腔内影像学评价冠状动脉钙化病变操作规范
腔内影像学评价冠状动脉钙化病变操作规范
● 引言
冠状动脉钙化（coronary arterial calcification, CAC）是动脉粥样硬化的表现之一，在接受经皮冠状动脉介入治疗（PCI）的患者人群中，有近30%的患者合并有中、重度的钙化[1,2]，且比例随年龄的增长而增加，在60~69岁人群发生率高达80%[3]。CAC尤其是血管内膜的浅层钙化或凸入管腔的钙化结节（calcified nodule，CN），不仅增加器械输送难度，造成球囊与支架扩张困难，而且使远期支架失败的风险增加，包括支架再狭窄与支架血栓。目前评估CAC的影像学手段包括：冠状动脉计算机断层扫描血管造影（coronary computed tomography angiography, CCTA）、冠状动脉造影（coronary angiography，CAG），以及腔内影像学评价技术如血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）和光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）等。
其中CCTA诊断CAC的敏感度和特异度均较高，阴性预测价值高；CAG对于CAC的评价特异度高，但敏感度差，也不能明确钙化的部位、角度与长度，存在一定局限；腔内影像检查的分辨率更高且特异度强，可以对钙化病变进行更为充分准确的评估，指导术者选择适当的病变准备策略与器械，评价预处理效果并优化最终结果，有助于提高手术成功率，减少并发症并改善患者近远期的临床预后[4]。本文拟结合本领域最新进展与中国专家的临床实践，简述腔内影像学技术评价CAC并指导PCI的操作要点与应用规范。
● 腔内影像学在钙化病变诊疗中的应用价值
一、IVUS在钙化病变诊疗中的应用价值
钙化病变对声波几乎是100%反射，因此在影像上表现为高亮的强回声区，其回声强度明显超过外膜组织，同时由于没有超声波可以穿透钙化，后方会出现黑色的声影，当钙化表面光滑时还会出现多重反射伪影（也称为镜面伪影）（图1）。IVUS诊断CAC的敏感度约90%，特异度近100%。
根据钙化病变在血管壁上的分布位置，可将其分为3种类型[5]。（1）浅表钙化（superficial calcium）：分布于斑块浅层，靠近管腔和内膜交界侧，又称内膜钙化；（2）深层钙化（deep calcium）：分布在斑块深层，靠近中层与外膜交界侧，又称外膜钙化；（3）混合钙化（superficial and deep calcium）：浅层与深层钙化同时存在（图2）。其中，浅表钙化会引起器械通过困难、球囊或支架膨胀不全，一般需要斑块修饰或更积极的病变预处理；而深层钙化对PCI的影响不大。
根据钙化病变累及血管腔的弧度范围，可将其分为Ⅰ~Ⅳ级[5]。（1）Ⅰ级：钙化弧度<90°；（2）Ⅱ级：钙化弧度91°~180° ；（3）Ⅲ级：钙化弧度181°~ 270°；（4）Ⅳ级：钙化弧度≥271°（图3）。级别越高，钙化病变越严重。钙化弧度在270°以上属于重度钙化，严重影响器械通过和膨胀，通常需要进行旋磨、轨道旋切或冠状动脉内冲击波技术等更加积极的病变预处理。
二、OCT在钙化病变诊疗中的应用价值
OCT利用近红外线及光学干涉原理对组织进行成像，具有成像速度快和分辨率高的优势，其轴向分辨率为12~15 μm，空间分辨率是IVUS的10倍。钙化斑块在OCT图像上具有低背反射和低信号衰减的特性，通常表现为轮廓明显、边缘锐利的低信号或不均匀区域（图4）。其诊断钙化病变的敏感度为96%，特异度为97%[6]。
根据OCT图像上钙化斑块的弧度范围和深度，分为以下类型[5]。（1）点状钙化：指钙化角度≤90°，长度小于10 mm；（2）环形钙化：钙化角度>270° ；（3）浅表钙化：钙化斑块距离管腔65~100 μm；（4）深层钙化：钙化斑块距离管腔大于100 μm（图5）。
钙化结节（calcified nodule，CN）是一种特殊的钙化病变，指结节样钙化病变凸出到管腔内（图6）。OCT主要特征为结节样凸出的浅表钙化，以及与其相延续的钙化基底盘，表面可伴有血栓形成。
三、IVUS与OCT评估钙化病变的比较
IVUS可以判断CAC的部位，测量钙化斑块的弧度和长度。IVUS的优势在于组织穿透性更强，可以观察到外弹力板（external elastic lamina，EEL）与血管外组织，无需阻断血流（适用于严重心、肾功能不全的患者），可观察到冠状动脉开口部位或直径较大的血管。IVUS的劣势主要在于声波信号无法穿透钙化，观察钙化后的组织，因此无法准确测量钙化的厚度和体积；其次，IVUS分辨率较低（100 μm），不能观察到斑块组织的细微结构，对易损斑块的识别有很大的局限性。
与IVUS检查的声波相比，OCT使用的红外线优势是可以穿透钙化，准确测量钙化病变的厚度和容积，对钙化斑块评估的准确性优于IVUS。OCT分辨率更高，可观察斑块更细微的结构，对于识别易损斑块具有重要的价值。OCT也有不足之处：（1）近红外光的穿透力较弱（1~2 mm），不能清晰地显示管腔外层的结构。如果钙化病变较厚（超过1.2~1.6 mm）、位置较深或血管本身较粗时，OCT无法清晰成像钙化外缘，可能低估钙化斑块的厚度和体积；（2）如果钙化斑块中混合有脂质成分，或钙化表面有脂质、巨噬细胞及血栓覆盖，也会影响近红外光的穿透力而不能评估钙化斑块的厚度；（3）极重度狭窄病变、开口病变或血管扩张样改变的情况下，由于血液很难充分排空，OCT成像质量较差；（4）高质量的成像依赖于前向推注对比剂（或其他介质）清除血液成分，可能增加发生夹层或血肿的风险，同时增加对比剂用量，可能导致或加重肾损伤；（5）对于多层金属支架外的病变，由于支架伪影的影响，OCT不易准确观察（表1）。
● 腔内影像学在介入治疗中评估钙化病变的要点及临床应用
IVUS和OCT都提供了病变形态相关的重要信息，可以辨别斑块性质、测量管腔面积、病变长度、参考血管直径和最佳的支架着陆点。针对钙化病变，腔内影像可评估钙化的分布、弧度和长度，OCT还可以测量钙化的厚度，预测支架膨胀不全的风险，有助于选择最佳的病变预处理方法，指导优化PCI治疗结果。对于钙化角度>180°的浅表钙化或环形钙化，尤其在PCI过程中出现器械通过困难或球囊扩张困难的情况时，推荐使用腔内影像进行评估，根据钙化斑块的位置、形态和范围，确定相应的预处理策略。
一、评估支架置入后膨胀不全的风险
在未给予充分预处理的严重钙化病变处置入支架，会导致支架膨胀不全，且后扩张效果不好，影响预后。钙化病变能否被充分扩张，不仅与钙化的弧度有关，还与钙化的厚度与长度有关。即使是环形钙化，如果厚度较薄、累及长度较短，也可以经普通球囊扩张出现裂隙。但如果存在较厚的偏心性钙化，即使角度并不大，同样可能造成支架膨胀不全、贴壁不良、支架变形或夹层/穿孔的风险（图7）。
有研究显示，钙化角度与厚度可以预测普通球囊扩张造成钙化环断裂的发生率，最大钙化角度每增加90°，钙化环断裂发生率增加4倍，最小钙化厚度每降低0.5 mm，钙化环断裂发生率增加2倍[7]；如果最大钙化角度>225°，最小钙化厚度<0.24 mm，普通球囊扩张后出现钙化断裂的可能性高。因此对于钙化厚度<0.3 mm的环形钙化，单纯使用非顺应性球囊、棘突球囊或切割球囊等高压扩张，大概率可使钙化环出现断裂，一般不需要旋磨等处理。另有研究显示，对于OCT显示钙化厚度为0.4~ 0.5 mm的环形钙化，单纯应用棘突球囊也能实现钙化环的断裂[8]。
腔内影像学评价的钙化积分可作为有效的工具，识别钙化病变支架膨胀不全的风险[9]。在基于IVUS评价的钙化积分系统中，>270°钙化病变的长度≥5 mm、有360°的环形钙化、有钙化结节，以及血管直径<3.5 mm各积1分（图8）。如果分值≥2分，提示术后支架会出现膨胀不全（膨胀率<70%），建议采用斑块消蚀预处理，包括冠状动脉内旋磨、轨道旋切和冠状动脉内冲击波技术等。
与IVUS相比，OCT可测量钙化病变的厚度，故对支架膨胀更有预测价值。在基于OCT的钙化积分系统中，最大钙化角度>180°时积2分，≤180°时为0分；钙化厚度>0.5 mm时积1分，≤ 0.5 mm时为0分；钙化长度>5 mm时积1分，≤ 5 mm时为0分（表2）。该积分可预测PCI术后的支架膨胀率，当钙化积分达4分时，支架平均膨胀率只有69%。因此，目前一般推荐OCT钙化积分<2分时，可考虑普通球囊预处理；2~3分时可应用修饰性球囊预处理；≥3分时，单纯球囊预处理支架膨胀不全的风险极高，建议给予更为积极的预处理措施[10]。
二、诊断和评估钙化结节，制定治疗策略
CN是一种特殊类型的钙化，检出率约4.2%[11]，容易出现在血管中段成角部位或血管容易随心脏跳动而发生扭曲转折处，在右冠状动脉和严重肾功能不全透析患者中多见。CN是急性冠状动脉综合征（ACS）的发病机制之一，结节样钙化表面纤维帽不连续、内皮细胞缺失，容易导致血栓形成[12]。钙化导致的ACS患者中，可根据OCT的形态大致分为以下3类[12]。（1）爆发样钙化结节（eruptive calcified nodules）：表现为大量簇状的钙化结节凸入管腔，纤维帽破裂，伴血栓形成，多见于右冠状动脉；（2）浅表钙化盘（superficial calcific sheet）：位于内膜浅层的盘状钙化斑块，表面覆盖非常薄的纤维帽，纤维帽不连续，多见于前降支；（3）钙化性凸起（calcified protrusion）：指凸入管腔的团块状钙化，没有簇状的钙化结节存在（图9）。CN凸入管腔会导致一系列问题，包括器械通过困难、球囊破裂、支架脱载、支架膨胀不全、支架变形，甚至在过度扩张时出现冠状动脉夹层、血肿或血管破裂等严重并发症。在弧度>270°的重度钙化病变中，合并CN的比例高达31.9%[9]，而在需要旋磨处理的重度钙化病变中有一半比例合并有CN。与无CN的病变相比，存在CN的病变PCI术后远期预后不良[13]。因此对于明显凸入管腔，导致器械不能通过，或基底层钙化程度较重可能导致支架膨胀不充分的CN，应该在腔内影像的指导下，主动采用旋磨等斑块消蚀技术以减小CN体积，优化PCI结果。
三、指导支架置入术中的旋磨治疗
规范化的腔内影像学检查评估可用于指导旋磨处理的时机，选择磨头尺寸，评价旋磨效果，优化支架的置入并识别相关并发症的发生机制。
（一）启动旋磨的时机
在未充分修饰的环形钙化位置置入支架，会导致支架的膨胀不全，且后扩张效果不佳。旋磨的主要目的是部分消蚀钙化使其变薄或出现断裂。《冠状动脉钙化病变诊治中国专家共识》中推荐[5]，对于冠状动脉造影发现的中、重度钙化病变、球囊无法通过或无法扩张病变，常规行腔内影像学检查，如果发现：（1) IVUS检查提示病变成角≥271°的浅表钙化，或（2）OCT检查提示最大钙化角度>180°、病变长度>5 mm、最大钙化厚度>0.5 mm（即OCT钙化积分为4分），建议直接行计划性冠状动脉斑块旋磨术[5]。与半顺应性球囊相比，非顺应性球囊耐高压的能力更强，随着压力增加，体积变化小，不易出现"狗骨头"现象，降低了边缘损伤的风险，相对比较安全。
（二）根据管腔大小，选用最终旋磨头的尺寸
在支架应用之前的经皮腔内冠状动脉成形术时代，旋磨的目的是使斑块消蚀，获得更大的管腔面积，所使用的磨头尺寸比较大，旋磨头/血管直径比在0.6~0.8之间；而当代旋磨的理念主要是斑块修饰，目的是把钙化环磨薄或形成断裂，以便于后续的处理，而不以扩大管腔为主要目的。与旋磨头/参考血管直径的比值>0.7相比，<0.7的旋磨头术后即刻管腔获得相似，造影成功率相近，而并发症更少[14,15]。因此《冠状动脉内旋磨术中国专家共识》建议旋磨头/血管直径比小于0.6[3]。从直径1.5 mm的旋磨头起始旋磨适用于绝大多数的病变，对于CTO病变或严重狭窄且血管纤细的病变可从1.25 mm旋磨头开始；而对于粗大的血管，1.5 mm的旋磨头往往是不够的，需要根据腔内影像的指导，对旋磨头进行必要的升级或采用其他预处理方式。
（三）评价旋磨的效果
是否能做到有效的旋磨预处理，除了旋磨头大小之外，还取决于管腔面积和导丝偏移程度。过度的旋磨也会增加并发症的发生，所以适度的旋磨尤为重要，而腔内影像在这方面可以起到很重要的指导作用：当环形钙化部位的最小管腔面积小于旋磨头直径时，旋磨头可有效地与钙化物质接触并旋磨出一个接近圆形的管腔，这种管腔获得是可以预测的；如果旋磨头的直径小于最小管腔面积，则不能接触到钙化斑块，需要在腔内影像指导下升级合适的旋磨头尺寸。腔内影像还可以观察到导丝与钙化斑块的相对位置关系，只有在导丝偏移到邻近钙化的部位，才能更好地起到修饰作用；如果导丝偏移在非钙化区域，由于旋磨头没有或较少接触到钙化斑块，仍然会对后续的器械通过或膨胀造成困难；而对非钙化区域的过度旋磨有导致夹层或穿孔的风险。旋磨操作应以后续的球囊和支架充分扩张为主要目的，而不是一味追求管腔的获得。
经过初始磨头的旋磨后，常规进行腔内影像学评估，可以明确旋磨是否充分，有无必要进一步升级族磨头尺寸以获得更理想的修饰效果，提高置入支架的膨胀率。旋磨术后经腔内影像观察的最小钙化厚度及有无裂隙产生是预测支架膨胀的重要因素，OCT可以测量钙化厚度，故对预测支架膨胀率的价值更大。旋磨处理后最大钙化角度>227°，最小钙化厚度<0.67 mm，可预测球囊扩张后钙化环的断裂。与没有断裂的CAC相比，存在钙化环断裂的病例支架置入后即刻管腔获得更大，因此如果旋磨后OCT测量的钙化厚度仍>0.67 mm，应考虑升级旋磨头，不建议直接进行球囊扩张[16]；除此以外，旋磨后出现夹层也是术后支架膨胀的预测因素之一[17]，然而旋磨造成的夹层是随机的，使用过于激进的方法达到预防夹层的目的显然是有风险的。因此，旋磨的主要目的应该是使钙化环出现裂隙或使钙化厚度变薄。
虽然旋磨处理后有利于器械通过，改善支架的膨胀，提高PCI手术的成功率，但在ROTAUS研究中，旋磨并未降低支架置入后9个月的晚期管腔丢失，也未得到改善临床预后的结果，今后需要进一步研究腔内影像指导钙化病变PCI的潜在获益。《冠状动脉钙化病变诊治中国专家共识（2021版）》分别制定了基于IVUS与OCT腔内影像学技术指导介入治疗与支架置入的流程图[5]，可用于实践过程中的指导（图10、图11）。
（四）IVUS与OCT在指导旋磨治疗中的比较
由于具有更高的分辨率且能够测量钙化斑块的厚度与体积，OCT对钙化病变的评估优于IVUS，经OCT指导者旋磨头升级的比例更高、磨头尺寸更大，且即刻支架膨胀率与1年靶病变血运重建率更优[18]。然而，OCT需要多次推注对比剂，增加了冠状动脉损伤风险，尤其是在旋磨中已经出现夹层的病变，前向推注对比剂的风险更大。另外，对于重度狭窄的病变，OCT的通过性较差，成像质量低，也限制了其在CAC病变介入中的应用。相对而言，IVUS具有更好的通过性，对于重度狭窄、严重扭曲的病变更倾向于使用IVUS，而且适用于肾功能不全和心功能降低的患者。
四、识别术中并发症
在旋磨操作过程中有时发生前向血流中断或减慢，无复流或夹层/血肿是最常见的原因。如果是无复流，应立即停止操作，将微导管送至血管远端并给予硝普钠和尼可地尔等药物，等待血流恢复；腔内影像诊断夹层或血肿具有高度的特异性（主要指IVUS。OCT可能造成夹层延展，不推荐），同时还可以评估夹层或血肿程度和范围。一经证实为严重的夹层或血肿，应避免前向推注对比剂，立即送入支架到夹层或血肿远端进行封闭。置入支架后应再次进行腔内影像检查，评价支架是否完全覆盖血肿节段。导致前向血流受限的另一种原因是气体栓塞，一般发生在机械式的IVUS探头排气不充分，术中因为影像不清晰再次于冠状动脉内推注盐水时引发气栓，此时需要撤出超声导管，冠状动脉内回抽血液，确认没有气体后再于冠状动脉内反复多次推注，如果患者有严重血流动力学障碍，需要给予主动脉内球囊反搏（intra-aortic balloon pump, IABP）等措施支持。
五、评估支架置入效果
支架置入术后的腔内影像学检查可以评价介入治疗效果，发现是否存在支架膨胀不全、严重贴壁不良、组织脱垂、边缘地理丢失或夹层/血肿，并指导治疗。如果发现支架边缘有血肿或长度> 3 mm累及中膜的夹层，需要补救性置入支架。
● 钙化病变腔内影像操作要点及注意事项
钙化病变属于高阻力病变，在腔内影像学检查时有一些特殊的操作要点与注意事项。
一、IVUS操作要点及注意事项
1．手术过程中必须给予足量肝素抗凝，每次图像采集前均要给予硝酸甘油扩张血管，消除痉挛因素影响。
2．推送IVUS导管时动作要缓慢轻柔，阻力较大时应该停止推送，强行推送会导致导管打折损坏。
3．通过困难时，可用顺应性球囊扩张后再尝试送入成像导管，优选直径较小的球囊可以避免过度破坏病变结构，影响对病变的观察；如预扩张球囊不能通过，可直接采用旋磨预处理，之后再进行腔内影像学评价。
4．延长导管辅助对于因为指引导管支撑力不足引起的导管通过困难很有帮助。
5．导管难以通过时，可以尝试先回撤超声探头，单独送入头端塑料保护鞘，当保护鞘到达远端合适位置时，再推送探头到感兴趣的位置。
二、OCT操作要点及注意事项
除了上述与IVUS类似的操作要点与注意事项外，OCT由于其成像原理，也有一些相对独特的操作要点。
1．OCT的成像质量依赖于血液的排空，手推对比剂是影响图像效果的主要因素之一，使用高压注射器可以提前预设对比剂用量，可以保证匀速、固定压力并快速注射对比剂以达到高质量清除血液的目的。
2．严重的狭窄影响血液排空与成像质量，如确需在预处理之前观察病变特点，可以由助手先推注造影剂排空血液，术者快速推送OCT导管至感兴趣区域远端，同时技师适时手动启动回撤扫描，这种方法对术者与助手、技师的经验与配合有很大要求。
3．将延长导管送到感兴趣区域近端推注造影剂，有助于在节省对比剂的同时，获得更高的成像质量，此时需要注意预防延长导管使用过程中的并发症。
● 典型病例
病例1 IVUS指导左主干重度钙化分叉病变介入治疗
病史简介：患者女性，78岁，胸痛发作1个月，加重11 d。入院诊断：非ST段抬高型心肌梗死。既往病史：高血压、高脂血症、外周动脉粥样硬化、颈外动脉狭窄、陈旧性脑梗死。既往无血运重建史。入院后实验室检查：肌钙蛋白I （cardiac troponin I ，TNI）0.001 μg/L，内生肌酐清除率49 ml/min。心脏超声：左心室（left ventricle，LV）舒张末期内径45 mm，射血分数（ejection fraction，EF） 62%，心内结构未见明显异常。冠状动脉造影显示左主干分叉病变，伴重度钙化。
患者诊断及治疗过程见视频，扫描正文文末二维码观看。
病例2 OCT指导左前降支钙化病变介入治疗
病史简介：患者女性，55岁，胸痛发作4个月。入院诊断：冠心病、劳力型心绞痛。既往病史：高血压、糖尿病、高脂血症、陈旧性脑梗死。既往无血运重建史。入院实验室检查：TNI 0.015 μg/L。心脏超声：LV舒张末期内径46 mm，EF 66%，心内结构未见明显异常。冠状动脉造影提示左前降支近端重度狭窄伴重度钙化；左回旋支近端80%狭窄伴重度钙化；右冠状动脉中段80%狭窄，远端弥漫90%。
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病例3 OCT指导右冠状动脉弥漫钙化病变介入治疗
病史简介：患者男性，68岁，胸痛发作1年，加重9 d。入院诊断：冠心病、急性下壁心肌梗死。既往史：高血压。既往无血运重建史。入院实验室检查：TNI 0.065 μg/L。心脏超声：升主动脉内径46 mm，左心室舒张末期内径48 mm，EF 63%。冠状动脉造影提示左前降支近段50%狭窄，D1中远段狭窄90%；右冠中远段弥漫重度狭窄伴重度钙化。
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● 小结
CAC尤其是中、重度冠状动脉钙化，是动脉粥样硬化的病理表现，它增加了介入手术的难度与并发症发生率。以IVUS和OCT为代表的冠状动脉腔内影像学检查，相较于传统的影像学评估手段，特异度与敏感度高，可以对钙化病变进行更为充分准确的评估，指导术者选择适当的病变准备策略与器械，评价预处理效果并优化最终结果，有助于提高手术成功率，减少并发症并改善患者近远期的临床预后。
3．OCT指导右冠状动脉弥漫钙化病变介入治疗（典型病例）
引用：张茵，宋雷．腔内影像学评价冠状动脉钙化病变操作规范[J/OL]．中华心血管病杂志（网络版），2023，6: e1000152 (2023-10-25).
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