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血管内超声和光学相干成像对金属裸支架和药物洗脱支架的支架内再狭窄机制和模式的探索

Published at: 2015年第1卷第S1期

Akhtar M等
关键词:

编者按

本医学评论作者针对Goto等在文章中概述了血管内超声(IVUS)在经皮冠脉介入(PCI)后支架内再狭窄(ISR)的模式与机制的应用持中立意见。虽然这种情况下IVUS是一种合适的方法,但是IVUS有一定的局限性,而利用光学相干成像(OCT)可以解决这一问题。 OCT不仅可以解决IVUS的局限性,而且还能够提供额外的信息对提高支架内再狭窄的理解。本文还概述了OCT在临床和研究中的未来发展方向。

第四章

Coronary In-Stent Restenosis

冠脉支架内再狭窄

4.3 血管内超声和光学相干成像对金属裸支架和药物洗脱支架的支架内再狭窄机制和模式的探索


本医学评论英文原文信息

Akhtar M, Liu W. Use of intravascular ultrasound vs. optical coherence tomography for mechanism and patterns of in-stent restenosis among bare metal stents and drug eluting stents. J Thorac Dis 2016;8(1):E104-E108. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2016.01.48

作者信息

Muzina Akhtar, Wei Liu

Cardiology Department, Beijing An zhen Hospital, Capital Medical University, Beijing 100029, China

Correspondence to: Wei Liu. Cardiology  Department, Beijing An zhen Hospital, Capital Medical University, Beijing 100029, China.

Email: liuwei525@hotmail.com.

被点评文章信息

Kosaku Goto, Zhijing Zhao, Mitsuaki Matsumura. Etc. Mechanisms and Patterns of Intravascular Ultrasound In-Stent Restenosis Among Bare Metal Stents and First- and Second-Generation Drug-Eluting Stents. The American Journal of Cardiology, 2015:1351-1357. doi:10.1016/j.amjcard.2015.07.058

医学评论源起

这篇医学评论由专题编辑刘越(心内科,哈尔滨医科大学附属第一医院,哈尔滨,中国)特邀的编辑评论。


摘要:这篇文章是针对Goto等发表的“血管内超声对金属裸支架和第一代和第二代药物洗脱支架的支架内再狭窄的机制和模式的研究(Mechanisms and Patterns of Intravascular Ultrasound In-Stent Restenosis Among Bare Metal Stents and First- and Second-Generation Drug-Eluting Stents)”一文的前瞻性反应。Goto等在文章中概述了血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)在经皮冠脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)后支架内再狭窄(in-stent restenosis,ISR)的模式与机制的应用。虽然这种情况下IVUS是一种合适的方法,但是IVUS有一定的局限性,而利用光学相干成像(optical coherent tomography,OCT)可以解决这一问题。 OCT不仅可以解决IVUS的局限性,而且还能够提供额外的信息对提高支架内再狭窄的理解。本文还概述了OCT在临床和研究中的未来发展方向。

 

关键词:血管内超声;光学相干断层成像;支架内再狭窄

引言

支架内再狭窄(in-stent restenosis,ISR)是金属裸支架(bare metal stents,BMS),第一代药物洗脱支架(drug-eluting stents,DES)和第二代DES植入术与球囊成形术后在组织学上具有不同的独特的病理过程,其发生的机制包括:内膜增生,新发生的动脉粥样硬化,支架贴壁不良以及其他并发症。Goto等阐述采用血管内超声观察金属裸支架和第一代与第二代DES中发生支架内再狭窄发生的机制和模式,这篇文章阐述了血管内超声((intravascular ultrasound,IVUS)在评估植入BMS和第一代和第二代DES后ISR的机制与模式中的价值。虽然本文提出的IVUS适用于支架内再狭窄的评估和检查,但相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)能够使我们更好的理解ISR的机制和模式。

ISR可视化的历史

冠状动脉造影一直是发现ISR病变的金标准,特别是为预后重要性提供血管造影的分类,因此可以为临床和研究用途提供适当的和早期的患者分类[1]。虽然冠状血管造影术通常用于评估ISR病变,但是它不能提供ISR病变的细节。它不能显示管腔、支架或再狭窄面积以及再狭窄组织的不同。冠状动脉CTA的应用在低辐射暴露的情况下提供了ISR可靠的检测[2]。虽然冠状动脉CTA提供的诊断结果准确性较高,其检查时受到几个因素的影响;因为会影响人工合成光束硬化,过度的图像噪声和有限的时间分辨率,患者冠状动脉严重钙化,高体重指数,心率过快均可以降低多层螺旋CT诊断的准确性[3]

多排螺旋CT可以观察新生内膜增生,但是观察时因为金属支架支柱而降低,因为其高衰减特性和多层螺旋CT扫描仪有限的空间标准分辨率,冠状动脉支架易受部分体积和射束硬化伪影影响。 

虽然降低瞄准仪宽度和使用的专用卷积内核已提高多螺旋CT中支架的可视化程度,这些进步并没有克服由于多层螺旋CT空间分辨率的局限性所产生的伪影问题。

支架内再狭窄的IVUS运用

据Goto 等的文章,在冠脉内注射0.1−0.2毫克硝酸甘油后进行IVUS检查,随后使用计算机分析面积法分析IVUS[4]。IVUS测量包括外弹性膜横截面积、管腔、支架和NIH。这项研究能够证实NIH和慢性支架膨胀不全是ISR的重要机制。这项研究的主要局限性是无法评估新发生的动脉粥样硬化的频率,因为IVUS的灰阶图像不是评估这种现象的技术选择。

IVUS相当于黑白电视,因而明确的成像是不存在的,因此不能显示太多的细节。当为了行PCI治疗并且尽量减少造影剂的使用时,对于肾功能严重受损的病人,IVUS是一个合适的选择。特别是如果多个OCT运行需要获得管腔面积或评估支架扩张时,IVUS是一个很好的选择。

支架内再狭窄的OCT运用

OCT提供高清晰彩色图像,是从解剖角度评估冠状血管的一个飞跃。它具有更好的分辨率,是IVUS的轴向和横向分辨力的10倍。OCT具有更快的旋转和回调速度,而且其只需2.5秒就能采集数据。这样可以获得必要的图像,同时可以更好的分析图像。OCT既可以更容易又能更快地建立和使用。然而,OCT需要使用更多的对比剂,这不适合重度肾功能不全患者。 

OCT优选于指导支架植入[5]。该ILUMIEN是第一个在一个平台结合OCT及FFR技术进行综合诊断的系统,而且同一系统中同时进行生理学和解剖学评估。 报告还指出在随机研究中FD-OCT指导PCI具有明显优势[6]。OCT提供了一个15微米轴向分辨率,生成血管管腔,新生内膜组织以及支柱分布的详细图像[7-12]。 

支架内再狭窄的OCT模式

高分辨率成像能够显示再狭窄组织的清晰分层,表明再狭窄可由不同组织组成[13]。人类切除标本病理检查已经证明药物涂层支架再狭窄可以由多种成分组成,包括组织、组织血栓、动脉粥样硬化、炎症以及纤维素[14]。在管腔边缘,平滑肌紧密相连,因此表现出均匀同心取向,而细胞密度降低并出现异质性的组织远离管腔。支架周围可观察到粥样硬化物质、机化的血栓以及炎性细胞,而支架表面平滑肌细胞以纵向的方式生长[15],并且可以观察到这些组织组合物、细胞密度和生长方向的差异。OCT也能成功识别再狭窄中微血管结构,对尸体解剖后发现,DES再狭窄中也存在新生血管[16,17]。这两者相一致。新发生的动脉粥样硬化是支架植入失败的一个原因[18-20],OCT还能观察到支架内无组织覆盖及晚期/超晚期支架内血栓形成之间的关系[21]。由于血栓抽吸时不仅影响血栓的移动,而且也会影响动脉粥样硬化斑块的碎片,如泡沫巨噬细胞、胆固醇结晶和薄纤维帽等小碎片的移动[22],因此OCT观察支架内血栓形成取决于成像前或成像后行取栓术。

IVUS和OCT的比较

IVUS和OCT提供了血管解剖学评估,并且能够直视跳动的心脏。而且,这两种技术都用于测量病变长度和管腔大小,但OCT显示更准确的数据。IVUS可以技评估支架内内膜组织的分布和程度,但是其局限性在于不能通过组织病理学观察内膜复杂的组织结构[1,23]。这两种技术都是类似的,因为它们发出能量-光和声波,OCT使用光和IVUS发射声波进入血管壁和能量被送回导管 。

IVUS和OCT都是通过在管腔内释放能量波,而这种能量波反射回血管腔内并重建图像。OCT发射光波,IVUS发射声波,而光波的波长比声波短而快得多。因此,OCT产生的分辨率是IVUS的10倍,进而能够显示更多的信息。OCT可以让我们确定血管尺寸、支架是否完全膨胀、解剖特点、血栓,并且能够很好地观察临界性病变,而这些在冠状动脉造影检查时很难确定。 

FD-OCT同样能够观察血管腔大小,但与IVUS相比(图1),能发现更严重的病变及NIH,同时更好地检测贴壁不良和组织脱垂。与血管内超声[24]比较,第一代TD-OCT能够观察更小血管的大小。然而,IVUS的优势在于其能够穿透血管壁4−8毫米。基于光波的OCT技术只能穿透2−3毫米,同时IVUS在评估主动脉开口病变存在优越性。OCT对于血管腔的直径及横断面的面积的分辨率是优于IVUS的。OCT可以直接观察支架内组织,从而为组织特征描述开辟了新的途径,同时为ISR建立新的分类系统。此外,OCT衍生的FCT能够很好的鉴别斑块破裂和未破裂的TCFA,而IVUS发现的斑块负荷和管腔面积能够从RNCP及TCFA中很好的识别RCP[25]。高分辨率成像技术能够评估组织增生,显示过去血管内超声无法识别的结构、背部散射以及组成的变异[13,26]

图1. 支架内再狭窄的IVUS和CTO常见表现。(A)冠状动脉造影显示LM支架内再狭窄,再狭窄发生于左主干分叉病变;(B)IVUS显示血管组织的生长;(C)OCT显示两层支架以及血管均匀的纤维化病变;(D)IVUS不能清晰显示两层支架;(E)OCT显示两层支架之间的组织生长。LM:左主干;IVUS:血管内超声;OCT,光学相干断层扫描。

冠状动脉内成像的发展

OCT已成为一项冠状动脉成像模式,而且克服了血管造影与血管内超声的一些局限性。OCT的高分辨率成像能更好的观察粥样斑块,同时也更好的理解支架内组织反应。OCT更快回撤速度的发展将进一步简化操作要求,并最终消除图像采集过程中要求近端血管阻塞。OCT技术未来的发展将见证这种独特的成像方式为介入心脏病学专家进行临床和基础的研究发挥重要作用。首先,需要进一步探索的领域包括拓宽临床适应症,比如:定义增加的新生内膜,肺动脉高压[27],或者移植后血管病变。其次,OCT血管内成像时间和质量需改善。此外,各种巨噬细胞或其他细胞靶向药物与荧光标记的使用,例如膜联蛋白A5等化合物,使光学系统可以更好的体现纤维帽特性的混合特征[28]。然而,OCT的临床应用将需要进一步的临床试验来验证,并建立标准定义/测量,而且需要不断测试OCT改善临床结果的安全性和实用性。

结论

虽然IVUS是评估PCI术后ISR的一个合适选择,但其与OCT成像比较仍面临一定的限制性。OCT能够产生具有更高清晰度的图像,因此可以显示更多细节。有了OCT的这个证据,医生就可以更好地理解支架内再狭窄的病变模式和机制。而且,目前任何使用IVUS的医生都毫无问题的使用OCT(St. Jude Medical)。OCT是非常小,并且非常灵活,同时很容易沿着曲线及成角移动。放置设备不会成为任何介入心脏病专家的问题,其学习曲线主要在于图像解释。介入医生必须学习如何理解夹层边缘、支架贴壁不良、管腔大小,并确定不同类型的斑块。OCT能够识别支架植入后再狭窄组织的不同模式。而且,OCT提供的信息有助于理解支架内再狭窄的机制,也有助于未来进一步研究ISR。

致谢

无 

利益冲突

作者宣称无利益冲突

参考文献

略,欲查询点击下方“阅读全文”浏览英文原文

译者信息

王桂香

医学博士,厦门大学附属心血管病医院心内科副主任医师。

审校者信息

刘越

医学博士,博士后,副主任医师/副教授,硕士研究生导师。现工作于哈尔滨医科大学附属第一医院心内科。黑龙江省医师协会高血压专业委员会委员,中国中西医结合学会微循环专业委员会青年委员,黑龙江省医疗保健促进会心律与心电分会委员,中国心血管医生创新俱乐部会员,丁香医生审稿专家委员会委员,AME学术沙龙委员和组长,Journal of Thoracic Disease编委,中国胸心血管外科临床杂志和临床与病理杂志的中青年编委,Cardiovascular Diagnosis and Therapy的专栏编辑。科研方向为从事小分子活性肽与心血管疾病防治的研究和冠心病的基础和临床研究。迄今,主持和参与的课题12项,获省厅级科技奖项5项,在国内外核心期刊发表学术论文40余篇,其中SCI收录10篇,国际性学术会议上发表会议论文15篇,参编《心血管内科医生成长手册》、《高血压合理用药指南》(第二版)和和研究生教材《心血管生理学基础与临床》(第二版)、译著《全动脉化冠状动脉旁路移植术》和《姑息医学的艺术与科学》

下期预告

4.4 金属过敏反应所致的支架内再狭窄和血栓形成:Kounis综合征的影响

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点评柳叶刀论文系列

第三章 CTO & PCI

从3.3开始连续三篇医学评论均围绕Hoebers LP, Claessen BE, Elias J, et al. Meta-analysis on the impact of percutaneous coronary intervention of chronic total occlusions on left ventricular function and clinical outcome. Int J Cardiol 2015;187:90-6.进行评述,三位作者均对CTO PCI 予以肯定,但在临床试验中仍有不足。原作者团队中的Claessen BE为此发出了回复信3.6,清晰地交代了研究进展。四个来自不同国度的心血管研究团队进行了一场深入互动的学术对话。

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Department of Cardiology, Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Zhongshan Hospital, Fudan University, China.

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Cardiothoracic and Vascular Department, Ospedale Cisanello, Italy.

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目录

第一章 ST段抬高型急性心肌梗死

第二章 生物可吸收性支架

第三章 慢性完全闭塞性病变与经皮冠脉介入治疗

第四章 冠脉支架内再狭窄

第五章 心房颤动与左心耳闭合术

第六章 经皮左室辅助装置

第七章 冠脉血运重建策略与冠脉动脉疾病

第八章 抗凝与肺动脉高压

第九章 急性高血糖与血管稳态

第十章 主动脉瓣返流与瓣膜性心脏病

第十一章 他汀类药物治疗心力衰竭

第十二章 甲状腺功能减退症与经皮冠脉介入治疗


责任编辑:江苇妍,AME Publishing Company

排版编辑:潘洁晓,AME Publishing Company

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