2025年04月06日发布 | 1252阅读

OCIN·2024年度盘点| 汪阳:OCT在神经介入中的应用新进展

汪阳

首都医科大学附属北京朝阳医院

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近年来,光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, OCT)技术在神经介入领域的应用得到迅猛发展,成为血管内影像学领域中不可或缺的诊断工具。OCT的高分辨率成像能力使其在脑血管疾病的诊断和治疗中发挥了重要作用,尤其是在动脉狭窄、斑块性质和动脉瘤等病变的评估和介入治疗中。本文总结了近年来OCT在神经介入领域的应用新进展,重点介绍了其在颈动脉病变、颅内动脉狭窄、颅内动脉瘤及脑静脉疾病等方面的最新研究成果,并展望了其未来的发展方向。



编写专家

首都医科大学附属北京朝阳医院


汪阳




01.

重大进展:突破了传统的OCT难以在远端二级血管应用的限制


尽管OCT已在心血管及周围血管介入治疗中得到广泛应用,但在脑血管领域的经验相对有限。随着OCT技术的不断进步,包括到位能力的增强和更小直径(0.017英寸微导管)输送技术的普及,其在脑血管病变中的应用日益增多。马萨诸塞州大学医学中心(University of Massachusetts Medical School)的研究团队开发了应用于脑动脉的微型神经光学相干断层扫描(nOCT)探头,并评估其在脑血管疾病的高分辨率成像和介入治疗中的潜力。他们开发的微型化nOCT探头能够通过标准的神经血管微导管输送到血管内,提供比传统影像技术更高的空间分辨率。通过对32名患者的前瞻性观察,涵盖了前后循环的多个血管段,包括颈内动脉、大脑中动脉、椎动脉和基底动脉等,表明OCT能够清晰地展示脑动脉的微观结构,特别是在评估动脉瘤、动脉狭窄、血栓及血管壁病变方面,展现了显著的优势。OCT不仅提供了脑动脉的高分辨率图像,还能实时监测支架放置、栓塞治疗效果及新生内膜形成等治疗过程,帮助医生做出更精确的决策。尽管OCT技术当前面临操作复杂性和成像深度限制,但随着技术的进一步优化和微型化OCT探头的升级,预计其在脑血管疾病诊断和治疗中的应用将进一步扩大,特别是与其他影像学技术(如CT、MRI)的结合,将为脑血管介入治疗提供更精确的支持。总的来说,这项研究为OCT在神经介入领域的应用提供了有力证据,展示了其在脑血管疾病诊疗中的巨大潜力[1]


图1. 使用nOCT成像探针的神经血管内成像的示意图[1]。(引自:Pereira VM et al., Sci Transl Med, 2024)


(A)该图像显示了nOCT在神经血管系统中的位置,以及用于生成体积图像的螺旋扫描的模式。(B)图像显示了从MCA的M2段开始,到远端ICA结束的nOCT三维扫描。(C)图像显示了nOCT横断面成像的一个例子。动脉显示一个正常的三层外观。在内膜和外膜之间可以看到一层深色的中膜(i:内膜、IEL:内弹性膜、m:中膜、a:外膜)。也可以观察到小至60μm的穿支动脉(虚线圈)、静脉(箭头)和周围的脑组织。由于造影剂填充,动脉管腔呈黑色。


02.

国内首款神经介入OCT导管


2024年12月首款神经介入OCT导管LumenCross® F2(微光医疗;璞霖医疗)正式获批上市,这是国内第一张颈动脉OCT导管注册证。LumenCross® F2导管,搭配微光医疗神经介入OCT系统vivolight Zero,为颈动脉支架植入术(CAS, Carotid Artery Stenting)提供了一种全新的影像评估工具。在CAS术中可用于评测斑块位置、性质,并指导支架植入。可以精准且及时地评估植入支架后的支架贴壁和组织脱垂,减少术后卒中风险。作为新一代血管内成像导管,LumenCross® F2拥有22mm超大成像范围,可以覆盖更广泛的血管区域,一次成像即可清晰呈现病变全貌。


03.

OCT在颈动脉狭窄支架成型术(CAS)中的应用


OCT能够直接提供可视化的血管内解剖结构和动脉瘤腔内形态,与血管内超声相比,OCT具有约10倍的空间分辨率,并且在观察者间的一致性更高。Harada等[2]于2019年在《Journal of Neuroradiology》报道使用OCT评估不稳定斑块导致的颈动脉狭窄支架成型后进行后扩张(post-dilatation,PD)的效果。他们纳入12名由核磁共振成像(MRI)诊断为不稳定斑块导致颈动脉重度狭窄的患者,比较了在CAS过程中使用OCT观察到的变化。发现OCT能够精准评估支架打开与血管壁的贴合情况,减少因支架贴壁不良引起的支架血栓风险,并降低因支架打开不良导致的再狭窄风险。OCT还可以准确识别支架植入后的斑块脱垂,为是否需要球囊后扩张或再植入支架提供重要依据。研究中首先使用球囊进行预扩张,然后行支架植入。OCT评估显示,后扩张操作显著改善了支架与血管壁的贴合效果,尤其在严重钙化、斑块脱垂或血栓的情况下,OCT指导下的球囊后扩张或重叠支架放置,能有效减少斑块脱垂和支架贴壁不良的问题,支架内厚度≥500μm的脱垂明显减少。该研究为OCT在评估和优化颈动脉支架植入术后效果提供了强有力的支持,特别是在处理不稳定斑块时,后扩张操作显著提高了治疗的成功率,并为介入治疗决策提供了有力依据。


Pasarikovski等[3]于2020年在《Clinical Research in Cardiology》报道在CAS中使用OCT作为辅助工具的作用。CAS被证明可以降低中度或重度颈动脉狭窄患者的卒中风险,但与颈动脉内膜剥脱术(CEA)相比,CAS在术后可能导致更高的卒中风险。该研究的目的是利用OCT帮助识别支架贴壁不良、斑块脱垂和邻近的残留血栓,这些因素可能导致术后卒中。他们通过对CAS过程中的OCT图像进行评估,发现OCT能够准确地检测到支架放置后可能出现的问题,如支架与血管壁的贴合不良、斑块脱垂及残留血栓等,从而有助于及时调整治疗策略,减少并发症的发生。OCT的高分辨率成像使得医生可以在手术过程中监控支架的贴壁情况,并在必要时采取进一步的措施,如球囊扩张或多支架植入,从而提高治疗效果并降低中风发生的风险。


04.

OCT在检测颈动脉斑块形态和成分中的应用


Yang等[4]于2021年在《Frontiers in Neuroscience》发表的研究,旨在通过OCT结合数字减影血管造影(DSA)和临床指标,开发一种简单的评分量表,用于识别症状性颈动脉斑块,从而提高颈动脉粥样硬化的早期诊断能力。研究共纳入90名患者,分别对症状性(35.6%)和无症状性(64.4%)颈动脉斑块的临床特征、DSA和OCT数据进行对比分析。研究发现,低密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)<0.925mmol/L、不规则斑块以及OCT检测到的白色血栓是与症状性颈动脉斑块相关的三大因素。基于这些因素,研究团队构建了一个评分量表,该量表在区分症状性和无症状性斑块方面表现出了较好的预测能力(AUC=0.768)。当该量表得分超过1.5分时,能够有效识别症状性斑块。因此,这项研究提出的三项指标(HDL-C、斑块不规则性和白色血栓)结合OCT检测,为识别症状性颈动脉斑块提供了重要的参考,并能进一步促进颈动脉粥样硬化的早期诊断。然而,研究者也指出,仍需要进一步的大规模临床研究来验证该评分量表的临床价值。此外,研究还发现,血栓成分,尤其是白色血栓,对于脑血管事件的发生或复发具有重要的预测作用。OCT图像中,白色血栓通常由血小板和纤维蛋白组成,呈现为凸向血管腔内的高背反射投影,而红色血栓则表现为较少反射的低背投影。该研究表明,OCT能够有效评估血管腔内的血栓成分,为治疗提供参考,并进一步验证白色血栓作为症状性颈动脉斑块的重要标志物的潜力。


Shibutani等[5]于2021年发表的研究评估了光学频域成像(optical frequency domain imaging,OFDI)在识别颈动脉斑块中脂质丰富的坏死核心(LRNC)和斑块内出血(IPH)方面的诊断精度。OFDI是光学相干断层扫描技术的一种形式,采用频域方法进行数据采集,相比传统的时域OCT,OFDI提供更高的成像速度和分辨率,特别适用于微血管成像和斑块分析。研究团队通过将OFDI与术后组织病理学作为金标准进行对比分析,发现OFDI能够通过定量分析信号衰减率,有效识别颈动脉斑块中的LRNC和IPH。具体而言,LRNC和IPH的构成比与OFDI信号衰减率(即信号强度随着距离管腔表面增加而减小的程度)呈正相关。当信号衰减率大于2.3%和3.1%时,可以分别预测LRNC(AUC=0.91)和IPH(AUC=0.88)。这项研究表明,OFDI不仅能够清晰识别斑块的脂质丰富区域,还能有效检测斑块中的其它危险因素,如斑块内出血,帮助医生更好地评估患者的卒中风险和治疗方案。OFDI的高分辨率成像技术为临床提供了更多关于颈动脉粥样硬化病变的细节信息,具有很大的潜力,有望改变我们对颈动脉疾病的理解,并优化治疗策略。因此,OFDI的引入可能为改善颈动脉疾病的早期诊断和治疗提供了重要的技术支持。


Shi等[6]于2020年在《Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases》期刊发表的研究,探讨胆固醇结晶与颈动脉斑块脆弱性之间的关系,尤其是其对脑血管事件的影响。研究共纳入了95名患者,并通过OCT对颈动脉斑块进行评估,分析了斑块的临床特征和形态学特点,如血栓、钙化、血管新生及巨噬细胞积聚等。研究发现,胆固醇结晶与颈动脉斑块的脆弱性密切相关,其中56.3%的含胆固醇结晶的斑块患者出现了与同侧颈内动脉相关的脑血管缺血症状,而没有胆固醇结晶的患者仅有26.0%出现症状。此外,含胆固醇结晶的斑块常伴随巨噬细胞积聚和钙化,且这些斑块更容易成为症状性斑块。研究还发现,薄纤维帽粥样硬化斑块和富脂斑块在破裂斑块中更常见,严重狭窄(≥50%)的病变通常更多见富脂斑块和较薄的纤维帽。多变量回归分析表明,年龄和巨噬细胞积聚是胆固醇结晶与斑块脆弱性之间的独立相关因素。研究表明,胆固醇结晶,尤其是与巨噬细胞积聚和钙化共同存在时,可能是颈动脉斑块脆弱性的一个重要影响因素。OCT或许可以作为一种有效工具,用于评估胆固醇结晶的存在,并进一步帮助预测脑血管事件的风险。


05.

OCT在评估颅内动脉狭窄中的应用


Xu等[7]在2020年发表在《Journal of Neurointerventional Surgery》期刊的研究报告,探讨了OCT在评估椎基底动脉狭窄中的应用,特别是其在颅内血管的高分辨率成像和病变检测方面的潜力。4例重度椎基底动脉狭窄患者接受了OCT成像,对病变血管进行术前评估。研究发现,OCT能够清晰显示斑块的多种脆弱性特征,包括纤维斑块、腔内血栓、混合斑块、血管夹层、薄纤维帽、巨噬细胞浸润、富脂斑块伴斑块破裂以及各种钙化等病变特征,这些可能与后循环脑梗死的发生或复发密切相关。通过OCT成像能够识别与斑块脆弱性相关的重要病变特征,并基于这些发现为患者制定治疗方案,所有患者都接受了球囊扩张和支架植入术。尽管OCT在颅内动脉的应用尚处于发展阶段,但该技术已在椎基底动脉疾病的诊断和治疗中显示出其重要价值,为临床提供了宝贵的影像支持,有望成为诊断和治疗椎基底动脉疾病的重要辅助手段之一。


Yang等[8]于2021年在《Frontiers in Neurology》期刊发表的研究,采用标准的非阻断技术(non-occlusive technique)对颅内动脉粥样硬化性狭窄(ICAS)患者进行OCT检查,首次证明了在颅内前循环获得高质量OCT图像是可行且安全的。他们使用成像速度更快并且信噪比更高的频域OCT,又称傅立叶域OCT(Fourier Domain OCT, FD-OCT)对因颈动脉或颅内动脉狭窄引起的中风患者进行评估,证明了FD-OCT技术对评估颅内动脉粥样硬化性狭窄的应用是安全且可行的。这项研究为FD-OCT在ICAS评估中的应用提供了初步证据,表明其能够有效地帮助医生详细了解颅内动脉斑块的特征,有望在未来成为评估颅内动脉疾病的一个重要工具。


06.

OCT在颅内动脉瘤中的应用


尽管目前的相关数据较少,但越来越多的证据表明,OCT在颅内动脉瘤治疗中的使用前景广阔。OCT能够提供支架与血管壁的贴壁情况、穿支通畅性、腔内血栓、支架内新生内膜的形成情况以及动脉瘤颈部的愈合程度,这些都是评估治疗效果和预防并发症的重要内容。


OCT在观察支架和新生内膜时比HR-MRI具有优势,了解支架内膜覆盖情况对确定再治疗或抗血小板治疗方案非常重要,支架完全内皮化的患者可能不需要终身抗血小板治疗。Li等[9]于2022年在《Clinical Neuroradiology》报道使用OCT在椎动脉动脉瘤治疗中评估支架的贴壁性,并进一步分析了其对治疗效果的影响。OCT能够准确地检测到支架与血管壁的贴壁程度,进而帮助医生评估治疗效果。研究还指出,支架与血管壁的良好贴合与动脉瘤完全闭合之间存在显著的正相关,OCT可以显示支架的贴壁状态及动脉瘤颈的新生内皮情况,有助于评估动脉瘤介入治疗的效果[10]


OCT的高分辨率成像能力使得它在监测支架植入后血管的细微变化和新生内膜的形成方面展现显著优势,尤其在血流导向装置(FD)植入后。北京宣武医院马永杰等[11]探讨了OCT在血流导向装置植入患者随访中的价值和实用性。他们发现OCT不仅能够提供动脉瘤愈合的情况,还能了解支架内皮化等信息,这些信息对评估治疗的长期效果、判断是否存在支架内狭窄或其他并发症,以及调整抗血小板治疗方案具有重要指导意义。通过OCT评估,医生可以更好地跟踪患者的治疗进展,及时发现潜在问题,从而优化治疗策略,避免并发症的发生。


07.

OCT在脑静脉疾病的应用


脑静脉疾病是指颅内静脉窦和皮层静脉的病变,如静脉(窦)血栓等,其严重程度直接影响患者的生活质量和预后。OCT可以对静脉(窦)血栓进行检测和诊断,也可指导治疗并及时评估治疗效果(如瘤体的缩小、血栓消退等),还能够对患者的预后做出更为准确的预测。


目前OCT在脑静脉疾病中的应用尚处于初步探索阶段,仅在尸检和动物模型中对OCT成像效果进行了分析。Pasarikovski等[12]于2020年在《American Journal of Neuroradiology》期刊发表的研究探讨了血管内光学相干断层扫描(OCT)在脑静脉窦成像中的应用,特别是评估脑静脉窦疾病的可行性和潜力。研究团队首先在约克猪模型上进行实验,通过将OCT导管送入颅内静脉窦,成功获得了高分辨率的影像。研究发现,OCT能够清晰地显示脑静脉窦的管腔环境、硬膜动脉和引流静脉,并与组织学图像一致。


尽管OCT静脉成像在动物模型中已被证明是技术上可行的,但该研究也指出,在人类脑静脉窦中应用OCT还需要进行安全性和可行性研究。OCT作为一种高分辨率的成像技术,能够提供关于脑静脉窦及其周围血管的重要信息,可能对脑静脉疾病的病理生理、诊断和治疗有重要作用。


08.

总结与展望


近年来,OCT技术在神经介入领域发展迅速,为脑血管疾病的精准诊疗提供了重要工具。在颈动脉狭窄治疗中,OCT优化了支架植入策略,降低了术后并发症风险;在颅内动脉狭窄评估中,OCT突破传统影像局限,成功应用于前后循环血管的微观结构分析,提供独特价值的信息;对于介入治疗后的颅内动脉瘤,OCT在监测支架贴壁性、新生内膜形成及动脉瘤愈合过程中发挥了重要作用,为疗效评估和抗血小板药物调整提供了关键信息。此外,OCT在脑静脉疾病中的初步探索虽仍处于实验阶段,但展现了临床转化的潜力。


尽管OCT技术优势显著,其应用仍面临挑战,包括操作复杂性、血管壁成像深度限制等。此外,现有研究多为单中心、小样本探索,需通过大规模临床试验进一步验证其安全性和长期获益。未来发展方向应聚焦于技术优化(如更微型化的探头、更快的成像速度)、多模态影像融合(结合CT、MRI及血管内超声),以及人工智能辅助的自动化分析,从而提升OCT在复杂病变中的适用性。随着技术的不断革新和临床经验的积累,OCT有望成为神经介入诊疗的核心工具,推动脑血管疾病管理迈向更高精度与个体化的新时代。


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参考文献

[1]Pereira VM, Lylyk P, Cancelliere N, et al. Volumetric microscopy of cerebral arteries with a miniaturized optical coherence tomography imaging probe [J]. Sci Transl Med, 2024,16(747):eadl4497.

[2]Harada K, Kajihara M, Sankoda Y, Taniguchi S. Efficacy of post-dilatation during carotid artery stenting for unstable plaque using closed-cell design stent evaluated by optical coherence tomography [J]. J Neuroradiol, 2019,46(6):384-389.

[3]Pasarikovski CR, Ramjist J, da Costa L, et al. Optical coherence tomography as an adjunct during carotid artery stenting for carotid atherosclerotic disease [J]. Clin Neuroradiol, 2020,30(3):503-509.

[4]Yang Q, Guo H, Shi X, et al. Identification of symptomatic carotid artery plaque: A three-item scale combined angiography with optical coherence tomography [J]. Front Neurosci, 2021,15(792437.

[5]Shibutani H, Fujii K, Shirakawa M, et al. Diagnostic accuracy of optical frequency domain imaging for identifying necrotic cores with intraplaque hemorrhage in advanced human carotid plaques [J]. Am J Cardiol, 2021,156(123-128.

[6]Shi X, Cai H, Wang F, et al. Cholesterol crystals are associated with carotid plaque vulnerability: An optical coherence tomography study [J]. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2020,29(2):104579.

[7]Xu X, Li M, Liu R, et al. Optical coherence tomography evaluation of vertebrobasilar artery stenosis: Case series and literature review [J]. J Neurointerv Surg, 2020,12(8):809-813.

[8]Yang B, Feng Y, Ma Y, et al. Frequency-domain optical coherence tomography for intracranial atherosclerotic stenosis: Feasibility, safety, and preliminary experience [J]. Front Neurol, 2021,12(678443.

[9]Li L, Yongjie M, Dmytriw AA, et al. Evaluation of vessel wall apposition for stent-assisted coiling in treatment of vertebral artery aneurysms using optical coherence tomography [J]. Clin Neuroradiol, 2022,32(2):565-570.

[10]Neira RI, Yamada K, Shirakawa M, et al. Application of optical frequency domain imaging to recanalized unruptured internal carotid artery aneurysm treated by flow-diverting stent-assisted coiling [J]. World Neurosurg, 2021,146(1-5.

[11]Ma Y, Ji Z, Yang W, et al. Role of optical coherence tomography in pipeline embolization device for the treatment of vertebral-basilar artery dissecting aneurysms [J]. J Neurointerv Surg, 2024,16(3):308-312.

[12]Pasarikovski CR, Ku JC, Keith J, et al. Endovascular cerebral venous sinus imaging with optical coherence tomography [J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2020,41(12):2292-2297.


编写团队简介


汪阳

首都医科大学附属北京朝阳医院
博士学位、主任医师、教授,博士和硕士研究生导师,现任北京朝阳医院神经外科主任,从事神经外科工作20余年。目前主要开展脑血管病的介入和外科治疗,主要研究方向是颅内动脉瘤的介入治疗和随访。学术团体任职:中华医学会神经外科分会神经介入学组委员,中国医师协会神经介入专业委员会委员,中国研究型医院学会脑血管病学专业委员会常委。



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