尽管在理解和管理方面取得了显著进展,心血管疾病仍然是全球死亡的主要原因。传统上,诊断和治疗策略通常针对阻塞性冠状动脉病变。然而,越来越多的证据支持非阻塞性机制在心肌缺血中的关键作用,促使了一种新的分类方法,将急性心肌缺血综合征(AMIS)与非急性心肌缺血综合征(NAMIS)区分开来。在此背景下,光学相干断层扫描(OCT)在评估阻塞性和非阻塞性缺血机制中发挥了重要的诊断作用。在急性心肌缺血综合征中,OCT能够识别主要斑块失稳机制,并有助于诊断无阻塞性冠状动脉的心肌梗死(MINOCA),从而区分动脉粥样硬化和非动脉粥样硬化原因。在非急性心肌缺血综合征中,OCT协助评估狭窄严重程度、斑块形态、易损性和愈合情况,并可能有助于诊断无阻塞性冠状动脉的缺血(INOCA),识别心肌桥和心外膜痉挛,同时结合常规功能性评估中间狭窄。本综述概述了OCT在各类缺血综合征中的临床应用扩展,强调其在连接阻塞性和非阻塞性病理生理学以及支持对缺血性心脏病进行更全面诊断方法中的作用。
关键词:光学相干断层扫描;急性心肌缺血综合征;非急性心肌缺血综合征;定制疗法;精准医疗
1. 引言
正如柏拉图《理想国》第七卷“洞穴寓言”所述:“走出洞穴并摘下眼罩的人开始看到光。通过看见,他逐渐理解,最终惊叹于他不再敢相信的光明与美好。” 尽管在理解病理生理学和管理已知风险因素方面取得了显著的科学进展,但心血管疾病仍然是全球发病率和死亡率的主要原因[1]。传统上,心外膜冠状动脉的动脉粥样硬化阻塞被认为是心肌缺血的主要原因,指导着诊断和治疗方法。然而,随着对心肌缺血机制理解的深入,很明显非阻塞性机制也显著导致缺血综合征。这一范式转变促成了一个新的分类系统的开发,将急性心肌缺血综合征(AMIS)与非急性心肌缺血综合征(NAMIS)区分开来[2]。这一修订后的框架整合了阻塞性和非阻塞性机制,确保了一个更全面且符合临床相关性的模型,用于评估和管理缺血性心脏病。
在这种演变的背景下,光学相干断层扫描(OCT)作为一种强大的血管内成像工具崭露头角,超越了其在评估心外膜冠状动脉病(CAD)方面的传统角色[3,4]。最初,OCT主要用于澄清模糊的血管造影结果,克服二维冠状动脉造影的局限性,识别急性冠脉综合征(ACS)的潜在机制[5],并指导经皮冠状动脉介入治疗(PCI)[6]。然而,随着时间的推移,其作用显著扩大,被证明在没有明显冠状动脉狭窄的情况下诊断心肌缺血也非常必要。OCT提供高分辨率成像,能够检测阻塞性和非阻塞性缺血综合征中的关键病理特征。在急性心肌缺血综合征中,OCT可以揭示斑块破裂(PR)、斑块侵蚀(PE)和爆发性钙化结节(CNs),帮助阐明ACS的机制[5]。在无阻塞性冠状动脉的心肌梗死(MINOCA)中,OCT能够区分动脉粥样硬化的原因(如非阻塞性冠状动脉中的PR、PE和CNs)与非动脉粥样硬化的原因,包括自发性冠状动脉夹层(SCAD)、心外膜冠状动脉痉挛(特别是使用乙酰胆碱测试时评估)和冠状动脉栓塞[7]。在非急性心肌缺血综合征中,OCT在评估由心外膜冠状动脉狭窄引起的缺血方面发挥关键作用,评估斑块形态和狭窄严重程度[3,4],同时提供关于斑块易损性[8]和斑块愈合[9,10]的见解。此外,在无阻塞性冠状动脉的缺血(INOCA)中,OCT可以检测心外膜冠状动脉痉挛[11]和心肌桥(MB)[12],这些情况在传统冠状动脉造影中可能无法诊断。
本叙述性综述旨在探讨OCT在急性心肌缺血综合征和非急性心肌缺血综合征中的扩展作用,强调其不仅在评估冠状动脉阻塞性疾病(CAD)方面的重要性,而且在检测和表征非阻塞性缺血机制方面的作用,突出OCT在现代心血管医学中的变革性角色。为确保综合和最新的合成,我们使用PubMed、Scopus和Google Scholar数据库进行了有针对性的文献检索,重点是2000年至2024年3月期间发表的出版物。搜索术语包括“光学相干断层扫描”、“OCT”、“心肌缺血”、“MINOCA”、“INOCA”、“斑块破裂”和“斑块侵蚀”。纳入了同行评审的原创文章、临床试验、系统综述和立场文件,所有均以英文发表。虽然未进行系统性综述,但我们的目标是基于当前关于OCT在缺血性心脏病诊断应用的证据,提供具有临床意义的叙述,最终目的是弥合阻塞性和非阻塞性缺血条件之间的差距。
2. OCT的技术原理和临床作用:在冠状动脉疾病评估中的优势和局限性
OCT是一种尖端的血管内成像技术,与血管内超声(IVUS)和传统显微镜共享关键特性。OCT和IVUS在图像生成机制上有相似之处,因为两者都依赖于生物组织反射和折射信号的幅度和时间延迟——OCT使用光,而IVUS使用声音[3]。它们之间的核心区别在于能量源类型:OCT采用近红外光,而IVUS则使用高频声波。这种基本差异导致了不同的成像特性。光的传播速度比声波快得多(约30万公里/秒对比1500米/秒),其更短的波长提供了更高的分辨率。因此,OCT提供出色的轴向分辨率(1到20 µm之间),中等组织穿透深度(约2毫米),而IVUS虽然能够更深地穿透,但分辨率较低(通常为0.1到1毫米,取决于使用的频率)[3,13]。OCT能够生成详细的轴向、横截面甚至3D图像。轴向扫描通过测量光反射回组织结构所需的时间生成,多个A扫描被编译成B扫描,代表横截面视图。通过堆叠B扫描,可以渲染出三维重建(3D-OCT)。这些图像随后经过数字处理并进行颜色编码以便可视化。OCT与显微镜的相似之处在于所产生的图像质量——OCT扫描与组织学切片非常相似。然而,与需要切除组织样本并提供超高分辨率(≤1 µm)但穿透深度有限的传统显微镜不同,OCT能够在体内实时捕捉高分辨率图像,避免了活检的需要[3]。
OCT技术的核心是低相干干涉测量法。这种方法通过将从组织反射回来的光与参考臂的光进行比较,实现对组织结构的精确测量。一个基本的OCT设置使用迈克尔逊干涉仪,其中一束光被分成两路:参考光束和样品光束。在分别从其目标反射后,这两束光重新组合。它们的干涉图案,取决于光程差,提供了有关组织深度和结构的信息。根据电磁波是否同相位发生建设性或破坏性干涉。只有当光程差在光源的相干长度范围内——意味着波充分同步——才会检测到干涉。这要求光源具有低相干性,确保只有来自特定深度的反射会产生可测量的干涉[14]。
OCT最初于20世纪90年代初应用于眼科,1991年首次进行离体视网膜扫描[15]。OCT通过验证研究得以推广,这些研究将其结果与动物和人体组织的组织学发现进行比较。早期眼科OCT系统使用800纳米光,但转向1300纳米光允许更深层的组织成像,拓宽了其在其他医学领域的潜力。Brezinski及其同事于1995年首次探索了OCT在心血管成像中的应用,展示了其捕捉动脉粥样硬化斑块微观特征的惊人清晰度[16]。到1996年,Tearney等人首次进行了人体冠状动脉的体内OCT扫描[17],这是通过柔性仪器(如导管和内窥镜)的发展得以实现的。
早期OCT技术(特别是时域OCT(TD-OCT))的一个主要缺点是其成像速度慢,并且需要暂时清除血液,由于血液的高散射特性干扰了图像清晰度。这些限制在第二代OCT技术(即更快、更敏感的光学频域成像(OFDI))出现后得到了很大程度的克服,该技术已成为心血管成像的标准[3]。
如今,OCT已经发展成为诊断和指导冠状动脉疾病(CAD)治疗的重要工具。其提供实时、高分辨率的血管结构成像能力,使准确识别动脉粥样硬化斑块特征和支持准确诊断及治疗指导成为可能。这种详细的可视化支持更加精确、量身定制的治疗决策,提高了经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的安全性和有效性。因此,OCT现在被认为现代介入心脏病学的重要组成部分,发挥着传递个性化护理的核心作用。
尽管OCT在评估斑块形态、血栓成分和支架优化方面提供了无与伦比的空间分辨率和独特能力,但必须承认其局限性,并在其与其他血管内成像(IVI)模式中的角色进行背景化分析。其主要缺点之一是有限的组织穿透深度——大约1到2毫米,这可能会妨碍对更深层血管壁层的评估,尤其是在存在大血栓或致密钙化的情况下[3]。此外,OCT图像采集需要使用对比剂暂时清除血液,这在肾功能不全或血流动力学不稳定患者中可能不是最佳选择或禁忌[3,18]。OCT图像的解读也依赖于操作者,需要特定的培训和经验,OCT系统的成本和有限可用性可能限制其在非三级或资源有限环境中的常规使用。即使在配备OCT技术的三级护理中心,由于程序成本高和解读的学习曲线陡峭,其应用仍不理想。鉴于OCT是一种高度依赖操作者的模式,不经常执行OCT的临床医生可能缺乏充分利用其诊断潜力的专业知识,可能导致次优的图像采集或错误解读。在此背景下,人工智能(AI)工具在实时图像分析和解读中的整合代表了一个有前景的前沿。AI辅助平台可以标准化OCT读数,减少操作者间的变异性,并支持经验不足的用户识别关键病理特征,最终促进该技术在临床实践中的更广泛和有效使用。
相比之下,尽管IVUS的分辨率较低(~100 µm),但它提供了更大的组织穿透深度(达8 mm),能够评估斑块负担、重塑和外部弹性膜——在大口径或开口血管、尤其是左主干疾病中特别有用[3,19]。IVUS受血液伪影影响较小,无需注射对比剂,使其在某些患者群体中更为适用[3,19]。虽然OCT在表面钙化的描绘和钙厚度测量方面表现优异,但在可视化深部钙化结构和引导重度钙化段的病变准备方面,IVUS通常更具信息量[3,18,19]。近红外光谱(NIRS),常与IVUS结合,通过光谱分析检测富含脂质的斑块,增加了生物学洞察力,提供了沿延伸血管段的脂质负担定量评估。与OCT和IVUS不同的是,NIRS不提供结构性成像,缺乏空间分辨率,因此主要作为成分分析和风险分层的工具[20,21]。因此,每种成像方式都有其特定的优势和局限性,其临床应用应根据诊断目标、解剖特征和患者情况进行个性化选择。
从临床角度来看,OCT除了作为一个诊断工具外,还作为PCI过程中的辅助手段,以优化PCI变得越来越重要。根据最新的ESC指南,使用IVI(具体来说是OCT和IVUS)在几种临床情况下被推荐。对于慢性冠状动脉综合征(CCS)患者,IVI在解剖复杂病变(包括左主干(LM)疾病、真性分叉和长病变)中指导PCI具有I类、A级证据的支持[22]。在这些情况下,OCT提供的高分辨率可视化支持精确的病变评估、适当的支架尺寸选择和PCI后的优化,最终减少了支架失败和其他不良事件的风险。在急性冠脉综合征(ACS)中,当血管造影显示有明确的责任病变时,指南建议使用IVI(IIa类适应症)以优化手术策略和支架部署。此外,在责任病变不明确的情况下,OCT被特别推荐(IIb类适应症),因为标准血管造影无法充分阐明潜在机制[23]。特别是在MINOCA病例中,OCT能够识别非阻塞性PR或PE、冠状动脉血管痉挛、SCAD或冠状动脉栓塞——这些机制通常在血管造影上沉默或不明确,但在临床上却非常重要(见表1)。
表1. OCT在缺血综合征中的诊断角色。
3. 心肌缺血综合征:新命名法
几十年来,缺血性心脏病主要归因于心外膜冠状动脉的动脉粥样硬化性阻塞,塑造了诊断方法和治疗策略。然而,近期心血管研究的进展突显了非阻塞性机制的作用,表明即使在没有显著冠状动脉阻塞的情况下也可能发生心肌缺血[24]。这一不断发展的观点强调了病理生理学在缺血性心脏病中的核心地位,认识到冠状动脉狭窄本身并不能完全解释心肌缺血的复杂性,新兴证据突出了非阻塞性原因的重要性,如心外膜冠状动脉痉挛、冠状动脉微血管功能障碍(CMVD)、心肌桥(MB)和心外膜微循环压迫,它们共同导致缺血事件的发生[22,23]。为了更好地反映这种病理生理多样性,提出了一种新的分类系统,区分急性心肌缺血综合征(AMIS)和非急性心肌缺血综合征(NAMIS),更全面地整合了心外膜和非阻塞性缺血条件,脱离了传统的“狭窄为中心”模型。提议的二元分类引入了“急性”和“非急性”心肌缺血综合征,细化了现有术语,以涵盖更广泛的缺血条件[2]。在AMIS中,设立了针对急性冠脉综合征(ACS)的细分,同时还有另一个类别涵盖了所有MINOCA的原因。同样,NAMIS包括患有非急性阻塞性冠状动脉疾病的患者,将他们与经历INOCA的患者区分开来[2]。此框架确保识别心外膜和微血管性缺血的原因,促进了更精确和个性化的患者护理方法。在这个不断发展的情境中,通过整合先进的血管内成像技术(如IVUS、OCT和冠状动脉功能测试(CFT)),鼓励对缺血性心脏病的诊断和管理进行范式转变。
因此,对心肌缺血的理解有了显著进展,需要一种更精细和包容的分类系统。通过从“解剖学为基础”的模型转变为“病理生理学为中心”的方法,临床医生可以实现更高的诊断准确性,根据个体患者调整治疗策略,最终改善临床结果。然而,成功采用这一框架需要国际心血管协会的广泛共识、融入临床指南以及持续的研究,以优化其在心血管医学中的实际应用。
正是因为“事物首先是通过言语和语言存在的”,这个新名词不仅仅是一个语言上的变化——它标志着重新定义我们对缺血性心脏病的理解和管理的关键一步。通过重塑我们使用的术语,我们重塑了所接触的现实,促进了更清晰的诊断、更精确的治疗,最终带来了更好的患者护理。这样,语言不仅是描述的工具,更是变革的手段。
4. 光学相干断层扫描在急性心肌缺血综合征中的作用
4.1. 探索急性冠脉综合征的病理生理学:OCT的关键作用
尽管血管造影仍是检测急性冠脉综合征(ACS)责任病变最广泛使用的技术,但其作为二维成像技术的局限性在血管造影结果模糊、多处潜在责任病变或无法确定明确责任病变的情况下变得明显。在这些场景中,OCT提供了一个决定性的优势,提供超高的横断面分辨率影像,显示梗死相关节段。与传统的血管造影不同,OCT能够精确可视化斑块表型、血栓成分和量化,显著提高诊断准确性。OCT不仅仅是识别病变,更重要的是区分冠内血栓形成的主要病理过程:斑块破裂(PR)、斑块侵蚀(PE)和钙化结节(CN)[5,26,27]。
过去几十年中,临床和病理学研究显著推进了对ACS发病机制的理解。虽然动脉粥样硬化单独导致管腔狭窄和稳定型心绞痛,但ACS是由不稳定的斑块上的血栓形成引起的。PR是ACS的主要原因,但也发现了其他机制,如PE和CN[5,26,27]。
4.1.1. 斑块破裂和“斑块易损性”
PR代表了ACS的主要原因,约占病例的60%,其次是PE,较少见的是CN[26,27]。PR的特点是纤维帽破裂,形成血管壁内的空腔(图1,面板A)。这种破裂暴露了斑块的高凝血性坏死核心于血流中,触发冠内血栓形成,继而引发ACS[26]。PR是唯一具有明确前体病变的ACS通路:薄帽纤维动脉瘤(TCFA)[28,29,30]。TCFA是具有大脂质核心(脂质弧≥90°)并覆盖有薄纤维帽(≤65 μm)的斑块[3,29],作为斑块易损性的关键标志[29],正如多项研究所示,这种斑块表型与主要不良心脏事件(MACE)的发生相关联[20,21,31,32]。值得注意的是,TCFA的存在不仅限于责任病变,还反映了广泛的冠状动脉易损性,非责任病变通常也具有类似的高风险特征,使患者容易发生未来急性缺血事件[33,34,35]。在此背景下,多项试验探讨了预防性支架置入易损斑块可能是一种有效策略以降低MACE的假设。在PROSPECT ABSORB试验中[36],纳入了898名心肌梗死(MI)患者,以评估对高风险斑块的预防性干预的潜力。在治疗所有流量限制性病变后,使用IVUS检测易损斑块。参与者随后被分配接受单独的标准药物治疗或联合生物可吸收血管支架(BVS)。经过25个月的随访,虽然BVS组显示出更大的最小管腔面积(MLA),但这并未转化为统计学上显著降低的MACE相比单独药物治疗。PECTUS试验[37]是一项类似设计的研究,由于Absorb BVS退出市场而提前终止,未能收集到结论性数据。最后,PREVENT试验[38]——同类研究中规模最大的一项——纳入了1606名ACS和CCS患者,这些患者通过OCT、IVUS或NIRS检测到非阻塞性但高风险的斑块。结果显示,预防性PCI显著降低了MACE相比单独药物治疗,支持在通过先进成像技术识别易损斑块时进行早期干预。然而,尽管这些发现令人鼓舞,但重大局限性削弱了此类策略的临床适用性。PREVENT试验虽然是迄今为止规模最大、最全面的试验,但仍存在几个关键局限性,需要谨慎解读。首先,研究人群地域范围有限,仅限于韩国、日本、台湾和新西兰。这引发了对其发现能否适用于更广泛、更多样化人群的担忧。此外,女性仅占队列的27%,这一显著的代表性不足限制了对预防性PCI性别特异性反应的了解。另一个重要局限性在于试验的开放标签设计,这本身就带有偏倚风险,特别是与软终点相关的部分,如临床驱动的目标血管再血管化,这是MACE率下降的主要贡献者。此外,这些试验的整体事件率较低,可能影响结果的统计稳健性。此外,仅有2%的患者接受了前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型抑制剂治疗,尽管已知强化降脂治疗在减少斑块易损性方面具有益处[39,40,41]。这一低比例可能影响了结果,因为脂质管理在动脉粥样硬化进展中的关键作用。从成像角度来看,97%的患者使用IVUS进行评估,主要根据斑块负担和MLA来表征斑块易损性。尽管IVUS是一种有价值的工具,但它无法捕捉其他关键的易损性特征——如纤维帽厚度或脂质核心大小——而这些特征可以通过更先进的成像技术如OCT或NIRS更好地识别。这种对IVUS的依赖可能导致对真实“斑块易损性”的不完整评估。此外,值得注意的是,大多数预防性PCI的好处在前两年内显现。这种时间限制突显了管理冠状动脉易损性的一个根本挑战:尽管最初的预防性PCI,新的易损斑块可能会在其他地方随着时间的推移而发展,继续增加未来事件的风险。动脉粥样硬化的这种动态性质表明,试图通过一系列预防性干预措施来对抗斑块易损性既不可行也不有效。此外,该试验缺乏关于预防性PCI策略的成本效益数据。在资源分配至关重要的医疗环境中,理解这种做法的经济影响至关重要。在没有明确的成本效益证据的情况下,广泛采用仍然值得怀疑。另一个值得注意的遗漏是,该试验未在其结果中考虑围手术期心肌梗死。鉴于此类事件对患者预后可能产生重大影响,排除它们可能导致对预防性PCI相关实际手术风险的低估。鉴于这些局限性,显然尽管预防性PCI显示出潜力,但我们距离将其纳入常规临床实践仍有很长的路要走。冠状动脉易损性的复杂性,加上斑块进展的动态性质和广泛实施的实际挑战,突显了进一步开展更强大研究的必要性。这些研究应解决已确定的差距——特别是在成像准确性、长期效益、成本效益和全面结果评估方面——然后才能自信地推荐预防性PCI作为减少缺血事件的标准策略。
图1. 急性冠脉综合征的机制。面板(A):斑块破裂:纤维帽破裂(白色箭头)导致大的血管壁腔形成,暴露高血栓性的坏死核心于血流中,无血栓证据。面板(B):确定的OCT-侵蚀:完整的斑块上存在血栓,无纤维帽破裂的证据。混合血栓位于6至11点钟位置(白色箭头)伴后方阴影,下方为富含脂质的斑块。面板(C):爆发性钙化结节伴有纤维帽破裂和上方混合血栓(白色箭头)在严重钙化的支架内再狭窄背景下。星号表示导丝伪影。所有图片均来自作者个人档案,除非另有说明。
4.1.2. 斑块侵蚀
PE导致高达40%的ACS[8],其特点是内皮功能障碍或丧失,而没有纤维帽的破裂[18,42,43]。在OCT成像中,PE被确定为血栓或不规则管腔表面的存在,没有纤维帽破裂的证据。然而,由于OCT在检测内皮单层脱落方面的分辨率有限,只有在排除PR后才能诊断PE——具体而言,通过确认血栓下方存在完整的纤维帽[3,4]。OCT允许将PE分为两类:确定性和可能的PE。关键的区别在于底层的斑块特征。在“确定性”PE中,血栓清楚地显示在具有动脉粥样硬化特征(如脂质积累或钙化)的病变上的完整纤维帽上(图1,面板B)。相比之下,当在看起来正常的血管中看到血栓或管腔不规则时,没有任何明显的动脉粥样硬化斑块,则诊断为“可能的”PE[3]。与遵循明确病理序列的PR不同,PE本质上更具异质性,可以在不同斑块形态中发展,常常涉及那些被认为更“稳定”的斑块[26,42,44]。近年来,多项研究集中在ACS背景下PR和PE的病理生物学差异上。当前的证据表明,PR通常起源于富含脂质、纤维帽薄的斑块,被炎症细胞(尤其是巨噬细胞)浸润,并被基质金属蛋白酶降解。这一过程导致帽破裂,暴露坏死核心,并形成富含纤维蛋白和红细胞的血栓。相反,PE发生在没有帽破裂的情况下,涉及富含平滑肌细胞和蛋白聚糖的斑块,通常没有坏死核心。血栓主要由血小板组成。PE背后的机制包括内皮细胞凋亡、氧化应激、流动紊乱以及中性粒细胞胞外陷阱和Toll样受体2的激活[45]。这些不同的生物途径不仅在形态学和免疫学上区分侵蚀与破裂,还表明需要根据ACS的潜在机制采取个性化的治疗策略。与此证据一致,EROSION研究[46]及其一年随访[47]强烈支持在ACS中采用机制导向的方法。在OCT确认的PE病例中——其中纤维帽保持完整并且血栓形成于结构稳定的斑块之上——强化抗血栓治疗而不进行支架植入被证明既安全又有效。在一个月时,大多数患者显示出显著的血栓减少,而在一年时,92.5%的患者没有发生重大不良心血管事件。这与通常需要支架植入的PR形成对比,后者由于严重的结构破坏和更高的血栓风险。这些发现强调OCT可以指导个性化治疗,在侵蚀情况下避免不必要的支架植入,并通过定制的干预策略改善结果。
4.1.3. 爆发性钙化结节
钙化结节(CN)是一种突出到冠状动脉腔内的严重钙化结节性病变。当CN呈现无纤维帽破裂且无覆盖血栓时,被归类为非爆发性。相比之下,爆发性CN是一种罕见但重要的ACS原因,约占病例的5%。在这种形式中,CN会突破纤维帽,导致血栓形成[48]。基于OCT的ACS机制诊断可能尤其具有挑战性。它需要识别一个突出的、结节状的钙化病变,并明确显示纤维帽破裂和血栓,通常发生在广泛的钙化动脉粥样硬化背景下。然而,在责任部位可能无法轻易看到底层的斑块表型,因为血栓相关的背向阴影会遮挡血管壁。因此,通常需要仔细检查整个回撤过程,以识别周围的钙化负担并支持爆发性CN的诊断。这一诊断不仅依赖于局部成像特征,还需要对整体血管疾病表型进行全面评估(图1,面板C)[3,26,27]。
4.2. 使用OCT进行冠状动脉内血栓的定性和定量评估
传统冠状动脉造影在评估冠状动脉内血栓方面有显著局限性,因为它只提供间接的血栓材料可视化。高级分析方法如双重定量冠状动脉造影(dual-QCA),结合边缘检测和视频密度测定法来估计血栓体积,扩展了血管造影的能力。然而,即使使用dual-QCA,血管造影仍然是一个间接且灵敏度和准确性有限的模态,相较于直接的血管内成像(IVI)技术[49]。在此情景下,OCT提供了对冠状动脉内血栓前所未有的洞察,提供了其它成像模态无法匹敌的诊断信息。得益于其高分辨率和光学清晰度,OCT能够将冠状动脉内血栓识别为附着在血管壁上或自由漂浮在管腔内的不规则团块[3]。除单纯识别血栓外,OCT还能根据其光学特性区分血栓形态和组成。红色血栓主要由红细胞组成,通常在OCT上表现为高背向散射和显著信号衰减,常伴有后方阴影(图2,面板A)。相比之下,白色血栓主要由血小板组成,产生低强度信号且后方几乎无衰减(图2,面板A)。OCT还能够检测混合血栓,这些血栓表现出红色和白色血栓的特征组合,形成中间光学轮廓(图2,面板B)[3,4,18]。在评估ACS的责任病变时,重要的是要注意冠状动脉内血栓可能并不总是可见,因为自然血栓溶解或先前施用抗血栓或溶栓治疗的缘故。因此,无法检测到血栓并不一定排除其初始存在。
图2. 血栓。面板(A):支架内血栓形成的大支架贴壁不良(双头箭头表示贴壁不良支架与血管壁之间的距离)情况下。可以看到红色血栓(高背向散射和后方阴影)伴随基础斑块的衰减(虚线箭头),以及白色血栓(低背向散射且无后方阴影)(白色箭头)。面板(B):富含脂质斑块背景下的混合血栓(确定的OCT-侵蚀)。星号表示导丝伪影。所有图片均来自作者个人档案,除非另有说明。
除了定性血栓评估外,OCT还通过不同的评分系统实现了半定量表征。Prati的血栓评分是一种基于OCT的定量方法,用于评估冠状动脉内血栓负荷,该评分系统在COCTAIL(ClearwayRx系统在光学相干断层扫描后使用阿昔单抗冠状动脉内局部输注减少急性冠状动脉综合征患者的冠状动脉内血栓)试验中引入[50]。该评分系统通过评估每个OCT横断面上被血栓占据的象限数量来确定血栓的范围。每个横断面被分类为无血栓(评分为0)或血栓影响1、2、3或全部4个象限(分别评分为1到4)。总血栓负荷则通过所有横断面的分数总和计算得出,提供了血栓负荷的综合测量。除了评分之外,OCT还允许量化血栓体积[51]。这是通过在多个帧中追踪血栓区域,计算平均面积,并将其乘以血栓长度来完成的。这种方法提供了更精确的血栓负荷测量,有助于制定针对患者的治疗策略[52]。
总之,OCT已经成为检测冠状动脉内血栓的金标准,尤其是在血管造影成像不确定或模糊的情况下。由于其卓越的高分辨率成像能力,OCT可以在传统血管造影可能遗漏的情况下提供关键的清晰度,允许对责任病变进行更精确的评估,优化介入策略并改善ACS管理中的患者结果。
4.3. 支架血栓形成作为ACS的原因:OCT在检测和理解早期和晚期支架失败机制中的作用
尽管药物洗脱支架(DES)技术、PCI技术和抗血栓方案取得了实质性进展,支架血栓形成(ST)仍然是一个显著风险,因为它可能导致突发心脏事件,约占术后MI的20%[53]。学术研究联盟(ARC)系统根据诊断信心将ST分类——将事件归类为明确、可能或疑似——并根据发生时间分类:早期(30天内)、晚期(31天至1年)和极晚期(超过1年)[54]。ST的发生是多种因素相互作用的结果,包括患者特异性、病变相关和手术成分。从临床角度来看,合并症如糖尿病、慢性肾功能损害、恶性肿瘤、周围血管疾病和年轻年龄增加了个体易感性[55]。过早停用双重抗血小板治疗(DAPT)、ACS作为初次表现、遗传因素和受损的左心室功能[56,57]也会增加早期血栓事件的易感性。
病变相关的促成因素包括左主干(LM)受累、小血管疾病、重血栓负荷、分叉病变和广泛的钙化。支架相关的风险取决于ST的时间线,细支柱和小直径增加了早期ST的可能性,多个重叠支架倾向于引起较晚事件,而过长的支架在这两种情况下都起到了作用。手术因素进一步促成了ST的发展,支架扩张不足和贴合不良、支架边缘剥离和“地理缺失”对早期ST尤为重要。相比之下,延迟愈合过程、金属支柱暴露于循环血液成分、获得性晚期贴合不良、重叠支架和进行性新生内膜动脉粥样硬化已被与晚期和极晚期事件相关联[53,55,57]。鉴于ST的多因素性质,OCT已成为预防和诊断中的宝贵工具,能够实时检测病变和手术风险因素,并精确表征失败机制以指导个性化治疗。
OCT在评估支架失败机制(包括支架扩张不足、贴合不良和支架边缘剥离(SED))方面具有不可或缺的价值,这些机制显著影响PCI后的结果。支架扩张不足特别是已确立的不良事件预测因子,因为扩张不足会导致血流受损并增加血栓风险。在评估PCI成功的关键参数中,最小支架面积(MSA)起着基础作用。DOCTORS试验[58]强调了次优MSA与主要心血管事件发生率较高的强相关性,而CLI-OPCI登记研究的结果将4.5 mm²确定为预测主要心血管事件的阈值[59]。对于LM疾病和现行欧洲经皮心血管介入基金会(EAPCI)指南推荐远端LM的MSA值超过7 mm²,近端LM超过8 mm²,以优化临床结果并防止晚期不良事件[6]。更广泛地说,相对支架扩张>80%被认为是PCI优化的关键目标[6]。达到这一水平的扩张不仅对于最大限度地降低ST风险至关重要,还可以防止支架内再狭窄和血管愈合受损。凭借高分辨率、实时成像,OCT在确保最佳支架扩张方面发挥着重要作用,允许立即识别和纠正扩张不足,从而提高PCI成功率和长期患者结果。
支架贴合不良(SM),定义为支架支柱与血管壁之间的距离超过支柱厚度,是另一个导致ST的关键因素。急性支架贴合不良(ASM)出现在支架部署时,通常归因于支架相对于实际血管尺寸的欠尺寸。另一个常见原因是支架植入在一个ectatic段上,这可能导致ectasia部位出现局部贴合不良区域,尽管支架边缘在近端和远端与血管壁良好贴合[60,61]。相比之下,晚期支架贴合不良(LSM)可能是由于持续的急性贴合不良未能解决(晚期持续SM)或由于血管重塑逐渐发展(晚期获得性SM)[62]。虽然约一半的ASM病例会在短时间内自我纠正[60],但LSM与更高的不良事件风险相关,这种风险随着总贴合不良体积(TMV)的增加而按比例增加[63]。根据EAPCI指南,如果ASM超过0.4毫米且长度大于1毫米,应予以纠正,因为较小的区域更有可能随着时间自然解决[6]。在这种情况下,OCT在预防、诊断和治疗SM方面发挥了不可替代的作用。它通过准确的支架尺寸选择和适当的病变准备帮助预防SM。除了预防,OCT还能检测ASM和LSM,通过测量支柱与血管壁之间的距离、评估支柱厚度和测量贴合不良的纵向延伸,提供精确的量化。这种细节水平使介入心脏病学家能够确定是否需要矫正,并评估后扩张的有效性,确保最佳的支架贴合,尽量减少未来并发症的风险。
另一个导致ST的主要因素是支架边缘剥离(SED),OCT检测SED的敏感性远远高于IVUS。根据ILUMIEN III研究[64],SED被分为重大和轻微两类,重大剥离定义为周向扩展≥60°或长度>2毫米。在这种情况下,OCT被证明是必不可少的工具,因为它通过精确的病变准备、最佳的支架放置和受控的后扩张来预防SED,所有这些都针对斑块的形态和长度量身定制。此外,OCT能够在支架部署后立即检测SED,促进及时干预以纠正剥离,从而减少ST和支架内再狭窄的风险,最终改善长期结果。
值得注意的是
,另一个晚期和极晚期ST的风险因素是未覆盖的支架支柱的存在,正如PRESTIGE[65]和PESTO[66]登记数据所强调的。尽管许多支架支柱在植入后不久可能仍然暴露在外,但生物机制——包括新生内膜形成和内皮细胞再生——通常会在愈合过程中逐步覆盖这些支柱。根据OCT标准,当在支架支柱上检测到>0 µm的组织时,确认支柱被覆盖[67]。通过识别未覆盖的支柱数量并将其除以总可分析支柱数量,OCT还可以计算未覆盖支柱的比例[4]。然而,持续未覆盖的支柱显著增加了晚期ST的风险,特别是在抗血小板治疗不足的患者中[6,68]。
因此,在由支架扩张不足、SM、SED和未覆盖的支架支柱引起的ST特定情况下,OCT通过准确识别导致ACS的支架失败机制证明了其不可或缺的价值。其高分辨率成像能够精确检测这些高风险特征,使有效的靶向干预成为可能。通过指导适当的治疗策略,OCT显著降低了心血管事件复发的风险,优化了急性治疗和患者的长期结果。
有必要强调的是,在“现代PCI”时代,我们应该克服冠状动脉造影施加的限制,这种技术由于其二维性质而具有固有的局限性。特别是在复杂冠状动脉解剖结构的情况下,我们应该依赖使用IVUS或OCT进行血管内成像(IVI)来诊断和治疗CAD。在这种背景下,几项随机对照临床试验[69,70,71,72]已经证实了IVI引导的PCI在临床和手术结果方面优于造影引导的PCI。最近的一项荟萃分析明确结晶了这一证据。荟萃分析表明,IVI引导的PCI相比造影引导的PCI降低了MACE的风险[73]。在此背景下,OCTIVUS试验[74]是一项非劣效性研究,通过比较心脏死亡、目标血管MI和目标血管再血管化的一年率来评估OCT与IVUS引导的PCI。每组超过1000名患者的研究证实,OCT在主要复合终点上不逊色于IVUS。随后的一项预先指定的子研究[70]聚焦于复杂病变——包括无保护的LM疾病、分叉、主动脉-开口病变、CTO、严重钙化、长病变、支架内再狭窄和多支血管疾病。在中位两年随访时,OCT引导和IVUS引导的PCI在MACE方面的结果相当。然而,OCT引导与更少的手术并发症和较低的目标血管MI发生率相关。
尤其在复杂冠状动脉病变的背景下,IVI发挥了关键作用,在手术的每个阶段提供必要的信息。在PCI之前,它是一种诊断工具,提供了关于病变组成和特征的宝贵见解,识别支架内再狭窄情况下的潜在支架失败机制,并精确确定病变长度和血管腔面积,指导支架的正确尺寸和位置选择。在PCI期间,它作为病变准备的指南,确认手术的有效性。最后,在支架放置后,它允许进行详细评估,检测潜在并发症如贴壁不良、扩张不足、变形或剥离[75]。
4.4. OCT在无阻塞性冠状动脉的心肌梗死中的作用
MINOCA是一种临床状况,其特征为没有显著心外膜冠状动脉阻塞(血管造影显示小于50%的狭窄)且没有明显的非冠状动脉原因导致的2型AMI[76]。其在AMI患者中的发生率范围为3%至15%,女性的发生率高于男性[77]。1型MINOCA由非流量限制性动脉粥样硬化斑块破裂引起,而2型MINOCA可能由冠状动脉栓塞、冠状动脉或微血管痉挛以及SCAD引起[24]。一些近期观察表明,Takotsubo综合征是MINOCA的额外原因,因为其关键致病机制是微血管痉挛。诊断MINOCA因不同病因而面临挑战。冠状动脉造影与先进的IVI技术如IVUS和OCT一起,在诊断过程中发挥着重要作用。鉴于MINOCA的多样性,通常需要多种额外的成像方式,包括静息超声心动图、心脏磁共振(CMR)、IVI技术和心肌缺血功能性测试,以准确确定根本原因[23,78]。
4.4.1. OCT在1型MINOCA中的发现
1型MINOCA由与阻塞性冠状动脉疾病引发的AMI相同的动脉粥样硬化机制导致,具体包括PR、PE和CNs。然而,与“阻塞性”AMI不同,1型MINOCA在血管造影上并没有表现为冠状动脉的显著狭窄(>50%),这使得识别明确的责任病变具有挑战性。这种情况在导管室中构成诊断挑战,并凸显了血管内成像技术在检测可能未被诊断出的动脉粥样硬化原因中的重要性。
诸如OCT和IVUS等高分辨率成像方式在这些情况下至关重要。在1型MINOCA中,OCT的发现——PR、PE和CNs——与经典AMI中的表现相似,但关键区别在于狭窄不是阻塞性的。OCT可以揭示亚临床破裂、侵蚀或CNs,这些在血管造影时可能不会表现为可见的血栓,可能引发了已解决的短暂血栓事件,或者可能导致未在标准血管造影成像中检测到的远端栓塞。IVUS和OCT研究表明,PR在MINOCA中频繁发生,约三分之一的患者显示出这种现象的证据[79]。OCT被认为是检测它的首选成像方式,因为它提供了传统冠状动脉造影无法显现的斑块破裂的高分辨率可视化。MINOCA中的其他潜在机制包括PE,其特征是完整纤维帽上的血栓,以及CNs,它们表现为低信号、边缘模糊的不规则结构,突入动脉腔。虽然它们在阻塞性AMI中更为常见,但它们也可能成为MINOCA的潜在机制[24]。
由于MINOCA中的动脉粥样硬化病变不会导致显著的心外膜阻塞,IVI对于识别潜在病理至关重要。检测这些机制对于指导适当的管理策略和改善MINOCA患者的二级预防至关重要[23]。
在此背景下,尽管OCT仍然是阐明1型MINOCA潜在机制的金标准——得益于其无与伦比的空间分辨率和直接可视化纤维帽完整性和冠状动脉内血栓的能力——IVUS在某些情况下也具有重要的补充作用,特别是当OCT不可用或禁忌时。凭借更深的组织穿透深度(4-8毫米)和无需对比剂的优势,IVUS允许对血管结构进行更全面的评估,包括假腔大小、血肿范围和壁完整性[7,24]。虽然IVUS无法解析如薄帽纤维动脉瘤或细微侵蚀等微观结构特征,但它能够详细评估深层斑块结构、血管重塑和钙化负担,这些都是OCT成像能力之外的内容[3]。在此背景下,NIRS与IVUS的结合进一步增强了其诊断价值,通过提供斑块成分的洞察——尤其是富含脂质核心的存在,这是易损斑块的标志。Terada等人的一项引人注目的研究[80]探讨了NIRS-IVUS在区分急性冠脉综合征主要基质(PR、PE和CN)中的效用。根据他们的发现,PR在IVUS上通常表现为斑块内的无回声腔,常伴有叠加血栓、正向重塑和高斑块负担。这些病变在NIRS上还表现出升高的脂质核心负担指数(LCBI)值,反映了其富含脂质的特性。相反,PE往往表现为完整的管腔轮廓,没有可见的破裂腔。这些斑块在NIRS上与较低的LCBI值相关联,且几乎不存在或完全没有正向重塑,表明其更具纤维性和稳定性的表型。这些形态和成分模式提供了间接但有用的信息,可以在OCT不可行的情况下帮助区分PE与PR。总之,虽然OCT仍是诊断MINOCA中细微内腔改变的首选成像方式,IVUS——特别是与NIRS结合时——可作为检测PR和PE的实用且信息丰富的替代方法。在这方面,它可能代表了1型MINOCA诊断工作的重要工具,其中非流量限制性斑块破裂和侵蚀是主要原因之一。通过提供互补的形态和成分洞察,特别是在OCT不可行或不可用的情况下,IVUS-NIRS方法拓宽了识别非阻塞性心肌缺血病理生理基质的手段。
4.4.2. OCT在2型MINOCA中的发现
自发性冠状动脉夹层
SCAD是一种心血管疾病,定义为冠状动脉壁层的自发性、非医源性分裂。这种分裂允许血液在血管壁内积聚,导致壁内血肿的形成。随着血肿的扩大,它会压迫动脉的真实腔(TL),减少甚至完全阻断血流[81]。这种血流减少可能导致各种临床情景,最终导致急性心肌缺血综合征(AMIS)。虽然SCAD的确切病因尚不清楚,但已认识到多种易感因素,如剧烈的体力活动、怀孕或产后期、纤维肌性发育不良和吸烟习惯[82]。SCAD被认为通过两种主要机制发展:“由内向外”模型,即内膜撕裂使血液进入中膜形成假腔(FL),从而压迫TL;“由外向内”模型,即中膜内小血管出血形成壁内血肿,缩小TL并在血管造影上模拟动脉粥样硬化疾病[82]。SCAD可根据其血管造影表现分为四类。1型以沿动脉壁可见的对比剂通道为标志,通常伴有多个管腔通道的检测,占病例的29-48%。2型是最常见的形式,见于60-75%的患者,表现为延伸、均匀的血管狭窄,可根据夹层是否到达动脉远端进行分类。3型约占病例的3%,表现为短而局部的、不清晰的狭窄,容易误认为动脉粥样硬化斑块。最后,4型涉及完全闭塞,通常影响冠状动脉的远端段[81,82,83]。在传统冠状动脉造影可能不足以准确诊断某些类型的SCAD(尤其是2型、3型和4型)的情况下,血管内成像(IVI)技术起着关键作用。其中,OCT作为一种最先进的诊断工具脱颖而出[4]。这种IVI技术能够详细可视化SCAD的关键诊断特征,如内膜撕裂、剥离瓣和壁内血肿。其高分辨率成像能力允许真实腔和假腔之间的精确区分,并有助于评估壁内血肿的程度和严重性[3,4,84]。SCAD在OCT中的标志性特征之一是在正常“三层”血管段中识别到“瓣片”。此外,即使在没有可见内膜撕裂的情况下,仅凭壁内血肿的存在就具有显著的诊断价值。正如在壁内血肿中看到的那样,血管壁内的血液积聚可以独立建立诊断,突出在评估疑似SCAD患者时仔细解读影像和保持高度怀疑的重要性。Jackson等人进行的一项有趣的研究[84]提供了关于SCAD分类和病理生理学的重要见解,将SCAD区分为“有孔”和“无孔”类型。在有孔SCAD中,TL和FL之间存在连通,允许对比剂通过并部分平衡压力。相比之下,无孔SCAD缺乏这种连接,导致FL内更高的压力、更大的外部弹性膜扩展和更严重的TL压缩。该研究发现,无孔夹层显示更大的FL区域和更大的外部弹性膜(EEL)扩展,支持较高的FL压力会导致更严重管腔狭窄的假设。随着时间推移,EEL的减少表明血管重塑是愈合过程的一部分。此外,该研究探讨了滋养血管(VV)的作用,VV是供应动脉壁的小血管,假设它们的破裂可能促成SCAD的启动。然而,在SCAD患者和对照组之间没有观察到显著的VV密度差异。有趣的是,OCT在一些案例中识别到穿过FL的微血管,表明它们可能在夹层的进展或愈合中发挥作用。最后,该研究分析了FL内容物的光衰减特性,发现它们异质但相较于全血或血栓具有更低的衰减。这表明FL可能包含组织化的血栓或其他正在演化的物质,反映了血肿成熟的各个阶段。这项优雅的研究显著加深了对SCAD病理生理学的理解,并强调了OCT在区分其亚型和指导临床管理中的关键作用。
必须记住,尽管OCT在诊断SCAD中发挥着至关重要的作用,但它确实存在一定的风险。该技术需要注入对比剂以清除血液并获得清晰图像。在SCAD的背景下,这种对比剂注射可能是危险的,有潜在加剧夹层、传播血肿甚至导致血管闭塞的风险。此外,在脆弱的、已剥离的血管内操作成像导管增加了手术并发症的风险。鉴于这些风险,OCT应选择性地谨慎使用。当临床对SCAD的怀疑很高但血管造影结果不确定或模棱两可时,其应用尤为有价值。
在此背景下,IVUS作为有价值的替代或补充成像工具出现。凭借更深的组织穿透力(高达8毫米)和无需对比剂的优势,IVUS允许更全面地评估血管结构,包括假腔大小、血肿范围和壁完整性[85]。IVUS在高风险解剖环境下或在OCT禁忌的情况下可能特别有利。高清IVUS可以帮助识别真实腔的位置、导丝放置和计划PCI,特别是在完全血管闭塞(SCAD类型4)或模糊病变(类型3)的情况下,这些情况下与动脉粥样硬化斑块的区分至关重要。尽管如此,IVUS也有其固有的局限性:其较低的空间分辨率(大约100-150 µm)可能妨碍区分同质壁内血肿和富含脂质的动脉粥样硬化斑块,尤其是当由经验较少的操作者使用时。此外,其灰度成像可能会错过OCT能轻易检测到的内膜层的微妙破坏[86]。
总之,虽然OCT在评估SCAD方面提供了无与伦比的诊断精度,但由于涉及的手术风险,其应用应慎重考虑。是否使用OCT的决定应基于血管造影结果的复杂性、临床怀疑程度以及对患者整体状况的全面评估。如果使用得当,OCT可以显著提高诊断准确性,促进有针对性的治疗决策,最终改善SCAD患者的临床结果。
(全文结束)

