· 374· 中国医学影像学杂志 2006年第 14卷第5期 Chinese J Med Imaging Vol 14 No 5 2006
· 文献综述 ·
冠状动脉造影之外的几种侵入性冠状动脉影像学技术
在治疗冠心病中的应用现状
任书堂 刘晓程‘ 黄云洲 李予昕 综述
近 20年来,随着各种冠心病介入治疗技术如高频旋磨术、
定向旋切术及支架植入术的广泛开展,传统的冠状动脉造影技
术的单纯血管腔显像已不能满足临床的需要。一些建立在导
管技术基础上的、利用声学和光学原理的高分辨力冠状动脉影
像技术应运而生并迅速发展,在对冠状动脉管壁解剖及粥样硬
化斑块的微结构研究方面显现出特殊的应用价值。本文总结
了几种侵入性冠状动脉影像技术在冠心病介入治疗中的应用
现状及进展 ,并比较了各自的技术特点。
1 冠状动脉血管内超声(Intravascular Ultrasound。IVUS)
微型化的超声探头借助于导管技术进入冠状动脉进行实
时显像 ,是冠心病介入学领域的一个重大突破。自上世纪 90
年代以来,临床应用表明 IVUS对冠状动脉粥样硬化的显示更
准确、更接近实际解剖,被认为是诊断冠状动脉粥样硬化新的
“金标准”⋯,在冠状动脉造影疑难病变 、左冠状动脉主干病
变、复杂病变的诊断以及介入治疗的方法选择、疗效评价等方
面发挥重要作用。
1.1 冠状动脉粥样硬化斑块的识别 病理研究证实,斑块的
破裂是造成急性冠状动脉综合征的原因。斑块的不稳定性与
冠状动脉造影显示的狭窄程度呈负相关 J。不稳定斑块常常
对应于轻一中度狭窄,多为偏心性斑块,具有较大的脂质池和
薄的纤维帽;相反 ,稳定斑块则常对应于重度狭窄,多为向心性
斑块 ,纤维帽较厚 ,脂质池较小。
IVUS可先于冠状 动脉造影直接观察到早期冠状动脉病
变 。更为重要的是,IVUS可以辨别出几种不同构成的斑块
的声学特征,并可准确评价病变形态、狭窄程度以及斑块分布
情况。以血管外膜回声强度为参考标准,回声低于外膜者为软
斑,回声等于或强于外膜且不伴声影者为纤维斑块,若斑块回
声强于外膜且有声影者为钙化斑块 ,若斑块回声不均且任一成
分均未超过70%者则定义为混合性斑块 J。IVUS的另一个重
要贡献是对斑块的偏心性的描述。偏心指数(最薄处/最厚处
的厚度)<0.5时即称为偏心性斑块。早期的大样本研究结果
显示 ,冠状动脉造影判断为向心性病变的病例,IVUS揭示其
实质斑块的偏心指数为 1.0(真正向心性)至 0.2(高度偏心
性);相反,在许多冠状动脉造影判断为偏心性的斑块,IVUS观
察却发现实质为向心性。
对危险斑块的早期发现和防治是减少急性冠状动脉综合
征的理想策略。典型不稳定斑块的 IVUS表现为:外层为较薄
的纤维帽,内部包含较大的脂质池。斑块内纤维组织的背向散
射信号强度明显依赖于声束角度,利用这种角度一依赖性的回
声强度变化 ,彩色图像可以更为准确地测定纤维帽厚度 ]。近
年的研究认为,除了纤维 一脂肪性斑块和正性重构外,点灶样
的钙化也是斑块不稳定性的一个不可忽视的表现 ]。
明确斑块成分 、分布及钙化与否对选择治疗方法有很大帮
助。严重钙化的斑块不适合球囊扩张,易引起大的夹层,而导
致急性冠状动脉综合征。偏心性斑块、非钙化斑块或深部钙化
宜选择定向旋切,而表浅钙化病变须实施高频旋磨,方可有效
扩大管腔而不引起夹层分离。
1.2 阐明冠状动脉重构机制 动脉粥样硬化病程中,随着斑
块的增加,血管腔会发生扩张或者缩小,这种现象称为“冠状动
脉重构”(Coronary remodeling) J。随着斑块发展,血管截面积
和内膜面积均扩大者称为正性重构(positive remodeling);反之 ,
血管皱缩、血管截面积和 内膜 面积均缩小者称 为负性重构
(negative remodeling)。一般认为,重构指数(实际血管外弹力
膜面 计算的外弹力膜面积比值,后者由病变近端和远端外
弹力膜面积相连接构成的斜面及目标切面位置所决定)<0.95
者为负性重构,而 >1.05者为正性重构,0、95—1.05之间为中
间病变。研究表明 ’ ,正性重构者常发生于有较大脂核的偏
心性斑块(不稳定斑块),多与不稳定心绞痛或急性冠状动脉综
合征有关;负性重构者常为向心性的纤维钙化斑块 ,见于弥漫
性病变,多与稳定性心绞痛有关,而冠状动脉介入治疗术后发
生负性重构则提示再狭窄的可能。Fujii K等 研究认为糖尿
病影响冠状动脉重构,糖尿病与冠状动脉弥漫性病变是冠状动
脉负性重构的独立预测因子。
1.3 评价冠状动脉支架扩张效果及再狭窄 IVUS可提供血
管结构的实时图像 ,从而帮助对复杂病变解剖的理解和介入治
疗效果的评价。在评价支架即刻的扩张效果方面,IVUS是首
选的冠状动脉成像技术,可以发现扩张不全、与血管壁贴合不
紧、支架边缘撕裂等,并可发现支架内早期血栓所致的再狭
窄 ⋯,指导再次介入治疗。软斑块较其他斑块更容易发生支
架后的新生内膜增殖,是支架后再狭窄的最强预测因素 。
1.4 血管内超声三维重建 IVUS的扫描成像特点 ,允许其对
血管结构进行三维重建及定量
。IVUS三维重建可以直观
显示包括斑块和血管面积在内的冠状动脉解剖信息,有助于临
床对动脉粥样硬化的进展或消退进行定量研究。近年来,一种
称作“活动表面分割” 的自动重建新技术研制成功。该技术
包括力 一加速度技术和邻域 一搜寻技术,用于分析血管腔及中
层、外膜边界,并提供冠状动脉形态学评价以及其他临床分析。
冠脉三维重建需要克服呼吸及心脏搏动的影响,实验证明 ,
血管外弹力层面积在心动周期中可有 12.3-t-7.7%的变化。心
电图触发及呼吸门控解决了这一问
,可以借助心电图实现同
作者单位 1.300457 天津泰达国际心血管病医院超声科 2.173—
8610 日本国东京日本大学板桥病院循瑕器内科
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中国医学影像学杂志2006年第 14卷第5期 Chinese J Med Imaging Vol 14 No 5 2006
一 节段血管不同时相的容积分析,使动脉粥样硬化斑块量的消
退或进展的精确评价成为可能 。血液成分较强的背向散射
可导致图像质量下降,是自动或半自动边界检测技术及三维重
建技术的主要限制因素之一。射频超声信号分析技术 的研究
可望解决这一难题。
1.5 射频数据分析及其衍生技术 在血管内超声的基础上研
制的射频数据分析及其衍生技术使病变构成信息的定量分析
与直观视觉化、斑块机械特性分析等多个方向的研究迈出了重
要一步。
1.5.1 血管内超声射频数据分析(intravaseular ultrasound ra—
diofrequency data analysis,RF analysis) 单纯 IVUS对斑块仅可
定性为软斑、纤维斑块和钙化斑块 ,利用射频数据分析尚可对
斑块进行准确定量和分析。利用背向散射信号 ,通过典型傅立
叶转换和自动回归模型,重建实时的组织图像 ,对斑块类型的
区分具有更高的敏感性和特异性 。
1.5.2 血管弹性图(elastography) 射频数据分析还可以提供
其他血管功能的定量参数,如用以分析斑块机械特性的血管弹
性图【151。相同压力下 ,不同弹性的组织应变不同,血管弹性图
可以反映 回声相近组织 的应变差 异 。纤 维帽厚度小于
150p~m时,环绕斑块周缘的“肩膀区”周向应力增高,是斑块易
于破裂的区域 。
1.5.3 虚拟组织学(virtual histology,IM) 传统 IVUS是通过
灰阶作为图像显示,而虚拟组织学技术则是利用射频数据分析
鉴别斑块组织成分的不同并加 以彩色编码迭加在灰阶图像
上 ,常用绿色代表纤维组织 ,黄色代表纤维 一脂肪组织,红
色代表坏死 的脂核,白色代表钙化。另外,还可以利用检测
IVUS背向散射信号作冠状动脉斑块和管腔内表面积的三维彩
色重建 ,对动脉粥样硬化的几何学信息加以定量分析。
IVUS进一步结合其它技术则可实现冠状动脉功能及生理
分析,是优于其他技术之处:结合 Doppler频谱分析技术,可得
到冠状动脉内血流动力学的信息 ;结合剪切压图像(shear
stress imaging)分析动脉粥样硬化斑块及内膜增生再狭窄的病
理生理机制 ;结合热应变成像(Thermal strain imaging)可分
析斑块的机械特性变化 。因此 ,IVUS诊断冠状动脉粥样硬
化性心脏病,较其他技术具有更广阔的应用前景。
2 冠状动脉血管镜(Ccoronary AⅡgioscopy,CAS)
又称冠状动脉血管内视镜和 比色法(Coronary intravascular
angioscopy and colorimetry),利用光学纤维直接在血管腔内通过
观察血管壁颜色及不规则性状来鉴别斑块和血栓以及溃疡、撕
裂等来弥补冠状动脉造影的不足。CAS需阻断靶血管血流以
制造无血环境 ,增加了引起冠状动脉破裂和血栓形成等并发症
的风险,亦限制了 CAS在冠状动脉主干近端的应用。尽管临床
适应证尚未清晰界定,但 CAS仍作为一种重要研究手段应用于
冠状动脉粥样硬化斑块和血栓的检测。
2.1 评价稳定斑块和不稳定斑块 正常血管壁表现为亮光的
白色,而斑块颜色在血管镜下可为白色和黄色。含脂质的多少
可以从斑块表面的颜色变化加以鉴别。平滑的白色斑块带有
厚的纤维帽,多为稳定斑块;黄色斑块富含脂质 ,覆盖薄的纤维
帽,多为易损斑块 。Thieme等 认为,斑块黄色的深浅程
度可以作为斑块不稳定性的一个半定量标志,斑块黄色强度与
血栓的发生率高度相关。
2.2 检测冠状动脉内血栓 冠状动脉血管镜在研究冠状动脉
内血栓方面是一个重要工具 ,已为人们所认识。早期心脏介入
学者们即应用血管镜在大多数的急性心梗病人冠状动脉内发
现红色血栓。Uuda等 在进一步的血管镜研究中证实了临床
假设:首先白色血栓覆盖于黄色斑块 ,血流阻断后某些病例始
发生红色血栓。斑块破裂部位形成 的富含血小板的血栓表现
为白色颗粒状物,而富含纤维素/红血球的血栓则表现为红色
的、突入腔内的形状不规则结构。上述发现在阐明心肌梗死的
发病机制及对不稳定斑块 的监测方面,具有重要提示意义,并
为急性冠状动脉综合征的介入治疗策略提供依据。
2.3 CAS评价冠状动脉内支架和评价 PTCA后再狭窄 尽管
IVUS被证明在评价支架扩张后的即刻状况是优选的技术,但
血管镜在检测冠状动脉造影不能发现的较陈旧的血栓或增生
内膜等方面仍是有用的。Den Heijer等 的研究结果提示 Prr—
CA后再狭窄与动脉壁损伤及引发的血栓可能有关,CAS和冠
状动脉造影对比观察发现,PTCA后 l小时进展中的红色和白
色血栓形成并伴有血管内膜损伤。Banters等 亦用血管镜观
察发现在 PTCA时引发血栓的病例中有较高的再狭窄率。
3 光学相干断层摄影术,或称光学相干层析(optical Coher-
ence Tomography,0CT)
光学相干层析是问世不久的一种新的断层成像技术。该
技术利用弱相干光干涉及相干门的基本原理,使用光纤导管传
送红外线,检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向
反射或多次散射信号,产生实时的高解析断层图像。该技术具
有微米级的高分辨率,缺点是穿透力较差。
由于缺乏有效的冠状动脉斑块破裂的动物模型,目前对急
性冠状动脉综合征发病机制的研究多依赖于离体组织学和冠
状动脉形态学影像技术,高分辨力的冠状动脉内 OCT技术的
出现,为临床研究提供了新的安全有效的工具。
3.1 不稳定斑块的纤维帽测定 斑块不稳定性 的解剖基础是
具有纤薄和易碎的纤维帽。纤维帽的厚度是影响动脉粥样硬
化斑块稳定性的主要影响因素。尽管 IVUS可对血管壁结构进
行直观显像 ,但对于 lOOp~m以下的病变,如较薄的纤维帽、微
小纤维斑块 的显像不敏感。而 OCT所获得的图像分辨力比
IVUS高 l0倍以上,可以达到 10tun。张颐昆等 应用 OCT技
术对斑块纤维帽进行显像 ,结果表明:对易损斑块 (纤维帽厚
度≤65 )的检出率,在急性心肌梗塞患者中占72%,在急性
冠状动脉综合征占50%,在稳定性心绞痛 占20%。与稳定性
心绞痛组患者相比,急性冠状动脉综合征组和心肌梗塞组患者
的斑块脂质含量较高而纤维层帽子明显变薄,上述三组病例纤
维帽最小厚度依次为 102.6tun、53.8tun和47.0tun。
3.2 监测冠状动脉内支架的置放 冠状动脉内OCT以其高对
比度和高分辨力可以清晰观察到细微的夹层 、组织脱垂以及支
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架扩张不全或不对称和贴合管壁不全等 J。
3.3 光学相干反射(optical coherent reflectometry,OCR) 光学
相干技术与射频消融等治疗技术的整合是近年研究的热门领
域。冠状动脉造影引导下对冠状动脉慢性完全闭塞病变实施
再通治疗较困难 ,而新近研发的一种整合了 OCR与射频消融
的导丝技术为慢性完全闭塞冠状动脉的再通展示 了一种新的
解决
。该技术采用的光学相干反射(optical coherent reflec.
tometry,OCR)光学导丝为前视性,可以帮助介入心脏病学者精
确测定组织的厚度及成分、指导在病变内正确方向及递送导丝
顶端通过坚硬的闭塞处 ,从而成功再血管化。
3.4 光学相干层析弹量图(Optical coherence tomographic elas-
tography,OCTE) 光学相干层析的高分辨力为斑块微结构的
形变和应变(strain)分析提供了新的技术平台,Rogowska等
研究表明,光学相干层析弹量图显示动脉粥样硬化微结构形变
可以达到微米级,从而精确评价斑块的应变特性。
4 几种介入性冠状动脉影像技术比较
目前 ,直接展现冠状动脉粥样硬化的真实状况较为困难,
几乎所有的技术都只能提供病变某一方面的“替代性”信息。
冠状动脉造影仅限于观察一个或几个角度的血管长轴,即二
维。CAS则可假设为置于冠状动脉腔内前视的人类眼球,直接
观察血管内内表面的凹凸、颜色等。IVUS和 OCT两种技术,则
利用声学、光学技术对冠状动脉血管实施“类组织学切片”的横
断面成像。上述几种影像技术各具优势 ,尚难以互相替代 (表
1)。联合应用两种或者多种诊断技术是越来越多介入心脏病
学者较为倾向的策略。
尽管在图像分辨力及信噪比等问题上仍然有待改进,但
IVUS对冠状动脉的断面观察能力,使之成为 目前冠状动脉造
影之外的首选成像方法。冠脉内 OCT可认为是一种新形式的
血管内超声 ,二者的不同之处仅在于成像 的波长,前者应用的
是红外线,而后者是超声波。两种断层显像技术在高分辨率与
高穿透率之间互有取舍,血管内超声的穿透力虽优于 OCT,但
其相对较低的频率限制了最高分辨力;相反,OCT的高分辨力
却是以牺牲其穿透能力作为代价。如何进一步研究光波、声波
技术的应用理论和制造
以获得最佳的分辨力和穿透力 ,是
介入性冠状动脉影像技术的下一步需要解决的课题。
表 1 各种辅助冠状动脉影像技术和冠脉造影术比较
注:CA冠造;IVUS血管内超声;CAS冠脉血管镜;OCT光学相干层析;一不可;+一般;++较好;+++最理想;I临床前研究;II临床研
究;Ⅲ批准商业化;#在日本批准商业用途
关键词 冠状动脉影像;动脉粥样硬化;介人
中国图书资料分类法分类号 R445.1
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(2005-09-06收稿 2006-03-08修回)
类风湿性关节炎的 MRI表现与早期诊断
郭智萍 赵建综述 李石玲审校
类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是以累及周围关
节为主的多系统、自身免疫性疾病。其特征性改变为对称性、
周围性多关节慢性炎性病变。I临床表现主要为受累关节疼痛、
肿胀、畸形、功能障碍等,病变呈持续性并反复发作。关节破坏
是 RA致残 的主要原 因,目前尚无有效 的治疗
使其逆
转 “J。早期诊断和积极治疗,可控制和延缓病变发展,减少、
减轻致残率。早期诊断 RA是近年来国内外学者研究的重点,
仅依靠临床症状、体征和实验室检查,早期诊断 RA较困难,影
像学表现是早期诊断 RA不可缺少的客观依据。MRI具有很
高的软组织分辨力,能清楚显示滑膜炎性病变、骨髓水肿、骨侵
蚀和腱鞘炎等 RA表现,使其早期诊断成为可能 ’ “ 。本
文重点介绍 RA的病理组织学改变和MRI表现及其早期诊断。
1 病理组织学改变
RA早期的病理组织学改变主要为滑膜炎、软骨侵蚀及软
骨下骨侵蚀。急性期滑膜炎的镜下改变主要为:滑膜充血水
肿,中性粒细胞、淋巴细胞浸润,随后滑膜增厚、毛细血管增多,
关节内液体增多,关节周围软组织肿胀,滑膜内可产生富含毛
细血管的肉芽组织,形成血管翳。另一方面,免疫机制紊乱,滑
膜及血管翳产生各种炎性介质刺激骨质的供应血管,导致诸多
小血管及其分支扩张充血,骨髓内液体增加,表现为骨髓水肿。
小血管长期扩张充血导致骨质逐渐脱钙并吸收,出现骨质疏
松。随着血管翳向关节腔内的软骨面生长,血管翳释放多种炎
性介质对关节软骨、肌腱、韧带、关节囊和骨等产生破坏作用。
此外,软骨被血管翳包裹,不能与滑液接触,其营养代谢受到影
响,逐渐遭到破坏 ’ 。
2 影像学检查方法
2.1 超声 近年来,随着超声技术的进步,超声能够显示滑膜
和腱鞘的改变和关节内积液。但因其穿透力较差、图像分辨力
作者单位 050051 石家庄 河北医科大学第三医院CT/MR室
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