虚拟组织学血管内超声的研究现状和展望

关键词:IVUS2011
   总的来说,冠状动脉粥样硬化斑块分为2种,即稳定性斑块和不稳定性斑块。基于病理研究,前者以小的脂质核心覆盖厚纤维帽为特征,后者表现为大的脂质核心覆盖簿纤维帽,亦称为“易损斑块”(vulnerable plaque,VP)。易损斑块是斑块破裂继发血栓形成导致急性冠状动脉综合征(acute coronary syndromes,ACS),或内膜增生致介入术后再狭窄的重要原因之一[1,2]。各种调脂试验显示较小的斑块形态改变可以获得明显的ACS事件减少的获益,而这一获益得益于斑块中脂质的移除[3-5]。因此,在体评价斑块性质在冠心病的防治链中显得尤为重要。目前,血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)在心血管病学领域得到了广泛应用。但灰阶IVUS提供的仅仅是超声波的振幅信息而不能反映频率信息,不能对冠状动脉斑块的成分进行有效的评价。虚拟组织学IVUS(virtual histology IVUS,VH-IVUS)综合反映了超声波的振幅和频率信息,能有效识别富含脂质坏死核(necrotic core,NC),从而弥补了灰阶IVUS的不足。现综述VH-IVUS在心血管疾病尤其是介人心脏病学领域的研究进展。

1 VH-IVUS的基本原理

   目前IVUS的频率范围在20~45 MHz,轴向分辨率为70~200 μm,纵向穿透距离达5 mm以上[6,7]。而血液成分在>40 MHz时才会出现容易混淆血管界面的斑点图像。因此,灰阶IVUS可准确地显示血管腔的边界以及发现支架内的新生内膜组织,并对血管腔、外弹力膜的横截面积和斑块面积进行定量测定以及对斑块性质做定性分析。但是由于灰阶IVUS提供的仅仅是超声波的振幅信息而不能反映频率信息,因此灰阶IVUS发现富含脂质斑块的敏感性仅为67%[8]。VH-IVUS综合反映了超声波的振幅和频率信息,其识别富含脂质坏死核(necrotic core,NC)的敏感性和特异性提高到91.7%和96.6%[9,10]。基于病理对照研究,VH-IVUS将冠状动脉粥样硬化分为5类:薄帽纤维粥样硬化(thin-cap fibroatheroma,TCFA)、厚帽纤维粥样硬化(thick-cap fibroatheroma,ThCFA)、病理性内膜增厚(pathological intimal thickening,PIT)、纤维斑块和纤维钙化斑块。但是由于“薄帽”的病理性慨念是≤65 μm,而VH-IVUS的轴向分辨率大约为200 μm,因此VH-IVUS规定连续性NC>10%的斑块面积,与血管腔中心的角度>30°,且与血管腔直接接触时,称为TCFA。与VH-IVUS类似,背向散射IVUS(integrated backscatter IVUS,IB-IVUS)和iMAP也能提供斑块的组成信息。IB-IVUS在体识别脂质池的敏感度和特异度达到90%和92%[11,12],iMAP在猪模型离体识别脂质核心的准确性达97%,其在人体识别斑块成分的准确性还有待进一步研究证实。

   但是,VH-IVUS尚不能有效地识别血栓形成,因此,含有血栓的罪犯病变可能被误判为PIT或纤维斑块,当TCFA覆盖血栓时可能被错误诊断为ThCFA,从而遗漏易损斑块[14]。此外,钙化背后由于超声波发生的角度不同以及频率信号的传播,80%的兴趣区仍然有超声信号伴随着较低的声噪比,但是20%的兴趣区只有噪音而无超声信号,这样就导致钙化背后的病变可能会错判为NC(65%)、纤维组织(18%)或纤维脂肪组织(14%)[15]。

2 脂质核心与无复流

   尽管个别研究显示纤维组织或纤维脂肪组织与支架术后无复流有关[16,17],但目前大多数的VH-IVUS研究显示NC与支架术后远端微栓塞致无复流有关[18-21]。灰阶IVUS发现的超声哀减斑块富含微钙化和胆固醇结晶,可广泛见于急性心肌梗死(40%~70%)而极少见于稳定型心绞痛患者[22,23]。与VH-IVUS的比较分析发现,超声衰减斑块含有大量的NC,并与纤维粥样硬化有关[24]。而临床研究进一步证实,超声衰减斑块支架术后无复流/慢血流明显增多,与斑块在支架扩张过程中释放大量微栓塞物质损伤心肌有关[23,25]。与此一致,IB-IVUS研究显示脂质体积占斑块体积百分比越大,支架术后心肌酶谱升高越显著[26],光学相干断层造影(optical coherent tomography,OCT)研究显示斑块脂质大小(脂质弓)与ACS患者介入术后无复流有关[27],近红外波谱分光镜(near-infra-red spectroscopy,NIS)研究也显示斑块脂质大小与介入术后无复流有关[28]。因此介入术前对斑块成分进行评价及早发现富含脂质斑块,对介入策略和防治无复流具有重要的临床意义。

3 支架术后内膜覆盖和再狭窄

   介入术后支架小梁在VH-IVUS往往显示为白色的钙化环绕红色的NC,因此基线IVUS影像是VH-ICUS评价术后内膜覆盖的重要参考。Leiden MISSION研究显示,支架植入术后9个月,雷帕霉素药物洗脱支架的新生内膜体积明显小于金属裸支架[29]。与之一致,支架植入后10个月的VH-IVUS随访研究显示,金属裸支架植入后由于内膜覆盖致使通过支架小梁接触管腔的NC明显减少(75%~19%,P<0.001),而药物支架植入后,保护性的内膜增生受到抑制,导致接触管腔的NC减少不明显(76%~61%,P=0.036),这种情况在参考节段也同样存在,提示在易损斑块植入药物支架由于内膜增生受到抑制,斑块的不稳定性可能长期存在[30]。对不同随访时期再狭窄病例的新生内膜的VH-IVUS研究表明,随着随访时间的延长,NC和钙化组织占新生内膜的百分比成上升趋势,但是新生内膜组成成分的验证性研究还有待进一步的病例组织学对照研究加以证实。

4 易损斑块

   PROSPECT研究(Providing Regional Observations to Study Predictors of Events in the Coronary Tree:an imaging study in patients with unstable atherosclerotic lesions)是第一个前瞻性评价易损斑块进展的多中心临床研究,旨在采用多种冠状动脉内影像手段尤其是VH-IVUS来早期识别导致未来不良事件的易损斑块。陔研究在美国和欧洲的40个中心入选了700例ACS患者,在成功对罪犯病变植入支架后,对3支主要冠状动脉进行QCA和IVUS序列分析,所有患者均接受优化药物治疗并随访3年,对发生事件者再次进行QCA和IVUS分析和评价。PROSPECT研究结果显示,VH-IVUS发现的易损斑块能够预测未来的不良冠状动脉事件。对未植入支架的非罪犯病变的亚组分析揭示导致不良冠状动脉事件的3个独立预测因子:TCFA、斑块负荷>70%以及最小管腔面积(minimal lumen area,MIA)≤4 mm2,而且这些因子存在累加效应。TCFA是VH-IVUS诊断的易损斑块,51.2%的患者含有至少1个TCFA,48%的事件相关病变显示存在TCFA,16%同时存在TCFA和MLA≤4 mm2,而4.2%同时存在TCFA,MLA≤4 mm2和斑块负荷>70%。对冠状动脉斑块形态和组成的自然进程的VH-IVUS研究显示,在9个月的随访期间,多数(3/4)未行支架植入的非罪犯病变的TCFA可以愈合,而部分位于冠状动脉近段且斑块负荷较大的TCFA仍未愈合;此外,PIT或ThCFA可发展为新的TCFA,提示相对于纤维斑块或纤维钙化斑块而言,PIT、TCFA和ThCFA更易于进展,表现为斑块负荷增大,管腔面积减小[31]。

   随着VH-IVUS技术的不断完善,其对斑块组成的识别功能将会越来越广泛地应用于心脑血管疾病领域,包括对支架术后再狭窄、新生内膜组成,以及针对新药对斑块影响的在体动态评价等。


    2011/1/28 14:56:11     访问数:1812
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大家都在说       发表留言

2011/2/23 14:58:29
梁治中:very good
2011/1/28 21:15:03
刘进民:拜读领教
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