阜外心血管病医院  钱杰

简介
    光学相干断层成像系统 （Optical Coherence Tomography），简称OCT，是继X射线、CT、MRI和超声诊断技术之后的又一新的医学断层成像方法。它集光学技术、超灵敏探测技术和计算机图像处理技术之大成，能够获得生物组织内部微观结构的高分辨图像。

    1991年，美国麻省理工大学（MIT）的Fujimoto教授的研究小组在科学杂志（Science）上首次报道了关于OCT的开创性工作。这一技术立即受到普遍关注，各国的研究者纷纷加入这一技术的研究行列中来。在过去十几年的时间里，OCT取得了长足的进步。OCT系统的成像速度、图像分辨率和信噪比等性能得到不断提高。它最先在眼科和消化科方面应用于临床，主要是观察眼底和视网膜病变及与消化内窥镜组合开发。1998年，Lightlab Imaging公司成立，开始开发OCT在冠状动脉成像方面的应用。现在，M2x系统分辨率可达10μm，精确水平远高于任何现有的心血管成像方式，可以提供体内实时显微影像，实现对斑块性质和易损斑块等更为准确的判断，以及提供前所未见的诸多影像。本文将介绍OCT在冠脉成像领域的应用，共计两部分，第一部分将介绍OCT的基本知识，第二部分将介绍OCT在冠脉介入领域的科研及临床价值。

    OCT的成像原理

    OCT结合了先进的光学技术，利用近红外光及超敏感探测和计算机技术，可获得血管内结构的断层图像。与声纳和雷达的原理类似，OCT测量的是光学反射波。探测器所感知到的两个波反射回来所需时间的差异，反映了导致波反射的两个界面与发光源的距离。

    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，其基本原理类似于血管内超声（Intravascular Ultrasound，IVUS），同样是使用能量束在血管腔内进行360度周向扫描，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，获得血管横断面图像。与IVUS不同的是，OCT测量的是反射近红外线，而非声波。近红外光与可见光相比，组织对其吸收小，散射也小；有高透射率，导致灼伤的可能性小，做常规扫描时，长时间曝光不会对组织产生影响。需要注意的是，由于光的传播速度非常快，回波时间不能以电子测量，因此利用了一种已知的低相相干技术，两束频率相同的光相遇后会产生干涉现象，通过测量干涉条纹的数目和条纹间的距离可推算出距离。OCT 测量的就是这种干涉强度而非直接测量反射光强度。OCT 系统产生超短光脉冲或低相相干光波，均分入干涉测量仪的检查光路和参照光路中，参照光路的光可经调制发生位相改变，并经参照镜面反射回接收装置，与从被检组织反射回的光线相结合，用光线被反射回的时间或回波延迟时间来测量距离，用回波强度描绘深度，得到二维或三维数据。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的配件

    1．成像导丝

    导丝的作用是产生 OCT 影像，其构造为一个保护性鞘管，内含一根前端带有微棱镜的光学纤维，两者间充满了液态硅。成像扫描过程中，鞘管不旋转，保持固定不动。导丝顶端为15mm不透射线弹簧末梢，其可插入部份的外径最大值为0.019” (1.4F, 0.48mm)，透明鞘成像窗处的直径为0.014” (1.2F, 0.36mm)，总长为202cm。

    2．Helios Occlusion Balloon Catheter (OBC) 阻断球囊导管

    导管的作用是将血液从成像区域内清除，通过一个低压扩张的球囊来阻断靶病变处的近端血管，经管腔持续低容量的冲洗，将靶病变处的血液冲洗干净。

    3．LID~1 球囊加压计

    用于扩张阻断球囊的低压扩张设备，压力表范围为 0~1.0 atm, 精确度为 0.05 atm。

    最大容量为 20 cc。通常成像扫描时扩张阻断球囊的压力不要超过 0.5 atm。

    基本斑块识别

    Yabushita等于2002年对尸检所获得的357个冠状动脉粥样硬化斑块节段进行OCT成像。然后将前50个动脉粥样硬化斑块节段送去进行病理鉴定，并根据上述结果建立了纤维斑块、纤维钙化斑块和富含脂质斑块等3种斑块类型的OCT图像识别标准。实验中发现纤维性斑块的影像为丰富均一的高信号区；纤维钙化斑块影像为边界清晰的低信号区；脂质斑块影像为边界模糊的低信号区。

    根据上述标准，再对其余307个节段进行OCT成像检查并对各类斑块进行判定，然后将所有这307个斑块也送到病理科进行判定。研究发现：上述OCT成像标准检测纤维斑块的敏感性为71％~79％ 、特异性为97％~98％；检测纤维钙化斑块的敏感性为95％ ~96％，特异性97％；检测富含脂质斑块的敏感性为90％~94％，特异性90％ ~92％。此后，在其它研究中也获得了类似的结果，这些OCT斑块识别基本标准就得到了大家的共识。

    易损斑块识别

    导致临床急性事件发生的主要为易损斑块，其病理特征主要为：含有丰富的细胞外脂质和细胞碎片组成的大的粥样核（大于斑块总体积的40%，称为软斑块），其外部纤维帽较薄（通常小于65μm），特别是病灶与邻近正常内膜交界处（肩区）最为薄弱，有大量的巨噬细胞和T细胞浸润。冠脉内OCT技术可以提供高清晰度的血管腔横断面图像，最小分辨率达10μm，适于检测易损斑块纤维帽厚度和纤维帽的细胞成分（巨噬细胞），并可判断这些炎性细胞到底局限于纤维帽还是整个斑块中。因此OCT能够较好地识别纤维帽和脂质核（敏感性均达90％以上），可能成为对斑块进行危险分层的有力工具。
                                                           （未完待续）

    主 要 参 考 文 献
［1］Yabushita H，et al. Characterization of human atherosclerosis by optical coherence tomography. Circulation, 2002, 106:1640-5.