血管内超声虚拟组织成像技术在评价冠脉斑块中的应用价值

1、血管内超声虚拟组织成像技术在评价冠脉斑块中的应用价值关键字:刘惠亮 血管内超声 ACS 冠状动脉粥样硬化 介入治疗急性心源性猝死和无预兆的急性冠脉综合征（ACS）是冠状动脉粥样硬化心脏病常见临床表现，尽管采取了严格的一级和二级预防措施，严重心脏事件所导致的死亡依然占到了全球死亡率的1/3，而斑块组分是粥样斑块激发临床血管事件的决定因子，含有大量脂核的薄纤维帽脂肪纤维斑块（TCFA）更倾向于破裂，最终导致血管闭塞。如何建立冠脉影像技术早期诊断评价易损斑块，成为当前心血管研究领域的焦点。血管内超声（IVUS）以及以其为基础的虚拟组织成像技术（VH）就是在这样的背景下发展起来的。1、血管内超声虚拟组

2、织成像技术的发展背景IVUS发展历史较短，开始于80年代晚期。早期的研究已证明冠脉造影通常大大低估冠脉粥样硬化的严重程度和范围，然而血管内超声却能获得高精确性。后来研究者尝试用可视化评价斑块特征，在过去的十年中，介入心脏病学者把重点放在探索IVUS的应用。结果，几个研究评估了血管内超声作为指导介入辅助手段的潜能。此后IVUS识别冠脉斑块的形态的能力，使其成为了血管成形的辅助手段，在研究再狭窄机理，评价狭窄的严重性和并发症，以及经皮介入的向导方面起着很大作用 。IVUS是一种建立在导管基础上的诊断工具，它提供了实时的，高分辨的冠脉图像，同时它能评估冠脉斑块的形态，严重程度，和范围。目前有两种类型

3、的IVUS影像导管：一种是单元素机械旋转换能器，另一种是相位阵列电子系统。机械系统包含带有旋转换能器的柔韧导管，它以每秒30转的速度旋转同时每一个增量接受和发射超声信号。导管外壁覆盖一无回声的外鞘防止超声探头和管壁的直接接触。相位列阵导管包括64元素环型排超，它能使超声信号发射。机械和相位阵列导管有相对的优势和劣势。机械导管有较高的分辨率但显示非均一旋转变形的假象。另外，由于放大的衰减和血流的散射，远端影象更值得怀疑。另一方面，相位阵列导管较低的分辨率产生近场低质量的影象，另外，因为没有在鞘管回拉，不均匀的速度会产生更让人怀疑的影像，然而最近自动回拉器的使用已克服手动产生的影响，主要是因为自动

4、回拉允许直接（管腔和血管）和间接（斑块和内膜）的测量。 研究表明通过灰阶IVUS对活体斑块特征的评价是欠佳的，特别对于那些非均质的，富含脂质的斑块低回声反射的斑块被认为 “软”和富含脂质。因为有大量的细胞外脂质（低回声区域）的存在，以及脂质核心包含胆固醇结晶、坏死碎屑和微钙化（高回声区域），灰阶IVUS在纤维组织中辨别脂质是有一定限制的。相反，血管内超声射频资料的光谱分析已被证明它在提供客观和精确冠脉斑块组成方面的潜能。因此在此基础之上孕育而生了血管内超声虚拟组织成像技术（IVUS-VH ）。在传统灰阶IVUS采集不同组织回声信号振幅的基础上，同时收集回声信号的频率，通过射频信号的频率范围分析

5、，把斑块分为四种主要成分组织图被构建。在体外研究的初期，四种组织学斑块成分与射频信号的一个特异光谱联系。这些不同的斑块成分被赋予彩色编码。钙化、纤维化、纤维脂质混合和坏死脂质核心分别被标以白色、绿色、黄色和红色。血管内超声射频数据分析反应随着疾病发展斑块的大小，而且反应它的组成。这种IVUS新技术把IVUS的应用与不同射频资料分析的应用结合起来，这样提高斑块特征的判定，很可能精练分层策略的风险，同时对疾病发展史有更广泛的病理生理研究。2、 血管内超声虚拟组织成像技术评价冠脉粥样斑块2.1血管内超声虚拟组织成像技术在体评估冠脉病变的有效性血管内超声虚拟组织成像技术在辨别斑块特征方面有高的敏感度和

6、特异度，尤其在辨别脂质成分时，相比传统灰阶血管内超声的46，IVUS-VH对于坏死核心区域的预测精确性达到86。Nair 等对照组织病理学分析了IVUS-VH对斑块四种成分的准确性，分别为：纤维斑块80,混合性斑块81，钙化斑块90，脂质斑块86。而且，最近在分类方面的提高使得IVUS-VH的精确性更加提高，已得到经皮腔内斑块旋切术样本的病理证实，在探测坏死核心方面IVUS-VH的特异度和敏感度都超过90。研究评估了血管内血管内超声定量分析与超声射频数据光谱分析几何测量之间的关系，研究结果表明超声射频数据不仅提供精确的斑块组成，而且能获得精准几何数据资料。同时他们在体评价了血管内超声射频数据光

7、谱分析（IVUS-VH）的组织特征重现性，得出良好的相关性，也同时为IVUS-VH的长期实验研究提供了有力的证据。2.2斑块组成在冠脉血管中的不均匀分布动脉粥样硬化斑块破裂或内皮溃疡基础上诱发血栓形成是急性冠脉综合征发生的主要病理机制，在80年代中期一系列的研究表明三分之二的心肌梗死都起源于非血流限制的粥样斑块，且斑块在冠脉中不均匀分布。研究者用IVUS-VH研究是否冠脉开口到斑块位置的距离独立影响着斑块的组成，研究结果显示沿血管分布，斑块中纤维、纤维脂肪混合、以及钙化成分没有显著改变，然而在血管近段与远段脂核的成分却有显著差异，（近段、远段脂核成分分别为8.75、4.5， p=0.006）,

8、因此从冠脉开口到斑块的距离可以作为斑块脂质含量独立预测因子，同时与斑块易损性也有潜在的联系。然而在左主干情况却有所不同，研究表明左主干斑块仅仅含有极少的脂质成分，这与左冠动脉远段情况相似，但不同于血管主支近段，因为在近段斑块破裂或管腔闭塞的情况发生频率更高一些。应用IVUS-VH对冠脉斑块成分精确的分析表明：在左冠脉中斑块组成是不均匀分布的，从左主干近段一半开始到前降支或回旋支的最近段，脂核成分是显著增加的，沿着血管远段情况则相反。在急性冠脉综合征的病人中脂核成分是增加的，尤其在左主干和三支病变的病人中更是如此。研究提示冠脉斑块的组成可以作为潜在的斑块易损性的主要决定因素之一，同时大量的资料也

9、显示了IVUS-VH在冠脉斑块研究中的重要地位。2.3 在斑块组成上切应力的效应冠脉中粥样斑块的形成与炎症反应，胆固醇的沉淀和血栓形成密切相关。一个侵入性的粥样斑块会对血流模式产生影响。实际中斑块上游的内皮组织受到高的切应力，而在下游则以低切应力为主，而且粥样斑块的组成也有很大的变化，在上游部分斑块中巨噬细胞浓度较高，在下游则以平滑肌细胞为主。先前的几个研究已表明在冠脉和周围动脉中，粥样斑块在低振荡切应力区域，诸如在非分叉节段血管弯曲内壁和分叉血管分流部位的弯曲外壁，更容易形成。最近研究表明左主干开口斑块呈现出较大的斑块负荷、偏心率、以及斑块厚度。另外，在回旋支发出后远端有较大的钙化和坏死核心

10、成分。病变大部分位于血管突起的外壁，同时这样的部位的斑块通常有较大的坏死核心含量。另有研究表明由于切应力的作用在冠脉斑块的上游坏死核心和钙化成分含量较大，而在斑块下游纤维成分则占优势。3、血管内超声虚拟组织成像技术在探究易损斑块中的应用3.1 斑块破裂现已达成共识，冠脉斑块破裂是冠心病猝死的重要原因，另外，临床静息斑块破裂已被视为斑块进展的原因之一。因此识别易损斑块主要是识别有发生破裂倾向的斑块，血管内超声分析发现斑块的稳定性主要与斑块内脂质池的大小、脂质池所占斑块的比例和纤维帽的厚度有关，这与病理研究的结果是一致的，病理研究表明易损斑块通常是含有一个大的脂质核心（占斑块面积40以上），表面覆

11、盖薄的纤维帽（3.2 薄纤维帽脂质纤维斑块斑块组成是粥样斑块激发临床事件的决定因子。含有大量脂核的薄纤维帽脂肪纤维斑块（TCFA）更倾向于破裂，最终导致血管闭塞。最近，一项研究回顾了大量的心源性猝死的患者的资料，研究表明60的急性冠脉血栓破裂是基于薄纤维帽粥样斑块（TCFA）。而且这些病人中的70，在他们的冠脉系统中另外存在还没有破裂的薄纤维帽粥样斑块（TCFA） 。一个坏死核心（无血管，细胞少，富含脂质），有炎症浸润的薄纤维帽和平滑肌的缺乏，以及正性重构的存在被用来定义TCFA的主要原则。最近有研究利用IVUS-VH技术评估了IVUS探测出的TCFA（IDTCFA）与临床表现的联系。研究结果显示，与稳定性心绞痛组相比，IVUS-VH鉴别的IDTCFA在急性冠脉综合征组更为常见，在两组之间IDTCFA的成分没有显著差异。另外研究也表明在急性冠脉综合征患者的主要冠脉中IDTCFA，斑块破裂和IVUS探测出的已愈合破裂的斑块（IDHR）更为普遍，且大多位于血管的近端10mm段。而且在不同斑块的形态之间，斑块大小和斑块组成存在明显梯度。Gregg W. Stone教授在2007TCT公布的PROSP