共识｜高磊编译：光学相干断层成像技术的定量测量和形态评估的专家共识声明2022

韩燕、高磊 2022-02-25 11:31

韩燕、高磊

解放军总医院

2019年，日本心血管介入治疗协会发布了一份关于光学相干断层扫描（OCT）/光学频域成像图像（OFDI）的专家共识文件，该文件只关注了OCT/OFDI的定量测量和形态评估的标准。近年来，在经皮冠状动脉介入治疗（PCI）中应用OCT/OFDI的一些临床证据被报告出来。2022年，国外影像科相关专家小组发布了《2022 专家共识声明：光学相干断层成像的定量测量和形态评估》。解放军总医院高磊、韩燕教授对该共识声明进行了相关解读。

OCT的简要发展史

OCT于1991年被麻省理工学院的一个团队首次应用于视网膜横截面成像。在2001年，它首次应用于人体冠状动脉内成像，显示出作为一种动脉壁病理诊断成像工具的美好前景。自那时起，OCT/OFDI作为一种基于导管成像的方式，在临床导管室中被广泛应用于冠状动脉壁的成像。

OCT在PCI引导中的优势

• OCT的轴向分辨率约为10μm，能够以比血管内超声（IVUS）高10倍的分辨率显示冠状动脉的微观结构；

• OCT能够提供有价值的信息以优化支架植入，避免PCI相关并发症；

• 术前通过OCT测量管腔和血管尺寸大小有助于精准确定支架的尺寸；

• 对靶病变组织特征的术前评估可以提供最佳治疗策略。

然而，OCT的发展缺乏现有的图像测量和解释标准。这里提供了一种简要的以帮助临床医生和研究人员描述OCT分析的一致方法。

定量测量

如果存在运动伪影或冠状动脉内血液冲洗不完全，则应避免测量。为了提供精确的测量，图像应正确校准偏移和折射率。由于冠状动脉疾病病变范围在OCT上往往比在血管造影上更广泛，因此在某些情况下很难准确定义参考节段。一般来说，近端参考是指在同一节段内狭窄近端管腔面积最大的部位（通常在病变的10mm范围内，没有重要的分支）。远端参考是指在同一节段内狭窄远端管腔面积最大的部位（通常在病变的10mm范围内，没有重要分支）。参考节段可使用这三个参考部位中的任何一个（近端、远端或平均）。

管腔测量

利用管腔和内膜前缘的交界完成管腔测量。可以在每个横截面上测量以下参数：

• 管腔横截面积（CSA）：由管腔边界限定的面积；

• 最小管腔直径：穿过内腔中心的最短直径；

• 最大管腔直径：穿过内腔中心的最长直径，这条线不必垂直于最小内腔直径线；

• 管腔狭窄率：（最大管腔直径-最小管腔直径）/ 最大管腔直径；

• 管腔面积狭窄百分比：（参考管腔CSA-最小管腔CSA）/ 参考管腔CSA，参考管腔CSA通常为近端和远端参考部位的平均管腔CSA。

血管（内弹力膜）测量

血管和斑块面积通常不能用OCT测量，因为OCT的穿透深度有限，降低了在斑块面积负荷较大的横截面上观察内弹力膜的能力。对于可以识别内弹力膜的参考段，可以进行血管测量。因为内弹力膜的边缘可以在OCT上得到很好的显示，所以基于OCT的测量可用于确定真正的组织学上的动脉粥样硬化区域。

支架测量

金属支架小梁相对于OCT中使用的光信号具有很强的反射系数。因此，支架呈现出了表面的高反射，并在后面的血管壁上投射出阴影。OCT可以测量以下支架相关参数：

• 支架横截面积：以支架边缘为界的面积；

• 最小支架直径：穿过支架中心的最短直径；

• 最大支架直径：穿过支架中心的最长直径；该线不必垂直于最小支架直径线；

• 支架偏心度：（最大支架直径-最小支架直径）/最大支架直径；

• 支架膨胀百分比：最小支架横截面积/平均支架参考面积；

• 支架贴壁不良：当通过目测评估确定支架小梁未完全贴壁时，应通过放大单个支架小梁来测量支架小梁相对于血管壁的距离，以优化支架贴壁。由于对于金属的穿透深度有限，OCT只能显示支架小梁的表面，因此在评估每一种支架贴壁时，应考虑支架小梁的设计厚度。首先，将一个光标定位在支架小梁的表面，然后将另一个光标定位在支架阴影内的血管壁表面。需注意支架小梁表面的光标正确位置应落在支架影的中心。测量线应尽可能垂直于支架小梁和血管壁。支架贴壁不良可以定义为支架小梁的内缘表面和血管壁之间的距离大于每个支架小梁的厚度。一些研究人员通过从支架小梁高亮影向动脉壁画一条直线来评估支架小梁在腔内表面的位置。

• 新生内膜厚度：管腔内的新生内膜表面和支架小梁之间的距离；

图1. 评估支架小梁贴壁和正常冠状动脉。A、B 测量支架小梁的表面和血管壁之间的距离，将血管壁阴影两侧的轮廓延长线尽可能垂直于支架小梁和血管壁的测量线。支架贴壁不良的定义为支架小梁的内缘表面和血管壁之间的距离（a），大于每个支架小梁加上聚合物的厚度（a'）。C、D 正常冠状动脉的三层结构，包括高反射信号的内膜、均匀的低后向散射的中膜和不均匀的的高反射外膜。内弹力膜位于内膜和中膜之间，外弹力膜位于中膜和外膜之间

• 未覆盖的支架小梁：测量的新生内膜厚度等于0 mm的支架小梁；

• 未覆盖支架小梁百分比：没有明显覆盖组织的支架小梁数量/可分析的支架小梁总数，其中支架小梁表面的腔内反射直接与管腔相连。

定性评估

正常冠状动脉包含三层：内膜，由内皮细胞和胶原纤维组成；中膜，由平滑肌细胞和弹性纤维组成；以及外膜，由胶原纤维和周围的脂肪组成。由于OCT测量从组织返回的光的强度，对于异质性较高的组织在折射光学系数上表现出更强的光散射，因此OCT信号更强。正常动脉壁的内膜通常是由胶原纤维散射的高强度信号。由于存在较少的胶原纤维和丰富的平滑肌细胞及细胞外基质，中膜因此呈均匀状暗带。外膜同样是由胶原纤维散射出的高强度信号表示。

斑块形态

OCT能够区分富含脂质的斑块和纤维斑块。由于OCT使用近红外光，并且通过测量回波时延，以及根据从动脉壁反射或背向散射的光强度来生成横截面图像，因此OCT可以通过测量背向散射红外光的强度来表征组织形态。一般来说，根据组织学验证研究制定的斑块特征标准，斑块可以被描述为纤维斑块、富含脂质的斑块或钙化斑块。

图2. A 纤维斑块，表现为逐渐衰减的均匀的高强度信号；B 富含脂质的斑块，表现为低信号强度且边界模糊；C 钙化斑块，呈边界清晰的低信号区。

纤维斑块：这些斑块由成束的胶原纤维、平滑肌细胞和细胞外基质（如蛋白多糖）组成，由于胶原纤维反射了大量OCT光信号，因此显示为高信号强度组织。纤维斑块占动脉粥样硬化病变的大多数。一般来讲，大量的胶原纤维导致无法清晰的显示冠脉的内外弹力膜。

富含脂质的斑块：由于脂质成分对波长约为1000 nm的光的大量散射，这些斑块显示为边缘弥漫的低信号强度区域。纤维粥样硬化斑块包含坏死核心、胆固醇结晶和泡沫细胞，被认为是富含脂质斑块的代表性组织。需要注意的是，在单个横截面OCT图像上很难区分坏死核心和泡沫细胞堆积，因为这两种组织具有相似的OCT衰减系数。据推测，薄帽纤维粥样硬化斑块（TCFA）是斑块破裂的前体斑块成分，其特征是一个大的坏死核心，上面覆盖着一个厚度小于65µm的薄纤维帽。对于OCT分析，TCFA通常被定义为纤维帽厚度小于65µm的脂质斑块（应在纤维帽最薄的区域测量纤维帽厚度）。然而，应注意的是，在视线和管腔轮廓切线之间具有一个小角度的成像夹角可能会导致切向信号丢失，因为沿着斜视线的强散射的成像光束无法穿透血管壁。因此，应谨慎解读此类病变。

图3. 典型的薄帽纤维粥样硬化斑块图像。A OFDI图像显示低信号病灶上覆盖着一个高信号影；B 为A的放大图像，纤维帽的最小厚度是50µm；C 视线（红线）与空腔轮廓相切（黄线）之间的小角度可导致切线信号丢失。

钙化斑块：这些斑块呈边界清晰的低信号强度区域。由于羟基磷灰石钙的单个颗粒的尺寸小于近红外光的波长，因此从这些组织返回的反射光很少。致密的钙质OCT图像显示出较弱的光散射，所以OCT信号强度较低。

除了纤维、富含脂质和钙化斑块外，急性冠状动脉综合征患者的OCT中也经常呈现以下形态：

斑块破裂：斑块破裂被定义为内膜撕裂、破裂或纤维帽分离的斑块。在注入光学透明晶体或放射造影剂时，这些破裂区域的OCT表现为低或无信号，并可能出现空洞。

侵蚀：OCT显示的侵蚀表现为冠状动脉内附壁血栓形成，纤维膜完整不伴有纤维帽破裂迹象。然而，应该注意的是，尽管OCT的分辨率比任何其他成像方式都高，但其分辨率可能不足以直接显示5μm厚的内皮细胞。

钙化结节：钙化结节也有可能发展为冠状动脉血栓形成，定义为高后向散射，突出于管腔，强信号衰减，表面不规则的团块。钙化结节中通常含有纤维蛋白，以及成骨细胞、破骨细胞和炎性细胞。值得注意的是，钙化结节的OCT图像与红血栓相似，尽管钙化结节通常与钙化斑块共存于同一节段。

图4. 钙化结节的典型图像。A OFDI图像显示一个高后向散射的突出团块，其表面不规则，具有弥漫边界的低强度区域，如红色血栓。B 为A的放大图像。

其它可被OCT进行评估的斑块形态：

血栓：血栓表现为附在管腔表面或漂浮在管腔内的壁内活动性团块。OCT可用于将血栓分为红色或白色血栓。红色血栓是一种富含红细胞的血栓，表现为壁内活动性团块，突出于管腔，具有高后向散射和衰减的特性。白色血栓是一种富含血小板的血栓，定义为具有均匀后向散射和低衰减的壁内团块。由于红色血栓在OCT上有可能被误判为钙化结节，因此在解读时应结合患者的病史和病变形态（如急性冠状动脉综合征，血液透析患者）。

微通道：微通道呈与血管腔不相通的无信号管腔结构。这些微通道通常有清晰的边界，可以在多个连续的横断面上跟踪。由于OCT的穿透深度和轴向分辨率有限，其在易损的动脉粥样硬化斑块中准确检测微小微通道的能力值得进一步研究。机化血栓再通常显示为多个大通道，被描述为“蜂窝状”、“奶酪状”或“莲藕状”外观。

图5. 典型的红、白血栓和微通道图像。A红色血栓表现为壁内可移动的团块，突出到腔内，具有高后向散射和衰减特性；B白色血栓为附壁团块，具有后向散射均匀，低衰减特性；C微通道呈无信号的管状结构，在多个相邻的横截面上与血管腔没有相通。

胆固醇结晶：在OCT上常表现为在富含脂质斑块内的一个薄线性的高信号区域。然而，进一步的组织学验证数据对于准确检测胆固醇结晶是必要的。

夹层：OCT通常被用于检测支架植入术后的夹层。在OCT下，建议将夹层分成五类：

• 内膜：仅限于内膜或斑块，不延伸至中膜；

• 中膜：延伸到中膜；

• 外膜：延伸到外弹力膜；

• 壁内血肿：冲洗介质积聚在中膜，使内弹力膜向内移位，外弹力膜向外移位；

• 支架内：增生的新生内膜与支架小梁的分离，通常仅在支架内再狭窄治疗后出现。

临床证据

CLI-OPCI研究是第一个论证OCT引导PCI对比血管造影引导PCI的有临床应用价值的研究。虽然这是一项回顾性分析，但共有670名患者被纳入研究，其中335名在OCT引导组，335名在血管造影引导组。这项研究表明，与血管造影引导组相比，OCT引导组1年心源性死亡、心源性死亡或心肌梗死的发生率以及心源性死亡、心肌梗死或重复血运重建的复合发生率显著降低。之前的研究表明，在药物洗脱支架植入术中，IVUS引导PCI比血管造影引导有显著的临床获益。由于OCT的分辨率是IVUS的10倍，OCT引导PCI可能比IVUS引导带来更好的临床结局。OPINION研究是一项多中心、前瞻性、随机、对照、非盲、平行组、非劣效性研究，比较OCT引导PCI和IVUS引导PCI，将800名患者按1:1随机分配。在这项试验中，对于12个月靶血管失败的主要终点，OFDI引导的PCI非劣效于IVUS引导的PCI（5.2% vs. 5.1%）。然而，在亚组分析中，8个月时OFDI引导组的新生内膜面积小于IVUS引导组（0.56±0.30mm²vs. 0.80±0.65mm²，p=0.057）。此外，OFDI引导组的未覆盖支架小梁百分比显著高于IVUS引导组（7.0±7.0% vs. 4.7±6.4%，p=0.04）。与OPINION试验一致，ILUMIEN III研究揭示了OCT引导的PCI与IVUS引导的PCI相比呈非劣效性。这些研究表明，与IVUS引导PCI相比，OCT引导PCI可能会得到更好的远期结果，因此需要专门的研究来解决不同复杂程度的病变，以使从OCT引导的PCI中获益最大。

专家简介

高磊

解放军总医院

医学博士，副主任医师，副教授，硕士研究生导师，解放军总医院心血管病医学部重症医学科副主任，美国哈佛大学医学院高级访问学者。专业特长与方向是腔内影像技术指导复杂冠心病介入治疗，尤其是光学相干断层扫描OCT指导急性冠脉综合征、支架内再狭窄病变等介入治疗。在冠心病介入治疗、心血管危重症急救、高血压、心力衰竭药物治疗等方面积累了丰富的临床经验。个人完成冠心病介入诊疗手术5000余台，成功救治心血管危重患者1000余例。第一完成人承担国家自然科学基金2项，省部级课题1项，医院科技扶持基金2项。获得中国产学研合作创新成果一等奖1项，解放军总医院科技进步一等奖1项，二等奖2项。2014至2015年公派出国赴美国哈佛大学附属麻省总医院从事冠心病临床研究工作。以第一作者或通讯作者共发表SCI论文15篇，累计影响因子46.6，单篇最高影响因子9.5。主编科普专著《漫谈心肌梗死》1部，副主专著1部，参编专著3部。获得实用新型专利2项。目前担任中华医学会心血管病分会危重症学组委员，中国医疗保健国际交流促进会胸痛分会委员、《中华老年多器官疾病杂志》编委等职。

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