冠状动脉造影是对充盈了对比剂的管腔轮廓进行二维成像。目前，冠状动脉造影虽然是诊断冠状动脉疾病的常用方法，但它确实存在如下局限性:由于造影显示的是血管腔平面的侧影，因此无法获取病变的分布、性质、斑块负荷程度和血管重塑等相关信息，而且对于偏心、成角、钙化和不规则病变有时难以发现;造影对病变程度的判断，通常以病变远段和近段相对正常血管段的管腔作参照，对于冠状动脉血管全程存在的弥漫病变，即病变的远段和近段无正常血管参照，病变狭窄程度判断会不准确;动脉粥样硬化病变在发生、发展过程中存在不同阶段、不同性质的血管重塑，造影不可能对血管壁的这些变化进行准确判断 ^［8］。

在实际临床工作中，左主干病变更加特殊。因为左主干狭窄直径超过50%就会影响长期预后，而且造影的局限性在左主干造成的误差明显高于其他三支血管。既往完成的多项研究均显示:左主干病变造影判断的误差最大。其中一项在临床有经验的介入医生、临床介入研究人员及造影研究质量控制人员之间进行的“背对背”比较研究显示:对于左主干这样一个对患者预后如此重要的判断，三组之间的平均一致度仅50%左右，尤其是临床医生、研究人员及质量控制人员之间的差异更大。以FFR为“金标准”，4个非常有经验的介入医生对左主干病变程度的判定准确度均没有达到50% ^［9］。冠状动脉造影对左主干病变评价的不足及常见原因有:

·冠状动脉造影常低估冠状动脉狭窄的程度。

·当左主干为弥漫性病变时，冠状动脉造影很难正确反映血管的直径，这直接影响了支架直径的正确选择，从而最终影响PCI的效果。

·在给左主干开口造影时，注射造影剂容易大量反流至主动脉，以致开口显影不清。

·左主干从主动脉发出呈锐角和左主干体部曲线走形，容易导致血管造影时忽视严重的狭窄病变，或者把正常的开口病变误判为严重的狭窄(图2-1-1)。

·在左主干远段病变时，造影无法提供分叉处病变的完整信息以及分支血管开口处的病变情况(图2-1-1)。

·血管造影只能对斑块的构成(钙化的程度)以及是否存在溃疡和/或夹层提供最基本的信息(图2-1-2)。

IVUS是最早开始应用的血管内成像技术，它克服了传统造影只是管腔显影(即管腔造影)的局限性，可以评价动脉瘤样扩张病变、开口病变、分叉病变、左主干病变、迂曲或钙化病变、偏心病变、管腔内充盈缺损、血栓、夹层和冠状动脉介入术后的管腔直径(图2-1-1、图2-1-2) ^［10］。IVUS可以获取各种类型冠心病患者的血管壁结构和粥样斑块的影像信息，对于粥样斑块形成过程中血管重塑的认识主要是基于IVUS的研究证据，而动脉粥样斑块的进展/逆转研究同样也离不开IVUS的帮助。此外，IVUS还可以协助改进支架置入技术，从而大大降低围术期并发症发生率，有时IVUS还可以简化PCI的过程(图2-1-3)。如今很多临床试验中的介入治疗都是在IVUS的指导下进行的。

IVUS的成像原理是将反射的超声波转换为电信号，再输送至外部处理系统放大、过滤、扫描并转换。离开换能器后平行超声波很快发生散射，在遇到不同物质的交界处(例如血液和动脉内膜之间的界面)时，超声波会发生反射和透射，这取决于不同组织成分机械阻抗的差异，例如钙化组织几乎将全部超声波反向散射因此显示为高回声伴特征性声影。最终，灰阶IVUS将捕获的超声波信号进行成像。

超声波成像质量取决于空间分辨率和对比分辨率。常用的20～40MHz的IVUS，其轴向分辨率约为100μm，而横向分辨率可达到200～250μm。对比分辨率由反射信号的灰阶决定，通常在一个动态范围内，表现为不同程度的白色-灰色-黑色。

IVUS导管兼具传感功能和重建图像功能，直径从2. 6至3. 2F不等，可以顺利通过最常用的6F指引导管。超声导管的核心部件是安装于导管顶端的压电晶体换能器，根据换能器的构成不同，IVUS导管主要分为两种:机械旋转型和电子相控阵型。机械型探头中的压电换能器以1800转/分的速度旋转，产生的超声频率在30～40MHz之间，而电子相控阵系统的探头产生的超声频率为20MHz。超声频率越高，图像分辨率就越高，但是如果超声频率超过40MHz则超声的组织穿透性将明显下降 ^［10］。电子相控阵系统的IVUS探头有多达64个换能器，呈环形排列，可以连续采集横截面影像 ^［11］。一般来说，机械型导管的成像质量更高，而电子相控阵导管更容易操作，此外电子相控阵导管还可以将血液显示为彩色，有助于分辨管腔和管壁的分界。

目前IVUS已经成为大多数导管室必备的设备。IVUS检查前要求患者充分抗凝，活化凝血时间＞250秒。冠状动脉内注射硝酸甘油( 100～200μg)缓解痉挛，快速交换IVUS导管通过标准的直径0. 014英寸的指引导丝送入指引导管。机械型IVUS导管进入指引导管前必须用肝素盐水排净换能器内的气泡。在X线透视下将IVUS导管送至观察部位远段10mm处，保持导管伸直，尽量减少不均匀旋转伪像的发生。

动力回撤装置可以保证导管以稳定的速度回撤(通常为0. 5mm/s)，这样可以充分地对冠状动脉进行扫描并可以计算病变长度。除非发生冠状动脉缺血，否则IVUS导管应回撤至主动脉-冠状动脉交界处，同时指引导管应轻度回撤以便导管可以对冠状动脉开口进行扫描。

大量研究结果证实IVUS检查不会明显增加不良事件的发生率。一般情况下IVUS相关的并发症发生率很低。一项研究显示，IVUS导致的一过性冠状动脉痉挛发生率为2. 9%，急性血管闭塞、夹层和/或栓塞的发生率为0. 4%。其中不稳定型心绞痛和急性心肌梗死患者并发症发生率相对较高，介入治疗比单纯诊断性IVUS检查的并发症发生率要高 ^［11］。另一项研究统计IVUS并发症发生率为1. 1%，但并不会引发临床不良事件 ^［12］。Gorge等 ^［13］对51个中心的7085项IVUS研究进行荟萃分析显示，冠状动脉痉挛发生率为3%，严重并发症(夹层、血栓形成、室颤和冠状动脉反复痉挛)仅有10例( 0. 14%)，只有一例引发严重不良事件。

在左主干内操作IVUS与在其他血管中的操作程序基本相同。然而，一些技术的特点仍需要加以考虑:

·IVUS一般自动拉回速率为0. 5mm/s。如果左主干很长，回撤速度可设置在1mm/s，以减少检查操作时间，从而降低因超声探头而引起的缺血。

·在狭窄较重的病变，冠状动脉内探头可能会闭塞左主干，致使患者的血流动力学不稳定，建议操作IVUS前先用一小直径球囊( 2. 0～2. 5mm)对病变进行预扩张。

·建议使用JL4指引导管，因为它可以避免深插进左主干中，从而能够检查左主干的完整走形。

·在放置好冠状动脉内导丝和IVUS探头后，适当地将指引导管从左主干回撤到接近开口的位置。

·指引导管的头端要保持同轴，特别是在左主干血管直径粗大的情况下以保证能看清血管壁的每一层。

·在IVUS操作开始后，图像的深度应该调到最大，因为左主干与其他血管比截面积更大。

·当检查分叉病变时，双导丝通过分支非常有用，不仅是保护分支血管的开口，也是缩小分叉角度，以判定边支血管的嵴和开口;此外，在较早发出对角支和钝缘支的情况下，回旋支的导丝是有用的超声参考点。

使用IVUS指导PCI治疗的状况在世界各地差异较大，日本的比例＞60%，而欧洲和美国的比例＜20%。造成如此差异的原因是多方面的，可能和医疗保险报销制度、临床操作经验和熟练程度、缺少足够的循证医学证据有关。

IVUS是判断动脉粥样硬化程度和范围的最重要方法之一 ^［14］。管腔的面积狭窄程度用病变处横截面积/正常参考段横截面积表示。这与动脉造影中对直径狭窄程度的计算方法相似。要在病变两段10mm内分别选择远段和近段参考血管段，并且要避开大的边支血管和有可能是狭窄后扩张的血管。最小管腔面积是靶病变横截面积的最小值。由于大多数血管横截面是椭圆形而不是标准的圆形，因此应分别测量最大管腔直径和最小管腔直径。测量参考段血管直径对于指导随后的介入治疗是非常必要的。测量病变长度要根据自动回撤装置的速度和病变两段所标注的时间来计算。

目前，用最小管腔面积判断左主干病变狭窄程度并没有得到一致认可。一项研究纳入121名左主干临界病变的患者进行IVUS评价，随访3年发现，最小管腔面积＜7. 5mm ²即刻进行介入治疗组和最小管腔面积＞7. 5mm ²未进行介入治疗组的主要不良心血管事件(死亡、非致死心肌梗死和靶血运重建)发生率没有显著差异( 21%比12%)，而最小管腔面积＜7. 5mm ²未进行介入治疗的患者，随访3年的主要不良心血管事件发生率高达50% ^［15］。在另一项和压力导丝对照的研究中，最小管腔直径2. 8mm和最小管腔面积5. 9mm ²对于判断左主干血流是否受限的敏感性和特异性最高(最小管腔直径分别为93%和98%，最小管腔面积分别为93%和95%)，并且和患者远期事件率明显相关 ^［16］。以此为标准的LITRO研究，纳入354名左主干病变患者，如果最小管腔面积＜6mm ²，进行再血管化治疗，而最小管腔面积≥6mm ²，则进一步随访观察。在2年的随访观察中，两组的死亡率和其他临床事件均没有显著差异。该研究提示，左主干最小管腔面积≥6mm ²是延期再血管化治疗的安全值 ^［17］。近期的另外一项研究，依据FFR作为“金标准”，将IVUS最小管腔面积判断值从6mm ²降低至4. 8mm ²，但还没有获得国际上的广泛认可 ^［18］。目前对于左主干再血管化的界限值一般认为是最小管腔直径＜2. 8mm和最小管腔面积＜6mm ²。

血管内成像技术是明确血管直径、病变严重程度、病变特征、病变范围、病变分布并且指导介入治疗的重要方法。IVUS导管仍然可能和狭窄严重的病变发生摩擦而影响成像质量，这是血管内成像技术的主要局限性。IVUS提供的病变组织成分、离心率和长度等信息可以使多达20%病例的治疗策略发生改变 ^［19］。如前所述，病变的影像学表现、深度和位置分布都是影响选择治疗器械的重要因素 ^［20］。

如今PCI治疗处于支架时代，但是球囊扩张的作用仍然非常重要。因此，了解这些技术的原理、掌握其正确使用方法是很必要的 ^［21］。为了达到管腔获得最大化和血管夹层穿孔风险最小化这一目的，血管内成像技术在无支架介入治疗中的作用显得更为重要。尽管目前主要是参照远段血管直径选择球囊的方法会有些保守，但还是要根据血管的实际情况选择器械。在具有划时代意义的CLOUT研究中，介入医师先根据造影结果选择球囊进行扩张，再根据IVUS结果选择球囊。尽管从造影影像上已经获得了很好的效果，但是IVUS发现仍有73%的病变需要选择更大直径的球囊再次扩张 ^［22］。其他研究同样证实了这一结论 ^［23-25］。

根据IVUS结果调整扩张策略包括改变球囊直径、长度、类型和扩张压力。IVUS还可以发现斑块破裂或夹层，有助于决定是否需要进一步介入治疗。血管夹层分为五种类型:①内膜夹层;②中膜夹层;③外膜夹层;④壁间血肿(表现为血液堆积在中膜，将内弹力膜挤向管腔，将外弹力膜挤向血管外) ;⑤支架内夹层 ^［14］。血管夹层严重程度的量化根据:①深度;②横截面上的范围;③长度;④残余管腔面积;⑤夹层面积 ^［26］。血管夹层的其他表现包括假腔、活动的漂浮物、夹层边缘发现钙化和夹层接近支架边缘。

研究证实IVUS可以预测球囊扩张术后的再狭窄。血管内成像的主要贡献之一就是使我们认识到负性重塑是导致球囊扩张术后远期再狭窄的最重要原因。这一观点最开始出现在外周血管，随后在冠状动脉中也得到了相同的结论 ^{［27，28］}。这些研究显示＞70%的管腔丢失是由于外弹力膜回缩导致，而新生内膜造成的影响仅为23%。尽管目前已经不会单纯使用斑块切除术，但是该技术仍然能够起到使斑块改变形状，利于支架通过等作用。斑块切除术联合IVUS是更为积极的策略，可以明显去除斑块获得更大的管腔 ^［29］。SOLD注册研究建议置入支架之前在IVUS指导下进行定向冠状动脉斑块切除术，但是AMIGO随机试验结果显示定向冠状动脉斑块切除术后置入支架和单纯置入支架相比并不能降低再狭窄发生率 ^［30］。定向冠状动脉斑块切除术已经退出美国市场，但是旋转斑块切除术的确可以使支架更容易通过严重钙化病变。IVUS能够明确钙化病变的位置和范围，并有助决定是否使用旋转斑块切除术。然而，钙化可能会影像IVUS导管的输送和成像质量，这也影响了IVUS的推广。

如今支架置入术已经成为标准的介入治疗方案，而IVUS在置入支架的过程中发挥着非常重要的作用。IVUS可以从横截面上观察支架贴壁情况、膨胀情况、残余狭窄和是否有夹层，而通常血管造影不能准确发现这些现象。在早先的研究中，Colombo等 ^［31］报道了造影指导支架置入术后残余狭窄率平均为51%，并且支架贴壁不良的发生率很高。用球囊高压后扩张( 18～20个大气压)或更换更大的球囊后扩张可以使残余狭窄率降至34%，亚急性血栓发生率降至0. 3% ^［29］。然而，再狭窄发生率高达20%～40%仍然是金属裸支架( BMS)的主要问题。在过去的数十年中，介入医师依据血管造影评价管腔获得和晚期丢失，始终信奉越大越好的原则，其实最佳的策略是在IVUS指导下使支架达到最佳膨胀贴壁状态，使得管腔获得最大化，血管并发症风险最小化 ^［32］。具有划时代意义的MUSIC注册研究确定了IVUS指导下支架最佳释放的三个标准:①支架完全覆盖病变;②支架膨胀均匀(最小直径/最大直径≥0. 7) ;③支架内最小管腔面积/近远段参考血管段横截面积的平均值≥90%或者支架内最小管腔面积/远段参考血管段横截面积≥100%。满足标准的BMS术后再狭窄发生率仅为8% ^［33］。然而，此标准在临床实践中很难实现。在OSIT试验中，用18大气压进行支架后扩张，只有60%的支架达到了MUSIC标准。在AVID试验中，支架内最小管腔面积/远段参考血管段横截面积标准放宽至≥90%，但仍然有225名患者(占全体患者比例超过70%)没有达标 ^［34］。根据MUSIC修改的标准包括:①支架内最小管腔面积/近远段参考血管段横截面积的平均值≥80%或者支架内最小管腔面积/远段参考血管段横截面积≥90%;②支架内最小管腔面积≥9mm ²;③支架内最小管腔面积/参考段外弹力膜横截面积≥0. 55。然而，这些标准在临床实践中仍然很难达到。

一些前瞻性临床研究已经证实了IVUS指导支架置入能够改善临床结果，但是有些结果存在冲突。CRUISE是来自于研究抗栓方法的STARS研究的亚组分析，共入选538名患者，比较了造影指导和IVUS指导支架置入的效果。结果显示9个月后IVUS指导组靶血管血运重建率明显低于造影指导组 ^［35］。在OPTICUS研究中，两组的再狭窄发生率和靶血管血运重建率相似 ^［36］。TULIP研究提示常规用IVUS指导支架置入只是对高危再狭窄患者有效 ^［37］。一项大型回顾性研究入选了884名置入DES的患者，结果IVUS指导置入DES可以降低支架血栓和靶血管血运重建率 ^［6］。这也就可以解释了MAIN-COMPARE IVUS注册研究中IVUS指导置入左主干支架可以降低术后3年的死亡率的原因 ^［38］。已知的可以导致再狭窄的原因(膨胀不良、内膜增生、未完全覆盖病变)对于选择支架直径和长度或释放压力都会产生积极指导意义(表2-1-1)。

目前临床上应用的DES主要包括西罗莫司洗脱支架( SES)、紫杉醇洗脱支架( PES)、佐他莫司洗脱支架( ZES)和依维莫司洗脱支架( EES)。由于DES在显著降低再狭窄发生率的同时带来了晚期支架血栓的困扰，因此如今介入医师开始关注DES的安全性多于有效性。

IVUS研究可以对置入的DES进行形态学分析。最初的IVUS研究只是关注DES能够抑制内膜增殖的程度 ^{［39，40］}。同时这些研究也发现了支架晚期贴壁不良和支架内血栓的关系。虽然目前并没有大型随机临床研究支持IVUS指导DES置入术，但是过去几年中IVUS指导DES置入术的数量却有明显增加。最近，一项大型单中心回顾性研究显示IVUS可以改善DES置入术的结果 ^［6］。

血管内成像技术对于诊断和预防血栓都有非常重要的意义。IVUS很容易发现支架膨胀不良、贴壁不良、夹层这些和增加支架血栓有关的现象 ^［41］。DES血栓患者的支架内最小管腔面积( 4. 3±1. 6mm ²比6. 2±1. 9mm ²， P＜0. 01)和支架膨胀程度( 0. 65±0. 18比0. 85±0. 14， P＜0. 01)均明显小于未发生血栓的患者 ^［42］。研究还发现支架边缘残余狭窄最小管腔面积＜4mm ²和斑块负荷＞70%都和支架血栓相关。血管内成像技术还可以发现支架内血栓的形成原理。Cook等 ^［43］报道了极晚期血栓与嗜酸性粒细胞浸润和血管重构有关。炎症级别和支架贴壁不良的程度相关。

与球囊扩张或斑块切除术后发生再狭窄不同，IVUS研究发现支架内再狭窄本质上是由于内膜增殖导致。支架内再狭窄的预测因素包括参考血管细、斑块负荷重、支架内最小管腔面积小。虽然DES可以显著降低再狭窄发生率，但是使管腔获得最大化是预防再狭窄的重要方法。SES术后最小管腔面积达到5mm ²、BMS术后最小管腔面积达到6. 5mm ²和术后8个月最小管腔面积能够保持＞4. 0mm ²相关 ^［44］。其他研究显示SES术后支架内最小管腔面积＜5. 5mm ²、支架长度＞40mm会导再狭窄发生率升高 ^［45］。

大约25%支架内再狭窄和置入过程有关，血管内成像技术可以指导支架置入术 ^［46］。有IVUS研究结果显示出当前使用的长支架发生断裂是造成支架内再狭窄的原因之一 ^［47］。血管内成像技术发现BMS和DES内膜增殖的特点不同，DES内膜增殖可以表现为无回声区 ^［48］。此外，BMS再狭窄多为弥漫性，而DES再狭窄常为局灶性。内膜增殖体积百分比是描述再狭窄的常用参数之一 ^［49］。这个参数和支架长度有关，因而可以比较不同类型支架( BMS比DES)和不同药物DES(例如SES比PES)的内膜增殖程度。然而内膜增殖体积百分比低估了局灶再狭窄的严重程度。一项对TAXUSⅣ、Ⅴ和Ⅵ试验荟萃分析显示PES近一半的长度范围内没有内膜增殖 ^［50］。另一项研究显示PES和SES有内膜增殖的支架长度分别占支架总长度的46. 1%和5. 4%( P＜0. 001) ^［51］。PES和ZES比较也有相似结果 ^［52］。DES的这种局灶性再狭窄可能与支架表面药物浓度有关 ^［53］。

IVUS虚拟组织学( IVUS-VH)不适用于评价支架内再狭窄的原因有:证据不足、容易把支架架丝认作高密度钙化周围伴有坏死核心、支架架丝对组织反散射的声波有潜在影响 ^［54］。IVUS-VH可以对生物可吸收支架术后斑块类型和组织成分的变化进行评价。

关于IVUS指导下应用DES支架治疗左主干病变的现有文献数据显示，IVUS的应用减少了3年死亡率，最小支架面积＞8. 5mm ²，可以大大减少靶病变血运重建 ^{［55，56］}。在2007年的TCT会议中，韩国Ulsan医学院的Seung-Jung Park教授报告了MAIN-COMPARE注册研究，结果显示DES治疗左主干病变时，IVUS指导可以明显改善患者的预后，死亡率明显降低( HR=0. 429，95% CI，0. 211～0. 872) ^［38］。采用IVUS指导组的3年生存率( 95. 2%)明显高于无IVUS指导组( 85. 6%) ( P＜0. 001)。这和既往单个中心发表的系列研究结果相一致。有研究表明，在各冠状动脉段置入DES支架时使用IVUS技术指导，支架术后支架血栓发生率更低，再狭窄率也有下降的趋势，这个关系在左主干的PCI中一样 ^［6］。

因此，IVUS在左主干病变的诊治中具有非常重要的地位，其作用概括起来包括:

左主干病变的部位(弥漫性、开口、体部或远段分叉)、病变性质(比造影更准确判断钙化程度)、病变形状(偏心性、血管重构和是否存在正常血管)、病变严重程度(何种程度的左主干狭窄不需治疗，尽管目前尚无统一的最小管腔面积标准，但至少达到6mm ²;造影对左主干的钙化和偏心性斑块尤其难以判断狭窄程度，需尽量避免漏诊和过度支架治疗)和病变累及范围(重点观察前降支和回旋支开口是否有病变累及和程度，IVUS对病变的整体性评价可以决定支架治疗策略，如单支架技术或双支架技术等)。

血管成角、造影剂层流、血管重叠、血管痉挛导致的开口狭窄甚至局限于远段分叉的痉挛。

如严重的钙化可能需要旋磨;开口病变治疗时支架长度的选择; IVUS可以减少手术时间和提高手术安全性。

评价支架扩张程度和贴壁情况;评价是否存在支架边缘夹层和壁内血肿;观察支架是否完全覆盖病变。

如发生狭窄或支架血栓，IVUS可以帮助发现是否有机械性的支架失败危险因素;预防或减少再次治疗后发生并发症的可能。

总之，对于左主干病变的诊断和指导PCI的操作，IVUS是非常实用的工具。它比传统的冠状动脉造影提供了更多的血管定性定量信息，为PCI治疗策略的选择提供了更充分的依据。