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  標題:冠狀動脈易損斑塊的有創影像學檢測研究進展
    

冠狀動脈易損斑塊的有創影像學檢測研究進展
鍾桃娟1 綜述  伍 衛2 審校


    隨著科學研究的日益深入,大量新型檢測技術湧現。目前,已有多種成像技術用於檢測易損斑塊。越來越多的證據顯示,有創影像學檢查技術在檢測冠狀動脈易損斑塊方面有著其他檢查方法不可比擬優勢。現將近年來對冠狀動脈造影、冠狀動脈內超聲成像及虛擬組織成像、光學相干斷層成像、冠狀動脈內血管鏡對易損斑塊的研究進展作一綜述。
    急性冠脈綜合徵(acute coronary syndrome,ACS)包括不穩定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死及ST段抬高型心肌梗死,共同的病理基礎均為不穩定的粥樣斑塊,被稱之為易損斑塊(vulnerable plaque)。然而,斑塊的破裂和繼發的血栓形成與心肌壞死,是ACS發生發展及猝死的主要原因。因此,加強對易損斑塊特性的認識與研究,對防治ACS具有十分重要的臨床意義。近年來,對於冠狀動脈易損斑塊的儘早準確識別和檢測是國際上的研究熱點課題,亦是當今臨床上面對的重大挑戰。目前,檢測易損斑塊主要有實驗室檢查和影像學檢查。臨床常用識別易損斑塊的有創影像學檢測方法,如冠狀動脈造影(coronary angiography,CAG)、冠狀動脈內超聲成像(intravascular ultrasound, IVUS)、冠狀動脈內超聲虛擬組織成像(virtual histology intravascular ultrasound,VH-IVUS)、光學相干斷層成像(optical coherence tomography,OCT)、冠狀動脈內血管鏡(coronary angioscopy,CAS)等,在檢測易損斑塊方面有著其他檢查方法不可比擬優勢,而且在臨床上的應用已取得了重要進展。
一、 易損斑塊的定義和特徵
    Eugene Brauwald等[1,2]認為,易損斑塊是指所有易於發生血栓,以及可能快速進展從而成為罪惡斑塊的那些粥樣病變。易損斑塊的特徵包括︰(1) 脂質核心大(佔總體積的40%以上);(2)纖維帽簿(厚度通常小於100μm);(3) 纖維帽內或附近炎症細胞浸潤(巨噬/單核細胞或T細胞浸潤);(4) 內皮剝脫伴表面血小板聚集;(5) 斑塊裂開,血栓形成;(6) 受損管腔嚴重狹窄(>90%);(7) 其他︰表面鈣化小結;斑塊內出血;斑塊呈亮黃色;新血管生成;內皮功能不全;擴張性或正性重塑。
二、 冠狀動脈造影(CAG)
    CAG檢查可確定管腔局部解剖架構,根據充盈缺損來判斷不規則管壁和斑塊,可顯示冠狀動脈管腔內狹窄程度、冠狀動脈夾層,亦可部分顯示易損斑塊的特徵,包括斑塊的偏心性,斑塊破裂後的潰瘍、血栓等。目前將較明顯的斑塊形態分為4種類型。1型︰向心性斑塊;2型︰偏心性,頸部較寬,邊緣光整;3型︰偏心性,頸部較狹窄且邊緣不光整;4型︰多發不規則形,病變複雜。臨床上發現,上述3~4型多見於不穩定型心絞痛,易發生急性心肌梗死。以往認為急性心肌梗死是由於冠狀動脈內管腔嚴重狹窄導致,然而大部份研究指出冠心病心血管事件與易損斑塊明顯相關而與狹窄程度無關[3]。目前認為,CAG檢查如發現血流緩慢、斑塊潰瘍、表面不規則或具有波動感等四項異常中的兩項可診為易損斑塊[4]。
    CAG檢查對多種不同臨床情況的易損斑塊及血栓形成的評價是一種優良檢查技術,為最常使用的有創檢測方法,但無法識別動脈粥狀硬化伴正性血管重塑,而且不能觀察或準確判斷易損斑塊本身的組織學特徵,臨床上低估冠狀動脈斑塊潛在的危險,以及不能預測非複雜斑塊發生ACS的風險。
三、 冠狀動脈內超聲成像(IVUS)和虛擬組織成像(VHIVUS)
    IVUS是一種以侵入性導管為基礎的高頻(20MHz~40MHz)超聲技術,利用固定於導管前端的可旋轉微小超聲探頭來獲取冠狀動脈壁的橫斷面影像[5]。IVUS具有良好的血管穿透性,最大分辨率為100μm。根據不同顏色可區分為不同的斑塊成份,紅色代表壞死組織,白色代表鈣化組織,深綠色代表纖維組織,淺綠色代表纖維脂質。國內外研究提出易損斑塊的IVUS一般特徵包括︰(1) 斑塊內低回聲區面積>1mm2;(2) 斑塊內低回聲區佔斑塊面積百分比>20%;(3) 斑塊纖維帽厚度<0.7mm;(4) 偏心性斑塊;(5) 斑塊內無回聲。
    IVUS射頻(IVUS-RF)技術分析,可以檢測脂質池容積,敏感性達到80%~90%[6],並實時提供高分辨率的斑塊圖像。血管內超聲彈性成像分析技術可以區分富含脂肪和富含纖維的組織,且彈力值動態增高可能意味著有活化的巨噬細胞[7],從而比較準確地識別出易損斑塊。VH-IVUS是近年應用於臨床的新技術,透過對射頻信號的性質進行深入分析,利用不同組織不同頻率信號回聲強度,連同採集IVUS資料的振幅,從而對斑塊進行更加準確的評估。根據冠狀動脈粥樣斑塊回聲特徵,VH-IVUS將斑塊分為4種︰(1) 軟斑塊︰脂質性斑塊,斑塊內含有較大的脂質壞死中心、較薄的纖維帽(60μm~150μm左右)、增生內膜及血管,其回聲比血管壁外膜的回聲弱,表現為極低回聲/無回聲的斑塊或典型的表面有低回聲纖維帽;(2) 纖維斑塊︰由較多的纖維結締組織成份構成,介於軟斑塊和鈣化斑塊之間,其回聲與血管壁外膜的回聲一致,回聲較強但其後方沒有聲影;(3) 鈣化斑塊︰主要成份為鈣化部分,其回聲比血管壁外膜的回聲強並且其後方有清楚的聲影;(4) 混合斑塊︰同時含有多種成份,混合有軟斑和纖維斑,每種斑塊少於斑塊面積的80%,斑塊回聲增強[8]。
    IVUS是目前臨床應用最廣泛的斑塊檢測方法,已累積了大量研究資料。IVUS不僅能夠實時提供血管腔的形態,而且能夠顯示斑塊的形態、架構和功能,透過探測偏性斑塊和脂質性斑塊可見明顯的血管重構,是識別易損斑塊的重要方法,是迄今為止從形態學方面診斷血管疾病的最理想的方法,是冠狀動脈內血管成像的金標準。但是,由於IVUS的最大分辨率為100μm,故難於區分纖維帽厚度<65μm的易損斑塊(敏感度僅50%~80%)。而且,VH-IVUS對纖維脂質成份特異性較高,對纖維組織成份特異性較低[9]。IVUS為一種有創檢查方法,費用較高,操作風險大,以及存在某些禁忌症等,故臨床應用還存在一定的局限性。
四、 光學相干斷層成像技術(OCT)
    自從1991年Huang等在Science發表OCT的文章以來,該技術的迅速發展和在心血管領域的臨床應用尤為囑目。
    冠狀動脈內OCT採用紅外線的光波,對冠狀動脈壁的組織架構進行成像,多層次測定冠狀動脈內組織架構及成份。其分辨率極高,達10μm~15μm,是目前空間分辨率最高的技術。OCT能清晰地區分增厚的內膜與含有脂質的斑塊,區分陳舊血栓或新鮮血栓,能檢測易損斑塊纖維帽厚度[10]、脂質核心大小,斑塊表層的糜爛和血小板、纖維蛋白沉積、斑塊帽裂隙,還可以識別易損斑塊內及並對纖維帽的細胞成份密度(巨噬細胞)進行定性和定量分析。OCT能準確識別出含有多少巨細胞的纖維帽,其敏感性、特異性均為100%[11]。OCT對活體易損斑塊進行評估,發現罪犯病變39.1%為纖維性斑塊,34.4%存在纖維鈣化斑塊,26.1%為富含脂質的斑塊。Yabushita等[12]發現OCT識別三種不同斑塊的敏感性和特異性均很高,除了纖維斑塊的敏感性在70%~80%之間,其他都在90%以上,與組織病理學相比,對斑塊成份檢測的敏感性和特異性分別為92%和94%。OCT的高分辨率接近病理學水準,因此,OCT在醫學上被稱為“光學活檢”。
    OCT成像技術從新的角度提供更詳細的血管壁架構,Jang等[14]證實了OCT在臨床應用的安全性及在識別管壁及管腔訊息方面的精確性。利用OCT認別動脈粥狀硬化斑塊破裂及血栓形成,改善對斑塊的特徵認識,能夠早期認別高危破裂斑塊及血栓來指導臨床治療[13]。但是,由於紅細胞對OCT 光源可產生廣泛的散射,會導致血管壁局部圖像失真。另外,OCT的穿透血管壁僅2~3 mm,對某些大的斑塊、大的壞死核心和血管外彈力層不能被清晰成像[15]。新一代頻域OCT成像技術,採用鐳射作為光源,掃描速度更快,20mm/s,80~110楨/s,不需要對血液進行特殊處置,是識別易損斑塊最有前景的有創成像技術,目前已在臨床開始應用,但數據有限,有待更深入的研究。
五、 血管鏡(CAS)
    冠狀動脈內CAS可以直接觀察管腔表面,準確識別斑塊表面的血栓和斑塊[16],並透過對粥樣斑塊表面的顏色進行分析,評價冠狀動脈內易損斑塊。易損斑塊在CAS下呈現黃色斑塊,對預測斑塊破裂具有重要的臨床價值。日本冠脈內窺鏡學會將斑塊分為5大類,I類︰平坦、光滑、灰白色;II類︰表面不平坦、粗糙、黃灰白色;Ⅲ類︰粗塊狀;IV類︰多色調、凸向內腔致高度狹窄,有時可見斑塊表面小片狀脫落、再融合的特徵;V類︰內膜撕裂伴潰瘍、向內腔隆凸、混合色調。其中Ⅳ類斑塊內側常有大量脂質沉積,構成纖維脂質和複雜斑塊,尤以不穩定心絞痛及急性心肌梗死溶栓後常見[8]。
    CAS能提供斑塊表面的直觀圖像和腔內架構,是目前檢測冠狀動脈血栓最敏感的方法,還可以彌補CAG檢查對ACS風險評估的不足。但是CAS僅能識別斑塊表面,尚不能觀察深層組織架構,臨床上仍不能很好地評估易損斑塊存在對ACS的風險。
六、 其他有創影像學檢測方法
    包括血管內核磁共振顯像(MRI)、核素閃爍技術成像、光譜技術、熱成像(Thermography)及pH值異質性檢測等,在臨床上應用的數據仍有限,有待進一步深入研究。
七、 各種有創影像學檢測方法比較
    1. CAG與IVUS
    CAG檢查以往被認為是判斷冠狀動脈管腔狹窄程度的“金標準”,ACS多發生在易損斑塊的突然破裂之後,在這之前,多缺乏明確的管腔狹窄徵象[5]。在冠狀動脈粥狀硬化的早期,管腔內徑變化不明顯,CAG檢查可以正常,而此時作IVUS檢查可顯示廣泛的粥樣斑塊。CAG檢查不能觀察或判斷血管內膜下的組織學特徵,不適用於冠狀動脈粥狀硬化性心臟病(冠心病)早期的檢測和斑塊架構的分析[17]。研究表明[18],對血管腔形態、病變性質及狹窄程度的檢測,IVUS明顯優於CAG。目前,IVUS已被認為是診斷冠心病新的“金標準”。
    2. CAS與CAG、 IVUS
    CAS可以顯示血管腔面的顏色、斑塊表面的血栓、糜爛、撕裂、潰瘍、裂隙等肉眼可見的特徵,並可以識別出明亮的、帶有光澤的黃斑塊為易損斑塊,在評估發生ACS的風險方面優於CAG。由於薄帽纖維粥樣瘤(TCFA)和纖維斑塊的血管正性重構要比鈣化斑塊和內膜增厚的正性重構顯著,有研究顯示[6],當以血管鏡所探查到的TCFA為金標準時,VH-IVUS對TCFA分辨的敏感度、特異度和精確度分別達68%、81%和75%,故VHIVUS明顯優於CAS。
    3. OCT與IVUS、CAS
    OCT是近年出現的一種新型血管內成像技術,其分辨率比IVUS更高,OCT可彌補IVUS的不足,可檢測65~70μm以下的影像,在早期發現易損斑塊方面是目前其他機器設備所不能比擬的[6]。KuboT等比較了OCT、IVUS和CAS評價急性心肌梗死患者病變的能力,發現OCT檢出斑塊破裂的比例為73%,明顯高於CAS 47%和IVUS 40%。Patwari等[19]進行小規模的臨床試驗比較了OCT和IVUS系統,證實OCT在識別易損斑塊方面明顯優於IVUS。
八、 各種有創影像學檢測方法的局限性和無創影像學檢測方法
    影像學檢查包括有創和無創檢測方法。有創影像學檢測方法可確定管腔直徑、斑塊體積與厚度、脂質含量及斑塊形態學等特徵,但在臨床上應用都有其各自的局限性。CAG的分辨率較低(>500μm),所顯示的影像常與病理解剖的實際結果有很大差異。CAS僅能識別斑塊表面,不能觀察深層組織架構,而且CAS檢查需阻斷血流,無法估計纖維帽厚度或脂質含量,檢測易損斑塊的特異性、敏感性及準確性均不夠高。IVUS的分辨率高達100μm,但由於IVUS技術應用的是聲波原理,聲波透過組織傳播時強度會減弱,而VH-IVUS的技術是建立在IVUS之上,對<65μm的纖維帽及其巨噬細胞密度尚無法識別。儘管有創影像學檢測方法還存在一定的局限性,但影像學所得結果對斑塊的早期識別較大,故對防治ACS具有十分重要的臨床意義。
    目前評價易損斑塊的方法還有無創影像學檢測方法,包括電子束CT(EBCT)、多排螺旋CT(MSCT)和核磁共振成像(MRI)、放射性核素等檢查。EBCT、MSCT、MRI具有較高的時間分辨率(50ms~100ms),EBCT對冠狀動脈鈣化敏感度較高,MSCT對斑塊的脂核和鈣化顯示較好,還能發現血管正性重構,但對斑塊組織架構的細微視察如纖維帽厚度等評價仍有一定的局限性。無創MRI在描述斑塊特徵方面是最有潛力的無創檢測方法,但對於冠狀動脈等管徑較小且受心臟、呼吸運動影響較大血管的易損斑塊成像仍有較大局限性。冠狀動脈MRA能夠區分斑塊和血管壁架構。放射性核素檢查有助於易損斑塊和血栓大小的檢測。上述無創影像學檢測方法對易損斑塊的評價具有良好的發展前景,但目前尚不能很好地對易損斑塊進行早期識別及準確檢測,還需要進一步探討。
九、 小結
    各種有創影像學檢測方法的選擇應因人而異,採用重覆性好、預測價值較高、價格低廉的組合模式進行檢測[4]。目前,結合IVUS的高穿透性和OCT的高分辨率是研究易損斑塊的理想影像學手段[6]。隨著臨床經驗的不斷累積和有創影像學檢測技術的不斷發展完善,透過對冠狀動脈易損斑塊的早期識別及準確檢出,可更有效地預防和減少急性心臟不良事件的發生。


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