血管内超声成像
作者：朱文玲
单位：中国医学科学院北京协和医院心内科(北京 100730)
关键词：
血管内超声成像
长期以来血管造影被公认为诊断血管病变的“金标准”，实际上，该方法仅能提供内腔影像方面的信息。就其诊断动脉粥样硬化病变而言，存在以下多种局限性：不能检出早期粥样硬化病变；不能提供透壁信息；低估血管狭窄程度；低估其并发症。尸检结果发现造影正常的血管实际上存在弥漫性动脉粥样硬化病变。手术中心外膜超声检查也发现类似现象。研究表明，在冠状动脉病变早期阶段，病变血管可发生代偿性扩张，只有在病变累及内弹力膜的40%时才会失代偿而产生狭窄。当冠状动脉有广泛粥样硬化病变时，参考段血管已非正常血管，就不能准确判断血管狭窄程度。对于偏心性病变，由于造影投照的局限性，也会影响评估血管狭窄的程度。血管内超声成像(IVUS)技术问世为冠心病的诊断及有效的介入治疗提供了很有前景的手段，临床实践证明该技术在冠心病诊断和介入治疗方面具有独特的临床实用价值。
, http://www.100md.com
1 IVUS设备
1.1 超声导管
超声导管的种类很多，可根据靶血管选择不同外径和长度的导管。超声导管核心部件是安装在导管顶端的超声晶片。导管探头分为机械和电子相控阵两类，前者包括旋转式单晶片和晶片固定而旋转一声学反光镜两种。单晶片位于一可弯曲的轴心头端，轴心在外鞘管内以1800转/分的速度旋转，超声束环绕血管周径做360°扫描，以30帧/秒获取血管横切面的超声图像。电子相控阵式超声导管有32～64个晶片组成，呈环状排列于导管顶端，同时向360°方向发送超声束，获得血管横断面图像。目前的导管探头轴向分辨力可达到80～100μm，侧向分辨力150～200μm，探测深度6～16mm，频率通常为20～30MHz。频率过高时，因血液中红细胞的大量散射可能产生较多的伪差，同时，声束的穿透力减低；而频率较低(20MHz)的晶片分辨力随之下降，主要用于心腔内和主动脉内的超声成像检查。
1.2 二维超声主机
, 百拇医药
通过电子线路控制超声导管顶端的晶片发射和接收超声信号，经计算机处理后将影像送到视屏上实时显示血管的横断面图像。在主机上，可选择导管类型、频率和测量深度。并可由键盘输入病人的有关信息，超声图像可进行实时录象，可进行连机或脱机的图像定性和定量分析等。
2 IVUS操作要求
(1)常规经右股动脉穿刺，插入8F引导导管至相应的冠状动脉口，行选择性冠脉造影。然后在X线透视下沿靶血管插入直径0.014英口 寸的引导钢丝至血管远端。再沿引导钢丝在透视下插入血管超声探头导管，通过狭窄病变至血管远端，在透视下缓慢后撤探头导管。当探头导管以1800转/m作360°旋转时可连续获得30帧/S的血管横轴实时切面图像。
(2)机械探头在使用前需经导管顶端注入0.5ml无菌蒸馏水并作排气处理。在行血管内超声检查前，应经冠脉内注入硝酸甘油200μg以预防冠状动脉痉挛并产生最大的血管扩张。
, 百拇医药
(3)操作过程中，血管造影和血管内超声分别同步显示导管探头在管腔内的部位和相应的冠状动脉管壁的结构形态。血管内超声成像以录象记录供脱机回放分析。
3 IVUS的临床应用
3.1 对管壁病变的诊断
诊断早期病变并可明确冠脉造影有疑问或含糊的病变，近年来IVUS已广泛用于临床。正常血管壁在超声上表现为三层结构，内层为一较强回声亮环，厚度为0.2mm，来自血管内膜和内弹力膜；中层为低回声暗带，厚度为0.6～0.7mm，来自血管中膜；外层为较明亮的强回声带，由血管外膜外弹力层构成。年轻人的正常冠脉的三层结构常不清楚。早期动脉粥样硬化仅表现为内膜增厚，血管壁的三层结构仍可辨认。随着病变进展，内膜进一步增厚，中层低回声带变薄甚至消失，血管壁三层结构不易辨认，内膜腔可出现斑块。IVUS的最大潜力是对早期动脉粥样硬化病变进展及消退的评价。我们分析了40例冠脉造影正常的IVUS和临床表现，其中8例IVUS正常；内膜增厚10例；在有斑块22例中，2例为变异性心绞痛，2例心肌梗塞，3例不稳定型心绞痛，其中一例斑块面积占内膜腔面积的70%。为此，该例做了PTCA介入治疗。IVUS 22例有斑块和18例无斑块的病人比较，前者血胆固醇增高的，年龄大的，吸烟及高血压的较后者为多。由此说明冠脉造影诊断冠心病确有一定局限性，由于投照角度的限制性，病变部位的代偿性扩张，病变弥漫失去正常的参考段等原因均可低估冠脉病变的程度，甚至照不出病变。故凡临床高度怀疑冠心病者，虽冠造正常，应做IVUS检查以弥补冠造的不足。
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3.2 对管腔及斑块定性定量的评价
超声可测量管腔内径、截面积，斑块面积，斑块面积占管腔面积的百分数等。由于动脉粥样硬化斑块的成分有较好的声学特征，根据超声图像的回声强度可对斑块做出定性诊断。脂质斑块(软斑块)的透声性好，回声低，其强度低于血管外膜回声；纤维斑块的回声高于血管外膜回声；钙化斑块回声强并伴有声影。纤维及钙化斑块称为硬斑块。混合性斑块则具备上述两种或两种以上的回声特点。与组织学对比研究表明，IVUS能对100%的钙化斑块，91%的纤维斑块及78%的脂质斑块作出准确的定性诊断。
3.3 对冠心病介入治疗的评价
①由于IVUS能对病变性质和程度作出准确判断，故对指导介入治疗方式和类型的选择是很有价值的。两项大系列研究发现IVUS增加了操作者的自信，也增加了他们对病变发展解释的经验。一些大的医疗中心同意采用IVUS作为介入前的常规。②当钙化斑块存在时，钙化斑块的深度及在血管周径上的范围，对介入治疗方法的选择及预测介入并发症的危险性至关重要，而冠脉造影检出钙化斑块的敏感性很低，对检出>180°周径的钙化病变的敏感性仅60%，对小的钙化斑块的诊断更不可靠。1155处冠脉病变中，IVUS检出钙化斑块占73%，而造影仅38%。钙化斑块及其范围是PTCA斑块破裂和夹层的因素，弥漫性内膜下钙化病变作旋切的并发症发生率高。对>180°的浅表斑块可采用旋切。③探讨PTCA机制，PTCA中，血管壁的伸展和夹层形成是主要的作用机制，显著的斑块压缩也是机制之一，其病理基础是弥漫性斑块断裂。血管壁的弹性回缩常常是PTCA失败的原因。④对PTCA效果和并发症的评价：PTCA后由于斑块破裂，夹层形成，造影剂渗入到破裂的斑块和夹层中，故常高估血管内径，低估残余狭窄程度，IVUS可准确测量管腔内径、残余斑块面积及残余狭窄。我们在PTCA后行IVUS检查，尽管造影满意，只要IVUS发现管腔残余狭窄>50%，都植入支架以防血管的再狭窄。⑤支架植入可降低血管再狭窄，但支架可发生急性或亚急性血栓形成。IVUS的重要作用是指导和评价支架的植入，支架植入后，冠脉造影满意的病人中有88%IVUS不满意，表现为支架扩张不全，残余腔狭窄或支架段管腔不规则、偏心等。对不满意者需再次或多次扩张。支架植入满意标准为支架扩张对称，内径3mm，贴壁好，足够长，覆盖夹层等。北京协和医院总结分析了81例支架植入病人，其中44例支架植入后立即行IVUS，另37例未行IVUS检查。平均随诊6.5±5.3月(中位随诊时间6月)，未行IVUS组中发生急性血栓形成导致急性心肌梗塞1例，因心绞痛未改善重新介入治疗1例，发生心源性死亡1例，心绞痛5例，心脏事件发生率为21.6%(8/37)；行IVUS组仅有2例发生心绞痛，其发生率为4.5%(2/44)，两组相比，由IVUS指导支架植入明显优于未行IVUS组(P＝0.02)IVUS指导冠脉内架植入可保证支架植入满意，显著减少并发症发生。
4 血管内超声的局限性
我们认为最大的不便是在冠造和PTCA时行IVUS需不断更换导管，增加了操作时间，如果超声探头和球囊在一根导管上就能便利操作，并可节省费用。超声导管如在管腔中偏心位置，超声斜切血管，截面积测量就有误差，当导管贴近一侧管壁就可使对侧管壁显示不清。管壁广泛钙化时，钙化后的声影常常导致管壁结构识别困难。超声导管价格昂贵使此项技术的临床应用和推广受到一定限制。, http://www.100md.com
单位：中国医学科学院北京协和医院心内科(北京 100730)
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血管内超声成像
长期以来血管造影被公认为诊断血管病变的“金标准”，实际上，该方法仅能提供内腔影像方面的信息。就其诊断动脉粥样硬化病变而言，存在以下多种局限性：不能检出早期粥样硬化病变；不能提供透壁信息；低估血管狭窄程度；低估其并发症。尸检结果发现造影正常的血管实际上存在弥漫性动脉粥样硬化病变。手术中心外膜超声检查也发现类似现象。研究表明，在冠状动脉病变早期阶段，病变血管可发生代偿性扩张，只有在病变累及内弹力膜的40%时才会失代偿而产生狭窄。当冠状动脉有广泛粥样硬化病变时，参考段血管已非正常血管，就不能准确判断血管狭窄程度。对于偏心性病变，由于造影投照的局限性，也会影响评估血管狭窄的程度。血管内超声成像(IVUS)技术问世为冠心病的诊断及有效的介入治疗提供了很有前景的手段，临床实践证明该技术在冠心病诊断和介入治疗方面具有独特的临床实用价值。
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1 IVUS设备
1.1 超声导管
超声导管的种类很多，可根据靶血管选择不同外径和长度的导管。超声导管核心部件是安装在导管顶端的超声晶片。导管探头分为机械和电子相控阵两类，前者包括旋转式单晶片和晶片固定而旋转一声学反光镜两种。单晶片位于一可弯曲的轴心头端，轴心在外鞘管内以1800转/分的速度旋转，超声束环绕血管周径做360°扫描，以30帧/秒获取血管横切面的超声图像。电子相控阵式超声导管有32～64个晶片组成，呈环状排列于导管顶端，同时向360°方向发送超声束，获得血管横断面图像。目前的导管探头轴向分辨力可达到80～100μm，侧向分辨力150～200μm，探测深度6～16mm，频率通常为20～30MHz。频率过高时，因血液中红细胞的大量散射可能产生较多的伪差，同时，声束的穿透力减低；而频率较低(20MHz)的晶片分辨力随之下降，主要用于心腔内和主动脉内的超声成像检查。
1.2 二维超声主机
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通过电子线路控制超声导管顶端的晶片发射和接收超声信号，经计算机处理后将影像送到视屏上实时显示血管的横断面图像。在主机上，可选择导管类型、频率和测量深度。并可由键盘输入病人的有关信息，超声图像可进行实时录象，可进行连机或脱机的图像定性和定量分析等。
2 IVUS操作要求
(1)常规经右股动脉穿刺，插入8F引导导管至相应的冠状动脉口，行选择性冠脉造影。然后在X线透视下沿靶血管插入直径0.014英口 寸的引导钢丝至血管远端。再沿引导钢丝在透视下插入血管超声探头导管，通过狭窄病变至血管远端，在透视下缓慢后撤探头导管。当探头导管以1800转/m作360°旋转时可连续获得30帧/S的血管横轴实时切面图像。
(2)机械探头在使用前需经导管顶端注入0.5ml无菌蒸馏水并作排气处理。在行血管内超声检查前，应经冠脉内注入硝酸甘油200μg以预防冠状动脉痉挛并产生最大的血管扩张。
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(3)操作过程中，血管造影和血管内超声分别同步显示导管探头在管腔内的部位和相应的冠状动脉管壁的结构形态。血管内超声成像以录象记录供脱机回放分析。
3 IVUS的临床应用
3.1 对管壁病变的诊断
诊断早期病变并可明确冠脉造影有疑问或含糊的病变，近年来IVUS已广泛用于临床。正常血管壁在超声上表现为三层结构，内层为一较强回声亮环，厚度为0.2mm，来自血管内膜和内弹力膜；中层为低回声暗带，厚度为0.6～0.7mm，来自血管中膜；外层为较明亮的强回声带，由血管外膜外弹力层构成。年轻人的正常冠脉的三层结构常不清楚。早期动脉粥样硬化仅表现为内膜增厚，血管壁的三层结构仍可辨认。随着病变进展，内膜进一步增厚，中层低回声带变薄甚至消失，血管壁三层结构不易辨认，内膜腔可出现斑块。IVUS的最大潜力是对早期动脉粥样硬化病变进展及消退的评价。我们分析了40例冠脉造影正常的IVUS和临床表现，其中8例IVUS正常；内膜增厚10例；在有斑块22例中，2例为变异性心绞痛，2例心肌梗塞，3例不稳定型心绞痛，其中一例斑块面积占内膜腔面积的70%。为此，该例做了PTCA介入治疗。IVUS 22例有斑块和18例无斑块的病人比较，前者血胆固醇增高的，年龄大的，吸烟及高血压的较后者为多。由此说明冠脉造影诊断冠心病确有一定局限性，由于投照角度的限制性，病变部位的代偿性扩张，病变弥漫失去正常的参考段等原因均可低估冠脉病变的程度，甚至照不出病变。故凡临床高度怀疑冠心病者，虽冠造正常，应做IVUS检查以弥补冠造的不足。
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3.2 对管腔及斑块定性定量的评价
超声可测量管腔内径、截面积，斑块面积，斑块面积占管腔面积的百分数等。由于动脉粥样硬化斑块的成分有较好的声学特征，根据超声图像的回声强度可对斑块做出定性诊断。脂质斑块(软斑块)的透声性好，回声低，其强度低于血管外膜回声；纤维斑块的回声高于血管外膜回声；钙化斑块回声强并伴有声影。纤维及钙化斑块称为硬斑块。混合性斑块则具备上述两种或两种以上的回声特点。与组织学对比研究表明，IVUS能对100%的钙化斑块，91%的纤维斑块及78%的脂质斑块作出准确的定性诊断。
3.3 对冠心病介入治疗的评价
①由于IVUS能对病变性质和程度作出准确判断，故对指导介入治疗方式和类型的选择是很有价值的。两项大系列研究发现IVUS增加了操作者的自信，也增加了他们对病变发展解释的经验。一些大的医疗中心同意采用IVUS作为介入前的常规。②当钙化斑块存在时，钙化斑块的深度及在血管周径上的范围，对介入治疗方法的选择及预测介入并发症的危险性至关重要，而冠脉造影检出钙化斑块的敏感性很低，对检出>180°周径的钙化病变的敏感性仅60%，对小的钙化斑块的诊断更不可靠。1155处冠脉病变中，IVUS检出钙化斑块占73%，而造影仅38%。钙化斑块及其范围是PTCA斑块破裂和夹层的因素，弥漫性内膜下钙化病变作旋切的并发症发生率高。对>180°的浅表斑块可采用旋切。③探讨PTCA机制，PTCA中，血管壁的伸展和夹层形成是主要的作用机制，显著的斑块压缩也是机制之一，其病理基础是弥漫性斑块断裂。血管壁的弹性回缩常常是PTCA失败的原因。④对PTCA效果和并发症的评价：PTCA后由于斑块破裂，夹层形成，造影剂渗入到破裂的斑块和夹层中，故常高估血管内径，低估残余狭窄程度，IVUS可准确测量管腔内径、残余斑块面积及残余狭窄。我们在PTCA后行IVUS检查，尽管造影满意，只要IVUS发现管腔残余狭窄>50%，都植入支架以防血管的再狭窄。⑤支架植入可降低血管再狭窄，但支架可发生急性或亚急性血栓形成。IVUS的重要作用是指导和评价支架的植入，支架植入后，冠脉造影满意的病人中有88%IVUS不满意，表现为支架扩张不全，残余腔狭窄或支架段管腔不规则、偏心等。对不满意者需再次或多次扩张。支架植入满意标准为支架扩张对称，内径3mm，贴壁好，足够长，覆盖夹层等。北京协和医院总结分析了81例支架植入病人，其中44例支架植入后立即行IVUS，另37例未行IVUS检查。平均随诊6.5±5.3月(中位随诊时间6月)，未行IVUS组中发生急性血栓形成导致急性心肌梗塞1例，因心绞痛未改善重新介入治疗1例，发生心源性死亡1例，心绞痛5例，心脏事件发生率为21.6%(8/37)；行IVUS组仅有2例发生心绞痛，其发生率为4.5%(2/44)，两组相比，由IVUS指导支架植入明显优于未行IVUS组(P＝0.02)IVUS指导冠脉内架植入可保证支架植入满意，显著减少并发症发生。
4 血管内超声的局限性
我们认为最大的不便是在冠造和PTCA时行IVUS需不断更换导管，增加了操作时间，如果超声探头和球囊在一根导管上就能便利操作，并可节省费用。超声导管如在管腔中偏心位置，超声斜切血管，截面积测量就有误差，当导管贴近一侧管壁就可使对侧管壁显示不清。管壁广泛钙化时，钙化后的声影常常导致管壁结构识别困难。超声导管价格昂贵使此项技术的临床应用和推广受到一定限制。, http://www.100md.com