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冠状动脉病变介入治疗决策的研究进展

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  摘要:冠状动脉造影是目前指导冠状动脉病变介入治疗的常用方法,但受其局限性的影响。近年来许多新兴技术不断涌现,弥补了冠状动脉造影的不足,其中血流储备分数、血管内超声及光学相干断层成像的应用最为广泛,使临床医生对狭窄血管的血流动力学信息及斑块性质有了更深入的了解,从而为冠状动脉病变是否进行血运重建提供了很大帮助。本研究就将目前指导冠状动脉病变介入治疗的常用方法作一综述。
中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-8458831.htm
  关键词:冠状动脉造影;血流储备分数;血管内超声;光学相干断层成像;介入治疗
  中图分类号:R815R256.2 文献标识码:A
  文章编号:1672-1349(2015)02-0203-05
  1 冠状动脉造影
  1.1 冠状动脉造影术的定义及操作方法 冠状动脉造影术(coronary angiography,CAG)是指依靠二维成像技术通过改变投射体位来完善术者对冠状动脉血管病变部位及狭窄程度观察及判断[1]。操作时选取右侧桡动脉作为穿刺血管,用桡动脉穿刺针进行穿刺,获得搏动性回血后,无阻力地送入导丝,用手术刀刀刃向上挑开穿刺处皮肤5 mm左右,退出穿刺针,沿导丝插入6F动脉鞘管,向鞘管中注入肝素25 mg、硝酸甘油200 μg。然后选用合适的Judkins造影导管,沿降主动脉逆行至升主动脉根部,探寻左或右冠状动脉口插入,注入造影剂,使冠状动脉显影[2]。
  1.2 冠状动脉造影在介入治疗中的应用 CAG作为一种较为安全可靠的有创诊断技术,已广泛应用于临床,被认为是诊断冠心病的“金标准”[2]。通过造影结果对冠状动脉狭窄程度进行判断,国际上通常采用的是目测直径法,即目测判断冠状动脉狭窄处现存管径比紧贴狭窄段的近心端或远心端的正常冠状动脉管径减少了百分之多少,其计算公式为:狭窄(%)=(D-d/D)×100%(d:冠状动脉狭窄处现存管径;D:紧贴狭窄段的近心端或远心端的正常冠状动脉管径)[3]。目前已得到公认,当冠状动脉病变狭窄程度≥75%时,需进行介入性手术干预。
  1.3 冠状动脉造影的局限性 尽管通过CAG可以直观的了解病变血管的狭窄程度,但也存在一定的局限性。首先,CAG对狭窄的判定参照的是邻近“正常”的血管,如果冠状动脉存在弥漫性病变,由于血流灌注不良,血管均匀变细,此时参照邻近血管必然会出现误差;其次,冠状动脉狭窄多为偏心性病变,狭窄程度随X线投照角度不同而变化,有时需要多个投照体位才能真正了解病变程度,而其显示的也只是冠状动脉病变的轮廓,缺乏对冠状动脉血流动力学信息的提供及冠状动脉斑块性质的判定;最后,CAG是通过造影剂显影来间接评价冠状动脉血管的内径,由于受到人肉眼分辨能力的限制,其难以诊断较小血管和微血管的病变[3]。
  2 血流储备分数
  2.1 血流储备分数的定义及测定方法 血流储备分数(fractional flow reserve,FFR)是指在最大充血状态时,冠状动脉狭窄远端的血流量与冠状动脉开口处或主动脉根部的血流量之比。FFR的测定方法采用标准Judkins导管行冠状动脉造影术,经桡动脉或股动脉置入6F的引导管至冠状动脉口,首先向冠状动脉内注入硝酸甘油100 μg~200 μg使血管充分扩张,经引导管送入0.014 inch压力导丝至冠状动脉口,将经引导管测定的压力与经压力导丝测定的压力校正一致,然后将压力导丝送至狭窄病变远端,保持压力导丝顶端在血管腔中间,不要接触到血管壁,给予血管活性药物[通常选择腺苷,静脉输入140 μg/(kg・min)],使血管达到最大充血状态[4]。通过压力导丝测定冠状动脉狭窄远端的压力,通过指引导管测定冠状动脉近端的压力,两者比值即为血流储备分数。血流储备分数的计算公式为FFR=Pd/Pa(Pd:冠状动脉最大充血状态下狭窄远端血管的压力;Pa:冠状动脉最大充血状态下冠状动脉开口处或主动脉根部的压力),且FFR不受心率、血压和心肌收缩力等血流动力学因素的影响[5]。
  2.2 血流储备分数在介入治疗中的应用 FFR能够为临床医生提供狭窄血管血流动力学信息,对冠心病临界病变、分叉病变、左主干病变及多支病变等复杂病变是否选择置入支架非常重要,既可节约患者医疗费用,又能减少手术的烦琐步骤。由FFR的计算公式可知理论上当冠状动脉不存在狭窄时,FFR的值应为1.0;当冠状动脉存在狭窄病变时,FFR的值必定小于1.0。研究表明FFR<0.75可作为心肌缺血的评价指标,其敏感性为88%,特异性为100%[6]。DEFER研究[7]将冠状动脉临界病变(通常指冠状动脉造影提示血管直径狭窄40%~70%[8])患者根据FFR结果分为3组:延迟组FFR≥0.75,推迟行冠状动脉介入治疗,共91例;介入治疗组FFR≥0.75,仍行冠状动脉介入治疗,共90例;对照组FFR<0.75,行冠状动脉介入治疗,共144例。随访5年后延迟组和介入治疗组在无心脏事件生存率方面差异无统计学意义(80%比73%,P=0.52),但与对照组(63%)相比差异有统计学意义(P=0.03)。故以FFR≥0.75作为推迟介入治疗的依据,每年发生心源性死亡或心肌梗死的风险<1%,而且这种风险不会因植入支架而降低。2009年美国心脏病学会(ACC)/美国心脏协会(AHA)经皮冠状动脉介入治疗指南更新建议,对于临界病变,FFR可以替代无创性功能检查,快速指导并决定治疗策略。Koo等[9]研究了主支病变支架植入后的97例分叉病变患者,经CAG检查,其中73例分支病变狭窄≥75%,符合支架植入术的条件,但经FFR测定后,仅有20例患者分支狭窄有意义,即FFR<0.75,从而避免了不必要的支架植入。Jasti等[10]对55例左主干临界病变的患者进行FFR测定,如果FFR<0.75则行介入治疗,否则行药物保守治疗,结果67.3%的患者免于不必要的支架植入,38个月后随访,并无明显不良事件发生。最后对于冠状动脉多支病变患者,通过对每支血管进行FFR测定,了解其狭窄远端的血流动力学情况,决定对哪支或哪几支血管进行介入治疗。国外的多中心、前瞻性随机研究结果显示[11],多支病变患者经FFR指导的介入治疗组较常规介入治疗组,在植入支架数量、治疗费用、住院时间等都有了明显减少,而远期不良事件的发生率和心肌的再梗死率也有了明显减少。2011年美国心力衰竭管理指南提出[12],对于非左主干临界病变,FFR检查为ⅡA类推荐。中国经皮冠状动脉介入治疗指南2012(简本)提出[13],对于多支病变和临界病变,FFR检查为ⅡA类推荐。   2.3 血流储备分数的局限性 FFR虽然弥补了冠状动脉造影检查的不足,但其依然具有一定的局限性。首先,在心肌梗死急性期的患者,FFR的测定结果存在很大变异。Hau等[14]建议,对于心肌梗死急性期的患者由于存在严重的微循环障碍,FFR不能用于指导此类患者的介入治疗。其次,一些患者冠状动脉有狭窄病变同时又存在侧支循环,对于此类患者由于侧支血流的存在,心肌的灌注明显会超过所测冠状动脉的血流量,从而直接影响了FFR的测定结果。最后,对于某些特殊病理生理情况下(如左室肥厚、冠状动脉痉挛等),FFR难以对病变血管的血流动力学进行准确评估。
  2.4 血流储备分数的发展 随着计算流体动力学技术的进步以及通过数字图像处理来无创模拟动脉压力技术的深入研究,基于冠状动脉CT增强的无创FFR(FFRct)技术随之诞生,并已被多项临床研究所证实。FFRct[15,16]是指在静息状态下应用冠状动脉CT增强的影像数据来模拟冠状动脉最大的充血状态,按常规的方法三维重建冠状动脉树与心室肌结构,并以此来模拟计算出冠状动脉血流及压力情况。与FFRct原理相同,Morris等[17]研发了一种来虚拟血流储备分数(virtual fractional flow reserve,vFFR)的测定技术,其通过小样本临床研究表明,vFFR与有创FFR相比,其诊断准确度可达97%。此外最新研究显示[18],一种不需要腺苷等血管扩张药物即能检测血管内压力的新技术,即瞬时无波型比率(instantaneous wave-free ratio,iFR)能提供和压力导丝检测的FFR相类似的冠状动脉内压力测量方法,这项新的测量方法简化了目前常规测量FFR技术,可适用于更多的心血管病患者,特别是那些不能耐受血管扩张药物的患者。
  3 血管内超声
  3.1 血管内超声的定义及测定方法 血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)是通过安装在心导管顶端的超声探头实时显示血管的截面图像,测量管腔大小及形态,还可以辨认钙化、纤维化和脂质池等病变[19]。IVUS的测定方法仍采用标准Judkins导管行冠状动脉造影术,经桡动脉或股动脉置入6 F的引导管至冠状动脉口,首先向冠状动脉内注入硝酸甘油100 μg~200 μg使血管充分扩张,沿引导管送入0.014 inch引导丝至冠状动脉远端,将超声导管沿此导丝也送至冠状动脉的远端,然后以1 mm/s的速度缓慢回撤超声导管,同时进行超声检测,并记录超声探头的位置,将所获得的血管横截面图像自动储存[20]。
  3.2 血管内超声的常用定量测量指标 IVUS常用的定量测量指标有:①最小管腔面积(minimal luminal area,MLA)是冠状动脉内最狭窄处的管腔面积,参考面积是指其近端10 mm以内最大管腔面积[21];②血管面积是指冠状动脉外膜以内的面积;③斑块面积是血管面积减去管腔面积;④面积缩窄频率是指斑块面积占血管面积的百分比;⑤重构指数是病变血管段的血管面积与参考血管段的面积之比;⑥偏心指数为斑块的最小厚度与最大厚度之比;⑦斑块负荷是指斑块面积占血管面积的百分比。
  3.3 血管内超声在介入治疗中的应用 IVUS应用于临界病变及左主干病变中可以清楚地观察到冠状动脉的管腔、内膜、中膜以及外膜的360°横断面图像,并可以对病变进行精确的测定,弥补了冠状动脉造影常低估病变范围及狭窄程度的不足。对于临界病变,Nishioka等[22]研究结果显示,以冠状动脉造影提示>75%内径狭窄作为诊断心肌缺血的标准时,其敏感性为49%,特异性为90%,而以IVUS测得的MLA≤4.0 mm2作为诊断心肌缺血的标准时,其敏感性为88%,特异性为90%。因此可以根据IVUS测得的MLA≤4.0 mm2作为冠状动脉临界病变介入治疗的标准[23]。对于左主干病变,Jasti等[10]的研究发现,经IVUS测得的MLA<5.9 mm2可作为左主干病变患者选择血运重建治疗的标准。冠状动脉术者通过IVUS提供的冠状动脉血管病变程度和范围的准确信息,能够更好地选择植入支架的直径和长度。此外支架释放后通过IVUS可以发现是否存在支架贴壁不良。Brodie等[24]研究显示用IVUS技术评价采用常规释放技术植入支架后的扩张效果,结果发现只有29%的支架能达到理想扩张。许多用冠状动脉造影评价,结果很理想,经IVUS检测却存在许多支架扩张不充分或支架贴壁不良的情况。而Fujii等[25]研究发现,支架扩张不充分导致支架贴壁不良与支架术后支架内血栓形成密切相关。由此可见,IVUS对于指导冠状动脉病变的介入治疗意义重大。
  3.4 血管内超声的局限性 IVUS也有其不足之处,首先,IVUS只能对血管病变的局部进行精确测量,不能提供冠状动脉病变的全貌,并且对于扭曲病变、完全闭塞病变以及严重狭窄等复杂病变,超声导管都无法通过。其次,IVUS成像常受到伪影的干扰,其分辨率有时难以分辨一些较小的斑块。最后,由于IVUS只能提供冠状动脉病变的解剖信息,如果可以和FFR相结合,进一步了解冠状动脉病变的功能信息,将会使介入治疗变得更加合理。
  3.5 血管内超声的发展 随着IVUS技术不断成熟,虚拟组织学(virtual histology,VH)作为一种新兴的IVUS后处理技术在介入治疗中的应用也越来越重要。VH的基本原理是利用反向散射的超声射频信号,通过功率频谱的处理进行比较分析,重建实时的斑块分类的组织图,可以对斑块进行更准确地分辨[26],将原来普通IVUS的黑白图像用四种不同颜色表达出来,每一种颜色代表了不同性质的斑块[26]:绿色代表纤维化斑块;黄色代表纤维脂质斑块;白色代表钙化斑块;红色代表坏死组织,研究表明VH测定的斑块成分与组织病理学结果具有较好的相关性,从而为评估斑块的稳定性提供了很大帮助[27]。对于冠状动脉临界病变,国外研究[28]显示最好的方法是先行压力导丝检测,后行VH检查,分析斑块是否稳定,决定是否行介入治疗。   4 光学相干断层成像
  4.1 光学相干断层成像的定义及测定方法 光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)是继血管内超声后的又一项新技术,其工作原理类似于IVUS,只是利用近红外线代替声波探查组织结构,同一光源一分为二,再分别从血管组织和可移动界面反射回程中实现光学干涉,形成冠状动脉即时断层成像[29]。由于光波的波长短,故OCT的分辨率可达到10 μm,是IVUS分辨率的10倍。OCT的测定方法依旧采用标准Judkins导管行冠状动脉造影术,沿导管送入0.014英寸的导引钢丝至目标血管的远端,再沿导引钢丝送入4F Helios阻断球囊导管至血管远端,退出导引钢丝,送入1.4F成像导丝至目标部位,并与OCT系统相连,在目标部位近端用低压力泵(0.3~0.5大气压)扩张Helios阻断球囊,阻断血流,并通过Helios阻断球囊导管用肝素化生理盐水以每秒0.5 mL的速度注入冠状动脉内,排除目标血管的血液后进行OCT成像。启动OCT系统,用视频显示器实时成像,成像速度15桢/秒,成像导丝以1 mm/s~1.5 mm/s速度自动回撤并动态成像,每次成像血管长度30 mm~45 mm,根据情况可对血管远、中和近段血管进行成像[30]。
  4.2 光学相干断层成像在介入治疗中的应用 OCT在介入治疗中的应用主要表现在通过其可以精确测量斑块纤维帽的厚度来识别易损斑块。易损斑块的外部纤维帽通常较薄(小于65 μm),Jang 等[31]发现,纤维帽厚度≤65 μm的易损斑块在急性心肌梗死患者中占72%,在不稳定型心绞痛患者中占50%,在稳定型心绞痛患者中只占20%,其对不稳定型心绞痛、急性心肌梗死、稳定型心绞痛患者纤维帽厚度的研究结果显示,前两者纤维帽厚度分别为53.8 μm和47 μm,而稳定型心绞痛患者纤维帽厚度为102 μm,其任意两组相比,差异均有统计学意义。OCT还可以用于检查支架植入后有无贴壁不良现象发生,尤其对于两个或多个串联支架的重叠部位。Kaplan等[32]检查了23例患者共25处病变的支架发现,支撑杆贴壁不良发生率达7.4%~9.1%。这可能与支架重叠部位厚度增加、支架本身闭环设计及支架释放后即刻支架回缩等密切相关[33]。Kim等[34]研究显示OCT检出支架金属丝贴壁不良率显著高于 IVUS。此外OCT还是目前唯一能够进行斑块中巨噬细胞成像检测的腔内影像技术,其检测结果与病理学检查结果有较高的一致性[35]。而导致斑块破裂的正是这些大小在20 μm~30 μm之间的巨噬细胞,其在影像学上主要表现为一种强的稀释信号,而钙化斑块和纤维化斑块则表现为较弱的稀释信号[36]。
  4.3 光学相干断层成像的局限性 OCT的局限性在于其成像时需要用球囊扩张来阻断血流,减少红细胞引起的光散射,从而避免光衰减的发生,但这样做有时会人为的诱发患者心绞痛发生,所以对于左主干病变、开口病变、复杂病变以及心功能较差的患者不适宜进行OCT检查。此外OCT成像导丝是由光导纤维组成,容易折断,故实际操作中应格外小心。
  4.4 光学相干断层成像的发展 近年来,随着3D技术的快速发展,三维空间 OCT(3D-OCT)技术已经被发明[37],观察到血管的三维形态,从而获得血管腔及血管壁的立体信息,更好的指导介入治疗。
  5 小 结
  FFR、IVUS、OCT都是在冠状动脉造影的基础上发展起来的,在一定程度上弥补了CAG的不足。IVUS和OCT是从冠状动脉解剖结构的角度来指导临界病变的介入治疗,而FFR则是从冠状动脉血流动力学角度来指导临界病变的介入治疗。由此可见各项技术各有优势,都是优化冠状动脉病变介入治疗的好工具。如何将它们互相结合运用于临床,值得共同探讨,相信在不久的将来,对于互补性的研究定将有所突破,也必将得到更加广泛的应用。
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  (收稿日期:2014-06-28)
  (本文编辑郭怀印)

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