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第27章：光学相干断层成像（OCT）冠状动脉粥样硬化斑块可视化与斑块特征分析（Visualization of Atherosclerotic Coronary Plaque by Using Optical Coherence Tomography / Plaque Characterization by OCT）

1 Introduction

本章由 Kubo 和 Akasaka 撰写，开篇即把急性冠脉综合征（ACS）定位为"由血栓引起的突发管腔狭窄"，并以病理学的三种血栓底物引出 OCT 存在的必要性。作者给出三组比例：斑块破裂占 55–60%，侵蚀占 30–35%，钙化结节仅占 2–7%。破裂发生在薄帽纤维粥样硬化（TCFA）中，其特征是坏死核加上厚度 < 65 μm、且被激活巨噬细胞大量浸润的纤维帽；侵蚀的特点则是表面富含平滑肌细胞与蛋白聚糖、脂质核小或缺失；钙化结节含有钙化板与穿透管腔的骨性结节，伴有内皮破坏。作者据此指出，体内评估斑块特征是理解易损斑块的关键，目前常用的多种成像技术各有局限，而 OCT 作为新一代腔内成像手段在分辨率上接近组织学水平，体外与体内研究都已确认其图像质量，因此本章将对 OCT 在冠状动脉粥样硬化评估中的角色做一个系统综述。

2 OCT Technology

OCT 是一种基于近红外光的导管式腔内成像模态，光源波长 1250–1350 nm，能最大限度减少水、蛋白、脂质和血红蛋白对光的吸收。光源发出的光被一分为二：一半射向动脉壁，一半射向参考镜，反射信号在光电探测器上叠加，通过干涉信号强度来重建图像。基于导管的 OCT 轴向分辨率为 10–20 μm，横向分辨率约 25–30 μm，相比之下 IVUS 分别为 100–200 μm 和 200–300 μm；但 OCT 的组织穿透仅 1–3 mm，IVUS 可达 4–8 mm。整套系统由导管、成像引擎和计算机组成：单轨 2.7-F OCT 导管经 0.014 in 冠状动脉导引导丝通过 6-F 指引导管送达；由于红外光无法穿透红细胞，OCT 必须在无血环境中以大约 4 mL/s 的团注造影剂冲洗；当前的频域 OCT（frequency-domain OCT）系统以 100 帧/秒的速率采集，导管以 20 mm/s 速度由自动回撤装置牵拉，因此一段 5 cm 长的冠脉可以在 3 s 内扫完。作者总结，这种近红外光干涉成像在分辨率上对管腔内微结构分析而言是一次实质性的提升。

3 Normal Coronary Artery

在 OCT 图像中正常冠状动脉壁呈典型三明治式的三层结构：靠近管腔的为信号丰富的内膜（intima），中间是信号贫乏的中膜（media），外侧为信号丰富的外膜（adventitia）。作者把内膜增厚视为动脉粥样硬化的早期阶段；动脉粥样硬化过程中中膜变薄，原因是正性血管重塑。由于分辨率远高于 IVUS，OCT 可以检出冠状动脉壁极其细微的动脉粥样硬化改变，这为研究早期病变的形态学提供了 IVUS 所没有的视角。

4 Atherosclerotic Plaque

OCT 在斑块成分识别上已经表现出明显效力。三类典型斑块各有可重复的 OCT 影像学特征：纤维性斑块呈现为均一的、信号丰富的区域；纤维钙化斑块为信号贫乏、边界清晰的区域；脂质丰富斑块为信号贫乏但边界弥散的区域。以组织病理诊断为金标准，上述 OCT 标准具有较高敏感度与特异度：纤维性斑块 71–79%/97–98%，纤维钙化斑块 95–96%/97%，脂质丰富斑块 90–94%/90–92%。观察者间与观察者内一致性也都很高（k = 0.88 和 0.91）。这一节为后续脆弱斑块识别定下基础——一旦能可靠区分脂质、钙化、纤维组织，下一步就是把这种"成分"信息与"易损性"挂钩。

5.1 Plaque Rupture

作者把斑块破裂定义为 OCT 上出现纤维帽连续性中断并形成空腔。OCT 的高分辨率使断裂的纤维帽清晰可见，并可以精确测量其厚度。在急性心梗（AMI）患者中斑块破裂的检出率为 73%；在不稳定心绞痛（UAP）患者中，破裂更常见于 Braunwald 临床分级 III 级（48 h 内静息性心绞痛）而非 I 级（严重新发或加速性心绞痛）和 II 级（过去一个月内但近 48 h 未发作的静息心绞痛）（71% vs. 43% vs. 13%，p < 0.001）。OCT 还揭示，运动诱发的破裂与静息诱发的破裂形态学不同：运动诱发组的断裂纤维帽厚度显著高于静息组（90 μm vs. 50 μm，p < 0.01），提示部分斑块破裂可能发生在 > 65 μm 的相对较厚纤维帽中。作者进一步提出两个把破裂斑块与 ACS 关联起来的风险因素：破裂程度更大和管腔更小。具体而言，AMI 组的破裂空腔面积显著大于 UAP 组（2.52 ± 1.36 mm² vs. 1.67 ± 1.37 mm²，p = 0.034）；UAP 症状性破裂处的管腔面积显著小于稳定型心绞痛（SAP）无症状破裂处（3.00 ± 0.86 mm² vs. 3.45 ± 1.18 mm²，p = 0.030）。作者解释，破裂程度越大引发的血栓越多，而管腔越小越容易被较小血栓堵住事件。三支血管 OCT 成像显示 ACS 期间存在多灶性斑块失稳：破裂不仅出现在罪犯病变，也常出现于非罪犯病变，提示 ACS 实质上是全冠脉不稳定的一个表现，而非单点局部事件。

5.2 Erosion

斑块侵蚀在 OCT 上定义为管腔表面不规则、且在多个相邻切面均未发现帽破裂；通常伴随 OCT 上可见的血栓。常规影像对侵蚀不够敏感，OCT 的数据显示 AMI 中侵蚀的频率为 23%，与既往尸检结果相当。作者进一步指出，侵蚀可能比破裂的血栓形成能力更弱，所致梗死范围也更小。

5.3 Calcified Nodule

钙化结节被定义为 OCT 上信号贫乏、内部混杂并伴信号衰减的突出区域。由于光（不像超声那样）能够穿透钙化，OCT 可以在体内对钙化结节做精确评估。该病变的起源尚不明确，但似乎与陈旧性血栓、可能还有斑块内出血有关。

5.4 Thrombus

冠脉内血栓被定义为从血管壁表面突向管腔的一团块状物。OCT 能确定血栓的存在、位置和大小，甚至区分白色与红色血栓。红色血栓以红细胞为主，表现为高背向散射结构并伴信号缺失的阴影；白色血栓以血小板和白细胞为主，表现为低背向散射结构。实际中纯白或纯红血栓罕见，混合血栓更为多见。作者指出，即便在 SAP 患者中也能用 OCT 观察到冠脉血栓，这或许有助于解释为什么抗血小板治疗对 SAP 人群预防急性冠脉事件有益。

5.5 TCFA（thin-cap fibroatheroma）

OCT 衍生的 TCFA 定义为同时含脂质且纤维帽厚度 < 65 μm 的斑块。OCT 是目前唯一具备直接定量测量纤维帽厚度所需分辨率的模态。纤维帽厚度的定义是"从冠状动脉管腔到脂质区（OCT 图像中的信号贫乏区）内缘的最小距离"。OCT 与组织学对纤维帽厚度的测量具有很好相关性（r = 0.90，p < 0.001）。OCT-TCFA 已与多种其他成像技术交叉验证其不稳定性：IVUS 图像上低回声斑块伴深超声衰减在 ACS 中很常见，这种"衰减斑块"被视为 IVUS 不稳定病变的特征，OCT-TCFA 在 IVUS 衰减斑块中比非衰减斑块更常见（48% vs. 16%，p < 0.001）；VH-IVUS（Virtual Histology，基于射频超声回波的频谱分析）将斑块分为纤维、纤维脂肪、致密钙化和坏死核四类，VH-TCFA 对未来不良心血管事件具有高风险，OCT-TCFA 与 VH-IVUS 这一易损特征的诊断一致率为 86%；冠状动脉血管镜发现黄色斑块是 ACS 罪犯病变的常见特征，OCT 显示黄色强度与纤维帽厚度显著负相关（p < 0.001），且 80% 的强黄色斑块为 OCT-TCFA；多排 CT 上低密度斑块伴正性重塑是后续 ACS 的独立预测因子，这一组合在 OCT-TCFA 中比非-TCFA 中更常见（76% vs. 31%，p < 0.001）。OCT 还被用于评估 TCFA 的体内患病率：OCT-TCFA 在 AMI/ACS 中比 SAP 中更常见（72% vs. 50% vs. 20%，p = 0.012）；与既往病理学研究一致，OCT-TCFA 不仅出现在罪犯病变，也存在于非罪犯节段；在右冠状动脉中分布相对均匀（近段 12% vs. 中段 29% vs. 远段 18%，p = 0.420），而在左冠状动脉中近段最常见（27% vs. 9% vs. 0%，p = 0.018）。OCT-TCFA 还与血清高敏 C 反应蛋白（hs-CRP）水平相关，提示炎症在冠状动脉粥样硬化中具有多灶性，并支持"炎症表现为罪犯及非罪犯病变纤维帽变薄"这一假说。

5.6 Neovascularization

斑块内微血管增多与斑块易损性相关——它们可能促成斑块内出血进而引起斑块扩张。OCT 的高分辨率使体内直接观察斑块内微血管成为可能；斑块内微血管被定义为 OCT 上的"无信号、管腔样结构"，且不与冠状动脉管腔相通。OCT 数据显示微血管密度在 TCFA 中（54% vs. 21%，p = 0.012）和正性重塑病变中（67% vs. 36%，p = 0.020）均升高；血清 hs-CRP 水平在有微血管与无微血管的病变之间存在显著差异（中位数 0.27 mg/dL vs. 0.13 mg/dL，p = 0.015）。用 OCT 评估斑块新生血管或许有助于识别更易失稳和破裂的病变。

5.7 Macrophage

OCT 的高分辨率还有识别炎症细胞（如巨噬细胞/泡沫细胞团）的潜力。OCT 上巨噬细胞/泡沫细胞呈"信号丰富的条带"并伴信号缺失的阴影。尸检研究表明，OCT 与组织学对纤维帽内巨噬细胞密度的测量高度正相关（r > 0.84，p < 0.001）；OCT 信号标准差阈值 6.15–6.35% 范围内对识别 CD68 染色 > 10% 的纤维帽具有 100% 敏感度与特异度。临床 OCT 研究中，临床表型与冠状动脉粥样硬化斑块内巨噬细胞浓度显著相关：罪犯部位巨噬细胞密度在 AMI（5.54 ± 1.48%）、ACS（5.86 ± 2.01%）中显著高于 SAP（4.14 ± 1.81%）（p = 0.003）；斑块破裂部位高于未破裂部位（6.95 ± 1.60% vs. 5.29 ± 1.17%，p = 0.002）；表面巨噬细胞浸润比深层浸润更能预测不稳定的临床表型（p = 0.035）。作者认为，OCT 看到巨噬细胞的可能性为研究这些炎症细胞在冠状动脉粥样硬化中的作用打开了窗口。

6 Limitations

OCT 组织穿透有限（1–1.5 mm），不适合研究 IVUS 擅长的血管重塑问题。IVUS 既往研究表明正性重塑常见于 ACS 罪犯病变；OCT 被用来评估 IVUS 确定的正性重塑病变的斑块特征，发现正性重塑相比无重塑或负性重塑更常伴脂质丰富斑块（100% vs. 60% vs. 47.4%，p = 0.01）、更薄的纤维帽（中位数 40.2 vs. 51.6 vs. 87 μm，p = 0.003）和 TCFA（80% vs. 38.5% vs. 5.6%，p < 0.001）；纤维帽内巨噬细胞密度在正性重塑中更高，并与重塑指数呈正相关（r = 0.60，p < 0.001）。这些 OCT 结果或许能解释正性重塑与不稳定临床表现之间的联系。血栓会影响斑块评估——红细胞会引起严重信号衰减，OCT 看不到血栓后方的斑块，因此 OCT 评估易损病变时血栓可能妨碍识别斑块破裂或侵蚀；另外非突起的红色血栓可能被误判为坏死脂质核，因为两者在 OCT 上信号图样相似。脂质核大小的定量测量在 OCT 中受限：OCT 信号被脂质组织吸收，脂质核后方边界无法清晰显示，因此脂质是用横截面 OCT 图像上累及的象限数做半定量评估——当脂质在任意一张图像中累及 ≥ 2 个象限即视为脂质丰富斑块。

7 Future Developments in OCT Technology

OCT 具备识别斑块成分的能力（见本章 Table 27.1 的组织学–OCT 对照），但将 OCT 图像解释为组织类型对训练有素的读片者而言仍是一项复杂且常有歧义的工作。为克服这一局限，目前正在开发斑块成分的自动分析方法。基于后处理彩色编码软件对 OCT 频谱背散射数据或其他光学组织属性进行分析，应当能改善对冠状动脉粥样硬化斑块的描述并提供更客观的评估。OCT 的高帧率与快速回撤速度便于从纵向图像序列中获取三维数据，自动组织识别与三维重建的结合是 OCT 进一步有前景的研究方向。对坏死核、薄纤维帽、炎症细胞等与斑块易损性相关要素的定位，可以通过多维评估得到改进。这些未来技术将推动对血管与斑块病理学更深入的理解。

Table 27.1 OCT 斑块成分判读标准

  • Intima 内膜：靠近管腔的信号丰富层
  • Media 中膜：动脉壁中部的信号贫乏层
  • Adventitia 外膜：动脉壁外侧的信号丰富层
  • Fibrous 纤维：信号丰富、均一的区域
  • Calcification 钙化：信号贫乏、边界清晰的区域
  • Lipid 脂质：信号贫乏、边界弥散的区域
  • Fibrous-cap 纤维帽：信号贫乏区上方的信号丰富层
  • Red thrombus 红色血栓：高背散射突出伴信号缺失阴影
  • White thrombus 白色血栓：低背散射突出
  • Microvessel 微血管：斑块内信号贫乏、边界清晰的空隙
  • Macrophages 巨噬细胞：信号丰富、点状独立或融合并伴阴影

8 Conclusions

作者总结，OCT 可在原位实时、全层析地可视化冠状动脉血管的微观结构，分辨率独到。体外与体内研究都已证明 OCT 用于可视化易损斑块的可行性。目前 OCT 是唯一具有足以检出 TCFA 分辨率的影像技术，并且这一技术将允许开展纵向研究以考察冠状动脉粥样硬化的动态过程。OCT 有望加深对冠状动脉疾病病理生理学的理解。

本章个人批注

Kubo 与 Akasaka 的这一章是 OCT 临床应用早期到中期（2013 年节点）的代表性综述，写作思路非常清晰：先讲技术原理和分辨率优势，再以"易损斑块三联征"（破裂、侵蚀、钙化结节）作为 OCT 影像学识别的骨架，接着把 OCT-TCFA 与 IVUS、VH-IVUS、冠脉血管镜、CT、血清炎症标志物做交叉验证，最后坦白局限性和未来方向。我注意到一个值得深思的细节：作者给出"运动诱发的破裂纤维帽更厚（90 μm）"这一观察，与"TCFA 定义为 < 65 μm"的传统概念在表面上矛盾，作者本人的解释是"部分破裂可发生在 > 65 μm 的相对较厚纤维帽中"，这其实是在提醒我们 TCFA 是一个连续谱而非二元分类，65 μm 是从尸检研究中得出的统计阈值而非绝对安全线。另一处关键观察是三支血管 OCT 揭示的"多灶性失稳"——这与本书前面章节反复出现的"全身性炎症"主题在概念上是一脉相承的，但 OCT 的贡献在于用影像直接看到了非罪犯病变同时存在破裂或 TCFA，给"ACS 是全身不稳定、不是单点事件"这个命题提供了视觉证据。局限一节关于"红色血栓和脂质核信号图样相似可能被误判"和"血栓后方的斑块看不见"两条都是临床实践中很具体的陷阱，写得诚实。

与上下章的衔接（一段话）

本书第 26 章是 IVUS 斑块成分定量与纵向分辨率增强（同一作者团队的 LRE 算法系列），代表 IVUS 在 2013 年节点的最强能力；本章紧接着由 Kubo/Akasaka 把议题切到 OCT——其优势正是 IVUS 长期做不到的"接近组织学的 10–20 μm 轴向分辨率"和"对纤维帽厚度的直接定量"。这种安排体现了一种递进：每一章都在前章的局限处打开一扇新的门。从章序看，ch27 之后的章节（ch28–ch29）通常会延伸到 PET、分子影像或治疗决策等更宏观的议题，因此本章既是 IVUS 路径的一个高分辨率补充，也是后续讨论"易损斑块检出之后怎么办"的过渡。