.3±53.1)°(range from 106° to 287.5°) and (0.41±0.12)mm(range from 0.25mm to 0.69mm)， respectively. Atherosclerosis occurred proximal to the MB segment in all patients， but intimal thickening in MB segment was observed only in one case. This OCT-detected fusiform area was distinct from the IVUS-detected echolucent crescent representing the myocardium surrounding the artery. Furthermore， a negative correlation between the fusiform arc and the compression ratio was found(r=-0.403，P=0.004). In addition， histological examination in porcine heart model confirmed that the fusiform， heterogeneous signal-poor area was mainly composed of connective tissue and was located at the junction of MB myocardium and epicardium. Conclusion In patients with angiographically and IVUS documented MB， the OCT-detected sharp border， heterogeneous， signal-poor fusiform area is indicative of arterial tunneling through myocardium that is distinct from the echolucent muscle band found in IVUS and that represents peri-arterial connective tissue.

myocardial bridging； optical coherence tomography； intravascular ultrasound

10.16118/j.1008-0392.2016.05.010

2016-04-27

葉 梓(1990—)，女，碩士.E-mail： leafapple8848@hotmail

劉學(xué)波.E-mail： liuxuebo70@126.com

R 541.4

A

1008-0392(2016)05-0047-07