解放军总医院的研究发现在今年欧洲心脏病学会大会上引国际关注——

光学相干断层扫描参数追踪动脉粥样硬化进展

中国北京解放军总医院的研究人员发现，通过使用光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)图像计算的参数，动脉粥样硬化斑块的组织病理学状态不仅可以量化，而且可以随时间推移进行跟踪。

称为斑块衰减指数 (index of plaque attenuation, IPA)，该参数是衡量组织光学特性的指标。

使用IPA，研究人员能够识别动脉粥样硬化斑块的病理分期，从纤维和纤维钙化到厚帽和薄帽纤维粥样硬化。他们还能够确定斑块可能的稳定性。

国际上既往发表的相关研究与论文：

研究论著：光学相干断层扫描对人类动脉粥样硬化的表征。作者单位：米国麻省总医院和哈佛医学院 (波士顿) 和 日本近畿大学医学院 (大阪)。发表期刊：Circulation.

上文图1：A，冠状动脉纤维斑块的OCT图像，显示均匀的，丰富的内部信号(F)。在纤维病变对面可见内膜增生区域，显示内膜(I，内膜增生)，内弹力板(IEL)，中膜(M)，外弹力板(EEL)和外膜(A)。B，相应的组织学(Movat五色套染; 放大 40倍)。刻度标记，1毫米。

上文图2：A，纤维钙化的主动脉斑块的OCT图像显示一个清晰的区域，内部信号差。B，相应组织学(H&E; 放大 40倍)。标尺 500 μm。

上文图3：A，富含脂质的颈动脉斑块的OCT图像，显示薄的均质带下边界不清的信号差的脂质池(L)，对应纤维帽(箭头)。B，相应组织学(Movat五色套染; 放大 20倍)。标尺 500 μm。

上文图：A，含有少量脂质的颈动脉斑块的OCT图像(箭头)(富含脂质斑块的假阳性)。B，相应组织学(H&E; 放大 20倍)。C，含有脂质池的富含脂质的主动脉斑块的OCT图像(L)，由于光线通过帽的穿透有限，无法清晰显示(富含脂质斑块的假阴性)。D，相应的组织学(H&E; 放大 20倍)。E，包含大量钙(箭头)和少量脂质(箭头)的复杂颈动脉斑块的OCT图像(纤维钙化斑块假阴性)。F，相应的组织学(H&E; 放大 20倍)。标尺 500 μm。

上文图5：从活着的人类患者获得的冠状动脉斑块和血栓的OCT图像。A，从11点钟到1点钟位置，这张OCT图像显示了内膜增生的分层形态(见图1)。从2点钟到10点钟位置的斑块包含一个均匀的、信号丰富的区域，与纤维组织一致(F，见图1)。B，这张OCT图像显示了清晰的、信号贫乏的区域，提示钙化(箭头，见图2)。这张OCT图像显示了一个斑块，其中包含一个边界弥漫性的信号差区域(L)，可能代表一个脂质池(见图3)。D，这张OCT图像显示一个不规则的、均匀的组织附着在血管表面，与血栓一致(D，插图)。导丝伪影(*); 刻度标记，1毫米。

研究论著：小鼠主动脉粥样硬化和炎症的血管内光学相干断层扫描检测。作者单位：凯斯西储大学，米国克利夫兰。发表期刊：Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology.

上文图1：小鼠载脂蛋白E(–/–, 上标)模型的主动脉内光学相干断层扫描A，光学相干断层扫描(OCT)系统控制台(M2CV OCT成像系统，LightLab成像)。B、OCT图像导丝。C，小鼠主动脉内光学相干断层扫描的实验制备说明。

上文图2：主动脉内光学相干断层扫描(OCT)半定量巨噬细胞聚集分级。上图显示了整个小鼠主动脉的代表性纵向OCT图像。下图为具有代表性的OCT横断面图像，分级如下: 0级，无巨噬细胞; 1级，局部堆积; 2级，聚集在少于1个象限; 3级，聚集≥1个象限且<3个象限; 4级，聚集≥3个象限。

上文图3：载脂蛋白E (ApoE) (–/–, 上标；下同) 小鼠主动脉内光学相干断层扫描(OCT)和免疫组织化学检测巨噬细胞聚集。这是典型的主动脉内OCT横断面图像，以及对应的苏木精-伊红染色(HE)， Mac-3染色和von Kossa染色，分别来自标准饮食的9周ApoE–/–小鼠(对照，上面一行)和高脂饮食的29周ApoE–/–小鼠(下面三行)。在OCT图像上，巨噬细胞的聚集表现为明亮的背散射反射。注意OCT图像上光滑的圆形轮廓(左上)，与组织学上正常的壁形态相对应。

综述：光学相干断层扫描在冠状动脉粥样硬化评估和介入中的应用。作者单位：这篇综述的作者团队超庞大，超过百多人，分别来自米国、欧洲、韩国、日本、澳洲和中国。其中两位中国作者分别来自哈尔滨医科大学第二附属医院和北京解放军总医院第六医学中心。通讯作者Ik-Kyung Jang来自米国麻省总医院 (Massachusetts General Hospital) [波士顿] 和 韩国首尔庆熙大学 (Kyung Hee University). 发表期刊：nature reviews cardiology.

该综述要点：

光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)的正确使用依赖于对OCT表现的临床重要性的准确解读和理解。

利用OCT对斑块侵蚀进行体内诊断可能会使急性冠脉综合征患者的治疗发生重大转变。

通过OCT检测已愈合的冠状动脉斑块，对于了解斑块在动脉粥样硬化快速进展过程中的不稳定和愈合机制具有重要意义。

通过OCT准确检测经皮冠状动脉介入治疗后可能被血管造影漏诊的结果有可能改善临床结局。

OCT已成为心肌梗死和非阻塞性冠状动脉患者的重要诊断手段。

OCT对新动脉粥样硬化的认识可以提高我们对极晚期支架内血栓形成机制的理解。

9月1日（当地时间），在2024年欧洲心脏病学会( European Society of Cardiology, ESC)大会上，研究人员、副主任医师周珊珊（音译）医学博士 (Shanshan Zhou, MD)指出：

IPA值反映了冠状动脉粥样硬化斑块的动态进展，并与其组织学分类呈显著正相关。

在不同阶段和不同类型的斑块中观察到不同的变化，巨噬细胞浸润是IPA值较高的主要原因。

从转化的角度来看，也许我们可以提供定性的数据，帮助医生更快速、准确和一致地评估冠状动脉病变。

她在大会的“动脉粥样硬化的小型试验和其他研究”(small Trials and Other Studies on Atherosclerosis)最新研究会议上提出，这种实时成像可以实现对冠状动脉斑块分级的临床跟踪。

研究信息

这项研究建立在先前的知识之上，OCT可以区分改变的组织结构和组织，反映在其光学性质或衰减系数。

据周说，这些变化可能用传统的成像技术是看不到的。

她解释道：

较高的衰减系数表明组织不稳定、有死亡细胞区域(坏死核心)和巨噬细胞浸润。反之，较低的衰减值表明有钙化和纤维组织。

为了使用OCT衰减成像定量和全面地描述冠状动脉粥样硬化斑块，中国人民解放军总医院的研究团队使用了10例尸检人类心脏。心脏在移除后被快速冷冻在液氮中，并储存在- 80℃。

他们从这些心脏的30条血管中提取了21段冠状动脉，并准备了359块组织用于组织学检查。其中288例同时适用于组织学和OCT检查。

从OCT图像计算出的IPA值为图像中大于某一阈值(即，在8和12 mm - 1之间)的像素数与存在的总像素数的比率，然后乘以1000。

根据米国心脏学会(American Heart Association, AHA) 1995年发布的标准对斑块进行组织学分类，其中I-II型病变表现为脂肪和其他分子浸润增加，IV-VI型病变表现为动脉粥样硬化和纤维化病变形成增加。

如果斑块为纤维性、有病理性内膜增厚、纤维钙化、纤维粥样硬化或薄帽纤维粥样硬化，则认为斑块“显著”。

关键结果

结果显示：

IPA值与斑块的病理分期显著相关，IPA值为10时对晚期斑块的检出效果最佳。

受试者工作特征(area under the receiver operating characteristic, AUROC)曲线下面积为0.844 (P < .001)。

将IPA10 (10为下标) 与冠状动脉样本中的狭窄百分比相结合，可以更准确地识别晚期斑块，其AUROC值为0.088 (P < .001)，相应的敏感度和特异度分别为91.4%和80.8%，阳性预测值和阴性预测值分别为79.1%和92.2%。

周指出：

不同类型斑块的IPA值存在显著差异。

显著斑块的AUROC值为0.88，纤维/纤维钙化斑块的AUROC值为0.81，厚帽纤维斑块的AUROC值为0.89，薄帽纤维斑块的AUROC值为0.97。

所有结果均具有显著性(P均< .001)。

此外，在晚期斑块中，高光衰减与高风险特征相关，表明不稳定的可能性和破裂的可能性增加。这包括脂质浸润，最重要的是巨噬细胞浸润。

进一步观察巨噬细胞浸润的病变发现，IPA值因所研究的斑块类型而异。

更重要的是，IPA值随着斑块病理分期的增加而增加，从纤维斑块的264、粥样斑块的548和薄帽粥样斑块的676。

根据分辨率和穿透深度对各种成像方法进行比较。“钟摆”的长度代表穿透深度，圆的直径代表成像方法的空间分辨率。

对斑块特征的OCT值的验证

会议的联合主席是Stephen Nicholls，他是澳大利亚墨尔本莫纳什大学的心脏病学教授。他指出：

这验证了OCT作为一种成像工具的使用，它向我们展示了斑块的成分，表明OCT可以区分稳定和不稳定斑块。

澳大利亚墨尔本莫纳什大学 (Monash University)

Nicholls补充指出：

这些数据可能对临床实践和研究都有影响。

对心脏导管室来说，这可能意味着对病情不稳定的患者进行更密集的干预。

关于临床试验，例如，OCT正被用于临床试验，以评估降脂治疗的效果，所以我认为这是对那些已经完成的影像学研究的很好的病理学验证。

斑块定量的重要性

Erik Rafflenbeul 医学博士，是来自德国汉堡埃尔贝克市舍恩诊所的介入心脏科顾问医师，他指出：

斑块的量化很重要。

你需要看的不仅仅是冠状动脉造影。在一些狭窄的病例中，即使不是高度狭窄，你也需要更深入的研究，因为破裂导致心肌梗死的斑块，并不是90%或80%狭窄的斑块；是30%到50%的斑块。

OCT在欧洲导管室的使用是不同的。

最近来自英国的一些数据表明，血管内成像(包括OCT和血管内超声)的使用率一般在30%左右，但在德国的使用率约为5%，非常低。

然而，这一情况可能需要改变，因为2024年ESC慢性冠状动脉综合征管理指南建议，对于复杂病变，在经皮冠状动脉介入治疗之前和之后均使用OCT和IVUS。

德国汉堡埃尔贝克市舍恩诊所 (Schoen Clinic Hamburg Eilbek in Hamburg)

Rafflenbeul表示：

所以我们必须这么做，这就是为什么理解如何量化很重要。

转化为临床实践和未来的工作

周在接受外媒采访时表示：

斑块的分期越高，IPA值越高。

这是有趣的。这意味着也许我们可以在临床实践中使用IPA值来诊断斑块真正处于哪个阶段。

周承认这是一项小型研究，并表示中国人民解放军总医院的团队正在继续从更多的尸检人类心脏中纳入更多样本。

到目前为止，他们已经在他们的研究中进一步纳入了10个心脏，使总数达到20个，但他们想要达到30个心脏和1000张OCT图像，然后他们才考虑公布他们的数据。

本研究获得独立支持。

附：光学相干断层扫描

在过去的几十年里，新的医学成像技术不仅从根本上改善了各种疾病的诊断和临床管理，而且为理解各种疾病的发病机制和推进新的治疗和干预措施提供了新的机会。

磁共振成像(MRI)、功能磁共振成像(fMRI)、X线计算机断层扫描、放射性同位素显像(PET和SPECT)、超声和弥散光断层扫描等三维成像技术对医学的影响怎么强调都不为过。

尽管这些技术取得了成功，并有了进一步的技术发展，但它们受到了限制，而且对于许多应用而言，低空间分辨率对它们产生了负面影响；在最好的情况下，可以观测到的最小细节在半毫米的范围内。

同时，光学成像方法如常规和共聚焦显微镜、荧光和多光子成像具有微米或更好的空间分辨率，但不能深入到生物样本的表面之下。

光学相干断层扫描(OCT)是一种基于光干涉的光学技术，可以在生物样本中进行空间分辨率≤10 μm的三维横断面成像。

OCT介于深层和浅层成像技术之间，在毫米的成像深度向组织输送高空间分辨率。

自20世纪80年代末提出OCT概念以来，其发展成为一种无需组织切除和处理，即可对组织微结构进行高分辨率、实时和原位成像的技术。

在比较不同成像方法在组织中的分辨率和成像深度时，OCT填补了位于光学显微镜(如共聚焦和荧光)和超声成像之间的缝隙。

近二十年来，在干涉技术、光学仪器、探测器、数据采集和处理速度以及光源等方面的技术进步，促进了OCT技术在发育生物学、眼科、介入心脏病学、口腔、胃肠镜、皮肤科、喉科、妇科等多个医学领域的应用。

在过去的十年中，OCT已经从一种主要用于研究实验室的光学成像方法演变为一种用于医学和健康科学各个领域的有价值的工具。随着利用OCT成像的速度、分辨率和便利性的医学应用的出现，这一趋势可能会继续下去。