冠状动脉内超声成像的临床应用
作者：朱文玲 韩丁
单位：
关键词：
中华超声影像学杂志990519 长期以来血管造影被公认为诊断血管病变的“金标准”， 实际上， 该方法仅能提供血管内腔影像信息。 就其诊断动脉硬化病变而言， 存在以下多种局限性， 如不能检出早期粥样硬化病变， 不能提供透壁信息， 低估血管狭窄程度和钙化斑块， 难以判断斑块性质和成份， 尤其在介入治疗后常高估治疗效果， 低估并发症。 尸检发现造影正常的血管实际上可能存在弥漫性动脉粥样硬化病变， 手术中心外膜超声检查也发现类似现象。 研究表明， 在冠状动脉病变早期阶段， 病变血管可发生代偿性扩张， 只有在病变累及内弹力膜的40%时才会失代偿而产生狭窄。 当冠状动脉有广泛粥样硬化病变时参考段血管已非正常血管， 因此会影响准确判断血管狭窄程度。 血管内超声成像(IVUS)技术的问世为冠心病的诊断及有效的介入治疗提供了很有前景的手段， 临床实践证明该技术在冠心病诊断和介入治疗方面具有独特的应用价值。
, 百拇医药
血管内超声成像设备
1. 超声导管： 超声导管的种类很多， 可根据靶血管选择不同外径和长度的导管。 超声导管核心部件是安装在导管顶端的超声晶片。 导管探头分为机械和电子相控阵两类， 前者包括旋转式单晶片和晶片固定而旋转一声学反光镜两种。 单晶片位于一可弯曲的轴心头端， 轴心在外鞘管内以1800转/分的速度旋转， 超声束环绕血管周径做360°扫描， 以30帧/秒获取血管横切面的超声图像。 电子相控阵式超声导管由32～64个晶片组成，呈环状排列于导管顶端，同时向360°方向发送超声束，获得血管横断面图像。目前的导管探头轴向分辨力可达到80～100 μm，侧向分辨力150～200 μm，探测深度6～16 mm，频率通常为20～30 MHz。频率过高时，因血液中红细胞的大量散射可能产生较多的伪差，同时，声束的穿透力减低； 而频率较低(20 MHz)的晶片分辨力随之下降，主要用于心腔内和主动脉内的超声成像检查。
2. 二维超声主机：通过电子线路控制超声导管顶端的晶片发射和接收超声信号，经计算机处理后将影像送到视屏上实时显示血管的横断面图像。在主机上，可选择导管类型、频率和测量深度，并可由键盘输入病人的有关信息。超声图像可进行实时录像，可进行连机或脱机图像定性和定量分析等。
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IVUS操作要求
1. 常规经右股动脉穿刺，插入8F引导导管至相应的冠状动脉口，行选择性冠脉造影。然后在X线透视下沿靶血管插入直径0.014寸的引导钢丝至血管远端，沿引导钢丝将超声探头导管插入靶血管远端，在透视下缓慢后撤探头导管。当探头导管以1800转/分作360°旋转时可连续获得30帧/秒的血管横轴实时切面图像。
2. 机械探头在使用前需经导管顶端注入0.5 ml无菌蒸馏水并作排气处理。在行血管内超声检查前，应经冠脉内注入硝酸甘油200 μg以预防冠状动脉痉挛并产生最大的血管扩张。
3. 操作过程中，血管造影和血管内超声分别同步显示导管探头在管腔内的部位和相应的冠状动脉管壁的结构形态。血管内超声成像予录像记录供脱机回放分析。
IVUS的临床应用
, http://www.100md.com 1. 诊断早期病变并可明确冠脉造影有疑问或含糊的病变，近年来，IVUS已广泛用于临床。正常血管壁在超声上表现为三层结构，内层为一较强回声亮环，厚度为0.2 mm，来自血管内膜和内弹力膜，中层为低回声暗带，厚度为0.6～0.7 mm，来自血管中膜，外层为较明亮的强回声带，由血管外膜外弹力层组成。年轻人的正常冠脉的三层结构常不清楚。早期动脉粥样硬化仅表现为内膜增厚，血管壁的三层结构仍可辨认，随着病变进展，内膜进一步增厚，中层低回声带变薄甚至消失，血管壁三层结构不易辨认，内膜腔可出现斑块。IVUS的最大潜力是对早期动脉粥样硬化病变进展及消退的评价。我们分析了135例临床诊断或怀疑冠心病而冠脉造影(CAG)正常的IVUS及临床表现，其中仅28例IVUS完全正常，血管内膜增厚38例，69例有各种不同性质斑块，其中19例(14%)血管面积狭窄≥50%，有6例接受了PTCA或支架置入。在内膜增厚和斑块的患者中，有3例陈旧性心肌梗塞，4例变异性心绞痛，20例不稳定型心绞痛，33例稳定型心绞痛。斑块组与非斑块组之间的冠心病高危因素比较差异有显著性。因此，如冠脉造影正常，临床有典型心绞痛，男性，年龄大，吸烟，血脂高，血压高等，应进一步行IVUS检查。
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2. 管腔及斑块定性定量评价：超声可测量管腔内径、截面积、斑块面积、斑块面积占管腔面积的百分数(管腔狭窄百分数)等。由于动脉粥样硬化斑块的成分有较好的声学特征，根据超声图像的回声强度可对斑块做出定性诊断。脂质斑块(软斑块)的透声性好，回声低，其强度低于血管外膜回声；纤维斑块的回声高于血管外膜回声；钙化斑块回声强并伴有声影。纤维和钙化斑块称为硬斑块。混合性斑块则具备上述两种或两种以上的回声特点。与组织学对比研究表明，IVUS能对100%的钙化斑块，91%的纤维斑块及78%的脂质斑块作出准确的定性诊断。IVUS还能显示向心性斑块和偏心性斑块。
3. 在冠心病介入治疗中的应用：①由于IVUS能对病变性质和程度作出准确判断，故对指导介入治疗方式和类型的选择是很有价值的。两项大系列研究发现IVUS改变了20%以上的介入治疗决策。不少临床研究认为IVUS增加了操作者的自信，也增加了他们对病变发展解释的经验。一些大的医疗中心同意采用IVUS作为介入前的常规检查。②当钙化斑块存在时，钙化斑块的深度，在血管周径上的范围对介入治疗方法的选择及预测介入并发症的危险性至关重要，而冠脉造影检出钙化斑块的敏感性很低，对检出>180°血管周径的钙化病变的敏感性仅60%， 对小的钙化斑块的诊断更不可靠。 1155处冠脉病变中， IVUS检出钙化斑块占73%， 而造影仅38%。 钙化斑块及其范围是PTCA发生斑块破裂和夹层的因素， 弥漫性内膜下钙化病变作定向旋切的并发症发生率高。 对>180°的浅表斑块推荐使用旋磨技术。我们对150例冠脉病变患者比较了冠脉造影和IVUS两种方法对靶血管钙化病变的检出率，IVUS对靶血管钙化斑块的检出率为75.3%，而冠脉造影仅34.6%，是IVUS的一半。IVUS能清楚显示钙化斑块的范围(以占血管周径弧度表示)及类型，即表浅型或深在型(44.3%为表浅型，49.6%为深在型，6.1%为混合型)。而冠脉造影55.8%的钙化病变不能区分位于血管壁的深浅位置。冠脉造影检出钙化病变的敏感性和特异性分别为46%和86.5%，故IVUS对准确识别钙化斑块，采取合适的介入方法具有重要的临床意义。③探讨PTCA机制及评价PTCA效果和并发症：PTCA中，血管壁的伸展和夹层形成是主要作用机制，显著的斑块压缩也是机制之一，其病理基础是弥漫性斑块断裂。血管壁的弹性回缩往往是PTCA失败的原因。PTCA后由于斑块破裂，夹层形成，造影剂渗入到破裂的斑块和夹层中，故CAG常常高估血管内径，低估残余狭窄程度。IVUS可准确测量管腔内径、残余斑块面积和残余狭窄。我们对50例冠心病68支血管行PTCA前后均做了IVUS检查，结果发现在PTCA前，冠脉造影和IVUS二者在斑块面积、管腔面积狭窄的测量上相关良好，但PTCA后二者相关差，冠脉造影往往高估PTCA效果(PTCA效果的满意率CAG和IVUS分别为61.8%和29.4%)。冠脉造影不能分辨脂质斑块、纤维斑块和混合斑块，对钙化和夹层的检出率低于IVUS(对夹层的检出率CAG和IVUS分别为35.3%和70.6%)。需要置入支架的比率CAG和IVUS分别为38.2%和70.6%。经多因素回归分析发现PTCA管壁伸展与脂质斑块、球囊扩张总时间和扩张压力呈正相关，管壁夹层与钙化斑块和扩张的最大压力呈正相关，与扩张总时间关系不大。④引导支架置入：支架置入可降低血管再狭窄，但支架可能发生急性或亚急性血栓形成。IVUS的重要作用是指导和评价支架的置入。支架置入后，CAG满意的病人中有40%IVUS不满意，表现为支架扩张不全，残余腔狭窄或支架段管腔不规则、偏心等。对不满意者需再次或多次扩张。支架置入满意的标准为支架扩张对称，内径3 mm，贴壁良好，长度足够，覆盖夹层等。我们将100例支架置入者随机分为CAG引导置入组(53例)和IVUS引导置入组(47例)，性别、年龄、冠心病危险因素、治疗及冠脉造影A、B、C型病变两组无差别，CAG组和IVUS组平均球囊扩张压力分别为8.7和12.3 atm，扩张总时间分别为96.1和120.5秒，扩张次数分别为1.7和2.3次(P均<0.05)。平均随访6.6月，CAG组发生心脏事件18例(34%)，包括急性血栓形成致急性心肌梗塞1例，心电图定位分析与靶血管相关的心绞痛发作11例，血管重建3例和心源性死亡3例。IVUS组仅3例发生心绞痛(心脏事件6.4%)(P<0.05)。此结果说明IVUS引导支架置入在保证支架满意置入，减少并发症方面明显优于冠脉造影。
血管内超声的局限性
最大的不便是冠造时需不断更换导管，增加了操作时间，如超声探头和球囊在一根导管上就能便利操作，并可节省费用。由于超声探头偏大，血管严重狭窄时，探头不能通过狭窄血管，不能观察原始病变。超声导管如在管腔中偏心位置，就会影响导管贴近侧的管壁结构的观察。广泛钙化病变往往因钙化后声影影响对管壁结构的识别。超声导管价格昂贵使此项技术的应用受到一定的限制。
(收稿 1999-07-12), 百拇医药
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中华超声影像学杂志990519 长期以来血管造影被公认为诊断血管病变的“金标准”， 实际上， 该方法仅能提供血管内腔影像信息。 就其诊断动脉硬化病变而言， 存在以下多种局限性， 如不能检出早期粥样硬化病变， 不能提供透壁信息， 低估血管狭窄程度和钙化斑块， 难以判断斑块性质和成份， 尤其在介入治疗后常高估治疗效果， 低估并发症。 尸检发现造影正常的血管实际上可能存在弥漫性动脉粥样硬化病变， 手术中心外膜超声检查也发现类似现象。 研究表明， 在冠状动脉病变早期阶段， 病变血管可发生代偿性扩张， 只有在病变累及内弹力膜的40%时才会失代偿而产生狭窄。 当冠状动脉有广泛粥样硬化病变时参考段血管已非正常血管， 因此会影响准确判断血管狭窄程度。 血管内超声成像(IVUS)技术的问世为冠心病的诊断及有效的介入治疗提供了很有前景的手段， 临床实践证明该技术在冠心病诊断和介入治疗方面具有独特的应用价值。
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血管内超声成像设备
1. 超声导管： 超声导管的种类很多， 可根据靶血管选择不同外径和长度的导管。 超声导管核心部件是安装在导管顶端的超声晶片。 导管探头分为机械和电子相控阵两类， 前者包括旋转式单晶片和晶片固定而旋转一声学反光镜两种。 单晶片位于一可弯曲的轴心头端， 轴心在外鞘管内以1800转/分的速度旋转， 超声束环绕血管周径做360°扫描， 以30帧/秒获取血管横切面的超声图像。 电子相控阵式超声导管由32～64个晶片组成，呈环状排列于导管顶端，同时向360°方向发送超声束，获得血管横断面图像。目前的导管探头轴向分辨力可达到80～100 μm，侧向分辨力150～200 μm，探测深度6～16 mm，频率通常为20～30 MHz。频率过高时，因血液中红细胞的大量散射可能产生较多的伪差，同时，声束的穿透力减低； 而频率较低(20 MHz)的晶片分辨力随之下降，主要用于心腔内和主动脉内的超声成像检查。
2. 二维超声主机：通过电子线路控制超声导管顶端的晶片发射和接收超声信号，经计算机处理后将影像送到视屏上实时显示血管的横断面图像。在主机上，可选择导管类型、频率和测量深度，并可由键盘输入病人的有关信息。超声图像可进行实时录像，可进行连机或脱机图像定性和定量分析等。
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IVUS操作要求
1. 常规经右股动脉穿刺，插入8F引导导管至相应的冠状动脉口，行选择性冠脉造影。然后在X线透视下沿靶血管插入直径0.014寸的引导钢丝至血管远端，沿引导钢丝将超声探头导管插入靶血管远端，在透视下缓慢后撤探头导管。当探头导管以1800转/分作360°旋转时可连续获得30帧/秒的血管横轴实时切面图像。
2. 机械探头在使用前需经导管顶端注入0.5 ml无菌蒸馏水并作排气处理。在行血管内超声检查前，应经冠脉内注入硝酸甘油200 μg以预防冠状动脉痉挛并产生最大的血管扩张。
3. 操作过程中，血管造影和血管内超声分别同步显示导管探头在管腔内的部位和相应的冠状动脉管壁的结构形态。血管内超声成像予录像记录供脱机回放分析。
IVUS的临床应用
, http://www.100md.com 1. 诊断早期病变并可明确冠脉造影有疑问或含糊的病变，近年来，IVUS已广泛用于临床。正常血管壁在超声上表现为三层结构，内层为一较强回声亮环，厚度为0.2 mm，来自血管内膜和内弹力膜，中层为低回声暗带，厚度为0.6～0.7 mm，来自血管中膜，外层为较明亮的强回声带，由血管外膜外弹力层组成。年轻人的正常冠脉的三层结构常不清楚。早期动脉粥样硬化仅表现为内膜增厚，血管壁的三层结构仍可辨认，随着病变进展，内膜进一步增厚，中层低回声带变薄甚至消失，血管壁三层结构不易辨认，内膜腔可出现斑块。IVUS的最大潜力是对早期动脉粥样硬化病变进展及消退的评价。我们分析了135例临床诊断或怀疑冠心病而冠脉造影(CAG)正常的IVUS及临床表现，其中仅28例IVUS完全正常，血管内膜增厚38例，69例有各种不同性质斑块，其中19例(14%)血管面积狭窄≥50%，有6例接受了PTCA或支架置入。在内膜增厚和斑块的患者中，有3例陈旧性心肌梗塞，4例变异性心绞痛，20例不稳定型心绞痛，33例稳定型心绞痛。斑块组与非斑块组之间的冠心病高危因素比较差异有显著性。因此，如冠脉造影正常，临床有典型心绞痛，男性，年龄大，吸烟，血脂高，血压高等，应进一步行IVUS检查。
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2. 管腔及斑块定性定量评价：超声可测量管腔内径、截面积、斑块面积、斑块面积占管腔面积的百分数(管腔狭窄百分数)等。由于动脉粥样硬化斑块的成分有较好的声学特征，根据超声图像的回声强度可对斑块做出定性诊断。脂质斑块(软斑块)的透声性好，回声低，其强度低于血管外膜回声；纤维斑块的回声高于血管外膜回声；钙化斑块回声强并伴有声影。纤维和钙化斑块称为硬斑块。混合性斑块则具备上述两种或两种以上的回声特点。与组织学对比研究表明，IVUS能对100%的钙化斑块，91%的纤维斑块及78%的脂质斑块作出准确的定性诊断。IVUS还能显示向心性斑块和偏心性斑块。
3. 在冠心病介入治疗中的应用：①由于IVUS能对病变性质和程度作出准确判断，故对指导介入治疗方式和类型的选择是很有价值的。两项大系列研究发现IVUS改变了20%以上的介入治疗决策。不少临床研究认为IVUS增加了操作者的自信，也增加了他们对病变发展解释的经验。一些大的医疗中心同意采用IVUS作为介入前的常规检查。②当钙化斑块存在时，钙化斑块的深度，在血管周径上的范围对介入治疗方法的选择及预测介入并发症的危险性至关重要，而冠脉造影检出钙化斑块的敏感性很低，对检出>180°血管周径的钙化病变的敏感性仅60%， 对小的钙化斑块的诊断更不可靠。 1155处冠脉病变中， IVUS检出钙化斑块占73%， 而造影仅38%。 钙化斑块及其范围是PTCA发生斑块破裂和夹层的因素， 弥漫性内膜下钙化病变作定向旋切的并发症发生率高。 对>180°的浅表斑块推荐使用旋磨技术。我们对150例冠脉病变患者比较了冠脉造影和IVUS两种方法对靶血管钙化病变的检出率，IVUS对靶血管钙化斑块的检出率为75.3%，而冠脉造影仅34.6%，是IVUS的一半。IVUS能清楚显示钙化斑块的范围(以占血管周径弧度表示)及类型，即表浅型或深在型(44.3%为表浅型，49.6%为深在型，6.1%为混合型)。而冠脉造影55.8%的钙化病变不能区分位于血管壁的深浅位置。冠脉造影检出钙化病变的敏感性和特异性分别为46%和86.5%，故IVUS对准确识别钙化斑块，采取合适的介入方法具有重要的临床意义。③探讨PTCA机制及评价PTCA效果和并发症：PTCA中，血管壁的伸展和夹层形成是主要作用机制，显著的斑块压缩也是机制之一，其病理基础是弥漫性斑块断裂。血管壁的弹性回缩往往是PTCA失败的原因。PTCA后由于斑块破裂，夹层形成，造影剂渗入到破裂的斑块和夹层中，故CAG常常高估血管内径，低估残余狭窄程度。IVUS可准确测量管腔内径、残余斑块面积和残余狭窄。我们对50例冠心病68支血管行PTCA前后均做了IVUS检查，结果发现在PTCA前，冠脉造影和IVUS二者在斑块面积、管腔面积狭窄的测量上相关良好，但PTCA后二者相关差，冠脉造影往往高估PTCA效果(PTCA效果的满意率CAG和IVUS分别为61.8%和29.4%)。冠脉造影不能分辨脂质斑块、纤维斑块和混合斑块，对钙化和夹层的检出率低于IVUS(对夹层的检出率CAG和IVUS分别为35.3%和70.6%)。需要置入支架的比率CAG和IVUS分别为38.2%和70.6%。经多因素回归分析发现PTCA管壁伸展与脂质斑块、球囊扩张总时间和扩张压力呈正相关，管壁夹层与钙化斑块和扩张的最大压力呈正相关，与扩张总时间关系不大。④引导支架置入：支架置入可降低血管再狭窄，但支架可能发生急性或亚急性血栓形成。IVUS的重要作用是指导和评价支架的置入。支架置入后，CAG满意的病人中有40%IVUS不满意，表现为支架扩张不全，残余腔狭窄或支架段管腔不规则、偏心等。对不满意者需再次或多次扩张。支架置入满意的标准为支架扩张对称，内径3 mm，贴壁良好，长度足够，覆盖夹层等。我们将100例支架置入者随机分为CAG引导置入组(53例)和IVUS引导置入组(47例)，性别、年龄、冠心病危险因素、治疗及冠脉造影A、B、C型病变两组无差别，CAG组和IVUS组平均球囊扩张压力分别为8.7和12.3 atm，扩张总时间分别为96.1和120.5秒，扩张次数分别为1.7和2.3次(P均<0.05)。平均随访6.6月，CAG组发生心脏事件18例(34%)，包括急性血栓形成致急性心肌梗塞1例，心电图定位分析与靶血管相关的心绞痛发作11例，血管重建3例和心源性死亡3例。IVUS组仅3例发生心绞痛(心脏事件6.4%)(P<0.05)。此结果说明IVUS引导支架置入在保证支架满意置入，减少并发症方面明显优于冠脉造影。
血管内超声的局限性
最大的不便是冠造时需不断更换导管，增加了操作时间，如超声探头和球囊在一根导管上就能便利操作，并可节省费用。由于超声探头偏大，血管严重狭窄时，探头不能通过狭窄血管，不能观察原始病变。超声导管如在管腔中偏心位置，就会影响导管贴近侧的管壁结构的观察。广泛钙化病变往往因钙化后声影影响对管壁结构的识别。超声导管价格昂贵使此项技术的应用受到一定的限制。
(收稿 1999-07-12), 百拇医药