石瀠，宋凱，趙衛(wèi)

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)在頸部及顱內(nèi)血管檢查和介入治療中應(yīng)用研討

石瀠，宋凱，趙衛(wèi)

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（OCT）是將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共焦技術(shù)相結(jié)合起來(lái)的一種新型斷層成像技術(shù)，自1995年誕生以來(lái)廣泛應(yīng)用于全身各器官及腫瘤的檢查、治療中；其分辨率、靈敏度高，被稱為“光學(xué)活檢”。本文就OCT的臨床應(yīng)用作綜合回顧，并探討其應(yīng)用于頸部及顱內(nèi)血管檢查及介入治療中的可行性。

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)；頸動(dòng)脈；顱內(nèi)動(dòng)脈；介入治療；支架

【Abstract】Optical coherence tomography（OCT）imaging technology is a newly-developed tomography technique，which uses a combination of the optical coherence technique and laser scanning tracing confocal technology.Since it came out in 1995，OCT has been widely employed for the examinations of all organs of body as well as the examination and treatment of all kinds of tumors.As it carries higher resolution and sensitivity，OCT has commonly been called“optical biopsy”.So far both at home and abroad there are no reports about the clinical application of OCT in cervical and intracranial vascular examination and interventional therapy.This paper aims to make a comprehensive review about clinical application of OCT，and the feasibility of using OCT in cervical and intracranial vascular examination and interventional therapy is also discussed.（J Intervent Radiol，2015，24：177-181）

【Key words】optical coherence tomography；carotid artery；intracranial artery；interventional therapy；stent

光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（optical coherence tomography，OCT）是將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共焦技術(shù)相結(jié)合起來(lái)的一種新型斷層成像技術(shù)，1995年正式用于眼科臨床。從1997年開(kāi)始逐漸被應(yīng)用于皮膚、消化道、泌尿系統(tǒng)、心血管方面、口腔、腫瘤癌癥的檢查和治療中，類(lèi)似于內(nèi)鏡和血管內(nèi)超聲，其分辨率、靈敏性更高，可以觀察組織超微結(jié)構(gòu)，被稱為“光學(xué)活檢”或“體內(nèi)的組織學(xué)顯微鏡”［1］。

根據(jù)OCT應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈（冠脈）介入治療的啟示，探討應(yīng)用OCT技術(shù)于頸部及顱內(nèi)血管檢查及介入治療中的可能性。OCT可以精確分析病變動(dòng)脈腔內(nèi)情況，能夠提供血管壁三層結(jié)構(gòu)、斑塊性質(zhì)、血管夾層、血栓等更直觀的圖像，尤其是測(cè)量精確度可以達(dá)到10 μm水平，為血管內(nèi)超聲的100倍［2］。同時(shí)，OCT可指導(dǎo)介入治療：OCT可以清晰地顯示管腔和血管壁以及支架間的界線，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)最小管腔面積、管腔閉塞程度、支架的位置和擴(kuò)張情況、晚期新生內(nèi)膜增生和再狹窄等［3］。

1　OCT基本原理

OCT是一種非侵入性的高分辨率的實(shí)時(shí)斷層成像技術(shù)，基于光學(xué)相干原理實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)體組織的成像。由于機(jī)體組織的結(jié)構(gòu)和密度不同，對(duì)光的吸收和散射的特征不同，通過(guò)檢測(cè)機(jī)體內(nèi)部組織對(duì)入射弱相干光的散射回波信號(hào)的強(qiáng)度和相位，得到組織內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的二維或三維圖像［4］。

OCT的基本工作原理是把光束射到組織或樣本上，光束被不同距離上的顯微結(jié)構(gòu)反射，通過(guò)測(cè)量反射光的時(shí)間延遲，可以無(wú)創(chuàng)地測(cè)量組織或標(biāo)本的縱向內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在不同的橫向位置上進(jìn)行連續(xù)的縱向（軸向）距離測(cè)量，然后把獲得的信息顯示為二維的橫截面圖像［5］。其原理類(lèi)似于超聲成像，只是用光波代替了聲波。

OCT測(cè)量的是干涉強(qiáng)度而非直接測(cè)量反射光強(qiáng)度，用這些信息來(lái)代表反射光強(qiáng)度。用光波反射時(shí)間和光波延遲時(shí)間來(lái)測(cè)量距離；反射光強(qiáng)度用來(lái)描繪深度，得到樣本深度方向（Z軸）的一維測(cè)量數(shù)據(jù)；光束穿過(guò)樣品掃描，測(cè)得平行于樣本表面（X-Y方向）的二維數(shù)據(jù)，將得到的三維信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，便可得到樣本的立體層析圖像［6］。

2　OCT特性

OCT系統(tǒng)具有抑制散射光、分辨率高、靈敏等特點(diǎn)，這正是其區(qū)別于其他成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在［7］。2.1對(duì)散射光的抑制作用

由于OCT只有當(dāng)樣本光束和參照光束等光程時(shí)才會(huì)產(chǎn)生光學(xué)干涉信號(hào)，因而對(duì)其他雜散光有極強(qiáng)的抑制作用。這個(gè)特點(diǎn)非常重要，其優(yōu)勢(shì)是對(duì)不透明的生物組織仍能有效成像。因?yàn)樯锝M織散射很強(qiáng)，在普通光鏡下會(huì)因?yàn)樯⑸溥^(guò)強(qiáng)使反襯度降為零而不能觀察。正是充分利用這一點(diǎn)，OCT系統(tǒng)才發(fā)展應(yīng)用到冠心病的介入治療中［8］。

2.2高分辨率

到目前為止，OCT是空間分辨率最高的血管內(nèi)成像技術(shù)，分辨率可達(dá)10～20 μm，精確度遠(yuǎn)高于任何現(xiàn)有的心血管成像方式，可以提供體內(nèi)實(shí)時(shí)顯微影像［9］。與超聲波成像相比，OCT還具有較高的時(shí)間分辨率。光速比聲速要快100萬(wàn)倍，這意味著OCT的時(shí)間分辨率是血管內(nèi)超聲的100倍以上［10］。

2.3高靈敏度

為了保證高靈敏度，OCT采用外差探測(cè)的方法來(lái)提高測(cè)量結(jié)果的動(dòng)態(tài)范圍，即反映物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息和光學(xué)參數(shù)信息。最后將得到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱，賦予不同的灰度或某種顏色，即可得到樣品的灰度圖或偽彩色圖［11］。由于它是一種純光學(xué)方法，還可用光學(xué)手段突出不同的測(cè)試量，從而多層次測(cè)定生物組織結(jié)構(gòu)及成分。

基于以上幾點(diǎn)，OCT在醫(yī)學(xué)上被稱為“光學(xué)活檢”或“體內(nèi)的組織學(xué)顯微鏡”［12］。

3　OCT的臨床應(yīng)用

1991年美國(guó)麻省理工學(xué)院首先報(bào)道了OCT。作為一種新穎的成像技術(shù)，可對(duì)活體生物組織進(jìn)行非侵入或微創(chuàng)、實(shí)時(shí)高速、高分辨率、高靈敏度、高精度成像，圖像清晰，具有較高的空間分辨率斷層成像［13］。OCT最早應(yīng)用于眼科疾病的診斷，對(duì)眼底結(jié)構(gòu)觀察的清晰度遠(yuǎn)高于其他檢查方法。在OCT圖像上，可清晰顯示視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層、內(nèi)外叢層、核層、錐桿細(xì)胞層、色素上皮層等。同時(shí)，OCT診斷其他眼科疾病，如黃斑裂孔、脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變、黃斑水腫、青光眼眼底改變等都有很好的效果［14］。

除了在眼科臨床和研究領(lǐng)域的應(yīng)用外，1997年首次報(bào)道了消化道組織的光纖式研究。2000年出現(xiàn)了臨床應(yīng)用OCT進(jìn)行消化內(nèi)鏡診斷的報(bào)道［15］。近年來(lái)OCT應(yīng)用于腫瘤的診斷研究也成為學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)問(wèn)題，腫瘤發(fā)病隱匿，早期病變采用傳統(tǒng)輔助診斷方法不易發(fā)現(xiàn)，往往需要組織活檢才能明確診斷。大量研究證實(shí)，OCT在食管、胃、結(jié)腸和膽管黏膜的清晰成像，與傳統(tǒng)黏膜組織學(xué)檢查具有可比性。在上呼吸道組織（會(huì)厭到次級(jí)支氣管段）的顯影中，OCT可清晰成像上皮組織，黏膜組織、軟骨和腺體等，其分辨率高于以往任何技術(shù)所成的圖像［16］。此外，在上皮癌、膀胱癌和膀胱組織的功能，以及口腔癌等方面的研究也都證實(shí)了OCT對(duì)早期腫瘤的診斷的可行性［17］。作為一種非侵入性、可對(duì)體內(nèi)微小組織實(shí)施在位、實(shí)時(shí)高速、高分辨率、高靈敏度、高精度成像的方法，OCT能夠分辨生物組織特性，達(dá)到所謂“光學(xué)活檢”。

在心血管方面，OCT可以精確分析冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)情況，能夠提供血管壁三層結(jié)構(gòu)、斑塊性質(zhì)、血管夾層、血栓等更直觀的圖像，尤其是測(cè)量精確度可以達(dá)到10 μm水平，為血管內(nèi)超聲的10倍［18］。同時(shí)，OCT可指導(dǎo)冠狀動(dòng)脈內(nèi)的介入治療：可以清晰地顯示管腔和血管壁以及支架間的界線，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)最小管腔面積、管腔閉塞程度、支架的位置和擴(kuò)張情況、新生內(nèi)膜增生和再狹窄等。

4　OCT應(yīng)用于顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)

隨著神經(jīng)介入技術(shù)的發(fā)展和材料的進(jìn)步，顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)日趨完善，解決了眾多臨床問(wèn)題。借鑒OCT應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈介入治療的原理，分析OCT應(yīng)用于顱內(nèi)及頸部血管支架輔助成形技術(shù)的可行性及合理應(yīng)用，探討技術(shù)的安全性及效果，為今后的臨床應(yīng)用推廣提供理論依據(jù)。

4.1評(píng)價(jià)動(dòng)脈狹窄程度及斑塊特征，為術(shù)前積極預(yù)防并發(fā)癥提供有力證據(jù)

OCT可用獲得顯微水平的血管內(nèi)斷層影像，對(duì)動(dòng)脈壁中超微結(jié)構(gòu)明確界定，OCT分辨率可達(dá)10～20 μm，國(guó)外報(bào)道可達(dá)4 μm，其分辨率是血管內(nèi)超聲的100倍以上，可以清晰的顯示病變部位增厚的內(nèi)膜，結(jié)構(gòu)發(fā)育不良的中膜層［19］。

同時(shí)，OCT可識(shí)別動(dòng)脈硬化斑塊的特征，如引起急性梗死的“不穩(wěn)定斑塊”（易損斑塊），這在介入治療指導(dǎo)中至關(guān)重要，特別是在植入支架或球囊預(yù)擴(kuò)張時(shí)易引起斑塊脫落，可導(dǎo)致缺血性腦卒中，甚至可導(dǎo)致患者死亡，如術(shù)前行OCT檢查為不穩(wěn)定斑塊，建議謹(jǐn)慎行球囊擴(kuò)張，直接放置自膨式支架；如狹窄程度嚴(yán)重，必須于放置支架前行球囊擴(kuò)張，則一定是在有遠(yuǎn)端保護(hù)裝置的前提下進(jìn)行［20］。

4.2結(jié)合血管造影圖像識(shí)別造影不能顯示的細(xì)小穿支動(dòng)脈，避免支架覆蓋穿支動(dòng)脈

顱內(nèi)動(dòng)脈尤其是大腦中動(dòng)脈有許多穿支動(dòng)脈向基底節(jié)區(qū)和腦干供血。而且這些動(dòng)脈多為終末動(dòng)脈，一旦閉塞可引起嚴(yán)重的腦梗死。OCT結(jié)合血管造影圖像，能夠清晰顯示1 mm以下穿支動(dòng)脈［21］。但術(shù)者應(yīng)謹(jǐn)慎判斷重要穿支附近支架置入的可行性：如若是支架鋼絲的物理性堵塞，即使預(yù)先知道穿支開(kāi)口位置也很難避免；如若為支架對(duì)狹窄斑塊的擠壓，使斑塊碎片堵塞分支血管致梗死發(fā)生，即“雪犁效應(yīng)”則應(yīng)謹(jǐn)慎判斷是否置入支架。

4.3準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，指導(dǎo)支架置入及球囊擴(kuò)張

動(dòng)脈造影受本身技術(shù)及投照角度限制，只能顯示血管長(zhǎng)軸的管腔投影影像，對(duì)管腔的實(shí)際形態(tài)無(wú)法精確分清，對(duì)病變位于腔內(nèi)或壁內(nèi)有一定困難，較難了解斑塊的組織結(jié)構(gòu)特性。因此，造影對(duì)病變程度判斷易出現(xiàn)失誤［22］。OCT則通過(guò)其高分辨率的顯影方式彌補(bǔ)造影的這些不足，清晰實(shí)時(shí)顯示管腔的橫切面及縱切面、并能自由提供不同角度下管腔的切面圖，能非常準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，判斷斑塊的形狀、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，且與組織學(xué)相關(guān)聯(lián)，對(duì)于術(shù)者選擇球囊和支架的大小、長(zhǎng)度、指引支架置入方面顯著優(yōu)于造影。保證支架滿意置入，避免盲目高壓球囊擴(kuò)張，加重血管內(nèi)膜損傷并減少并發(fā)癥。

4.4OCT在支架植入術(shù)中的應(yīng)用

4.4.1分析支架植入后支架及內(nèi)膜情況應(yīng)用OCT系統(tǒng)內(nèi)的軟件進(jìn)行定量分析，觀察所有支架金屬絲被內(nèi)膜覆蓋情況，選擇每枚支架內(nèi)直徑最小處管腔測(cè)量下列指標(biāo)，并測(cè)量此切面支架近端的距離：①新生內(nèi)膜平均厚度。以支架金屬支撐桿為起點(diǎn)，測(cè)量到達(dá)內(nèi)膜表面處的距離，取平均值；②殘余管腔面積。血管腔實(shí)際面積，外界為血管內(nèi)膜；③新生內(nèi)膜面積。以內(nèi)彈力膜為外界，以內(nèi)膜為內(nèi)界，測(cè)量其間的總面積，即支架內(nèi)增生的面積；④支架面積。以支架為邊界，測(cè)定所包含的面積總合；⑤狹窄程度=新生內(nèi)膜面積/內(nèi)彈力膜截面積［23］。

4.4.2分析支架貼壁不良可以通過(guò)OCT測(cè)量支架表面至血管壁的距離來(lái)判斷支架貼壁情況。支架與內(nèi)膜間隙＞200 μm判斷為支架貼壁不良［24］。支架后即刻貼壁不良多見(jiàn)于鈣化病變。OCT檢出的輕微貼壁不良在隨訪中發(fā)現(xiàn)支架表面可以覆蓋內(nèi)膜，但嚴(yán)重貼壁不良可能是支架內(nèi)血栓形成的危險(xiǎn)因素［25］。

4.4.3血管夾層OCT比血管內(nèi)超聲更容易檢出支架邊緣夾層，這種夾層更多見(jiàn)于支架遠(yuǎn)端，主要是由于支架遠(yuǎn)端與血管不匹配。如果OCT檢出的夾層不影響血管腔，一般無(wú)需特殊處理。

4.4.4在支架重疊中的應(yīng)用OCT可發(fā)現(xiàn)裸支架間的重疊，與未重疊的支架相比，裸支架間的貼壁不良率未見(jiàn)明顯升高，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這一結(jié)果主要?dú)w功于支架的貼壁良好，研究還發(fā)現(xiàn)支架重疊段的內(nèi)膜增生明顯［26］。

4.5隨訪術(shù)后支架內(nèi)膜覆蓋和晚期支架貼壁不良

支架植入后，由于支架表面內(nèi)膜覆蓋不全或晚期支架貼壁不良，引起晚期血栓的報(bào)道逐漸增多，對(duì)于觀察上述這兩項(xiàng)指標(biāo)，OCT比其他影像學(xué)檢查具有更大的優(yōu)勢(shì)［27］。

使用OCT可隨訪支架術(shù)后的內(nèi)膜增生和支架小梁覆蓋情況。國(guó)外報(bào)道采用OCT評(píng)價(jià)支架植入后內(nèi)皮化和新生內(nèi)膜覆蓋的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，在6個(gè)月和12個(gè)月時(shí)，大部分支架支撐桿都有新內(nèi)膜覆蓋，但僅有很少部分支撐桿完全被覆蓋，內(nèi)膜平均厚度僅為52.5 μm［28］。而IVUS由于低分辨率，很難對(duì)早期內(nèi)膜增生情況進(jìn)行測(cè)量。

當(dāng)前利用OCT觀察支架術(shù)后晚期支架貼壁不良也是關(guān)注的熱點(diǎn)，支架貼壁不良定義為支架支撐桿與血管壁距離＞200 μm；國(guó)外研究報(bào)道［29］發(fā)現(xiàn)，植入支架1年后，21%患者存在晚期支架貼壁不良，常見(jiàn)于植入最初存在貼壁不良、血管正性重構(gòu)、重疊支架部位和血管分叉處。在支架植入期間，若OCT檢測(cè)到支架小梁均被一層光滑的內(nèi)膜完全覆蓋，且沒(méi)有晚期支架貼壁不良，可考慮停用價(jià)格較高的氯比格雷口服；如未完全被覆蓋，則應(yīng)采取更長(zhǎng)時(shí)間的雙聯(lián)抗血小板治療。因此，支架植入術(shù)后，隨訪用OCT評(píng)價(jià)支架治療效果是其他檢查手段無(wú)法替代的［30］。

5　OCT安全性及其局限性

頸動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)與冠脈不同，尤其是顱內(nèi)動(dòng)脈走行迂曲，管壁薄，OCT應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)操作存在較大風(fēng)險(xiǎn)。Attizzani等［31］報(bào)道OCT應(yīng)用于尸體頸部血管成像，我們應(yīng)用OCT于狗頸部動(dòng)脈瘤實(shí)施血管內(nèi)彈簧圈栓塞，過(guò)程中運(yùn)用OCT成像相結(jié)合，確保其過(guò)程及動(dòng)脈瘤愈合過(guò)程的可視性，成像清晰。進(jìn)一步考慮OCT的臨床應(yīng)用。

OCT的導(dǎo)絲質(zhì)地比較脆硬且容易彎折，因此使用OCT進(jìn)行顱內(nèi)血管的檢測(cè)在顱內(nèi)遠(yuǎn)端血管不易達(dá)到。并且OCT的成像時(shí)間較長(zhǎng)，容易導(dǎo)致顱內(nèi)阻斷血流的時(shí)間較長(zhǎng)，但隨著新一代的無(wú)需阻斷血流的OCT面世，這一問(wèn)題得以改善［32］。

綜上所述，借鑒OCT應(yīng)用于心血管系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用OCT于顱內(nèi)及頸部血管的介入治療，可以評(píng)價(jià)動(dòng)脈狹窄程度及斑塊特征；準(zhǔn)確地為術(shù)者提供病變血管及參考血管的數(shù)值，指導(dǎo)支架植入及球囊擴(kuò)張；分析支架植入后支架及血管、血栓情況以及術(shù)后長(zhǎng)期的隨訪，為減少支架植入術(shù)的并發(fā)癥，提高安全性及支架普及提供理論依據(jù)。

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SHI Ying，SONG Kai，ZHAO Wei.Intervention Section，Department of Medical Imaging，F(xiàn)irst Affiliated Hospital of Kunming Medical University，Kunming，Yunnan Province 650032，China

ZHAO Wei，E-mail：Kyyyzhaowei@vip.km169.net

R743.3

A

1008-794X（2015）-02-0177-05

2014-05-19）

（本文編輯：李欣）

10.3969/j.issn.1008-794X.2015.02.022

云南省衛(wèi)生科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011WS0042）

650032昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心介入室

趙衛(wèi)E-mail：Kyyyzhaowei@vip.km169.net