血管内超声在冠状动脉慢性闭塞病变介入治疗中的应用

  冠状动脉慢性完全闭塞病变(Chronic Total Occlusion,CTO)多指原位冠状动脉显著的动脉粥样硬化导致血管完全闭塞,且闭塞时间超过3个月,造影证实正向TIMI血流为0级。CTO病变具有特殊的解剖结构和病理基础,成功的血管重建能缓解心绞痛,改善心功能,减少远期心源性死亡,改善长期存活和生活质量[1]。
一. CTO介入治疗现状
  CTO病变与非闭塞病变相比,CTO病变介入治疗手术成功率低,并发症、再狭窄和再闭塞发生率高。最近10年,慢性闭塞病变介入治疗(PCI)获得越来越多的关注,器械的发展和介入技术的创新极大地推动了CTO病变介入治疗的成功率。逆向介入技术、可控的正向与逆向内膜下跟踪技术(Controlled antegrade and retrograde tracking,CART)、反向可控性正向-逆向内膜下寻径技术(rCART)、内膜下穿刺再入技术(Subintimal tracking and reentry, STAR)、复合技术等虽在不同程度上提高了CTO病变的PCI成功率[2]。
  CTO的介入治疗通常由冠状动脉造影指引,某些造影特征可以预测CTO病变的操作难度,例如钝头CTO近端纤维帽、迂曲、严重钙化、闭塞以远血管路径不清晰。根据患者的临床和冠状动脉造影特征提出了J-Score和Progress评分等多种预测方法,可以评价CTO病变开通的难易程度。对于复杂病变,介入治疗困难的病变,血管内超声(Intravenous ultrasound,IVUS)基于超声影像技术,用于指导CTO病变的介入治疗,有助于提高手术成功率[3]。导引导丝不能通过闭塞段是CTO介入治疗失败的最主要原因。因此充分理解CTO闭塞段导丝的操作是获得介入成功的关键。
  IVUS可以提供高分辨率的管腔和管壁横切面影像信息,广泛用于指导不同冠状动脉介入治疗。在CTO病变介入治疗中可以帮助鉴别导丝在血管真、假腔的位置,指引假腔内的导丝重新进入真腔,有利于CTO血管重建成功的关键(导丝通过闭塞段)。导丝到达闭塞段以远真腔,可以测定参考血管和闭塞段血管的直径,指导复杂钙化长病变支架的选择和优化[4]。
二. IVUS指导介入治疗可以改善临床结果
  不同的荟萃分析对置入药物洗脱支架的冠心病患者,报告IVUS指导比血管造影指导的介入治疗更有优势[5,6]。CTO患者与非CTO患者相比,临床预后更差,靶病变的再狭窄率和血 栓形成率更高,IVUS有助于提高CTO病变介入成功率,改善长期预后。
  在一项回顾性研究,HongKong等分析多中心韩国CTO注册研究,录入的201例临床资料匹配的患者,比较IVUS指导组与血管造影指导组的临床结果[7]。2年随访,尽管IVUS指导组CTO介入治疗没有降低总体主要不良心血管事件(MACE),IVUS指导组与血管造影指导组相比,支架血栓和心肌梗死有降低的趋势,但没有达到统计学差异。另外IVUS指导组把病变血管重建概率较低,尤其是长CTO病变。
  最近发布了2项前瞻性随机对照临床试验,检验CTO介入治疗中IVUS支架优化的作用。Kim等随机录入402例CTO患者,随机分入IVUS指导组和血管造影指导组。12个月IVUS指导组MACE(心脏死亡、心肌梗死或者靶血管重建的联合终点)较低(分别是2.6%,7.1%;p=0.035),死亡或者心肌梗死的联合终点也较低(分别是0%,2.0%; p=0.045)。然而,由于2组事件概率较低,研究结果没有达到统计学效能[8]。
  在AIR-CTO试验,Tian等对230例CTO患者,随机进行IVUS指导与血管造影指导CTO血管重建。尽管2年时IVUS指导组发生确定和/或可能的支架血栓概率较低(分别是0.9%,6.1%; p=0.043),但是这项研究由于样本量有限,而且事件概率较低,缺乏统计学效能[9]。另外,1年和2年随访显示2组间复合MACE和单个临床不良事件概率没有差异。另一方面,IVUS有利于肾功能不全CTO患者的治疗,可能是由于理论上IVUS指导可以减少对比剂剂量,然而这2项随机试验结果均显示应用IVUS不伴有对比剂用量的下降。IVUS指导CTO介入治疗的临床获益的原因还不明确,需要进一步研究来进行更好的诠释。
三. IVUS在真腔寻径的价值
  在CTO介入治疗中不管正向技术还是逆向技术,导引导丝进入血管真腔都是CTO介入成功的关键。其中IVUS扮演非常重要的角色,可以帮助确定导丝穿刺点、证实导丝位置、发现导丝操作相关的血管损伤,区分钙化程度,指引内膜下导丝调整方向,以利于导丝进入血管真腔。
   3.1前向技术中IVUS的应用
   在前向操作中IVUS可以确定近端纤维帽的位点,如果导丝进入内膜下,可以易化导丝再入真腔,以及确定导丝在闭塞以远血管段是否位于真腔。
  3.1.1 IVUS探头利用边支血管指引钝头病变的介入治疗 
  钝头闭塞是CTO血管重建主要困难之一,边支血管起源清晰,如果边支血管走形几乎是主支血管的延续,造影几乎找不到闭塞血管起始点的线索,虽然通过造影逆向灌注可以看到闭塞段以远的血管走形,如果闭塞段不长,可以提示闭塞血管起始的方向,如果闭塞段较长,甚至闭塞段血管迂曲,导丝几乎不能进入闭塞血管的真腔[3]。
  操作IVUS探头的主要原则是将其送人边支血管,在回撤的过程中准确定位闭塞部位和确定钙化程度。任何闭塞部位发出的边支只要足够容纳IVUS探头,没有成角和开口狭窄或钙化阻止超声探头的进入,如果IVUS探头沿导丝推送受阻,可以用小球囊扩张边支血管直至其开口,以利于IVUS探头的送入,一般都可以达到目的。
  IVUS有2种方法帮助导引导丝进入闭塞病变。首先IVUS可以提供适时的指引,采用大腔导引导管,将IVUS探头置于闭塞部位的边缘,可以良好直视闭塞起始部位的结构,适时监测导丝定位,指引导丝成功进入闭塞段中心。这种方法由于需要同时使用IVUS导管和CTO微导管,需要较大的指引导管。微导管Corsair[Asahi Intec, Aichi, Japan]和Turnpike [Vascular Solutions, Minneapolis, Minnesota]由于外径较大,与IVUS合用时需要8F导引导管,Finecross[Terumo, Tokyo, Japan]外径较小,与IVUS合用时需要7F导引导管。另外IVUS探头可以调整导丝和微导管的方向,避免注射对比剂,同时可以适时有效地指引导丝的方向和走形。尤其是当边支与闭塞血管夹角较小,边支血管与闭塞血管接近的时候,对于指引导丝穿破近端纤维帽和通过闭塞段的优势会更突出。
  在大多数病历,需要进行多次IVUS检查才可以进行导丝的穿刺。IVUS显示闭塞位置,一旦进行导丝穿刺,初始关键几个毫米的导丝走形非常重要,需要马上通过IVUS确认导丝位置。尤其是边支血管与CTO血管相对临近平行的情况下,可以显示CTO闭塞段内高回声的导引导丝以及其首次路径,如果不在真腔,需要尝试其他不同的进入位点。
  IVUS可以预防由于错误判断CTO闭塞部位,导致导丝在近端纤维帽部位就进入内膜下,高度推荐在钝头闭塞病变应用IVUS。IVUS影像的准确读取至关重要,专业IVUS人员和有经验的CTO术者共同分析,从而能够从IVUS影像中提取全部潜在的信息。
  3.1.2 IVUS在平行导丝技术中的应用 前向CTO血管重建应用IVUS指引的第二种模式不同于发现钝头闭塞病变的盲端,由于导丝已经进入内膜下,如果再入真腔失败,需要将IVUS探头也沿着导丝送入内膜下。由于IVUS头端与传感器距离接近,推荐使用短头Volcano Eagle-Eye (Volcano, Rancho Cordova, California),但是有时也可以直接插入小型号IVUS导管【(regular Eagle Eye [Volcano]或者Opticross [Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts])】,而不必进行预扩张。大多数情况下,如果钙化不重,IVUS探头可以通过微导管经过的路径。
  前向开通CTO病变,首根导丝操作常常有误判,导致导丝进入内膜下。IVUS指引的再入技术称为远端再入。IVUS优选不透光非锥形硬导丝,如Miracle6或者Miracle12,需要特殊注意不能在不经意间将导丝在内膜下推送过远。实际操作中的大多数病历,虽然首根导丝不能成功进入闭塞段以远血管真腔,但是可以在血管结构范围内提供导丝安全穿刺的可能性。IVUS有助于更好地识别更好、更中心的位置,以便于第二根导引导丝在闭塞段的走形,因此IVUS起始于近端纤维帽,采用平行导丝技术,走形于血管的中心,最后通过逆向血流灌注的指引进入血管真腔。
  这个技术还不是CTO血管重建最难技术之一,日本术者应用复杂程序来识别导丝的方向,指导导丝穿刺或者维持导丝在真腔内走形,成功率较高。在西方IVUS应用得更早,由此在前向CTO介入技术中衍生出StingRay技术。应用带有2个侧孔的复杂扁球囊(StingRay, Boston Scientific),经内膜下导丝进入人为制造的假腔,第二根导丝经扁平球囊上的侧孔选择性进行内膜穿刺,进行远端再入技术,几乎已经替代了IVUS指引的再入技术。然而在尝试StingRay再入之前,需要确认远端真腔在可以达到的范围之内,这可以使术者在应用较大器械和超硬导丝时更有信心。
  平行导丝技术将第一根导引导丝留置在内膜下,推送双腔导管(例如Crusade(Kaneka, , Osaka, Japan),应用第一根导引导丝使用IVUS,也可能有助于确认真腔的位置以及其与第二根导丝的关系。
  3.2 逆向CTO血管重建中IVUS的应用
  逆向CTO操作过程中,IVUS探头总是沿前向导引导丝送入,用于以下情况:逆向导引导丝通过闭塞病变、反向可控性正向-逆向内膜下寻径技术(rCART)。
  3.2.1逆向导引导丝通过闭塞病变 逆向操作中IVUS首先可以用于指导某些特殊情况下导丝通过病变,例如开口闭塞,分叉部位的钝头闭塞。
  在开口部位的CTO病变,IVUS探头应当放置在开口节段。在这个位置,难以看到逆向导丝的准确位置,难以操控逆向导丝再入真腔。如果没有血管内影像,逆向推送导丝可能导致右冠开口CTO病变部位夹层,进而发生主动脉夹层。同理前降支开口CTO,如果逆向导丝在左主干远段在内膜下,而到达左主干中段时位于血管真腔。如果没有IVUS评价,逆向导丝体外化以及随后的PCI治疗可能导致回旋支闭塞。将IVUS探头定位在回旋支开口,术者就可以识别这种危险的情况,调整逆向导丝在左主干末段的位置。
  钝头闭塞位于分叉部位(例如前降支对角支分叉),另外支架内CTO(支架置于主支血管和边支血管)也是一复杂CTO病变,其中CTO病变进入位点在支架内。在这些情况下,逆向血管重建可能具有挑战性,但是在IVUS指导下逆向治疗还是有可能成功的。将IVUS探头置于边支血管,可以清晰探查到导引导丝在CTO入口的位置,有利于导丝在支架内经过架丝再入真腔。
  另外,逆向可以作为前向导丝进入内膜下的备选策略。在这种情况下,IVUS探头经前向导丝可以勘探并确认逆向导丝的准确位置,是否位于闭塞段近端的真腔。可以在IVUS的指导下,操控逆向导丝进入近端真腔。
  3.2.2反向可控性正向-逆向内膜下寻径技术(rCART)
  如果逆向导丝不能成功通过闭塞病变,需要逆向导丝用Knuckle技术形成夹层,然后再入真腔。最常用的方法是反向可控性正向-逆向内膜下寻径技术(rCART),特点是经前向进入内膜下的导丝进行球囊扩张,意图在前向导丝和逆向导丝之间形成一个联通的通道。
  必须具备以下4种解剖情况,才允许前向导丝和逆向导丝在血管闭塞段交汇,IVUS可以识别这些情况。1.前向和逆向导丝均在内膜斑块内,可以经过前向导丝用球囊在慢性闭塞段的扩张,如果需要也可以用硬导丝进行逆向穿刺斑块,这是建立通道的最理想情况。2.前向和逆向导丝均在内膜下,球囊扩张后也可以较容易地建立一个通道。3.前向导丝位于内膜斑块内,逆向导丝位于内膜下。这是一个比较复杂的情况,必须用合适的球囊破坏中膜,在2根导丝之间建立一个通道。在失败的病历,可能将前向导丝送到血管远段内膜下。4. 前向导丝位于内膜下,逆向导丝位于内膜斑块内,常伴有严重钙化。这是最复杂的临床情况,由于前向球囊扩张常常扩大假腔,增加壁内血肿,很难在2根导丝之间建立通道。有时可以采用逆向球囊扩张(可控性正向-逆向内膜下寻径技术,CART),在中膜造成夹层,帮助前向导丝和逆向导丝的汇合。
  与传统技术不同,IVUS指导的反向可控性正向-逆向内膜下寻径技术具备以下优点:
  评价前向和逆向导丝的定位,与CTO体部相比,选择合适大小的球囊。IVUS可以提供CTO血管尺寸和斑块成分的信息,因此可以减少冠脉穿孔风险。
  当钙化严重,导致初始rCART不成功时,在CTO血管确定一个合适的位置进行逆向和正向导丝的交汇。
  另外rCART成功后,有时候逆向导丝不能进入前向导引导管,无法做到导丝体外化。在这种情况下,IVUS不仅可以显示在血管中远段的连接通道,而不是仅仅可以看到近段血管内结构,避免重要边支的丢失,帮助内膜下导丝的调整,使导丝在不同节段再入真腔成为可能。
  3.3 IVUS评价血管损伤和并发症
  Fujiii等通过IVUS对67例CTO病变研究发现,96%患者CTO节段存在钙化,34%存在壁内血肿,表明导丝经常进入中膜,长钙化病变和壁内血肿的发生率呈正相关。介入治疗过程中IVUS发现血管壁损伤方面优于冠脉造影。研究发现冠状动脉造影未能发现大多数血肿和(或)穿孔,冠脉夹层会妨碍造影对于血管损伤并发症形态(血肿或者穿孔)的精确评估,但是IVUS可以准确地确定夹层、血肿的范围,以及冠脉穿孔的位置和程度。冠脉血肿与介入治疗术后非ST段抬高心肌梗死发生率增高和需要再次性血管重建(例如支架没有覆盖血肿)相关。
  另一方面导丝通过闭塞段到达远端或者近端的血管真腔,IVUS提示有16.9%患者CTO节段区域导丝位于假腔。
四. 优化支架置入
  CTO病变的介入治疗克服了重重困难之后,支架置入成为决定预后的关键步骤,尽管药物洗脱支架的应用,仍然有很多患者会出现靶血管的再狭窄和再次闭塞[10]。打开CTO病变后,IVUS是一项实用的工具提供包括病变长度、闭塞血管段斑块组成、形态的信息,指导支架置入的位置。支架术置入后,应用IVUS的评价可以优化支架的膨胀、定位和延展。
  1.有助于CTO病变选择准确的支架尺寸
  在复杂CTO、长病变CTO进行随机试验,比较IVUS指导的血管成形与血管造影指导的血管成形的临床结果,强调药物洗脱支架置入后较大的最小管腔直径的重要性。有研究报道CTO支架病变支架置入后进行IVUS随访,发现有58%患者出现支架贴壁不良。考虑与支架选择过小和/或靶血管支架置入段血管正性重塑有关。这与CTO病变支架术后再狭窄或再次闭塞发生率较高也是一致的。由于CTO导致远端参考血管正性血管重塑,IVUS作为选择支架的标准也是不准确的。然而,如果能够确定相对正常的血管节段,可能更准确地确定支架的直径。因此什么指标可以用于IVUS的优化,在注册研究中用那些参数可以预测再狭窄和再闭塞还不清楚,目前没有建立明确的标准。
  Kim等前瞻性随机对照临床试验,随机录入402例CTO患者,随机分入IVUS指导组和血管造影指导组。应用的标准比较宽泛,在IVUS指导组根据IVUS测量结果选择支架尺寸和长度,根据术者判断进行高压扩张。检验CTO介入治疗中IVUS支架优化的作用。12个月IVUS指导组MACE(心脏死亡、心肌梗死或者靶血管重建的联合终点)较低(分别是2.6%,7.1%;p=0.035),死亡或者心肌梗死的联合终点也较低(分别是0%,2.0%; p=0.045)。然而,由于2组事件概率较低,研究结果没有达到统计学效能[11]。
  由于长期废用皱缩,CTO 血管在开通的时候,造影显示远端参考段通常较小,选择支架大小的传统方法是参考临近病变的正常参考段,但是对于弥漫病变而没有正常参考段的CTO血管,这种方法不适用。另一方面,通过造影根据参考远端血管直径选择支架大小可能导致选择支架偏小。Park等报告58例患者CTO患者6个月进行IVUS随访,闭塞病变以远血管段外弹力膜面积增大12.5%[12]。Gomez-Lara等报告类似的结果,12-18个月随访外弹力膜面积增加11.5%[13]。外弹力膜面积扩大伴随斑块的退缩导致的结果是支架贴壁不良,增加支架血栓的风险。以往定义冠状动脉粥样硬化的正性重构为外弹力膜面积扩大伴随有斑块的进展,因此有人认为CTO病变外弹力膜面积扩大伴有斑块的退缩不能称之为血管的正性重构,最可能的解释是闭塞段成功血管重建以后,闭塞段以远血管段的血管张力的恢复。曾经有研究发现CTO成功血管重建后即刻闭塞段以远的心外膜血管段张力调节能力显著降低,随访发现大部分患者血管张力调节能够恢复[14]。
  研究发现,与冠状动脉造影相比,根据IVUS测定参数选择支架大小和长度,引导支架植入提供更大的支架管腔直径,获取更好的远期效果[15]。植入支架前IVUS评估有助于选择合适的支架直径和长度,研究显示IVUS引导组闭塞段支架直径显著大于CAG引导组,IVUS有助于CTO病变选择准确的支架尺寸,IVUS引导组并未导致更长的支架长度和更多的支架数量。
  2.有助于支架定位
  逆向导丝体外化建立正向球囊扩张和支架置入的轨道,充分球囊扩张后,一般经正向和逆向造影确定支架置入的位置,但是造影指导可能会导致的前向或者逆向内膜下夹层和/或血肿的加重。IVUS指引支架置入,避免注射对比剂导致的副损伤。
  3.有助于支架贴壁和支架膨胀的优化
  在AVIO研究(复杂冠状动脉病变应用IVUS指导与血管造影指导支架置入的前瞻性随机性研究),研究者测量用于支架置入后扩张的合适球囊尺寸,平均远段支架和近段支架段中膜-中膜直径,以及支架内最狭窄段中膜-中膜的血管直径,后扩球囊降低0.00-0.05mm。大于3.5mm时,术者根据临床判断下调球囊直径。任何支架节段如果内横切面积低于把目标值,认为有支架膨胀不全,需要应用非顺应性球囊进行后扩张,根据支架球囊尺寸选择后扩张囊。为避免延续性夹层,AVIO研究要求在支架近端或远端10%范围之内进行后扩张。在支架重叠病变或者长支架部位,如果血管逐渐变细,鼓励术者应用不同直径球囊后扩张[16]。
在IVUS-XPL随机研究(IVUS指导与血管造影指导依维莫司支架置入有效性研究),允许IVUS指导支架置入组在介入治疗的任何阶段应用IVUS[17]。根据术者的考虑酌情在介入治疗术前或者术中使用IVUS进行评价,但是在介入治疗术后要求一定进行IVUS检查评价。支架优化的标准是最小管腔横截面积大于远端参考血管节段管腔的横截面积。随访结果是IVUS指导组MACE较低,然而后续的临床研究指包括了长病变,剔除了CTO病变。
  在AIR-CTO研究(CTO患者IVUS指导与血管造影指导药物洗脱支架置入的对比研究),药物洗脱支架置入前IVUS指导标准包括:1)支架需要覆盖所有病变(包括病变远端、病变本身和病变近端),支架落脚点位于斑块负荷最小的部位;2)支架/血管比率是0.8-1.03)所有病变都需要应用非顺应性球囊,以≥18 atm压力后扩张。IVUS指导治疗组需要在介入操作后用IVUS评价,达到IVUS定义的成功标准:良好定位、支架最小横截面积>80%参考血管面积,对称指数>70%,没有超过B型的夹层。血管造影随访显示与血管造影指导组相比,IVUS指导组支架管腔晚期丢失较小(分别是0.28±0.48 mm,0.46±0.68 mm;p =0.025),位于真腔支架的再狭窄率较低(分别是3.9% vs. 13.7%; p=0.021)[18]。
  IVUS指引的CTO-PCI有较好的临床实用价值  IVUS引导PCI可获得充分的支架膨胀,充分覆盖病变,获得更大的RVD及MLD,优化了DES的植入。有研究认为IVUS引导PCI可以减少DES支架血栓IVUS评价支架膨胀不全,病变覆盖不完全,小的支架管腔面积,大的残余斑块,放置不佳可以预测DES植入后的支架血栓。IVUS指引有助于选择合适支架,可能是改善造影和临床效果的重要方法。
五. CTO介入治疗中IVUS使用的局限性 
   CTO介入治疗中使用IVUS最大的障碍是钙化,钙化斑块可以遮挡闭塞断端的位置,阻碍塌陷真腔的识别和判断。为了克服这些局限,可以应用最佳断层显像,通过注射对比剂去除血液成分,断层显像可以透过钙化位点,导致夹层的扩展和变大。在外周闭塞病变已经成功应用最佳连续断层显像指引系统,但是在冠状动脉内的应用由于外径太大,不适用于寻找冠脉路径。IVUS另一项局限是探头只能侧视,因此必须将导管伸到闭塞部位以利于成像,未来的探头已经在外周血管试用,但是目前还不能用于冠脉循环。
  应用小尺寸的导引导管(6-7F)时,IVUS与其他器械很难同时应用。应用双指引导管技术,一个指引导管用于IVUS探头,另一个指引导管用于输送导引导丝,可以在某些病历克服导引导管内腔不够的限制。最后对IVUS图像的解读是个挑战,尤其对于缺乏经验的术者。
  尽管IVUS存在实用性,但是CTO介入治疗中的应用还不足,只有10%-20%操作应用了IVUS。因此就提出了为什么CTO介入治疗没有普遍应用IVUS。尽管答案可能是多方面的,包括消费方面(设备造价和报销问题)和教育因素,以及缺乏临床获益的明确证据,毫无疑问改善介入人员IVUS使用的认知将会增加其在CTO病变介入治疗中的应用,从而改善患者的临床结果。
  IVUS在CTO介入治疗中的应用价值是显而易见的。不管是根据病历报告,个体化应用IVUS可以易化介入操作,增加血管开通的成功率。更重要的是IVUS可以指导支架的置入,改善患者的预后。CTO术者应该更加广泛地使用IVUS,需要进行更大规模人群的临床研究,来更好地确定IVUS指导对于CTO病变介入治疗的临床效益。

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