血管内超声——诊断和指导冠状动脉粥样硬化及其介入治疗的_金标准_

1、心血管椅学进展2009年第?0卷第1期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009,»W.30jVo.l 139 (J.J Am Soc Edtocaidi叩2OO72O(S)：S3S.el3:28 Brnndl RR.EkofMber A.HAmm CW. Real-time dver-dimraMmal ecliorerdio- gripiuc dupwis al potHmocwiial infarction vmtricuhr nrpul defect and piidtnce of IrBnucMhrtfr ckMurr J. Heart .20(1793(5) ：

2、55l29 Pud T.Lm Z.Doddanumi S.et d. Hirer*dimenNucul n-bucardiogrephy of port- myocardid mlarrtKin c«nUc rupture J J. Rhocardiography , 2004.21 ( 3 )： 279.30 ff 红.实时三ttfl!声心动阳与絡床【J】心Uh備学进展2(»72«(l* 136-138.31 Ahmad M.Xie T.Chanwun Aj.d al. 】ma«r» in caM»T«M*uiar mrd

3、irmc. mJ.time three-dimmsicfudwith gldaDe glume retuirnn in “CMmenl of Wt vmtneuhr apical thrombi J, Cumulation 12002,106( 13)： S332 OiAmoun Aj.McCuUoch M.Xie T.& al. Real-time thrrr.dimrmkmAl eehocar-dmraphy vrrwrn two-dimenmcruJ echoc«rdioaphy in throf Irft rawtncultf apicAl thrombi： prel

4、im nary findinpf J). J Clio lltmound .2003.31(S)1412418.(33 IfMNae K.lto H. Iwakura K . M «l U««4ulnm« & h#.rM<4uGan rMj-tiane three dimensional echocanlKRphy lo vituahtr the left ventnculir endooniiAl tur (tee in myuAniial in£aivUM)(J, Am J CafdM)l.2006.97( II) ：I578

5、*I58I.收ua JW：2OO8-O4-21心血管椅学进展2009年第?0卷第1期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009,»W.30jVo.l 139 心血管椅学进展2009年第?0卷第1期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009,»W.30jVo.l 139 血管内超声一一诊断和指导冠状动脉粥样硬化及其介入治疗的“金标准”李丽2高志凌Z综述盖靜專2审校(1 甘肃省人民医院心内科，甘肃 兰卅730000； 2 中国人民解放军总医院心内科，北京100853)Intravascular Ultrasound in Diagnosis andInter

6、ventional Therapy of Coronary AtherosclerosisLI 1W, GAO Zhi-ling1-2, GAI Lu-yue2(I. Dfpartmeru of Cardioiogy.The Peopled Hospilal of Gansu Province 9PLA Ueneral Hospital. Innzhou 730000, China 2. IkpartmerU of CardioloQ.PU (”neral Hospital Beijing 100853. China)文章编号：1004-3934(2009)01-0139-05中图分类号:R4

7、45.1 ;R543.5文 itt 标识码:A摘要：随着做空导管超声換能£和声学成像技术的飞速进步血管内題声检圭已由宾於研宪阶段逐步发展成为社心病枯床 诊斷和介入治疗中人有女矣价值的紡方法。血寻内超声利用安装在心导管頂螭的能E,在血管内发射和接收高频超* 仕号，实时显示血管的切帀图像能济斷显示管箜结构的厚度、管粒大小和形念寻甚至可以褂认傅化、坪维化和脂质池爭病变。现 就血管内超声的发展历1、应用现状和发展林景作一询略论述。关8!词：血管内超声;诊断;介入治疗;冠状动脉粥样硬化Abstract： As the miniature ultrasonic transducer clemen

8、t and acoustic image technique ha developed, intravascular ultrasound (IVUS) is more commonly used in clinical practice as a new method of diagnosis and intenenliona) therapy for coronary alhero»cleru6itt. IVUS can display in real time the stmeture and thickness of vessel walls, size and shape

9、of lumen of the blood vessel t calcification. fibrosis, and lipoids cistern This review summarizes current knowledge about th<? path of development, practice, an< proApcctA for IVUSKey words: intravanrular ultrasound; diagnmift; interventional therapy:curunary atherosclerosis心血管椅学进展2009年第?0卷第1

10、期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009,»W.30jVo.l 139 心血管椅学进展2009年第?0卷第1期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009,»W.30jVo.l 139 1技术原理和现状冃前使用的血管内超声(intravascular ultrasound, IVUS)系统主要包括相阵控技术和机械扫描技术。相 阵控系统通过同步产生一束360度的超声束而生成图 像主要问题是位于转换器周隅的伪像,操作过稈中需 要将整个导管而不仅仅是转换器在血管内推送或回撤 以获得图像,相对于机械扫描导管，具有更小的外径. 操作略显简单，目前的相阵控最多可达

11、646个电子元 件。机械扫描是将装载冇单晶体的转换器设计在外稍 内利用一个灵活的传动袖带动转换器发生机械旋转, 获取图像操作时需要用盐水冲洗以保证转换器与外 梢间没有空气转速可达毎分钟1 800转，获取的图像 较相阵控技术清晰度高。两种类型的转换器均需要一 个单轨设il的支撐导借。IVUS在每个图像切面上有 三个空间方向上的分别率，通常轴向分别率为80 120 um侧向分別率为200 -250 um,环形切面上的分 别率主要决定于图像伪像如非均一方面旋转 (UNRD),并且目前还不能量化。因为超声波的散射心血管椅学进展2009年第?0卷第1期 4<fc CMfeMQc%Ja/sy2009

12、,»W.30jVo.l 139 心血背筋学进展2009年第30卷第1期 Adi CaAfaz 0“ Ja/isy 2009,灿30,M>I 141 140 心11皆嘉学进展_2009年第30卷第LJW彳加 Jdiuc加 Ja/ygy 2009，灿30,No. 1心血背筋学进展2009年第30卷第1期 Adi CaAfaz 0“ Ja/isy 2009,灿30,M>I 141 心血背筋学进展2009年第30卷第1期 Adi CaAfaz 0“ Ja/isy 2009,灿30,M>I 141 作用近场的分辨率最为理想远场的分辨率尤其是环 形分辨率明显降低从临床角度看这将

13、造成远场结构 显示不清晰边界模勵以至于不能明确定义,例如在 动脉瘤的研究中远场分辨率的降低可能给明确区分 貞假腔带来困堆。目前机械打描ivus导管的外鞘 直径为2635 F (087l17)mm,电子相阵控导 管直径为2.9 mm。要求6F的指引导管。2血管内超声在冠状动脉粥样硬化诊断和介入治疗 中的应用价值2.1评估病变程度尽管冠状动脉血管造影(CAG)用于诊断冠状动 脉粥样硬化C经有40多年的历史，但是很多研究结果 都对其精确性和可境复性提出质疑c正确评价病变的 严重性除了测虽病变范国内的直径以外还要结合正 常血管段的参数.F检结果表明动脉粥样硬化通常较 为弥漫.CAG很难判断真正“正常&

14、#39;的血管，也是造成 其准确性下降的因素°另外，对于外向型或者阳性重 构的血管.CAG的不足之处暴露的尤为明显,此时可 能漏诊或者低估病变程度。动脉粥样硬化是一种血管 壁的疾病.IVUS成像的许多内在待点是梵在评估冠状 动脉粥样硬化方面具有较CAG更多的优势。超声的 定向断层成像功能使其能完整的显示整个血管壁的环 形切面而不仅仅象CAG那样只显示两个界面。CAG 下血管狭窄病变的大小要求校正到和照相放大倍数相 同，而IVUS则通过电子性刻度用直接面积法进行测 量，因此JVUS能1E确评估CAG显示较为困堆的病变 如弥漫性病变、开口病变或者分叉病变以及临界病变 等。可疑冠心病患者的

15、CAC检査有10% -15%表现 正常，通过IVUS检査,有将近一半的CAG正常患考可 以检测到粥样斑块的存在，如果同时测定内皮依赖性 血管舒张真正正常的血管不到40%0 Mintz等对 884例冠状动脉的IVUS检杳发现造影録正常的”参考 血管段斑块负荷为(51 ±13)%。一项对接受心脏移 植的262例患者进行的IVUS研究显示有近50%的 念者存在至少一处内膜厚度大于0.5 mm的病变，而 这些供体心脏的冠状动脉术前造影被认为是正常的。 对于宜径小于275 nun的小血管来说,CAG测定的参 考血管直径小于IVLS结果，二者之蔓与斑块符合有 关差值就大的血管段是刑降支近段、中段

16、、锐缘支和 对角支。Mintz认为，由于受到指引导管的插入或者 血管直叠、成角等因索的影响.CAG通常较难精确估 计冠状动脉开口处狭窄、分叉病变尤其是左主干分叉 病变以及前降支开口处病变的狭窄稈度肥胖、肺气肿 和胸廓畸形也是影响CAG准确性的可能因索当存在 严重偏心病变时寻找能理想的暴礁最小直径的造影 投照角度非常闲难，反之亦然恰好投照到最大直径的 角度也不很难找到。血管重构尤其是阳性直构是造成 CAG可能高估狭窄程度的原因之一,此时由于斑块的 向外生长，血管腔的减小并不明显造成IVUS测量的 管腔直径和面积较CAG大.CAG参考血管段的截面 积狭窄率高于IVUS结果。与CAG相比,IVUS能

17、准确 检测左主干病变。1VUS下左主干介入治疗前的病变 程度是预测贰远期预后的独立因素。2.2评价病变性质与CAG不同的是JVUS的穿透性特征可以不仅 仅显示血管腔而且可以显示粥样斑块和血管壁，准确 提供斑块的形态学特征包括斑块的空间位置、斑块性 质以及血管重构等。粥样硬化性病变是一种非均质斑 块在虚拟组织学(VH)技术产生以前,IVUS能根据趙 声密度以及是否有声影的存在等将斑块分为各种亚 利但是对于怎样界定这些亚型的名称还有各种不同 的说法，冃前已经被使用的名词包括钙化(calcific)、强 回声(echodense)、纤维钙化(flbrocalcific)、纤维性(fi brotic)

18、、硬斑块(hard).软斑块(soft )、无回声(echolu- cent)、脂质性(fatty)以及纤维脂质性(fibrofatty )等。 由于粥样斑块的进展也是非均质的因此很多斑块是 混合性的包含看不止一种斑块类型。从治疗策略的 角度讲，钙化、纤维钙化、强回声斑块和软斑块、无回声 斑块或者纤维脂质斑块不同。目前有关ivus灰界 图像的类型,大多数文献资料中将斑块分为四种类型， 即软斑块、纤维斑块、钙化斑块以及混合斑块。VH技 术产生以后根据其显示的4种不同颜色的组织将粥 样斑块分为钙化、坏死、纤维以及纤维脂质性4种类 型。已经有研究证明了 ivus的斑块组成与斑块的组 织学成分冇良好的

19、相关性，除了反映组织学成分以外 IVUS的定童研究斑块符征还与其免疫组化待性有 关。正确判断斑块性质具有重要的临床意义。 IVUS对钙化斑块的检测敏感性和特异性最高,与其它 检杳手段相比vus在列断钙化病变方面具有明显优 势。1VUS测就的钙化程度比CAG冃测的钙化程度通 常要严重。动脉瘤是CAG不能正确反映的另外一个 病理改变。Maehara等发现,CAC诊断的77处动脉 瘤中，只有27%是真性动脉瘤.4%为假性动脉瘤.12 为复杂斑块或者尚未愈合的夹层,53%是邻近狭窄病 变的正常血管段。2.3评价病变分布冠状动脉粥样斑块很少有真正的向心性斑块,但 是尽管几乎所有病变都有不同程度的偏心性目

20、前对 于IVUS下偏心斑块确定意见尚不一致,有两种意见， 即偏心指数（最大/最小斑块的P&M）为大于1或3。 一项对1 446例自体椅变的1VUS研究表明,CAG 对于病变的分类与斑块的分布无关，偏心指数为1 3 时，将近一半的偏心病变能被CAG检测随着偏心指 数的增大,CAG对偏心斑块的检测率逐渐有所升高, 也就是说，只有斑块的偏心程度非常大时,CAG才能 发现。如果IVUS和CAG按照相同的标准（偏心指数 =3）对病变进行分类,二者的一致性也只有538% 0 CAG确定病变是偏心还是向心性尚与具病变长度有 关,CAG进行分类时需要通过冃测正常参照段界定血 代的腔和血管壁以评估斑块的

21、厚度，因此对于长病变 和斑块较多的病变这种判断显得尤为困难。上述研 究强烈提示CAG依据二维投影确定斑块位置的内在 不确定性。另外,IVUS对于分叉病变的研究表明分 支血管的斑块主要位于主支对侧。近来研究表明， 分支血管从主支分岀的角度也影响分叉处病变的分 布，斑块集中于垂克分出的边支血管对侧对于非垂直 分出的边支血管主支斑块也位于边支对侧，但是倾向 于集中在主支与边支之间的锐角侧而远离钝角侧。 这强烈提示主支与分支血管中间的脊在分叉病变形成 中几乎都是没冇病变的，因此有作者提出需要对传统 的依据造影特征进行的分叉病变的分类作出1VUS更 正，因为在传统的造影分型中，除了 ni型没有累及 到中

22、间脊以外其它个型都包含了该部位的病变。利 用ivus对分叉病变进行分类，需要对主支和分支均 进行成像从主支刿断分支血管病变是可行的。2.4评价血管重构大多数冠状动脉粥样斑块在侵犯到血管腔之前呈 偏心性朝向血僭外膜空长，斑块对管腔空间的占据伴 随着血管壁的膨胀。这种血管对粥样斑块的反应性扩 张的现象即血管取构。病理学家将阳性重:构定义为斑 块向外生长伴血管中层变薄。IVUS可以捉供管腔的 截面积、粥样斑块以及外弹力般面枳，允许在活体内进 行血管重构的研究JVUS根据病变部位和参考血管段 的外弹力（EEM）面积的比值界定血管重构类塑。 目前广泛被采用的重构类型是Nishioka等于1996年 首先

23、提出的。由于CAG不能显示血管壁的信息，因此 其在反应血管重构方面的対限性显而易见。IVUS显 示粥样硬化的早期阶段，血管外弹力膜面积与斑块面 积的正相关关系,提示早期的过度代偿现象。尽管血 管重构的确切机制尚不肯定但是这种现象有助于解 释CAG可能低估病变狭窄程度的原因以及在指导介 入治疗中可能影响血俘的真实大小。正确判断血管重 构对介入治疗的指导和预测其远期效果有重要意义。 研究表明介入治疗前的血管阳性重构是术后发生弥 漫性支架内再狭窄的预漕因索。术前呈阳性重构 或者中性重构者,术后支咯内最小截面积小于阴性重 构组，术前重构指数与随访期间增生内膜的截而积呈 正相关关系。单支血管病变的稳定型

24、心绞痛患者, 介入治疗前有阳性帀构的发生介入治疗后主要不良心 血管事件、靶血代重建率以及再狭窄的发生率均明显 高于负性重构和中性重构患者。Miniz等M研究了术 前血管重构类型对DES 后内膜增牛的影响，结果阳 杵重构组的内脱增生百分数为（18 ± 13）% ,中性重构 组为（23 ±22）%,阴性重构组为（6 ±20）%。.认为药 物洗脱支架（DES）对术前呆阴性重构血管的内膜抑制 作用更加明显。术前車构指数与斑块负荷以及术后的 支架内内膜增生呈现出强烈的正相关关系。2.5检测易损斑块有关“易损斑块或者不稳定斑块”的最新定义，是 指有血栓倾向以及有潜在快速进展可

25、能的斑块"，研 究发现.70%的急性逊脉综合征（ACS）患者是有破裂 倾向的斑块和破裂后愈合的斑块，并且建议“易损斑 块”包括如下类型:（1）含有大的脂质池和薄纤维帽的 破裂傾向斑块；（2）破裂的斑块伴次全闭塞性早期血 栓组织;（3）具有腐蚀倾向并在平滑肌细胞中复含蛋 白多糖成分的斑块;（4）已经腐蚀的斑块伴次全闭塞 性血栓;（5）因滋养血管渗漏导致的斑块内出血；（6） 突人管腔的斑块表面钙化点；（7）慢性狭窄性斑块伴 严币钙化、陈I口性血栓和偏心性管腔。其中斑块破裂 是引起血栓性并发症的鼓常见因素.70%的致命性心 肌梗死或者心性猝死源于此。按照Ambrose的冇关 ACS的血管造

26、影病变的眾义,90%的CAC提示的复杂 病变如溃疡、内膜片漂浮管腔不规则、血栓以及动脉 瘤等都与IVUS的破裂斑块有关但是事实上，CAG 能漏诊斑块破裂，尤其是同一血管的多发性斑块破裂。 研究表明.ACS主要源干CAC不可见的中度狭窄的不 稳宦斑块°因此检测易损斑块具有重要的临床意义。 IVUS能很好的检测斑块破裂少2 1，与未发生斑块破 裂的血管相比，破裂的斑块其竇腔的位置和斑块的分 布有明显的偏心性特点,无病变血管壁的弧度也相对 较大.VH技术的出现使得IVUS在检测易损斑块方面 的优势有了更进一步的提髙，它可通过判断脂质池的 存在并通过准确鉴别斑块的组织成分区分髙张力区 域，并

27、利用斑块形状的变牝反应卄腔内压力。体外研 究表明JUVS的弹力成像在检测不稳定斑块方面的方 面具有很岛的敏感性和待异性i“i。除了单个斑块的 不稳定外JVUS的VH技术尚反应岀整个血管树的不 稳定现象（，一项IVUS研究对3支血管病变合并 ACS患者的斑块进行分析，发现除了缺血相关斑块以心血管病学进展2009年第30卷第I期 心C“如uc DU January 2(X0 妝30I外血管树中有多个班块发生破裂，从而提出“不稳定 患者”的概念。因此,VH技术的岀现丰富f IVUS判 断不稳定斑块和不稳定血管的内容°与貝有薄的纤维 帽或者包含位于表面或者接近管腔的大的坏死核的斑 块为易损斑

28、块，根据其中包含的钙化成分和特点以及 管腔狭窄等因索可以进行进一步的危险分层。遗憾 的是JVUS在判断急性血栓方面尚有明显的局限性, 仅有少数有关IVUS滲断急性血栓的研究结果均 不尽人意JVUS无法将血栓与低回声斑块鉴别开来, 因为它们具有相同回声的充满脂质成分的组织并且 均具有结构松软和血液淤滞的现象。体外试验表明, 【VUS在诊断血栓方面的可信性不如血管镜。VH技术 曾被认为可以弥补IVUS在这方面的缺陷，但是近来 的研究结果并不支持这一结论。2.6在介入治疗中的应用现状由于只有IVUS能确定斑块负荷的程度和真正的 血管大小因此1VUS被认为是准确选择合适大小的 介入治疗器械的基础.St

29、one等研究显示,尽管有 粥样硬化性亀构的存在,IVUS能指导选择以往认为过 大的球囊所得到的管腔内径显著增大而夹层或者其 它缺血性并发症并未相应增加。Choi等:闵研究表明, IVUS指导下的PCI并未增加PCI所需时间、透视时 间除了与1VUS导管有关的费用增加以外可显著降 低住院期间怎性闭瘗并降低6个月随访的再血管化 率。Peler等厲】的研究结果显示VUS指导下的PCI 其支架膨胀悄况明显改善，即刻畀腔获得较大，再狭窄 率降低。RRUSE研究则表明，IVUS指导下的PCI可 获得较好的支架膨胀率和掖小管腔直径,相应的9个 月时的再血管化率降低。在DES年代也有很多学者 对比分析了 IV

30、US在PCI中的指导价值。对比分析了 150个不稳定型心绞痛患者自体血管的PCI术，发现 IVUS指导下的PCI组中，支架的长度和为了完全覆盖 病变而增加植入的支架数较CAG指导组高，后扩张率 与CAC组无差别.6个月的再狭窄率以及12个月的 靶血管垂建率和MACE率均低于CAG组。1VUS可正确评价介入治疗并发症及其意义。 1VUS提示的介人治疗并发症主要包括支架膨胀不良、 支架贴壁不良、支架内再狭窄等等。在SIRIUS研究 中糖尿病病变长度和参照血管直禅#独立的造影 和临床狭窄预测因素该研究还表明介入治疗后金属 裸支架的内膜增生明显鬲于药物涂层支架，并且其增 生的内膜位于支架中段或者呈均匀

31、分布，而DES中增 生的内膜主要位于支架两端，或者同样的结果在 TAXUS-IV/V1研究中得到证实.DES的支架贴壁不良 率明显高于普通支架(BMS)，但是远期临床结果没有 显着差异。IVUS能预测支架血栓)，支架膨胀不良 时支架内血栓发生率明显升高(MSA =64 vs 7.7 mmP =0.047),2 575 患者植入 4 722 枚 Cypher 支 架,21 (0.8%)有支架血栓,15个用1VUS检査，其中 12/15支架内血栓患者其支架CSA<5.0mm2(v8 13/ 45 controls)o利用IVUS能同时观察到内膜和支架悄 况,1VUS在介入治疗中的另外一个輩要

32、作用是研究支 架内再狭窄的机制。BM5年代Hoffmann等报道了 142例植入Palmaz-SchaU支架后的IUVS随访情况,衣 为内膜增生是造成支架内再狭窄的主要因索,而支架 的弹性回缩所起的作用不大。来自同一个中心的研究 结果发现,301个支架中26%发生支架边缘再狭窄，再 狭窄支架边缘的内膜增生非常明显，与再狭窄和无再 狭窄的支架边缘，其弹性回缩程度无明显差异。该随 访研究还表明.BMS植人后6 9个月时有30%的内 般堀生。数项IVUS研究已经证明，DES可显著降低 内脫增生发生率也。上述研究表明,DES植入后6 8个月时的内膜増牛率1% -7.9%,从而使具支架 内再狭窄率显著降

33、低。DES的边缘效应是其突岀的远 期并发症。但是,支架内再狭窄的降低并不伴右边缘 再狭窄的升高由于DES显著降低了内膜增生程 度,DES时代造成支架后再狭窄的主要因索为机械性 因索如支架膨胀不全等因此JVUS指导下的PCI在 DES年代显得更加匝要。3血管内超声的局限性IVUS成像中的伪像是至今仍无法得到解决的匝 要问题这将极大的影响其图像质宦以及数据测量。 如由压电换能器中的声学蕊荡引起Wunng-downw伪 像可能使近场图像变得模糊从而使超声导管的大小 较其实际大小增大。超声导秆与血管长轴不垂宜 会导致图像的几何形状矢真。还有一种柬要的伪像即 "不均一旋转失 A ( non-u

34、niform rotational distortion)w t 是由于机械导管的传动轴不均匀拖延造成的,这也将 町能导致图像失真。超声导管的大小也限制了其在严 币:狭窄病变中的使用。相控阵探头具有较机械探头更 小的外育径，但是其分辨率明显低于机械探头，影响成 像质址。VH技术的产生尽管在很大程度上弥补了 IVUS在刿断斑块组织学成分方面的不足，但是其在血 梓判断方面的対限性仍嬢没冇得到满意解决。目前的 IVUS导管分辨率上无法识别真正意义上的薄的纤维 帽(65 100 urn),破裂斑块的漂浮片可能属于IVUS 的分辨率之外，或者过于近场而不能被显示。4小结与CAG相比JVUS在冠状动脉粥样

35、硬化的诊断 和治疗方面具有下优势：(1)早期发现粥样硬化病 143 心电財学进農2009年第30卷第1期 A如Cardicge Db January 2009 ,Vd. 30川。I变;(2)正确反应狭窄程度；(3)准确评估病变性质和 斑块分布，鉴别易损斑块;(4)评估非正常形态的病变 (例如:分叉病变、开口处病变、动脉瘤钙化，血栓支 架内再狭窄等等)。(5)正确指导冠状动脉介入治疗: 如测量血管大小、测鈕病变长度.决定和评估介入的最 后结果、评估并发症等。在DES年代，其对PCI的指 导作用尤其重要。考文献1 Mathara A.Mintz GStAhnd JM,e< al. An in

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