2023年度盘点｜陈韵岱：冠状动脉腔内影像2023年进展回顾

本文特邀作者

解放军总医院第六医学中心 陈韵岱

冠脉介入领域已经有着40余年的发展历史，治疗理念、相关器械和技术都经历了巨大的改进和发展。单纯依赖造影无法全面展示冠脉病变的真实情况，更难以提供病变是否导致缺血以及斑块是否稳定等信息。相较之下，腔内影像和功能学技术使我们能够更加精准地评估病变，为患者带来更为优越的治疗效果。诸如RENOVATE COMPLEX PCI、OCTOBER、OCTIVUS、ILUMIEN IV等系列大型研究不断证实，依据腔内影像指导下的精准冠脉介入可以有效优化手术治疗策略，改善患者的临床预后。此外，腔内影像及功能学指导也被证明可以有效降低卫生经济成本。因此，这一技术的推广和应用不仅对国家有益，也对民众的健康产生积极影响，值得我们大力推动。我们共同回顾过去一年腔内影像学领域的重大研究进展，并展望新的研究热点。

腔内影像指导冠状动脉介入治疗的推荐等级提升通常取决于新的临床研究和科学证据的积累，以及专业医学协会最新指南的更新。决定推荐等级的因素包括治疗效果的临床证据、安全性、成本效益等方面的数据。2023年多项腔内影像学研究可以给予我们一些启发。

RENOVATE-COMPLEX-PCI研究^[1]证明了腔内影像指导下PCI与血管造影指导下PCI在各种类型复杂冠状动脉病变患者中的优越性。在2023年美国心脏病学会年会暨世界心脏病学大会（ACC.23/WCC）盛大召开期间，韩国Sungkyunkwan大学医学院的Joo-Yong Hahn教授代表研究团队公布了RENOVATE-COMPLEX-PCI研究结果，并同期发表于《新英格兰医学杂志（NEJM）》。该研究为一项前瞻性、多中心、随机、开放标签临床试验，在韩国20个中心进行，共纳入1,639例患有复杂冠状动脉病变的患者，以2:1的比例随机分配接受腔内影像指导或血管造影指导的PCI。主要终点是心源性死亡、靶血管相关心肌梗死或临床驱动的靶血管血运重建的复合指标，亦对安全性进行了评估。该研究结果显示，对于复杂冠状动脉病变患者，腔内影像指导的PCI在降低主要临床终点方面优于血管造影指导的PCI，为目前临床应用腔内影像指导PCI提供了新的支持性证据，该研究扩大了复杂冠脉病变的入组范围，采用现代最新的药物洗脱支架及最优置入标准，并同时评估了IVUS和OCT指导PCI的优势。既往同类的腔内影像指导PCI的研究所得出的结论主要是靶血管血运重建的风险降低，而不是心因性或心肌梗死的死亡。但在该研究中，使用腔内影像与血管造影指导PCI相比，靶血管相关心梗或心源性死亡的发生率降低了37%。这主要与入选的解剖病变复杂有关，如分叉、开口病变、支架内再狭窄、慢性闭塞病变、左主干病变等本身的风险较高，更容易从腔内影像优化治疗中获益。该研究也存在一定的局限性，包括：入选患者单一、非盲法试验、腔内影像指导下的最优化支架置入的患者比例较小等。但尽管如此，该试验结果对于临床腔内影像学的应用现状是一针“强心剂”，腔内影像技术在复杂病变PCI中的指导价值再得力证支持。

OCTIVUS研究^[2]发现OCT指导PCI的治疗效果不劣于IVUS指导。目前在欧洲血运重建指南中，腔内影像技术IVUS和OCT都是IIa类推荐，OCT技术凭借其极高的分辨率，一直被视为辅助临床研究的理想工具，虽然近年来在临床手术中也被逐渐认可和使用，但IVUS的临床循证医学证据显著多于OCT，OCT在冠脉介入手术中被广泛常规使用的价值，仍亟需更多临床研究证据的支持。2023年ESC大会在荷兰Amsterdam盛大召开期间，韩国峨山医疗中心心内科Duk-Woo Park教授介绍了OCTIVUS的研究结果。OCTIVUS是一项大规模、随机对照、实用性试验，比较了OCT和IVUS两种当代成像策略在引导不同冠状动脉病变患者PCI治疗有效性与安全性的非劣效性研究。该研究纳入韩国9个中心、2008例严重冠状动脉病变患者。以1 : 1的比例随机分配接受OCT引导或IVUS引导的PCI治疗。在出院时以及1、6和12个月时进行随访，此后每年进行一次随访。研究结果提示，在因各种冠状动脉病变接受PCI的患者中，OCT引导的PCI在首次手术后12个月时心源性死亡、靶血管心肌梗死或缺血驱动的靶血管血运重建的复合终点方面不劣于IVUS引导的PCI。然而，由于事件发生率低于预期，该研究的统计效力不足以得出明确的结论，因此需要在该领域进一步研究。该研究同样存在一定局限性，包括：非双盲法、操作者经验与熟练度影响实验结果、纳入人群单一无其他国家的数据比较，这些局限性在一定程度上限制了OCTIVUS研究结论的推广。但对于当下的临床而言，该研究还是给临床提供OCT指导和IVUS指导PCI在日常实践的冠心病介入治疗中相对有效性和安全性的相关临床证据，在一定程度上夯实了OCT指导PCI治疗的临床证据。

ILUMIEN IV研究^[3]比较了OCT引导与血管造影引导的PCI效果。既往PCI最常由血管造影引导。然而，血管造影向术者呈现的是二维平面图像，无法提供斑块形态、血管重塑和冠脉粥样硬化负荷等信息。而以OCT和IVUS为代表的腔内影像学技术可以很好的克服这一难题，其中OCT可以提供比IVUS分辨率更高的图像，可以更准确地识别斑块形态和管腔尺寸，并评估PCI结果。既往ILUMIEN III随机对照研究，已证实了在非复杂病变患者中，OCT特定的支架尺寸选择和优化策略是安全的，在PCI术后管腔尺寸方面优于造影且不劣于IVUS。ILUMIEN IV是一项前瞻性、大规模、单盲、随机试验，旨在确定OCT引导PCI在高危患者和病变中的安全性和有效性，以及OCT引导与血管造影引导的PCI相比，是否能够改善手术和临床结果该研究将药物治疗的糖尿病或复杂冠状动脉病变患者随机分配接受OCT引导或血管造影引导的PCI。在血管造影组的患者中同样进行OCT检查但术者对检查结果不知情。该试验在18个国家的80个研究中心进行 共有2487例患者接受1:1随机化：1233例患者被分配接受OCT引导的PCI，1254例患者接受血管造影引导的PCI。在PCI手术后1、12和24个月进行临床随访；患者、医疗保健提供者和结局评估者不知道治疗分配。主要临床终点事件为2年内的靶血管失败，定义为心源性死亡、靶血管心肌梗死或缺血驱动的靶血管血运重建的复合终点。结果提示在接受PCI的复杂冠脉病变患者中，OCT较血管造影引导介入治疗能够获得更大的支架面积，但2年发生靶血管失败的复合终点无差异。同时研究结果显示，OCT指导的PCI组在最小支架面积方面取得了显著增益，提高了手术的安全性。但遗憾的是，临床主要终点靶血管失败在两组间的发生率无统计学差异且均较以往的研究低，这与既往IVUS研究展示出的腔内影像指导PCI临床获益存在不一致的结论，我们推测可能是新冠疫情对于患者就诊产生了影响，造成结果有些不尽人意。但不可否认ILUMIEN IV研究与其他OCT相关研究一并为OCT指导PCI中的临床应用提供了更多的循证医学证据。

JACC发表最新比较冠脉造影、腔内影像和冠脉功能学引导PCI的meta分析^[4]，旨在评价在腔内影像学、功能学与常规血管造影引导下PCI的临床效果。纳入关于三种方法引导下PCI治疗结果的随机对照试验32个共22684例患者，平均随访时间6个月~5年。主要结局是研究定义的主要心血管不良事件(MACE)，包括心血管死亡、心肌梗死(MI)和靶病变血运重建(TLR)。结果表明，与冠脉造影引导PCI相比，腔内影像指导、功能学指导PCI的效果更优，且腔内影像是最佳策略。目前指南仍然建议将腔内影像学作为IIa类推荐用于PCI。这一建议导致近年来腔内影像指导PCI手术量增加不明显。本项meta分析的结果明确支持将腔内影像列为Ⅰ类推荐，以改善患者的预后。但目前的分析结果仍无法确定腔内影像在PCI病变选择方面是否与功能学指导相媲美或更为优越，以及腔内影像联合功能学应用是否优于单纯腔内影像指导。未来需要进行大规模的随机对照试验来证明。

综上所述，尽管ILUMINE IV研究未获得阳性结果，但综合目前腔内影像包括IVUS和OCT指导冠脉介入治疗临床RCT研究结果和荟萃分析结果，充分证实腔内影像指导PCI的优势，未来推荐等级有望从IIa到I类推荐。

左主干分叉病变因解剖部位的特殊性，一直是冠脉介入治疗中的难点。左冠状动脉主干（LM）病变虽然在冠心病中占比较小，但其如果不治疗或治疗不充分，发生恶性事件的概率将大大增加。近年来腔内影像学技术发展迅速，已逐渐成为优化左主干分叉病变诊疗策略的“第三只眼睛”。IVUS在LM介入中应用价值体现在：1.评估LM病变严重性以决定是否行介入治疗；2. 判断LCX/LAD开口处是否受限/预测分支闭塞风险，以决定采取PS术或双支架术；3. 准确测量管腔和血管的大小、病变长度，优化支架膨胀；4. 指导分支导丝再进入位置；5.分析分支开口狭窄的因素及功能学意义。OCT具有以下优势：1.扫描速度快（可达36 mm/s），可减少心动周期对冠状动脉成像的干扰，测量更准确；2.对斑块成分的评估更准确；3.实时3D成像便于术者从各个角度观察分析，对分叉嵴移位及分支导丝再进入的位置做出正确的评估；4.对评价支架膨胀状况、血管壁损伤及并发症更为敏感，这些影像优势都提示OCT将会优化复杂分叉病变的PCI，改善临床预后。

左主干病变的独特解剖给PCI带来了技术上的挑战。使用IVUS有助于确定左主干及其左前降支和左回旋支主要分支的血管大小、管腔面积、斑块范围和分布，并且确保左主干PCI的支架优化。既往包括MAIN-COMPARE和NOBEL研究在内已有多项RCT或前瞻性观察研究充分证实，IVUS指导左主干分叉病变及复杂病变安全有效。国内阜外医院及安贞医院等多个研究团队也通过荟萃分析发现相对于单纯造影指导，IVUS指导的PCI可显著降低支架术后主要心血管不良事件（MACE）、全因死亡、血栓形成和心肌梗死的发生。最新的中国冠状动脉左主干分叉病变介入治疗指南^[5]中提到，IVUS在左主干分叉病变及复杂分叉病变中的作用明显，推荐在术前、术中及术后应用IVUS进行指导（Ⅰ，B）。目前正在进行中的DKCRUSH Ⅷ研究将提出并验证IVUS指导下双支架术治疗复杂分叉病变的优化标准，旨在比较IVUS指导与单纯造影指导对冠脉复杂分叉病变患者介入治疗的差异，期待其可以为IVUS指导LM介入治疗得出更为全面客观且可信度更高的结论。

与IVUS相比，OCT的分辨率高但穿透力弱，对于左主干分叉病变，可考虑使用OCT指导介入治疗（Ⅱa，B）。关于OCT指导LM的治疗目前研究较少，近年来主要研究包括ROCK I研究^[6]、ROCK II研究^[7]、LEMON研究^[8]以及2020年发表在JACC子刊的一项英国注册研究^[9]，这些研究结果均提示，对左主干病变患者进行OCT指导的PCI是可行、安全的。另外，最新发布的OCTOBER研究^[10]亚组分析结果也提示，OCT指导与血管造影术指导的左主干分叉患者在两年的随访中MACE发生率未观察到明显的统计学差异，两种指导方法的安全性相当。OCT指导LMCA的治疗也并非尽善尽美：第一，左主干直径过大，而OCT的穿透能力有限；第二，管腔内血液无法完全清除，影响对开口处和近端狭窄的评估；第三，要求指引导管与冠脉同轴，进而推注造影剂，故OCT不易显示左主干开口病变，也不适合用于重度心肾功能不全患者。不过既往研究发现OCT可主要用于评估左主干远端病变，易损斑块常发生在此。

综上所述，从临床研究数量上看，IVUS多于OCT，但IVUS随机对照研究相对较少，缺乏标准的分叉病变指导流程，OCT临床证据数量虽然不多，但多为近3年发表的临床研究，从单臂注册研究到前瞻性队列研究到前瞻性RCT研究，临床证据链相对夯实，代表了当代介入治疗的现状，指导意义更大。未来期待IVUS和OCT指导左主干分叉病变头对头比较获得更加充分的临床证据。现阶段，更多依赖术者习惯和对腔内影像理解选择不同方式指导左主干分叉病变介入治疗，但要想获得良好的即刻与远期效果，腔内影像指导必不可少。

斑块形成是冠状动脉粥样硬化的重要病理特征，也是心血管疾病的独立危险因素。决定斑块稳定性的因素很多，包括斑块在血管中的位置、斑块负荷、斑块成分、斑块纤维帽的形态（完整度、厚度）、斑块内微结构（巨噬细胞浸润、微通道、点状钙化、胆固醇结晶、）、炎症反应等。如果斑块中脂质、巨噬细胞含量以及炎症水平降低，动脉粥样硬化斑块可以出现消退。在以斑块消退为目标的治疗中，不仅需要关注斑块大小的变化，还应该关注斑块组成成分的变化。目前解决或逆转斑块的药物治疗策略主要包括减少血管斑块的脂质沉积（他汀类药物、依折麦布、PCSK9抑制剂）、降低血脂异常性炎症水平（二十碳五烯酸、秋水仙碱）以及加强人体内皮修复功能等。这些治疗策略的效果究竟如何，需要通过合适的检测手段给出答案。

病理检测可以作为评价斑块特征的金标准，但无法实现在体检测、动态观察，也就不能指导临床治疗方案、更无法评价治疗效果。而腔内影像技术可以对斑块抵近观察，获得斑块的重要特征信息。但不同腔内影像技术成像原理不同，其观测能力也各有侧重。除前文所述IVUS及OCT检测优势外，近红外光谱（NIRS）和近红外荧光（NIRF）等光学方法可以获取斑块的脂质、炎症等功能信息，但成像深度和分辨能力有限，仅能获得信号的角度信息，无法对斑块进行完整的形态学评估，也无法可视化管腔情况。光声成像技术（PA）可以对深层组织进行跨尺度高分辨成像，并能够精准量化斑块的脂质、胶原纤维等化学组分，甚至还可以借助生物分子探针探测炎症分子事件，属于斑块功能成像的一种。

2021年在欧洲心脏病学会年会上公布的HUYGENS研究^[11.13]是一项基于OCT的随机、双盲、安慰剂对照的多中心临床试验，该研究发现，加用依洛尤单抗治疗50周后，斑块最小纤维帽厚度与安慰剂组相比显著增加。但因斑块特征参量非常多，通过单一模态成像方法很难全面、精准评价斑块的药物干预效果。综合多种腔内影像技术进行多模态成像，同步获取斑块形态、功能等不同维度的图像信息，从而精准评估斑块特征，成为近年来的研究热点。2022年，美国心脏病学会科学年会公布了PACMAN-AMI研究^[12.13]结果，该研究对目标冠状动脉连续进行IVUS、NIRS和OCT来观察阿利西尤单抗对斑块特征的影响，这是第一次把IVUS、OCT、NIRS三种技术综合在一起全方位地评估斑块的体积、形态和成分。研究显示，接受阿利西尤单抗治疗52周的患者斑块负荷减小幅度、斑块最大脂质核心负荷指数降低幅度、最小纤维帽厚度增加程度均显著大于安慰剂组。目前，越来越多的集成成像导管（OCT/IVUS、OCT/NIRS、NIRS/IVUS、OCT/NIRF、IVUS/PA等）被研发出来，单次回撤即可实现多模态成像，显著降低了因成像导管介入引起的手术风险。2023年美国心脏病学会暨世界心脏病学大会上公布了YELLOW Ⅲ研究^[14]的最新进展，研究应用了多模态腔内影像技术（OCT和NIRS/IVUS）以及外周血单个核细胞的基因表达分析，评价依洛尤单抗对斑块特征的影响。研究发现接受依洛尤单抗治疗26周后的患者斑块最小纤维帽厚度较基线期显著增加，斑块最大脂质核心负荷指数较基线期显著降低。未来，通过人工智能手段对多模态腔内影像数据资料进行处理，将会大幅提高多模态腔内影像技术对斑块特征的分析能力，更加全面、准确地评估斑块进展以及药物干预后斑块消退的情况，从而更好地指导临床医疗实践。

2023年，国内医学专家与工程技术团队密切合作，推动了我国腔内影像技术的快速发展。作为主流的腔内影像技术，IVUS和OCT各有特点，如何发挥两者的优势一直是临床专家讨论的热点话题。IVUS-OCT二合一双模态成像技术的快速发展解决了上述难题。我国自主研发的Panovision双模态腔内影像诊断系统是国内首款“IVUS和OCT二合一”血管内成像设备，该设备能够同步采集两种成像模式并进行实时的图像配准，已经在2022年获批上市。2023年5月6日，另一款IVUS-OCT双模态成像系统和导管——Novasight Hybrid也获得国家药品监督管理局注册申请批准。该产品由控制台（ADM）和患者接口模块（PIM）组成，与一次性使用血管内成像导管连接配合使用，同步满足医生对分辨力和穿透力的要求，用于经皮冠状动脉介入手术时对冠状动脉进行血管内成像。

在提升IVUS成像性能方面，中科院深圳先进院与国家高性能医疗器械创新中心等多家单位协同创新，经过两年的攻关成功研制出具有完全自主知识产权的最高频率双频IVUS系统，通过将两种不同频率的IVUS成像相结合，在保留大穿透深度优势的同时，实现分辨率可趋近OCT的高分辨率，无疑将会为临床医生提供更加安全、精准、全面的PCI手术指导。目前该系统已通过三类医疗器械型式检验并成功完成在体大动物试验。除此以外，北京航空航天大学和解放军总医院合作在《Science Advances》^[15]发表了全光学血管内超声成像研究。本项研究报道了一种全光学血管内超声（all-optical intravascular ultrasound，AO-IVUS）成像方法，摒弃了压电换能器，使用光学方法代替电学方法进行超声成像。该方法利用皮秒激光脉冲激励碳纳米复合材料产生大带宽超声，利用性能优化的π相移光纤布拉格光栅进行超声检测，实现了传统技术难以实现的超宽带(147%)和高分辨率血管内超声成像，解决了高分辨率与大探测深度不兼容的难题。全光学血管内成像系统实现了18 μm的轴向分辨率，124 μm的横向分辨率和7 mm的成像深度，在保证大探测深度的基础上实现了高分辨率成像。AO-IVUS系统在猪冠状动脉、兔髂动脉和安装药物洗脱金属支架的血管的2D、3D成像中呈现了与商业血管内超声成像系统同等的成像范围和血管形貌图像，但凭借高分辨率描绘了更加丰富的血管结构细节，展现了极大的临床应用潜力。我国科研团队还立足于解决IVUS图像清晰度低、描迹不准确、测量耗时费事等问题，针对IVUS换能器材料进行了深入研究，最终发现单晶复合材料具有高电机械耦合系数、低机械品质因数和超宽频响应范围等优点，可生产高性能的医用超声换能器。2023年开发出超宽频IVUS诊断系统和单晶复合材料IVUS导管，实现了80%的换能器带宽，覆盖了20-80MHz的频率范围，兼具高分辨率和高穿透度，灵敏度优异，图像显影也更细腻（频率越高，带宽越宽，轴向/横向分辨率越佳）。

基于腔内影像的冠脉生理学技术也是研究热点之一。近期，国内企业基于前期积累设计出了OCT配准造影新技术OCT-μFR^®，该技术采用AngioPlus^® Core V3进行分析，自动配准算法将选定的OCT回撤图像与血管造影图像进行配准后，三维重建OCT节段管腔和分支口的轮廓。然后将OCT节段的几何模型与冠脉造影中剩余的近端和远端节段相结合。基于整合血管的新几何模型，利用包含两种成像方式所得到管腔尺寸和跨分叉的降阶梯现象构建新参考血管直径函数，结合流体力学方程计算压降，得到OCT-μFR^®值。

2023年是冠脉腔内影像技术快速发展的一年，诸多大规模临床研究结果公布夯实了冠脉精准PCI的治疗理念；IUVS和OCT孰优孰劣目前尚无定论，但对复杂冠脉病变指导价值优于单纯造影指导毋庸置疑；多模态腔内影像技术拓展了冠脉斑块进展、消退和逆转的研究进程；我国医学家和科学家在腔内影像技术领域的深度融合必将推动行业快速发展。腔内影像学技术的广泛应用不仅提升了对冠状动脉病变的精准诊断，也为冠脉介入手术的规划和实施提供了有力的支持，从而为患者的治疗和康复创造了更为有利的条件。人工智能作为2023年度头条热门词汇，在腔内影像图像分析及介入精准指导中展现了巨大的潜力，将助力腔内影像分析和临床应用跨越式发展，并有潜力改进对冠状动脉中易损或高风险动脉粥样斑块的识别和分析，进而推动冠状动脉疾病发病机制深刻认识和个体化治疗进展。总之，未来冠脉腔内影像学的发展方向在于人工智能、多模态影像融合和腔内分子影像学，包括人口学特征、临床表现、生物标志组学等多维度信息的整合，结合腔内影像学的优势，可以为临床患者提供个性化的定制治疗策略，在精准诊断治疗方面发挥更加重要的作用。