陈韵岱教授:OCT技术的现在和未来

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光学相干断层成像(OCT)是继血管内超声(IVUS)后出现的一种新的冠状动脉内成像技术,在评价易损斑块和指导支架植入,尤其是在急性冠脉综合征(ACS)等冠心病诊疗领域日益受到关注。

 

在近期举行的“第五届儒道心学国际心血管病学会议”上,中国人民解放军总医院陈韵岱教授作“OCT技术的现在和未来”学术分享,医谱学术特将精彩内容整理成文,供临床医生参考。

 

OCT技术简介

 

OCT是使用近红外光探测生物组织微米级结构的高分辨率影像技术,分辨率可达10μm,能清楚观察到组织内部细微结构,因其结果与病理检查高度一致,在医学界被称为“光学活检”。

 

冠脉OCT发展历程

 

OCT设备发展史

 

OCT识别易损斑块

 

斑块评估手段

 

相较于IVUS,OCT可以看到易损斑块更细微的组织结构,并且其与病理组织学结果间具有良好的对应性。此外,OCT拥有较好的分辨率,轴向分辨率可达10μm,横向分辨率可达20μm,约为IVUS的10倍,可在体呈现清晰的斑块结构情况。对于易损斑块的识别,OCT是目前最准确的在体手段。

 

哈医大二院团队的一项研究[1]以883名接受直接PCI的急性心肌梗死(AMI)患者为研究对象,对其所有3条主要冠脉[即左前降支(LAD)、左回旋支(LCX)、右冠脉(RCA)]行OCT检查,以明确OCT识别的高危斑块是否可以预测心脏不良事件的发展和未来罪魁祸首病变的位置。结果显示,OCT可通过识别易损斑块进而识别高危患者和病变。对AMI患者的血管造影非梗阻区域进行OCT成像,有助于识别具有未来心脏不良事件风险的患者和病变。OCT确定的高风险特征[(即薄帽型纤维动脉粥样硬化(TCFA)、最小管腔面积(MLA)<3.5 mm2,以及二者的组合]对患者水平和病变水平事件具有强烈和独立的预测作用。

 

OCT下高危特征斑块在患者水平和病变水平分析中的预后价值

 

OCT可通过识别易损斑块进而识别高危患者和病变

 

近年来,COT在软件方面也取得进展,如通过斑块光衰指数(IPA)来评价易损斑块。IPA由Van Soest教授等人于2016年提出。在不增加硬件成本的情况下,IPA可全方位评估斑块稳定性,实现从定性到定量的跨越,且IPA不受操作者主观偏移,是一种高效的斑块易损性评估方法,为易损斑块的检测、临床预后预测、临床用药以及PCI策略提供指导。

 

不同类型IPA

 

此前,陈韵岱教授团队完成了病理对照-IPA识别冠脉危险斑块的准确性验证研究,通过对比30个冠脉节段,461张病理切片,证实了IPA可以精准识别斑块性质,通过IPA值的高低提供斑块危险分层信息(IPA值高:脂质坏死核心、巨噬细胞团、胆固醇结晶等;IPA值低:钙化、纤维帽等),验证了IPA算法的准确性,为其临床应用提供重要依据。

 

近年来,脂质纤维帽比值(LCR)作为斑块易损性新的评价指标也开始展露头角。研究[2]发现,基于OCT的LCR,与血流分数(OFR)联合可识别高风险非罪犯血管,LCR>0.33且OFR≤0.84的患者,2年后发生非罪犯血管相关的主要心血管不良事件(MACE,心源性死亡、心脏骤停、急性心梗、缺血驱动的血运重建)的风险大约是这两项指标中至少一项正常者的43倍。

 

LCR与OFR评估2年后非罪犯血管相关MACE的效能

 

OCT在ACS中应用

 

美国哈佛大学附属麻省总医院心内科IK JANG教授牵头撰写的OCT在冠心病诊治的最新综述2022年4月1日在NATURE REVIEWS CARDIOLOGY(影响因子:49.42)在线发表[3],对OCT发现ACS的常见机制及诊治流程等作出指导。陈韵岱教授、于波教授受邀参与该综述的撰写。

 

OCT发现ACS的常见机制

 

OCT指导ACS介入诊治流程

 

HARP-MINOCA研究[4]是一项国际多中心、前瞻性、观察性研究。研究首先对临床诊断为心肌梗死(MI)的女性进行冠脉造影检查,入选冠脉造影显示所有主要动脉的狭窄程度均小于50%且无自发性冠脉夹层的患者。然后对患者三支主要冠状动脉(LAD、LCX、RCA)行OCT检查及心脏磁共振(CMR)检查。OCT主要是为了显示罪犯病变的特征;CMR主要用于区别缺血性和非缺血性心肌损伤。

 

HARP-MINOCA研究流程

 

在该研究中,接受OCT检查的145名患者中,67人(46.2%)明确了罪犯病变。具体原因包括斑块破裂(58,40%);无斑块破裂的血栓形成(纤维帽完整的血栓或孤立性血栓)(5,3%);斑块内空腔(31,21%);分层斑块(19,13%);冠脉痉挛(3,2%);自发性冠状动脉夹层(1,0.7%)。

 

145名行OCT检查的患者中,有116人进一步接受了CMR检查,其中86人(74%)发现异常。62(54%)人发现缺血病因:38名(33%)发现梗死,24名(21%)发现局部损伤;24名(21%)发现非缺血病因:心肌炎17名,Takotsubo综合征4名,其他心肌病3名。

 

116名同时接受OCT和CMR检查的女性中,98人(84.5%)可鉴别病因,其余18例(15.5%)未能确定病因,高于单纯OCT检查(51/116=44.0%,P<0.001)或单纯CMR检查(86/116=74.1%,P=0.001)。

 

OCT和CMR多模式成像结果

 

最终,该研究证实,联合应用OCT和CMR多模式成像,可以明确85%的女性MINOCA患者的潜在病因,显著高于单独使用OCT或者单独使用CMR,可更好帮助患者进行对因治疗。

 

OCT指导复杂PCI

 

OCT指导介入治疗临床研究新进展

 

ILUMIEN IV是一项全球前瞻性、单盲、随机对照临床试验[5],旨在评估与血管造影术引导相比,OCT引导的PCI策略是否会获得更大的最小支架面积(MSA),改善临床结局。该试验是首个为证实OCT引导复杂冠脉病变介入优于造影引导而设计的随机对照试验(RCT),开始于2018年05月17日,完成于2023年02月28日。其研究数据在2023年欧洲心脏病学会(ESC)年会上进行公布。

 

ILUMIEN IV研究设计

 

Disrupt CAD III研究[6]是一项前瞻性、单臂、多中心试验,入选冠脉原位病变存在重度钙化的患者(血管直径 2.5-4.0mm,狭窄≥50%,病变长度≤40mm)。研究的主要安全性终点是30天内无MACE(心源性死亡、心肌梗死或靶血管血运重建)事件发生,主要有效性终点为手术成功率(支架成功植入,残余狭窄<50%,且住院期间无MACE事件发生)。根据OCT影像,67.4%的病变可以观察到多平面钙断裂,无论是否观察到钙化破裂,均观察到极佳的MSA、狭窄面积和支架扩张结局。研究结果提示,对于存在严重钙化的CAD患者,在支架植入前行血管内冲击波能量钙化碎裂术(IVL)预处理安全有效,可以优化支架植入效果,且患者耐受性良好,主要体现在围术期和血管造影并发症发生率较低。

 

RENOVATE-COMPLEX-PCI是一项多中心、前瞻性、开放标签的随机对照临床试验,旨在探究在复杂冠状动脉病变患者中,血管内成像引导下的PCI是否能改善临床结果。研究结果显示,IVUS/OCT指导复杂冠状动脉病变PCI可以降低心因性复合死亡、靶血管相关心肌梗死以及临床驱动靶血管血运重建的风险[7]

 

单纯造影vs腔内影像

 

OCT指导支架失败

 

当前,诸多指南与共识均推荐腔内影像指导支架内再狭窄(ISR)的治疗,最新欧洲专家共识推荐根据OCT识别ISR发生机制,并制定干预策略。

 

指南与共识推荐腔内影像指导ISR治疗

 

根据OCT识别ISR发生机制,并制定干预策略

 

LIGHTLAB研究[8]在全美12家中心展开,通过全程应用OCT指导PCI治疗决策的选择,对比术者应用OCT前后对病变的判断(病变类型、形态、长度、支架尺寸、优化/后扩张策略等)来揭示OCT指导的PCI如何影响临床治疗的决策制定。研究发现,OCT指导影响了95%ISR病变的治疗策略,与原位冠脉病变相比,OCT对ISR病变治疗策略调整的影响更为显著,这也再次印证,腔内影像指导冠脉支架植入是未来精准PCI发展的大趋势。

 

OCT指导影响了95%ISR病变的治疗策略

 

新技术与未来趋势

 

在分享中,陈教授着重介绍了显微OCT(μOCT)、多模态融合等OCT未来发展的新技术、新趋势。

 

μOCT

 

普通OCT不足以识别冠状动脉病变的许多关键特征,如血管壁内中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、血管平滑肌细胞和成纤维细胞的存在,而μOCT可以在细胞和亚细胞水平上原位观察冠状动脉微观结构,可识别单核细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞、胆固醇晶体以及白细胞。

 

 

冠状动脉内皮细胞(EC)层(蓝色区域)在内弹性层(IEL)(粉色虚线)上形成凸起(黄色箭头),在μOCT上清晰可见

 

 

多模态融合

 

不同多模态影像技术识别冠脉斑块易损性能力比较

 

陈教授指出,不同多模态影像技术的融合将成为未来的发展趋势,如IVUS-OCT双模态成像在成像效能、软件界面方面,为临床医生提供了较大的帮助;结合NIRS的多模态腔内影像技术可识别ACS的发病机制;通过OCT-NIRF双模导管联合IVUS对兔子主动脉成像的研究提示,NIRF可用于对内膜下炎症反应的评估。

 

结合NIRS的多模态腔内影像技术识别ACS的发病机制

 

OCT-NIRF双模导管联合IVUS对兔子主动脉的成像

 

小 结

 

OCT作为一种有效的血管内检测手段,具有组织分辨率高的特点,对于减少不良心血管事件的发生具有重要的意义。

 

OCT在识别易损斑块、ACS精准诊治、复杂病变介入指导等方面具有重要价值,未来在这些方面也会有更多循证医学证据的支持。

 

基于人工智能OCT图像识别与治疗决策支持、多模态影像并结合冠脉功能学是未来发展的重要方向。

 

 

参考文献 上下滑动查看

 

[1]Jiang S, Fang C, Xu X, et al. Identification of high-risk coronary lesions by 3-vessel optical coherence tomography[J]. Journal of the American College of Cardiology, 2023, 81(13): 1217-1230.

[2]Hong HH,et al. JACC: Asia.Available online 24 May 2022.

[3]Nat Rev Cardiol. 2022 Apr 21. doi: 10.1038/s41569-022-00687-9.

[4]Reynolds HR, Maehara A, Kwong RY, et al. Coronary Optical Coherence Tomography andCardiac Magnetic Resonance Imaging to Determine Underlying Causes of MINOCA inWomen. Circulation 2020.

[5]Ali Z, et al. Optical coherence tomography-guided coronary stent implantation compared to angiography: a multicentre randomised trial in PCI - design and rationale of ILUMIEN IV: OPTIMAL PCI. EuroIntervention. 2021 Jan 20;16(13):1092-1099. 

[6]Journal of the American College of Cardiology.2020.76(22)

[7]J.M.Lee,K.H.Chor,Y.B.Song,et al. Intravascular Imaging-Guided or Angiography-Guided Complex PCI. N ENGL J MED. 2023; DOI: 10.1056/NEJMoa2216607.

[8]Insights from the LightLab lnitiative. TCT

 

 

 专家简介 

陈韵岱 教授

东南大学附属中大医院

博士生导师,心脏介入学和心血管影像学的学术带头人。

 

解放军总医院心血管病医学部主任、全军老年心血管病研究所所长。

 

中国医疗保健国际交流促进会心血管病学分会主任委员、全军心血管内科专业委员会主任委员、中国医师协会胸痛专业委员会副主任委员/心血管内科医师分会常务委员、中华医学会心血管病学分会委员,《Journal of Geriatric Cardiology》(SCI 收录)主编。

 

先后主持国家及省部级课题21项;牵头国内外多中心临床研究22项,获省部级二等奖以上科技成果6项,作为第一完成人获国家科技进步二等奖1项(2019年)、省部级成果一等奖2项、二等奖3项,授权国家发明专利12项,近5年以第一或通讯作者在JACC、JACC-Cardiovascular Imaging和 J Pineal Research等国际知名期刊发表论文143篇,IF最高20.59,主编专著5部。近5年牵头并发布心血管病行业指南或专家共识5项。

 

 

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