光学相干断层成像技术在冠心病研究中的应用天津市人民医院心内科尹浩晔摘要：光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography)技术是近年来发展起来的一项新的光扫描断层显像技术。
该项技术与血管内超声比具有分辨率高、穿透力强的特点，对于不稳定斑块的识别具有很重要的意义，现着重描述其在冠心病研究中的应用。
关键词：光学相干断层成像冠心病血管内超声光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是近年来发展起来的一项新的光扫描断层显像技术。
它利用光纤干涉仪和近红外线光源，通过成像光纤导丝提供冠状动脉的二维横截面图像和三维重建图像。
OCT技术最早应用于眼科相关检查，2001年开始应用于冠状动脉成像。
因为它具有超高的图像分辨率，可以达到10～15微米，比血管内超声(IVUS)要高l0倍，所以被称为是体内的组织学显微镜。
心脏介入药物支架的患者应用这种“显微镜”可以准确评价药物洗脱支架置入术后3个月、6个月以上的内膜增生情况，并做出抗血小板药物持续时间的日程表，评价支架的远期疗效，减轻患者的经济负担。
已有研究资料表明，OCT可精确地对易损斑块进行鉴别，在评价药物或介入治疗对斑块及血管形态的影响、支架扩张、贴壁情况及内膜增生程度等方面也具有重要价值。
每年全球约有2000多万人突发急性冠状动脉综合征(ACS)和(或)心脏性猝死等心脏疾病。
罪犯血管病变——冠状动脉粥样斑块破裂以及继发的血栓形成被认为是引起ACS的主要启动机制（1）。
因而，研究斑块破裂的机制，对易损斑块(vulnerable plaque)准确识别以及探索有效稳定易损斑块的方法具有重要的临床意义。
OCT是一种新型的医学成像技术，它可以对易损斑块准确识别。
1 OCT的成像原理OCT是一种新的高分辨率断面成像模式，它将新发展的光学技术与超灵敏探测合为一体，加上现代计算机图像处理，发展成为一门新兴的断层成像诊断技术。
OCT利用宽带光源的短程相干特性对活体组织内部结构断层成像，其基本原理类似于传统的B超成像法，都是通过测反射或散射回来的信号回波来获得物体的形貌图像，只不过OCT用的是红外线而非声波（1）。
OCT系统可以产生超短光脉冲或低相相干光波，发射到样品上，用光线被反射回的时间或回波延迟时间来测量距离，回波强度用来描绘深度。
然后光束穿过样品扫描，得到二维或三维数据。
然而与超声不同是光的传播速度非常快，回波时间不能电子测量，因此利用了一种已知的低相相干技术。
2束频率相同的光相与后会产生干涉现象，通过测量干涉条纹的数目和条纹间的距离可推算出距离，这用光学仪器容易做到。
OCT测量的就是这种干涉强度而非直接测量反射光强度，但用这些信息来代表反射光强度。
根据信号的强弱，赋予不同的灰度或某种颜色，即可得到样品的灰度图或假彩色图。
OCT成像的基本原理与血管内超声成像(intra．vascularultrasound，IVUS)原理有些类似，同样是使用能量束在血管腔内进行360周向扫描，获得血管横断面图像。
只不过OCT用的是红外线而非声波 (2)。
层析成像的基础是根据投影再现物体的截面图像，光束聚焦进入组织后，用干涉测量法可测量不同深度内部微结构所反射的光的时间延迟（3）。
当光束扫过组织时，在不同的横向位置重复进行轴向测量，从而获得图像信息，该图像反映了组织内部结构形态。
[参考文献](1)Libby P．Changing concepts of atherogenesis[J]．J Intern Med，2000，247(3)：349．358．(2)PateI NA．Stamper DL．Brezinski ME．Review of the ability of optical coherence tomography to characterize plaque．including a comparison with intravascular ultrasound[J]．Cardiovasc Intervent Radiol，2005．28(1)：1-9．（3）Brezinski ME Optical coherence tomography for identifying unstable coronary plaque[J］lnt J cardiol，2006，107(2)：154-165.1 0CT基本原理OCT利用宽带光源的短程相干特性对活体组织内部结构断层成像，其基本原理类似于传统的B超成像法，都是通过测反射或散射回来的信号回波来获得物体的形貌图像，只不过OCT用的是红外线而非声波（1）。
OCT系统可以产生超短光脉冲或低相相干光波，发射到样品上，用光线被反射回的时间或回波延迟时间来测量距离，回波强度用来描绘深度。
然后光束穿过样品扫描，得到二维或三维数据。
然而与超声不同是光的传播速度非常快，回波时间不能电子测量，因此利用了一种已知的低相相干技术。
2束频率相同的光相与后会产生干涉现象，通过测量干涉条纹的数目和条纹间的距离可推算出距离，这用光学仪器容易做到。
OCT 测量的就是这种干涉强度而非直接测量反射光强度，但用这些信息来代表反射光强度。
根据信号的强弱，赋予不同的灰度或某种颜色，即可得到样品的灰度图或假彩色图。
3 OCT在检测易损斑块中的应用价值易损斑块的检测有多种方法，但现有的筛查和诊断的方法不足以在急性心血管病事件发生之前将易损斑块识别出来。
冠状动脉造影是诊断冠心病的金标准，但它却无法对血管壁进行观察；IVUS在对管壁微细结构的观察上相对于冠状动脉造影有更大的优越性，可以对粥样斑块进行初步定性，也可以用来指导介入治疗。
然而由于IVUS的分辨率，最大只能达到80—9Oum，对粥样斑块的观察结果不是十分可靠。
此外，动脉粥样斑块从稳定变为易损的过程涉及炎症、免疫、代谢、凝血等多个环节，单纯显示动脉管腔或斑块形态的诊断技术已不能满足临床的需要。
与其他动脉粥样斑块的检测手段，如IVUS、对比增强超声(CEU)、核磁共振显像(MRI)、光谱技术、热成像及pH值异质性检测等，OCT技术最突出优势就是其极高分辨率，可达l0～15um，其最大成像深度只有1～2mm，几乎相当于冠状动脉壁全层厚度，能极清晰地将增厚的内膜与含有脂质的斑块区分开，并能识别纤维帽厚度以及血管壁和管腔的形态学改变( 9)，包括管腔大小、斑块情况、血管夹层、血栓、巨噬细胞等。
OCT对易损斑块的识别能力有助于临床医生判断哪些类型的斑块要干预，这对预防不良心脏事件的发生非常重要( 10,11 )。
(10)Norozi K，Thrane L，M~inner J，et a1．In vivo visualisation of coronary artery development by high-resolution optical coherencetomography[J]．Heart，2008，94(2)：130(11)Garcia-Garcia HM ，Gonzalo N，Granada JF，et al Diagnosis and treatment of coronary vulnerable plaques[J]．Expert Rev Cardiovasc Ther，2008，6(2)：209．222．(9) Jeziorska M，Woolley DE Local neovascularization and cellular composition within vulnerable regions of atherosclerotic plaques of human carotid arteries[J]．J PaLhol，1999，188(2)：189—196．4 OCT成像存在的不足尽管OCT近来的一些研究结果是令人鼓舞的，但是还应看到OCT系统仍存在一些问题。
(1)组织成像深度，目前OCI成像系统穿透组织的深度约为2 mm左右，足以分析大多数血管内膜下粥样斑块及血管壁结构成像，但对于一些较大的粥样斑块和大动脉壁成像所得信息是有限的。
(2)另外它是有创检查，不易被患者接受。
(3)由于其组织穿透力较弱，应用时会发生血液干扰，明显影响图像质量。
成像导管处于血液环境中，单位体积血液内大量红细胞对OCT光源产生了广泛的散射，从而导致血管壁局部图像失真。
(4)对于一些长病变粥样斑块OCT的成像结果是不令人满意的。
解决的方法可通过选择合适的光源，提高入射光能量来增加穿透力从而提高成像深度；应用能量更高的光源和加快设备的扫描速度可使成像时间缩短，以得到连续性的血管壁成像；另外可在成像部位注射生理盐水以阻止红细胞的进入；应用低压阻断球囊导管(<0．5个大气压)阻止血液流动，再利用生理盐水代替局部血液来进行成像。
因此对左主干病变、开口病变和心功能较差患者不适宜OCT检查。
（1）PATEL N A，STAMPER D L，BREZINSKI M E．Review of the ability of optical coherence tomography to characterize plaque，including a comparison with intravascular ultrasound[J]．Cardiovasc Intervent Ra—diol，2005，28：1—9．2 易损斑块的识别冠状动脉造影发现，急性冠状动脉综合征(ACS)的患者有相当一部分冠状动脉并没有明显狭窄，事件的发生是由于斑块破裂，继之血小板聚集、血栓形成导致的。
最近发表的一份国际共识性文件（2）。
建议将导致急性心血管事件的斑块统一命名为易损斑块(vulnerable plaque)，指易导致血栓形成或能快速发展为罪犯病变的所有斑块。
易损斑块是ACS的发病机制已成为共识，因此识别易损斑块对预防不良心脏事件非常重要。
易损斑块的主要病理学特点是：①脂质核心大(一般大于斑块体积的40 ；②纤维帽薄(厚度小于250 m)；③炎症细胞(主要是巨噬细胞和激活的T淋巴细胞)浸润；④平滑肌细胞数量和胶原含量明显减少。
部分斑块内部还伴有明显的新血管生成或斑块内出血。
OCT可以观察斑块的纤维帽厚度，脂质核心的大小，斑块表层的糜烂和血小板、巨噬细胞聚集以及纤维蛋白沉积，斑块帽裂隙。
（2）NAGHAVI M，LIBBY P，FALK E，et a1．From vulnerable plaque to vulnerable patient．A call for new definition and risk assessment strategies：part I and part IIEJ]．Circulation，2003，108：1772—1778．3 在经皮冠状动脉介入治疗(PCI)中的应用尽管出现了药物洗脱支架(DES)和新型抗血小板药物，支架置入后仍有一定比例的再狭窄。