2010-08-04 来源:
光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)是以光为基础的成像模式。与血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)比较,OCT提供了10倍于IVUS的分辨率。这种高分辨率的优势对评价冠状动脉易损斑块及冠状动脉内支架贴壁和支架表面组织覆盖的情况,是其他成像模式无法比拟的。
1 OCT工作的基本原理
OCT是利用近红外光源(波长1310nm)通过光纤维传输信号来产生冠状动脉的图像。它能在冠状动脉成像中有更高的分辨率,其轴向和侧向的分辨率为15µm和15µm,成像的深度是1.0~1.5mm。OCT的成像原理类似于IVUS,用发出的光反射回来的延迟产生空间图像,用接受光的强度转化为颜色等级。由于光速明显快于声波,使用当前的电子设备无法测量到光回声延迟的时间,而应用低相干干涉法就可以测量到光回声延迟的时间。
2 OCT评价支架后即刻情况
Bouma等对冠状动脉介入治疗(PCI)患者进行了OCT检查,评价血管夹层、组织脱垂、支架贴壁以及支架的不对称性,并与IVUS进行了比较。总计对39例患者进行的OCT及IVUS检查过程中,无一例出现并发症。使用OCT比使用IVUS观察到了更多的夹层、脱垂和支架贴壁不完全的情况。支架置入后即刻进行OCT的研究证明了支架贴壁不良有很高的发生率,尽管在理想的高压球囊后扩张后也有发生,这种现象也显著发生在支架重叠处。在对冠脉复杂病变行支架置入后,进行OCT评价,Tanigawa等人检查了23个病人的25个病变处的支架,共 6 402 处支撑杆,在每处病变发现9.1±7.4%的支撑杆贴壁不良。在多因素logistic中,贴壁不良的预测因素有:雷帕霉素药物洗脱支架(sirolimus-eluting stent,SES)的置入、支架重叠处、长支架、C型病变。支架贴壁不良可能的解释是支架厚度增加、闭环设计、即刻支架回缩。尽管使用高压球囊扩张,发生在SES的即刻支架回缩,范围在15%。支撑杆贴壁不良的长期后遗症能用OCT很快发现。临床上一些病人PCI术后的常规即刻造影示支架释放完全,但OCT仍能发现很多释放不完美,Hipólito Gutiérrez等人观察6名患者被释放支架的即刻OCT图像,4名患者的支架边缘可见小的夹层,4名患者的支架释放不完全,这说明OCT是判断PCI结果优秀工具。
OCT对切割球囊处理过病变的观察也非常有效。Kume等人在切割球囊处理的Express支架的再狭窄病变中,常规冠脉造影示内膜光滑,但用OCT可见增生内膜上有很多裂痕。
我们也对21例冠心病患者冠状动脉内置入25个支架术后即刻进行OCT成像检查,OCT可以清晰地显示冠状动脉血管壁的细微结构变化以及置入支架后支架支撑杆的分布情况,通过测定支架支撑杆与血管壁组织之间的关系,可以判定支架是否良好扩张、支架贴壁情况、组织夹层及撕裂、组织是否通过支架网眼突入管腔,并测定组织脱垂的面积等。通过OCT检查发现置入25个支架中,所有支架均充分扩张。OCT能够清楚显示支架内套叠支架的支架双层结构,也能够清晰显示支架支撑杆贴壁不良。通过OCT检查发现置入支架后不能完全封闭血管壁上的夹层及撕裂,并且将近半数支架置入后仍可发现有不同程度的血管壁夹层及撕裂;另外,通过OCT发现置入的支架有80%可见到不同程度组织脱垂。通过OCT发现支架后这些细微结构改变,这是造影发现不了的问题,也是冠状动脉造影和IVUS所无法比拟的。
3 OCT随访DES、BMS和生物可降解等新型支架的临床应用情况
传统支架的增生覆盖厚度500µm或更高,使用IVUS及造影可显示。药物涂层支架使增生抑制和延迟,增生覆盖厚度少于100µm,IVUS不能显示这样的内膜增生厚度。此外,冠状动脉造影即使能显示厚度,但也不能量化。因此,OCT是非常具有吸引力的选择。它能克服上述问题,并能很好评价支架置入后的组织反应。Mizukoshi等在2008年美国TCT会议上报告用OCT评价3种金属裸支架在急性冠脉综合症患者中的使用,了解组织脱垂及远期支架贴壁情况,结果显示OCT支架术后即刻组织脱垂与支架结构有关,但远期的贴壁情况无区别。
在我们的一组临床研究中,用OCT对置入的SES及金属裸支架(BMS)在不同时间点成像。OCT清楚显示MBS术后5~93个月几乎所有支架表面均有不同程度内膜增殖覆盖,不论是在MBS术后5~10个月,还是术后23~93个月,其内膜最大增殖厚度、血管腔直径和截面积丢失及直径和面积再狭窄方面的差异均没有统计学意义,也说明MBS术后再狭窄大多数发生在6个月以内,6个月以后相对比较稳定。药物涂层支架(DES)尽管长度大于金属裸支架,但在术后6~10个月内引起最大内膜增殖厚度、血管直径和截面积的丢失和再狭窄率方面均明显低于BMS,DES术后5~10个月部分支架支撑杆表面没有内膜覆盖,其中1例患者在DES术后29个月出现心肌梗死,OCT发现支架支撑杆与血管壁分离,支撑杆表面有血栓覆盖。这些结果也说明DES术后可能引起支架支撑杆表面内皮覆盖不全而导致远期支架内血栓形成。从OCT结果也可以提示药物洗脱支架后长期抗血小板治疗的重要性。这些小样本临床研究的结果与一系列的动物及人类研究结果相匹配。这些研究显示了DES能引起动脉愈合的损伤,这能导致不能完全再内皮化。这些资料也被尸检资料所证实。
Xie 等观察SES及BMS的3个月的OCT图像,发现BMS支架的支撑杆几乎完全被内膜覆盖,SES支架的支撑杆未贴壁的是15%、内膜未覆盖的是15%,这说明再BMS患者中双重抗血小板没有必要超过3个月。在急性冠脉综合症(ACS)和非ACS患者中均置入SES,3个月后随访的OCT结果可见2组均有支架未被内膜覆盖,这说明支架的内膜覆盖与是否ACS无关,均需长期双重抗血小板治疗。Yao 等用OCT发现12个月时,SES支架表面仍有内膜未覆盖,说明双重抗血小板治疗应超过12个月。Pietrasik等用OCT对糖尿病患者的DES及BMS进行2年随访,发现DES置入2年后仍有内膜未覆盖,并且发现支架的内膜覆盖与是否患糖尿病无关。
2008 年美国TCT大会上公布了ODESSA 研究结果。用OCT评价药物洗脱支架的安全性。该研究为前瞻性、随机对照研究,比较了常用的不同冠脉洗脱支架和金属裸支架置入后内膜覆盖的程度,特别探讨了长病变置入多枚DES后支架重叠部位的组织覆盖。该试验共选择77 例患者,共置入189 枚支架,每个病变植入的支架数为2.4±0.6 枚。77例患者随机分别置入 雷帕霉素支架SES(Cypher)、紫杉醇支架PES(Taxus)、雷帕霉素衍生物支架ZES(Endeavor)和金属裸支架四组,以2:2:2:1 的比例置入Cypher(SES)支架患者22 例,Taxus(PES)支架患者22 例,Endeavor(ZES)支架患者22 例, 金属裸支架Liberte 患者11 例。一级终点为6 个月后用OCT评价在支架连接重叠部位内膜覆盖不全和支架金属丝异位。在随访的75 例患者中,分析了250 个支架段,以每0.3 mm距离截取了6,968个横截面和 53 047 个支架金属丝断面。在初级终点支架间重叠部位分析,裸金属支架组内膜未覆盖率占1.8%,无支架金属丝异位;药物洗脱支架组内膜未覆盖率为2.7%,支架金属丝异位2.7%(P=0.81)。对所有支架段进行分析,内膜未覆盖率在SES 组5.9%,PES组2.1%, ZES 组0.01%,裸支架组0.8%(P<0.001),支架金属丝异位SES 组2.3%,PES 组2.3%, ZES组0.01%,裸支架组0.1%。次级终点支架间重叠部位分析,内膜未覆盖率SES 组5.8%,PES 组2.7%, ZES 组0.02%,裸支架组1.8%(P<0.001),支架金属丝异位SES 组2.9%,PES 组5.5%, ZES 组0.04%,裸支架组0%。Terashima等用OCT随访横穿边支的SES及BMS,共观察41枚横穿边支的支架,28枚SES的70个支撑杆,13枚BMS的23个支撑杆,发现在边支处的SES支架支撑杆内膜覆盖明显少于BMS支架,这能解释SES组晚期分叉病变血栓事件高于BMS组。Kim等用OCT比较SES及PES两种支架9个月后的内膜覆盖情况。SES支架的内膜增生少于PES,但SES内的微血栓明显多于PES。OCT观察SES引起的动脉瘤也有更高的优势。
对于特殊的支架也有很好随访观察。对于可吸收镁支架的随访观察,对于游离多聚体来氟米特涂层支架的观察,OCT均有良好的观察能力,这可节省很多试验动物。Baris等比较Cypher支架与生物降解支架(Biomatrix Ⅲ支架)置入9月后的内膜覆盖情况,两者在统计学上无明显差异,Biomatrix Ⅲ支架的内膜覆盖率达95%,绝对数上高于Cypher支架的内膜覆盖率。
通过上述的研究发现OCT与血管内超声相比,OCT 更清晰地观察在支架植入后内膜的覆盖程度,不论支架的近端、中部、远端,还是支架的重叠部位。
4 OCT目前的技术限制
4.1 需要对血液进行必要的处置
OCT需要无血液的成像区域,因为红细胞可以散射光线而影响对血管壁的观察。 目前在临床上是采用低压球囊阻断血流后用盐水或乳酸林格氏液持续冲洗血管腔,从而获得清晰和持续的血管内成像。然而,这种办法科导致短暂的心肌缺血,不少患者(如左主干病变、开口病变、心功能不全等)无法进行该项检查,从而限制了其在临床普及推广。
4.2 OCT在深度方面仍有局限性
OCT的穿透血管壁大约2~3mm,对绝大多数冠状动脉而言,这个穿透力是足够的,但对某些大的斑块、大的坏死核心及其长度和血管外弹力层不能被清晰成像。因此,尽管绝大多数冠状动脉易损斑块可以用OCT评估,但OCT无法评价血管外层结构及血管壁正性重构。
5 OCT的未来发展
虽然OCT有上述应用的一些限制,但目前已经开发出新一代OCT系统,采用激光作为光源,即光学频域OCT成像系统(frequency domain optical coherence tomography, FD-OCT)。FD-OCT采用激光作为光源,可实现更高速扫描,扫描成像速度可达每秒20毫米,只要2.5秒就可以扫描成像50毫米长的血管,那么只要用少量生理盐水或造影剂冲洗就可以实现对整根冠脉血管的成像。同时FD-OCT图像的分辨率也得到提高。目前Light Lab Imaging 公司已经开发出这种最新型M4FD-OCT成像系统,并经过动物实验及前期临床实验,相信不久的将来FD-OCT将会在临床上大量普及推广。
6 结论
冠状动脉内OCT成像因其提供高分辨率的血管内成像,为了解冠状动脉内细微结构改变开辟了一个新时代。由于OCT成像可以对支架置入后支架周围组织结构改变进行分析评价,并可对置入各种支架术后进行随访,对指导冠状动脉介入治疗和开发新型支架必将产生深远的影响。
(实习编辑:许庆)