血管內(nèi)超聲衰減斑塊的研究進(jìn)展

林子健 許俊煒 陳劍 陳柏榮 羅禮云

(中山大學(xué)附屬第五醫(yī)院心血管病中心,廣東 珠海 519000)

血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasound,IVUS)通過導(dǎo)管技術(shù)將微型超聲探頭送入血管腔內(nèi),顯示血管橫截面圖像,從而提供在體血管腔內(nèi)影像。因其具有定性分析和定量測量冠狀動(dòng)脈病變的優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于冠心病的診斷及治療[1]。IVUS已被ACC/AHA/SCAI冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建指南推薦用于評(píng)估左主干病變嚴(yán)重程度、確定支架失敗的機(jī)制及優(yōu)化支架植入[2]。衰減斑塊(attenuated plaque,AP)是一種IVUS識(shí)別的伴有超聲衰減現(xiàn)象的易損斑塊[3-5],其主要見于急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS),特別是急性心肌梗死[6],被認(rèn)為與經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)中無復(fù)流、圍手術(shù)期心肌壞死(periprocedural myocardial necrosis,PMN)、主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events,MACE)風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[7-10]?，F(xiàn)從AP的定義、病理機(jī)制、臨床意義、預(yù)后及臨床治療策略等方面進(jìn)行綜述,同時(shí)對(duì)人工智能及IVUS/光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)集合導(dǎo)管在AP評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)行展望。

1 AP的定義及其病理特征

易損斑塊是指具有血栓形成或罪犯病變傾向的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊[3,11],AP是易損斑塊的一種IVUS影像特征,其通常被定義為伴后方聲影強(qiáng)度減弱或缺失的非鈣化無亮鈣影斑塊,斑塊后方組織無法顯影,出現(xiàn)超聲衰減現(xiàn)象。但在某些研究中AP還需滿足超聲衰減弧度>90°,病變縱向長度>1 mm的附加條件[12-14],這可能與超聲衰減弧度>90°的罪犯病變PCI術(shù)中無復(fù)流的風(fēng)險(xiǎn)更高,以及虛擬組織學(xué)IVUS對(duì)幀數(shù)識(shí)別的限制有關(guān)。AP發(fā)生超聲衰減現(xiàn)象的病理機(jī)制與其成分中的膽固醇結(jié)晶及點(diǎn)狀鈣化對(duì)超聲波的折射和吸收,導(dǎo)致超聲波無法穿過斑塊相關(guān)[15-16]。

AP的形成與含巨大壞死核心的纖維粥樣斑塊及伴有病理性內(nèi)膜增厚的脂質(zhì)池有關(guān)[15,17]。當(dāng)斑塊負(fù)荷>40%時(shí),AP的發(fā)生率最高。對(duì)于AP而言,近管腔面的超聲衰減幾乎僅見于含壞死核心的斑塊,近管腔面的超聲衰減常提示成熟壞死核心,而近外膜的超聲衰減則常提示為伴病理性內(nèi)膜增厚的早期脂質(zhì)池[18]。Kimura等[6]通過分析AP病理標(biāo)本發(fā)現(xiàn)AP主要由膽固醇結(jié)晶、巨噬細(xì)胞滲出和點(diǎn)狀鈣化構(gòu)成。Pu等[15]發(fā)現(xiàn)99.3%的AP超聲衰減弧度>30°,91.4%的AP存在伴有壞死核心/病理性內(nèi)膜增厚和脂質(zhì)池的纖維粥樣硬化斑塊。

2 AP的臨床意義

2.1 AP與冠心病患者M(jìn)ACE

AP被認(rèn)為與冠心病患者M(jìn)ACE發(fā)生率增加相關(guān)。Shishikura等[7]發(fā)現(xiàn)冠心病患者AP的存在及進(jìn)展與MACE(死亡、心肌梗死、卒中、冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建)發(fā)生率增加相關(guān),AP進(jìn)展被定義為隨訪過程中AP衰減指數(shù)的增加,其可能與基線斑塊特征相關(guān),他汀類藥物或可通過改變AP的斑塊特征,改善患者臨床轉(zhuǎn)歸。

相較穩(wěn)定型冠心病,AP更常見于ACS中,尤其是急性ST段抬高心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)患者[6]。HORIZONS-AMI研究[14]中,78%的急性心肌梗死患者存在AP;而在Lee等[19]的研究中,AP在STEMI患者中的發(fā)生率為39.6%,在非ST段抬高心肌梗死中為17.6%。存在AP的ACS患者的斑塊負(fù)荷和重構(gòu)指數(shù)等指標(biāo)更高,病變部位管腔橫截面積更小,并且血栓、心肌梗死溶栓試驗(yàn)(thrombolysis in myocardial infarction,TIMI)血流分級(jí)<2級(jí)、正性重構(gòu)及斑塊破裂也更為常見[18-19]。

但對(duì)存在AP的ACS患者PCI術(shù)后長期隨訪的研究中發(fā)現(xiàn),AP的存在似乎并不增加ACS患者遠(yuǎn)期不良預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)meta分析[20]提示AP雖然可引起ACS患者PCI術(shù)中慢血流/無復(fù)流現(xiàn)象及遠(yuǎn)端栓塞的發(fā)生,但是對(duì)術(shù)后3年內(nèi)的MACE發(fā)生率無明顯影響。Okura等[21]發(fā)現(xiàn)相較于無AP的ACS患者,雖然存在AP的ACS患者首次球囊擴(kuò)張后的校正TIMI幀數(shù)更高,但兩組間的血栓抽吸和血管內(nèi)藥物使用后的校正TIMI幀數(shù)、住院期間致命性心律失常的發(fā)生率、住院死亡率和中位隨訪時(shí)間為6.2年的無心血管事件生存率并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。賈若飛等[22]的研究表明,AP的存在對(duì)急性心肌梗死患者PCI術(shù)后1年內(nèi)的MACE發(fā)生并無明顯影響。耿學(xué)斌等[23]前瞻性研究了AP對(duì)ACS患者PCI近遠(yuǎn)期的預(yù)后影響,發(fā)現(xiàn)存在AP的ACS患者的血管外彈性膜面積、斑塊面積、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)均較無AP的患者更高,AP組近期總并發(fā)癥的發(fā)生率也更高,但長期隨訪過程中,兩組的MACE發(fā)生率并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,這可能與圍手術(shù)期藥物的使用(替羅非班、腺苷、維拉帕米等)及隨訪過程中斑塊穩(wěn)定性增高相關(guān)[23-24]。

2.2 AP與急性心肌梗死患者PCI術(shù)中無復(fù)流

研究[14,16-17,25]表明,AP與急性心肌梗死患者PCI術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生相關(guān),而術(shù)中無復(fù)流被認(rèn)為與臨床不良預(yù)后相關(guān)。Wu等[14]發(fā)現(xiàn)在急性心肌梗死患者中,AP平均衰減弧度評(píng)分是PCI術(shù)中無復(fù)流的最強(qiáng)預(yù)測因子(最佳預(yù)測值≥2分),平均衰減弧度評(píng)分≥2分者發(fā)生無復(fù)流的風(fēng)險(xiǎn)是<2分者的10倍。此外,研究[14]表明PCI術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)與AP的斑塊體積呈正相關(guān)。

AP引起急性心肌梗死患者PCI術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生可能與PCI過程中病變遠(yuǎn)端微血管阻塞、血栓栓塞或斑塊破裂相關(guān)[14,26]。Shiono等[26]通過分析STEMI患者PCI術(shù)前IVUS和術(shù)后1周的心臟磁共振結(jié)果,發(fā)現(xiàn)微血管阻塞組與非微血管阻塞組的AP比例相近,但前者AP的病變縱向長度及最大衰減弧度更大,因此最大衰減弧度>180°且病變縱向長度>5 mm的AP是PCI術(shù)后微血管阻塞的獨(dú)立預(yù)測因子。AP患者PCI術(shù)后微血管阻塞可能與PCI引起罪犯病變處斑塊破裂,脂質(zhì)等斑塊成分釋放引起微血管阻塞有關(guān),遠(yuǎn)端保護(hù)裝置或藥物等治療策略或可通過預(yù)防遠(yuǎn)端栓塞,從而降低AP患者術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 AP與PCI術(shù)后PMN及心肌損傷

PMN被定義為PCI術(shù)后肌鈣蛋白或超敏肌鈣蛋白水平升高,被認(rèn)為與PCI術(shù)后MACE增加相關(guān)[9]。Hoshino等[9]發(fā)現(xiàn)AP是穩(wěn)定型心絞痛患者圍手術(shù)期中、重度PMN的獨(dú)立預(yù)測因素之一,其中,AP病變縱向長度是重度PMN的獨(dú)立預(yù)測因子,PMN的發(fā)生可能與AP成分中的富脂成分和壞死核心引起術(shù)中斑塊栓塞或微血管阻塞相關(guān)。此外Kimura等[10]發(fā)現(xiàn)AP是穩(wěn)定型心絞痛患者圍手術(shù)期心肌損傷的獨(dú)立預(yù)測因子之一。

2.4 AP與PCI術(shù)中斑塊脫垂

斑塊脫垂是指斑塊組織突入支架空隙形成組織擠壓[27]。在接受了藥物洗脫支架植入的穩(wěn)定型或不穩(wěn)定型心絞痛患者中,有AP者發(fā)生斑塊脫垂的風(fēng)險(xiǎn)更高[8]。ADAPT-DES研究[28]表明,與PCI術(shù)中無斑塊脫垂組比較,PCI術(shù)中斑塊脫垂組的AP比例更高。同時(shí)PCI術(shù)中斑塊脫垂組的壞死核心體積百分比和致密鈣體積百分比更高,而這兩個(gè)特征被認(rèn)為與AP的形成密切相關(guān)。此外,有研究[29]認(rèn)為AP是支架邊緣夾層的獨(dú)立預(yù)測因素之一。

2.5 AP與其他臨床特征的相關(guān)性研究

AP與其他臨床特征也存在一定聯(lián)系,如睡眠呼吸障礙、血小板反應(yīng)性、高密度脂蛋白膽固醇(highdensity lipoprotein-cholesterol,HDL-C)等。Wada等[30]發(fā)現(xiàn)在接受了PCI的睡眠呼吸障礙患者中,AP發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)并無明顯升高,但AP的最大衰減弧度更大,睡眠呼吸障礙是AP衰減弧度>140°的顯著預(yù)測因子。此外,Yun等[31]研究發(fā)現(xiàn)在伴有高血小板反應(yīng)性的冠心病患者中,AP發(fā)生率并無明顯升高,但其病變縱向長度更長。此外,Kitabata等[32]報(bào)道稱AP在低水平HDL-C(HDL-C<1.03 mmol/L)的ACS患者中更為常見,這可能與低水平HDL-C難以發(fā)揮調(diào)節(jié)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)及抗動(dòng)脈粥樣硬化作用有關(guān)。

3 PCI術(shù)中無復(fù)流的預(yù)防及治療

由于血栓抽吸、腔內(nèi)血管成形術(shù)等操作可能會(huì)引起AP的形態(tài)結(jié)構(gòu)改變,甚至斑塊破裂而導(dǎo)致微循環(huán)障礙及無復(fù)流的發(fā)生,因此有學(xué)者提出在AP患者中應(yīng)用遠(yuǎn)端濾器保護(hù)裝置以預(yù)防PCI術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生。Hibi等[25]將AP病變縱向長度≥5 mm的ACS患者,隨機(jī)分組接受遠(yuǎn)端濾器保護(hù)裝置(distal protection,DP組)或常規(guī)PCI(conventional treatment,CT組)治療,DP組的PCI術(shù)中無復(fù)流發(fā)生率和MACE發(fā)生率均明顯低于CT組,結(jié)果表明DP組患者PCI術(shù)中無復(fù)流及血運(yùn)重建后嚴(yán)重心臟不良事件的風(fēng)險(xiǎn)更低。此外,研究建議在支架植入術(shù)后在冠狀動(dòng)脈造影前立即抽吸漂浮碎片以預(yù)防遠(yuǎn)端濾器近端栓塞。而在另一項(xiàng)VAMPIRE 3研究中,Hibi等[33]分析了接受PCI的AP患者在使用遠(yuǎn)端濾器保護(hù)裝置后的長期臨床轉(zhuǎn)歸,發(fā)現(xiàn)DP組隨訪1年內(nèi)的MACE發(fā)生率高于CT組(12.2% vs 3.1%),其主要原因是DP組的再次血運(yùn)重建風(fēng)險(xiǎn)更高(11.2% vs 2.1%)。在使用裸金屬支架治療的患者中,DP組中25.0%的患者出現(xiàn)MACE,CT組無MACE發(fā)生;而在使用藥物洗脫支架治療的患者中,兩組間隨訪1年內(nèi)的MACE發(fā)生率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。因此,在存在AP的ACS患者中,DP組的患者隨訪1年內(nèi)的MACE發(fā)生率要高于CT組,但藥物洗脫支架的使用可能會(huì)減小這種不良影響。

4 其他影像技術(shù)對(duì)AP的評(píng)估及研究

不同影像技術(shù)常被聯(lián)合應(yīng)用于AP的識(shí)別及評(píng)估。既往研究[34]表明冠狀動(dòng)脈計(jì)算機(jī)體層成像血管造影識(shí)別的低衰減斑塊(computed tomography angiography-low attenuation plaque,CTA-LAP)在診斷AP上和IVUS存在高度的一致性。此外,IVUS識(shí)別的AP(IVUS-AP)和CT值<0 HU的冠狀動(dòng)脈計(jì)算機(jī)體層成像血管造影識(shí)別的極低衰減斑塊(computed tomography angiography-very low attenuation plaque,CTA v-LAP)均被認(rèn)為與PCI術(shù)中無復(fù)流相關(guān)。在穩(wěn)定型冠心病患者中,IVUS-AP和CTA v-LAP預(yù)測PCI術(shù)中無復(fù)流發(fā)生的陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值和準(zhǔn)確性幾乎相等,且IVUS-AP/CTA v-LAP聯(lián)合分析可在不降低陰性預(yù)測值的基礎(chǔ)上,顯著提高對(duì)AP的陽性預(yù)測值和診斷準(zhǔn)確率[35]。

有研究者認(rèn)為AP是巨大壞死核心和薄纖維帽粥樣硬化斑塊(thin-cap fibroatheroma,TCFA)的標(biāo)志特征之一[16,36]。Kang等[4]發(fā)現(xiàn)AP最大衰減弧度≥29°是預(yù)測虛擬組織學(xué)IVUS識(shí)別的TCFA和OCT識(shí)別的TCFA的研究截?cái)嘀?但斑塊負(fù)荷過高可能會(huì)干擾其預(yù)測效能;AP的衰減弧度≥30°與斑塊病變程度及不穩(wěn)定性特征增加(IVUS識(shí)別的最小管腔面積減小,斑塊負(fù)荷增加、斑塊破裂傾向增加等)、支架植入術(shù)后的肌酸激酶同工酶水平升高相關(guān)。

5 腔內(nèi)影像技術(shù)研究AP的新探索

5.1 人工智能評(píng)估AP

針對(duì)AP等斑塊特征的人工智能和機(jī)器深度學(xué)習(xí)算法,有利于促進(jìn)人工智能識(shí)別AP等高危斑塊的應(yīng)用。Cho等[13]通過建立基于IVUS的冠狀動(dòng)脈斑塊特征人工智能分析模型,以自動(dòng)化分析AP等斑塊特征;研究將冠心病患者的IVUS圖像集隨機(jī)分組為訓(xùn)練集和測試集,周向標(biāo)記間距0.4 mm的IVUS圖像幀為AP、鈣化斑塊或無衰減/鈣化的斑塊。集合模型在角度水平上,識(shí)別AP、鈣化斑塊或無衰減/鈣化的斑塊的骰子相似系數(shù)分別為0.79、0.74和0.99;測試集內(nèi)進(jìn)行斑塊分類的最大準(zhǔn)確率為98%;而在圖像幀水平上,識(shí)別AP的總準(zhǔn)確率為93%(特異度96%、靈敏度80%),且感興趣區(qū)域的模型測量與人工測量的衰減負(fù)荷指數(shù)相關(guān)性顯著(r=0.894)。人工智能和機(jī)器深度學(xué)習(xí)算法對(duì)于AP等斑塊特征的復(fù)雜分析或可對(duì)罪犯病變的未來心血管風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分層,以期望協(xié)助臨床策略的制定實(shí)施,改善患者轉(zhuǎn)歸。

5.2 IVUS/OCT集合導(dǎo)管評(píng)估AP

CONAVI和TERUMO公司研發(fā)的IVUS/OCT集合導(dǎo)管,綜合了IVUS和OCT的穿透深度和分辨率,可更加全面地反映冠狀動(dòng)脈病變[1]。IVUS可有效識(shí)別AP的存在,OCT雖然無法識(shí)別AP,但在測量斑塊纖維帽厚度及識(shí)別AP患者PCI術(shù)中可能出現(xiàn)的斑塊破裂、斑塊脫垂等方面具有顯著優(yōu)勢。IVUS/OCT集合導(dǎo)管的應(yīng)用有助于從不同角度深入了解AP特征,并為PCI治療提供更多信息,但目前IVUS/OCT集合導(dǎo)管在識(shí)別、評(píng)估AP等易損斑塊特征上仍有待進(jìn)一步研究。

6 總結(jié)

綜上,AP是一種IVUS識(shí)別的伴有超聲衰減現(xiàn)象的易損斑塊,病理特征存在壞死核心或大脂質(zhì)池的纖維粥樣硬化斑塊,綜合運(yùn)用冠狀動(dòng)脈CTA、IVUS、預(yù)測虛擬組織學(xué)IVUS、近紅外光譜IVUS、OCT及基于IVUS的人工智能技術(shù)等多種手段對(duì)AP的評(píng)估可量化其特征。目前研究發(fā)現(xiàn)AP更常見于ACS患者,AP的存在可增加冠心病患者M(jìn)ACE發(fā)生率,在冠心病介入治療過程中,特別是急性心肌梗死患者PCI時(shí),存在AP的患者更易出現(xiàn)無復(fù)流及圍手術(shù)期心肌壞死、斑塊脫垂。通過對(duì)AP的精確識(shí)別,遠(yuǎn)端濾器保護(hù)裝置及藥物預(yù)防或可降低PCI術(shù)中無復(fù)流的發(fā)生率,但AP是否影響ACS患者的長期臨床轉(zhuǎn)歸仍存在爭議,通過多種檢測方法對(duì)AP的特點(diǎn)進(jìn)行深入、綜合分析,或可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)高危AP,為其不良臨床轉(zhuǎn)歸提供更多研究依據(jù)。