OCT-FLIm：开启冠状动脉高危斑块多靶点精准成像新时代

本文介绍的研究验证了光学相干断层扫描 - 荧光寿命成像（OCT-FLIm）双模态冠状动脉成像技术的临床可行性与安全性。它能对冠状动脉斑块的微观结构和成分进行表征，有望用于心血管疾病的进阶评估，为相关研究与诊疗提供新方向。

　　

冠状动脉疾病与现有成像技术的局限

冠状动脉疾病（CAD）在全球范围内是导致死亡的主要原因之一。目前，冠状动脉内光学相干断层扫描（OCT）虽然能够呈现斑块的微观结构，但由于 CAD 的发病机制涉及多种复杂因素，OCT 无法充分阐释斑块的生物学行为。而荧光寿命成像（FLIm）作为新兴的成像技术，可对生物组织中的分子特征进行无标记的高灵敏度、高特异性成像。前期的尸检和临床前研究已证实 FLIm 能够检测和区分动脉粥样硬化斑块的生化成分，但因其存在技术障碍，临床转化受到限制。

OCT-FLIm 系统的研发与研究设计

为解决上述问题，研究人员开发了一种配备 2.6-F 双模态成像导管的 OCT-FLIm 系统。该系统可将冠状动脉斑块的自发荧光信号分为 3 个不同光谱带，用于测量相应的荧光寿命（FL），包括愈合斑块 FL、钙化 FL 和炎症 FL，以纳秒为单位进行数据可视化和对比分析。

研究采用前瞻性、开放标签、单中心的诊断可行性研究设计。从 2022 年 2 月至 8 月，招募了 40 例因急性冠状动脉综合征（ACS）或慢性稳定型心绞痛（CSA）需要冠状动脉血运重建的 CAD 患者。每位患者在血运重建过程中，均接受了目标 / 罪犯和非目标 / 非罪犯病变的 OCT-FLIm 检查，并进行血管内超声（IVUS）成像作为对照。研究经韩国大学九老医院机构审查委员会（KUGH；2021GR0377）和韩国食品药品安全部批准，所有参与者均签署了书面知情同意书，研究遵循诊断准确性报告标准（STARD）。

研究方法

1. 图像分析与感兴趣区域选择：对 OCT-FLIm 和 IVUS 获取的数据进行系统分析，由 2 名成像专家逐帧检查和匹配图像。根据 OCT 和 IVUS 结果，按照当前推荐标准选择感兴趣区域（ROIs），并标注为 5 种不同的斑块成分：正常动脉壁、纤维化、浅表钙化、愈合斑块和巨噬细胞。当 OCT 和 IVUS 标准均满足时，判定为薄帽纤维粥样瘤（TCFA）。共分析了 1879 个 ROIs，提取每个 ROIs 在 3 个不同光谱带的 FL 值。利用 OsiriX DICOM 查看器将基于 FL 的斑块成分进行体绘制，并映射到三维重建的 OCT 图像上。
2. 验证实验：为验证 FLIm 在识别巨噬细胞积聚、愈合斑块和钙化方面的特征，使用新鲜切除的人体动脉标本进行体外 OCT-FLIm 和组织病理学检查，包括心脏移植受者的 3 条冠状动脉、5 条主动脉、1 条肾动脉和 2 条腹壁下动脉。
3. 不同斑块 FLIm 特征比较：由 2 名对 FLIm 和临床信息不知情的成像专家，根据冠状动脉造影和 OCT 结果确定目标 / 罪犯斑块节段。每个目标 / 罪犯节段的 FLIm 特征由 3 个不同光谱带的最大 FL 值表示，通过对节段内 10 个最高 FL 测量值取平均得到。比较 ACS 和 CSA 患者目标 / 罪犯节段各光谱带的最大 FL 值。

在 40 例患者中，对 31 例先前进行过冠状动脉或心脏计算机断层血管造影的患者评估冠状动脉病变进展。共确定了 9 例患者的 11 个快速进展性冠状动脉病变，将其与同一血管内的近端和远端非进展性节段（血管内分析），以及未发生进展性 CAD 的 22 例患者的非目标 / 非罪犯血管节段（血管间分析）进行 FLIm 特征比较。

1. 统计分析：连续数据以均值（标准差）或中位数（四分位数间距）表示，分类变量以频率（百分比）表示。使用混合模型中的复合对称协方差结构和固定效应的 III 型检验，比较 5 种斑块成分的 FL 测量差异。采用组内相关系数和 Bland-Altman 分析评估 FLIm 的重复性。使用 Wilcoxon 符号秩检验进行节段、血管间和组织病理学的 FLIm 特征比较。利用 Friedman 检验和 Dunn 事后成对比较，进行目标 / 罪犯血管内的血管内 FL 测量比较。通过 Spearman 秩相关检验评估定量测量之间的相关性。预先设定 5 种斑块成分以及 ACS 和 CSA 之间的 FL 差异，对快速血管造影进展的目标 / 罪犯病变分析为探索性分析。使用 Prism（GraphPad Software）、SPSS（IBM SPSS Statistics）和 R（R Foundation for Statistical Computing）进行所有统计分析。

研究结果

1. 患者情况与 OCT-FLIm 检查安全性：40 例患者（平均年龄 63.1±8.1 岁，男性 32 例，占 80.0%）中，20 例为 ACS 患者，20 例为 CSA 患者。在 71 条冠状动脉的 215 次回撤扫描中，使用临床可用的羟乙基淀粉溶液进行短暂、非闭塞性动脉冲洗，安全获取了 OCT-FLIm 图像（回撤速度 20mm/s，旋转速度 100 转 / 秒，单次成像长度 50mm）。检查过程未发生严重并发症或不良心脏事件，随访 7 天内肝肾功能无明显变化。排除因 FLIm 信号采集不佳或 OCT 成像伪影的 30 次回撤扫描和 3 条动脉后，对 68 条动脉的 185 次回撤数据进行分析，41 个目标 / 罪犯病变中有 39 个纳入后续分析。
2. 不同斑块成分的 FLIm 特征：基于前期尸检结果，各光谱带的 FLIm 特征可作为关键病理斑块成分的替代指标。比较分析发现，愈合斑块的存在延长了愈合斑块 FL，浅表钙化导致钙化 FL 缩短，巨噬细胞浸润使炎症 FL 显著延长。不同斑块成分的 FL 值在光谱带上差异明显，可相互区分。体内获得的纤维化、钙化和 OCT-IVUS 定义的 TCFA 的平均 FL 与先前冠状动脉尸检比较结果相符，且在 37 对重复回撤测试中 FL 值重复性良好（组内相关系数＞0.98）。
3. OCT-FLIm 对浅表钙化的结构 - 分子表征：OCT-FLIm 扫描可同时提供冠状动脉狭窄病变的微观结构成像和 FL 映射，显示多种斑块成分。浅表钙化的 FL 测量值明显短于正常 / 纤维斑块，三维重建的 OCT-FLIm 扫描有助于区分浅表钙化与周围正常纤维化。体外组织病理学验证进一步支持了 OCT-FLIm 的发现。
4. OCT-FLIm 评估 ACS 和 CSA 患者的斑块炎症：由于炎症可促使稳定的动脉粥样硬化斑块转变为易引发急性冠状动脉事件的不稳定表型，研究比较了 ACS 和 CSA 患者罪犯 / 目标病变处的炎症 FL（作为斑块炎症的替代指标）。OCT-FLIm 能够可视化 ACS 患者罪犯 / 目标病变处的炎症活动，且 ACS 患者的炎症活动显著高于 CSA 患者（ACS 患者炎症 FL 均值为 7.59±0.96 纳秒，CSA 患者为 6.46±0.87 纳秒，P＜0.001）。体外 OCT-FLIm 和组织病理学验证证实了体内结果，巨噬细胞积聚的典型 OCT 形态与延长的炎症 FL 密切相关，且与组织学证实的 CD68 阳性炎症细胞浸润相符。
5. OCT-FLIm 对快速进展性病变的综合评估：在 9 例患者的 11 个快速进展性病变（表现为高度狭窄）中，FLIm 准确识别出主要的愈合斑块成分，表明重复的无症状破裂和愈合过程在 CAD 快速进展中起重要作用。定量分析显示，目标 / 罪犯节段的愈合斑块 FL 值高于近端和远端非进展性节段，且快速进展性 CAD 患者的目标 / 罪犯斑块愈合斑块 FL 值高于非进展性对照参与者的非目标 / 非罪犯斑块。同时，快速进展性病变的目标 / 罪犯节段炎症 FLIm 特征也升高，炎症和愈合斑块的 FLIm 特征在斑块肩部区域密切分布且相互关联（r = 0.77，P＜0.001）。体外组织病理学评估与体内 OCT-FLIm 结果一致，观察到延长的愈合斑块 FL 与松散组织的 III 型胶原纤维层共定位，并发现了伴有巨噬细胞浸润的 “炎症愈合斑块” 表型。此外，FLIm 衍生的成分数据可补充常规 OCT 或 IVUS 成像，更准确地评估 TCFAs 和愈合斑块。

讨论

1. OCT-FLIm 的优势与意义：本项首次人体诊断可行性研究表明，OCT-FLIm 双模态血管内成像在 CAD 评估中具有临床可行性和安全性。FLIm 可在 OCT 显示的冠状动脉粥样硬化微观结构基础上，对多种生化成分进行无标记成像，且重复性高。体外人体动脉节段验证有力支持了 CAD 患者的 FLIm 研究结果，与先前尸检研究结果高度一致。OCT-FLIm 能够实时对高危斑块的关键成分进行结构 - 分子表征，如巨噬细胞、愈合斑块、浅表钙化和纤维化。同时，发现 ACS 患者罪犯 / 目标病变处的斑块炎症高于 CSA 患者；在快速进展性高度狭窄病变中，炎症活动与突出的愈合斑块表型在目标 / 罪犯部位密切共定位，提示免疫机制与斑块重复破裂和愈合之间可能存在关联。这种新型成像策略首次将多靶点、非标记生化成像与 OCT 形态学相结合应用于 CAD 患者，有助于全面表征高危冠状动脉斑块。
2. 与其他成像技术的对比：CAD 的进展涉及斑块成分的动态变化，传统聚焦于解剖特征的血管内成像方法对斑块病理生物学的了解有限，难以完全识别未来可能引发冠状动脉事件的斑块。近期，血管内超声 - 光谱脂质化学图等混合成像方法虽已应用于临床，展现出多模态成像的优势，但单一脂质化学图在预测未来冠状动脉事件方面的附加价值不如预期。血管内 OCT 联合靶向近红外荧光成像虽可对高危斑块的蛋白酶活性、炎症和斑块内出血等特征进行分子表征，但因需要注射靶向造影剂，临床转化面临挑战，且单一成分成像能否充分评估高危斑块的复杂生物学特征尚不明确。
3. OCT-FLIm 在 CAD 诊疗中的潜在应用：FLIm 凭借组织成分的固有自发荧光特性，可高灵敏度、高特异性地区分动脉粥样硬化斑块的生化特征，为基础研究提供有价值的成像依据。然而，其临床应用曾受仪器设置复杂、数据采集速度慢、兼容双模态导管开发困难以及安全消除血液且不影响 FLIm 信号等问题的阻碍。OCT-FLIm 通过双模态、低轮廓导管解决了这些问题，实现了 CAD 患者的高速 FLIm 和配准 OCT 成像，还能即时定量表征多种关键成分，对冠状动脉斑块进行实时病理生物学评估。

巨噬细胞和愈合表型在 CAD 发展中起重要作用，可削弱纤维帽，导致斑块突然破裂和快速生长。免疫调节疗法（如靶向 IL-1β 的单克隆抗体或秋水仙碱）除他汀类药物外，可进一步降低主要心血管事件风险。但系统生物标志物（如 C 反应蛋白）在改善风险分层方面价值有限，因此需要能够局部评估冠状动脉炎症的临床成像方法，以识别可能从免疫调节疗法中获益的高危个体。PET 成像虽可评估大动脉炎症，但用于冠状动脉床时因空间分辨率低和受左心室氟脱氧葡萄糖摄取干扰而受限。当代 OCT 在识别斑块巨噬细胞方面存在临床实用性问题，因其图像易受复杂光散射伪影和其他产生亮点成分的影响。而 FLIm 在临床前研究和尸检人体动脉粥样硬化斑块中已证实可可视化斑块巨噬细胞，本研究通过 OCT-FLIm 可视化并量化了与临床疾病表现相关的高危冠状动脉斑块中的炎症活动，为评估个体斑块风险提供了关键成分指标，在优化 ACS 高炎症负荷患者的免疫调节策略和监测治疗反应方面具有潜在应用价值。

此外，近期研究表明具有分层特性的愈合性动脉粥样硬化斑块有助于病变快速进展，其机制与斑块反复亚临床破裂或侵蚀，以及破裂部位的壁血栓随后发生胶原组织化有关。OCT-FLIm 能够通过捕捉指示松散纤维组织的 FLIm 信号对独特的愈合成分进行成像，补充了单独 OCT 成像的不足。在快速进展性狭窄病变中，FLIm 显示目标 / 罪犯部位主要愈合斑块表型周围存在大量炎症，提示局部斑块不稳定。因此，这种新型 OCT-FLIm 系统有望成为个性化 CAD 诊断和治疗策略的工具。

研究局限性

本研究存在一定局限性。尽管当前 OCT-FLIm 临床数据得到了先前尸检研究的有力支持，但与新鲜冠状动脉粥样硬化斑块进行系统匹配比较，将有助于进一步验证，特别是提高细胞外脂质检测的准确性。还应建立专门的分类框架，有效管理大量 FLIm 数据，增强其临床适用性。同时，需针对特定临床场景优化成像方案，在保持 OCT-FLIm 优势的前提下，尽量减少荧光透视时间和对比剂用量。

研究结论

首次人体研究证实了 OCT-FLIm 作为一种临床适用的多靶点血管内成像技术的可行性，它能够同时评估冠状动脉粥样硬化斑块的微观结构和生化特性。不过，还需要精心设计的前瞻性多中心临床试验，来确定 OCT-FLIm 引导的个体化策略是否能影响 CAD 患者的临床结局。