冠状动脉造影被认为是冠心病诊断的“金标准”，但传统的冠状动脉直径狭窄率评价罪犯病变的方法和手段有时略显局限性，临床上十分需要特殊的血管内影像学技术来检测病变特性并指导介入治疗。血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）与光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）作为血管内影像学检测技术，在冠状动脉介入领域越来越显示其优越性。二者在基本原理、临床应用、特点方面有相似，也有不同之处，具有互补的作用。
一、基本原理
血管内超声（IVUS）作为医学超声的一个分支，是利用超声原理探测血管内、血管壁及其周围组织的结构，是指导疾病诊断和治疗的有创性断层显像技术。其广泛应用是在20世纪80年代末。
血管内超声（IVUS）的原理与传统B超相同，其区别在于IVUS将超声探头做的小到可以放入血管腔内，可以360°实时从内部观察血管壁的情况。成像轴直径为0.028″（Boston Scientific），分辨率100 μm，投射深度可达4 mm～8 mm，扫描范围10 mm～15 mm，由于IVUS利用的是声波的反射现象，因此有利于显示深部结构，而且不受血流影响，因此检测过程中不需要阻断血流，但对微细结构图像的分辨却受限。但有研究者应用光谱分析对IVUS的射频资料进行分析，分别对斑块内纤维、纤维脂质混合、坏死核和钙化等四种组织成份进行绿、黄绿、红和白色四种颜色的标示，一定程度上提高了对组织特征的判断，所以也被称为虚拟组织学（virtual histology，VH）。VH分析钙化的准确性和可重复性已经得到了证实。但也存在不足包括必须肉眼排除血管内血栓（会被标上与纤维组织一样的颜色）、部分钙化与坏死核都被染红（存在坏死性钙化）、及分辨率有限（100 μm）等，更重要的是目前仍没有统一的鉴定标准，这也许是检测结果矛盾的一个重要原因。
光学相干断层成像术（OCT）：是一门新兴的断层扫描成像技术，基本原理类似传统B超成像法，只不过OCT利用的是红外光代替声波。传统的OCT M2x系统中，成像轴直径为0.014″（与普通冠脉介入导丝直径相同），分辨率较高，轴向分辨率可达4μm～10 μm，是IVUS分辨率（70μm～100 μm）的10～20倍；但其穿透组织的能力明显不如IVUS，最大约为2 mm左右；扫描范围7 mm；而且为了解决光线不被血液干扰的问题，需要应用阻断球囊阻断上游血流，以林格氏液冲洗阻断球囊下游的残余血液，如此可以使得光线直接照射到血管壁上，反射后被获取组成血管壁清晰的图像。新一代的OCT C7系统加快了扫描速度，可达20mm/s，因此可以在短短几秒钟之内扫描病变部位所在的血管段，只需造影剂冲洗而无需阻断，极大程度提高了操作的便利性。
二、临床应用
（一）IVUS在冠状动脉介入治疗中的应用价值
首先，IVUS能够精确的反映冠脉病变的性质、严重程度、累积范围以及参考血管的直径情况，从而能够指导术者选择正确的策略处理病变并能协助术者选择尺寸合适的支架，同时IVUS可用于评价冠状动脉支架术的效果，有利于术者及时发现和纠正支架植入后存在的问题，以达到最佳的介入治疗效果。因此相比于冠状动脉造影指导下的冠脉介入治疗，IVUS技术能够进一步优化冠脉介入治疗的效果。
1、IVUS在冠状动脉支架术中的指导意义
冠状动脉造影与IVUS检查在评价病变的严重程度方面的相关程度大约为0.77～0.98，但对于冠状动脉临界病变的患者，冠状动脉造影常低估冠状动脉病变的严重程度。IVUS能够更准确的判断病变的严重程度，并以此指导治疗方案的选择。
正常参考血管的准确判断对于支架尺寸及长度的选择至关重要，研究发现在冠状动脉造影判定为正常参考血管的部位，IVUS往往发现存在病变。另外，通过冠状动脉造影测量冠状动脉病变的长度往往会受到影像缩短效应的影响，对于病变血管扭曲严重的病例，造影更难以准确的判断病变的长度。由于IVUS相比冠状动脉造影受到血管扭曲或影像缩短效应的影响较小，在判定病变长度方面具有更明显的优势。因此相比于冠脉造影，能够更精确的测定冠状动脉病变的长度，从而能够更好的协助术者选择长度合适的支架处理病变。
2、IVUS对支架术后效果的评价
支架植入“理想”的IVUS标准包括：①支架完全贴壁；②支架扩张充分：支架最小横截面积（MSA）与平均参考血管管腔面积（reference lumen area RLA）之比＞0.9，其中平均参考血管管腔面积是指近端参考血管CSA与远端参考血管管腔CSA的平均值；③支架展开对称，支架梁的分布比较均匀，支架对称指数（即支架最小直径与最大直径之比＞0.7）；④支架完全覆盖病变。其中支架的贴壁情况是判断支架植入效果的重要指标之一。支架的贴壁情况即指支架壁与冠脉血管壁之间的贴靠情况，判断支架贴壁良好的标准是IVUS证实支架完全贴壁，即所有支架梁与血管壁紧密相接，两者间不存在有任何空隙。研究证明，尽管支架植入后冠状动脉造影结果非常理想，但在许多情况下存在有支架扩张不充分和/或直径贴壁不良的情况。POSTIT（postdilatation clinical comparative study）研究应用IVUS技术评价了常规释放技术对几种常用金属裸支架植入后的扩张效果，结果发现只有29％达到了理想的支架扩张效果。
3、IVUS在支架内再狭窄病变中的应用
包括四个方面：①明确支架内再狭窄的类型；②判断引起支架内再狭窄可能的机制；③指导支架内再狭窄的治疗；④评价治疗后的效果。
根据狭窄病变的累及范围可将再狭窄病变分为局限型再狭窄、弥漫型再狭窄、增生型再狭窄和完全闭塞型再狭窄等四种类型。IVUS能够精确的判断支架内再狭窄病变的分布特点，从而有助于术者对再狭窄病变进行准确的分型。另外，IVUS能清楚的显示再狭窄病变的范围，尤其是在需要进一步介入治疗的患者，IVUS能够协助术者更准确的了解病变的长度，从而指导术者的操作。
目前研究表明，引起药物洗脱支架出现支架内再狭窄的常见原因包括：支架扩张不充分、支架贴壁不良、支架分布不均匀、支架断裂、支架未完全覆盖病变或植入多个支架时支架间存在间隙以及机体对DES所载药物不敏感等因素。应用IVUS技术有助于明确发生支架内再狭窄可能的发生机制，从而使术者能够针对不同的情况选择合适的治疗方案。
4、IVUS在左主干病变冠脉介入治疗中的应用
冠状动脉造影在评价左主干病变时经常会受到以下几个因素的限制：①左主干弥漫病变使整个左主干管径减小；②左主干过短，难以对比正常血管段参考直径造成判断误差；③由于左主干迂曲、成角或血管重叠引起的“假性狭窄”现象等等。正是这些因素的存在使得冠脉造影无法准确的反映左主干病变严重程度。相比于冠脉造影，IVUS能够精确的反映左主干病变的程度、范围、性质以及参考血管的直径情况，有助于术者选择最佳的治疗策略和介入器械来处理病变，进而指导左主干病变介入治疗以达到最理想的治疗效果。
解剖学的研究发现：主动脉壁的弹性纤维成分常可延续至左主干近段，所以左主干开口部富含弹性纤维成分，单纯球囊扩张后血管弹性回缩现象明显。IVUS的结果显示左主干开口部病变的外弹力膜面积较小，而斑块负荷和钙化的程度较轻，相比与非左主干开口部病变其最小管腔面积较大，说明左主干开口部病变的主要病理特点是血管的负性重构，因此提示处理左主干开口部病变的主要策略是冠状动脉支架术。
5、IVUS在其他冠状动脉病变中的临床应用
（1）在处理弥漫性长病变时，IVUS可以准确的测定冠状动脉病变近远端参考血管的管腔面积，有助于术者选择尺寸合适的支架进行治疗；支架术后及时发现局部支架段存在支架扩张不充分或贴壁不良的情况，可指导术者应用短的非顺应球囊在该部位进行高压后扩张。在分叉病变介入治疗方面，IVUS可以帮助术者测量主支边支血管的参考直径，了解主、边支的解剖关系，评价边支开口部的狭窄程度及病变的性质特点。在评价分叉病变术后治疗效果方面，IVUS可以了解主支边支血管支架的贴壁情况、边支血管的开通情况以及有无“区域丢失”现象等等。
（2）IVUS指导的PCI可有效预防支架内血栓（ST）形成。早在金属裸支架（BMS）时代，亚急性ST就是限制其应用的重要原因，发生率高达10％～15％。支架内血栓的预测和预后（Predictors and Outcomes of ST，POST）研究是一项多中心研究，其目的是与冠状动脉造影相比，评价IVUS在预测ST中的作用。研究入选的患者为IVUS指导的PCI后ST的患者。在53名患者中有94％至少有一项IVUS结果异常（支架膨胀不全、贴壁不良、靶病变近端或远端病变或血栓）。其结果表明，在支架置入中为了识别ST相关的特点，IVUS明显优于冠状动脉造影。血管管腔内直径的减少（＜80％参考值）、血栓形成和组织通过支架金属丝突出至管腔内是IVUS评价ST的常见的异常表现。除了亚急性ST，DES置入后另外两个主要局限性就是晚期和极晚期ST，它们发生的机制尚不清楚，可能不同于亚急性ST的发生机制。
（3）判断支架断裂原因在DES时代，支架断裂已成为少见并发症。目前的观察资料显示，绝大部分支架断裂发生在西罗莫司闭环洗脱支架，发生率为0.8％～7.7％。目前，IVUS无疑是识别和排除支架断裂原因的最好方法，并已成为诊断支架断裂的金标准。IVUS诊断支架断裂，应当强调介入术后即刻以及随访时IVUS影像的对比。根据Hiroshi等人的研究假设，IVUS证实的I型支架断裂，多见于钙化病变，其发生与支架的长度，以及血管收缩时局部因为铰链运动产生直接作用于支架的机械性剪切力等有关。而II型支架断裂的发生机制多为DES引起血管局部的正性重构、瘤样扩张以及贴壁不良，而瘤样扩张和贴壁不良将会导致支架在此局部运动幅度较大和（或）发生扭转等，容易引起支架断裂的发生。所以，IVUS可以帮助我们更深入地探讨支架断裂发生的机制。
（二）光学干涉断层成像（OCT）在介入治疗中的应用
1、识别易损斑块
急性冠状动脉综合征（ACS）多数发生在冠状动脉血管狭窄＜50％的患者，其中70％是由于不稳定的粥样硬化斑块破裂和血栓形成引起，与伴有＜100 μm的薄纤维帽的易损斑块有关，如何早期识别不稳定斑块是当前的研究热点。OCT比IVUS能更精确测量冠脉内膜和纤维帽厚度，提供组织原位和实时影像，它使临床评价冠脉粥样硬化斑块的特征成为现实。而常规冠脉造影和IVUS对血管微小结构变化提供的价值有限，不能识别和诊断＜100 μm以下的薄纤维帽的易损斑块。OCT可明确界定动脉壁中超微结构，与组织学检查高度一致，体内成像分辨率可达10 μm，接近于组织病理学，从而可以用于探测心脏、脑等以往无法活检的器官和组织，因此，在医学上被称为“光学活组织切片”检查。
另外巨噬细胞对纤维帽基质的降解是动脉粥样硬化斑块不稳定的重要影响因素，采用OCT技术可识别纤维帽中的巨噬细胞。Tearney等研究表明，OCT的高度对比性分辨率使其能够对纤维帽中的巨噬细胞进行定量，这种独特的能力使OCT能对患者进行易损斑块的鉴定。Macneill等对稳定性心绞痛、不稳定性心绞痛和ST段抬高的心肌梗死患者进行研究，通过OCT成像获取巨噬细胞密度并进行定量分析，结果显示不稳定性心绞痛患者的巨噬细胞密度、纤维斑块和富含脂质斑块明显增加，罪犯病变部位巨噬细胞密度大于非罪犯病变，破裂斑块部位的巨噬细胞密度大于非破裂斑块。表明罪犯病变斑块表面的巨噬细胞浸润更能预测不稳定的临床情况。最近Jang等报道应用OCT对20例急性心肌梗死、20例ACS和17例稳定性心绞痛患者的冠脉粥样斑块特征进行分析，结果显示急性心肌梗死和ACS患者与稳定性心绞痛相比，其斑块的脂质含量较高而纤维帽明显变薄。总体而言，急性心肌梗死患者中有易损斑块的占72％，ACS为50％，稳定性心绞痛只有20％。OCT系统对动脉粥样硬化斑块分为纤维斑块，纤维钙化斑块和富含脂质斑块等3个类型的图像标准。据Yabushita等报道纤维斑块的敏感性为71％～79％，特异性为97％～98％，纤维钙化斑块的敏感性为95％～96％，特异性为97％，富含脂质斑块的敏感性为90％～94％，特异性为90％～92％。
2、评价介入治疗效果
早期有关对OCT的研究主要集中在评价患者冠状动脉粥样硬化斑块特征。随着冠心病介入治疗水平的不断提高和介入器械的不断改进，如何更精确评价介入治疗效果就显得非常重要。从当前有限的样本和临床研究资料提示，在药物洗脱支架的时代，OCT用于评价支架治疗效果是其它检查手段无法替代的。由于OCT采用红外光为介质，大大增强了图像的分辨率和对比度．同时避免了IVUS检查时支架金属丝过度反射回声干扰支架周围结构成像的缺点。Diaz-Sandoval等第一次应用OCT成像技术对10例冠心病患者介入前与介入后血管对介入反应进行分析评价，OCT可以清晰地显示球囊扩张后内膜撕裂和夹层、血管腔内血栓形成、切割球囊引起的血管改变、切口、组织脱垂、支架是否充分扩张、支架贴壁情况、未扩张开的支架和内膜增生等。
因此应用OCT可以分辨冠状动脉支架置人术后支架周围超微结构特征，包括支架释放是否充分，支架与血管壁贴合是否良好，斑块组织向血管腔内突入情况。有研究结果显示OCT检查发现常规冠状动脉支架置入术后，支架与血管壁贴合不良、斑块组织突入血管腔现象发生率较高。OCT组支架置入后微小夹层，斑块组织突入管腔、支架释放不充分等征象的检出率，比IVUS组明显增高。根据OCT检查结果有选择地采取球囊后扩张有望进一步降低再狭窄和晚期管腔丢失，以及减少不良心脏事件。
3、药物洗脱支架术后内膜覆盖情况
为克服金属裸支架术后内膜过度增殖而导致的再狭窄，应用药物洗脱支架在减少再狭窄方面取得了可喜进步，但是置入药物洗脱支架后由于支架表面内膜覆盖不全引起晚期血栓的报道逐渐增多，双联抗血小板药物究竟需要服用多长时间目前没有明确的答案，因此如何检测药物洗脱支架术后内膜覆盖情况是当前大家关注的焦点。，有研究利用OCT成像技术的高分辨率评价药物洗脱支架和金属裸支架后支架柱表面内膜增殖不同情况。OCT清楚显示金属裸支架术后5～93个月几乎所有支架表面均有不同程度内膜增殖覆盖，不论是在金属裸支架术后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，也说明金属裸支架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。药物洗脱支架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金属裸支架，从OCT检查结果也说明药物洗脱支架再狭窄率明显低于金属裸支架。另一方面，OCT也清楚显示药物洗脱支架术后5～10月部分支架支撑杆表面没有内膜覆盖，1例支架柱与血管壁分离，出现急性心肌梗死，说明药物洗脱支架术后内皮覆盖不全可导致晚期支架内血栓形成，从OCT结果也可以提示药物洗脱支架术后长期抗血小板治疗的重要性。是否可以应用OCT成像对药物洗脱支架术后内膜覆盖情况进行评价并指导抗血小板治疗，尚需要进一步研究。
三、OCT与IVUS成像技术的比较研究
目前在临床上最常用的血管内成像技术是IVUS，而OCT是当前分辨率最高的血管内成像技术，因此有必要对OCT与IVUS技术进行比较研究。Patwari等对人离体冠状动脉斑块研究发现，OCT能够穿透并成像，与IVUS比较，OCT能更好地显示管壁各层的图形，伪影较少，对斑块及内膜的成像更具有精确性和高对比性。Tearney等对活体猪冠状动脉进行OCT和IVUS成像研究，比较正常冠状动脉、内膜夹层和置入的支架情况，结果显示OCT可见到正常血管壁的三层结构、血管壁的细微结构改变、夹层、内膜裂片、内膜缺损、中层血管壁破裂和支架，IVUS不能清晰显示血管内膜和中膜破裂。进一步研究认为OCT除了能检测出大多数IVUS能检测出的结构特征，还能够提供另外的更详细的结构信息。OCT成像技术提供的图像接近组织学分辨率，因此，OCT在设别斑块特性、血管夹层、血栓、组织裂片、撕裂的内膜、腔内血栓、球囊引起夹层的深度、切割球囊的切口、组织脱垂和内膜增生等方面，相比IVUS能够提供更多的信息，有利于早期识别高危斑块，指导临床治疗。
Jang等同时应用OCT与IVUS对人体冠状动脉内斑块特征进行比较研究，入选10例冠状动脉造影显示轻至中度狭窄患者，同时获取OCT和IVUS图像，比较纤维斑块、钙化斑块、富含脂质斑块，结果表明OCT比IVUS更加优越，分辨率更高，认为这种新成像技术可能在改善冠状动脉介入效果和识别易损斑块方面发挥重要作用。2005年Kume等用OCT成像技术评价54个冠状动脉节段的内膜一中膜厚度，并与IVUS和组织学结果进行比较，结果显示OCT评价冠状动脉节段的内膜一中膜厚度比IVUS更准确，与组织学有良好相关。支架置入术后IVUS和OCT对比研究显示，在评价支架置入后支架周围细节特征方面OCT比IVUS更加具有优势。
但是OCT采用红外光作为光源，由于其组织穿透力欠佳，应用时容易受到血液的干扰，影响图像质量。成像导管处于血液环境中，单位体积血液内大量红细胞对OCT光源产生广泛的散射，在具有多量的斑块及血栓的病变中易导致血管壁局部图像失真。此外，OCT侧向穿透能力只有1 mm～2 mm，当血管壁过度增厚时，难以清楚分辨血管外膜结构，特别是3 mm以上直径的冠脉，不能评价血管的重构性改变，也不利于帮助选择最佳直径的支架。
总的说来，IVUS和OCT在冠脉介入中各有所长，二者起着互补的作用。IVUS在评价斑块负荷，左主干分叉病变的指导，血管壁正性或负性重构，血管周围损伤（血肿、穿孔）等方面优于OCT，而VH的加入使得IVUS在评估斑块性质方面具有了独特的能力。由于其操作较OCT简单，且不需要阻断近端冠脉血流，因此相对安全和方便。而OCT在对斑块类型的识别及评价，血管内膜损伤及血栓形成，支架的贴靠、内膜覆盖的评价等方面优于IVUS。但在穿透性方面逊于IVUS，不利于对于血管外膜的观察。最近有厂家正在研究集IVUS、OCT和FFR（冠脉血流储备测定）功能于一身的新一代的血管内检查手段，如果能获得成功，将是革命性的突破。我们期待这些新技术的应用可以更好服务于临床。
个人简介
项美香
浙江大学医学院附属第二医院
主任医师、博士生导师
曾分别赴德国基尔大学医院心内科和美国哈佛大学医学院Beth Israel Deaconess医学中心内科访问交流2年余，并完成博士后训练。承担国家自然科学基金项目、国家863项目分课题、十二五支撑项目和国家留学回国基金项目等多项。发表SCI收录论文40余篇。
