《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：Balancing innovation and safety in percutaneous treatment of coronary artery calcification
冠状动脉钙化（CAC）是经皮冠状动脉介入治疗（PCI）不良结局的独立预测因素。钙化斑块准备不足易导致支架膨胀不良、贴壁不良、再狭窄和支架血栓形成，而过于激进的减容策略则带来夹层、穿孔和无复流风险。钙修饰的介入治疗器械库已从高压及非高压专用球囊（包括血管内碎石术（IVL））扩展至专用旋切装置，即旋转旋磨术（RA）、轨道旋磨术（OA）和准分子激光冠状动脉斑块旋切术（ELCA），每种器械均具有不同机制、证据基础和风险特征。此外，冠状动脉钙化的综合评估对于指导病变准备和选择治疗策略至关重要，血管内超声（IVUS）和光学相干断层扫描（OCT）可提供详细血管内特征描述，计算机断层扫描（CT）正成为手术规划中的补充性非侵入性工具。适当的手术规划和审慎选择钙修饰工具对于最大化手术安全性、最小化并发症并改善临床结局至关重要。该综述总结CAC的病理生理学，描述各项修饰技术，综合关键和近期随机证据，概述当前指南立场，并提出在手术创新与患者安全之间取得平衡的实用框架。当前证据支持个体化、影像引导的钙修饰方法。基于球囊的策略、IVL、旋切术和ELCA各有特定优势和局限性，尚无一种方式在各类病变亚组中表现出普遍优越性。旋切术和激光对选定的不可通过、不可扩张或高度抵抗病变仍然重要，而IVL和专用球囊在适当选择的可通过病变中可提供有效替代。许多技术的证据在手术和影像终点方面强于长期临床结局。
1 Introduction
冠状动脉钙化（CAC）随人口老龄化、慢性肾脏病（CKD）及动脉粥样硬化性心血管病危险因素增加而日益常见。严重CAC可造成球囊和支架输送困难、限制支架完全膨胀，并独立预测靶病变失败、支架血栓形成和再狭窄。历史上单纯高压球囊扩张在重度钙化病变中常不理想；专用钙修饰装置虽改善病变顺应性和支架膨胀，但增加手术复杂性、费用及器械相关并发症。该综述核心主题是更激进的钙修饰并不必然转化为更好的临床结局，并强调将随机证据与影像引导、病变特异性决策框架整合，区分手术成功、影像终点、围术期安全与长期临床获益，以“足够而非最大”的钙修饰为策略目标。
2 Methodology
该研究采用结构化叙述性文献检索，覆盖MEDLINE/PubMed、Embase、Cochrane Library、Google Scholar及ClinicalTrials.gov、会议资料、指南和参考文献，检索词涉及CAC、钙化冠状动脉病变、钙修饰、RA、OA、ELCA、IVL、切割/评分球囊、IVUS、OCT、CTCA、支架膨胀不良、最小支架面积（MSA）、靶病变失败和PCI等。优先纳入当代指南、随机对照试验（RCT）、前瞻性比较研究、大型注册研究、系统综述和机制性影像研究；单臂研究、病例系列和病例报告仅在罕见病变、新技术或补救/联合策略缺乏比较性随机证据时纳入。会议报告被明确视为初步证据。选择依据包括临床相关性、方法学质量、证据直接性、当代实践及中心问题；全文为叙述性综述，未进行正式定量合成或偏倚风险meta分析。
2 Pathophysiology and clinical significance of CAC
CAC通过类似骨生成的细胞介导过程发生，磷酸钙羟基磷灰石沉积于内膜和中膜，尤其见于老年、糖尿病和/或CKD患者。钙化斑块增加动脉僵硬、破坏正常球囊-动脉相互作用，并形成不规则管腔表面，干扰均匀支架膨胀。浅表、环形（≥270°）和长段钙化与支架膨胀不良及短期和长期不良事件关系最强；钙化结节为钙碎片突入管腔的独立实体，属高风险亚组，需不同于环形钙化斑块的管理。钙负荷可提示斑块负荷、病变僵硬性、抗断裂性及支架膨胀不良可能性，但结构钙负荷不等同于生物学斑块活动性；炎症、巨噬细胞活化、脂质丰富坏死核心、新生血管、内皮功能障碍和血栓形成潜能可独立影响临床风险。解剖影像对手术规划必要，但对斑块易损性评估不完整；分子或混合影像在特定情境可提供补充信息，但尚未成为常规钙修饰策略指导工具。
3 The role of computed tomography coronary angiography (CTCA)
计算机断层扫描冠状动脉造影（CTCA）已成为CAC术前评估的有价值非侵入性手段，可描述钙负荷、钙评分、分布、弧度、厚度、长度、钙化结节、钙密度和抗断裂性，并区分深部/浅表、同心/偏心钙化及病变形态，从而辅助选择钙修饰技术。Sekimoto等提示CT上病变特异性钙负荷及钙弧≥270°可预测旋转旋磨术（RA）需求；Yang等发现病变特异性CAC评分>200 AU与支架膨胀不良独立相关。随着CT和人工智能发展，术前CTCA正融入精准PCI规划。OPTIMAL随机试验将评估基于CCTA的冠状动脉钙特征指导钙修饰策略是否较IVUS引导方法改善PCI效率和支架膨胀。P3研究提示基于FFR
CT的虚拟PCI规划可准确预测PCI后生理结局，预测与实测PCI后FFR为0.86 vs. 0.88，且在不同钙负荷或病变模式下表现一致，支持术前CTCA和FFR
CT用于手术规划。
4 Role of intravascular imaging in assessment of calcium burden
二维造影低估CAC真实范围，仅显示管腔轮廓并常遗漏不改变血管轮廓的钙化。血管内超声（IVUS）和光学相干断层扫描（OCT）因此在CAC处理的三阶段至关重要：术前病变特征描述、术中器械选择及钙修饰效果/充分性评估、术后确认支架充分膨胀。
4.1 Pre-procedural lesion characterization
OCT可量化最能预测支架膨胀不良的三个变量：钙弧（环形范围，≥270°视为严重）、钙厚度和钙长度。IVUS组织穿透深度可达10 mm，适合评估浅表和深部钙、外弹性膜（EEL）尺寸及总体斑块负荷；钙通常表现为回声明亮的领先弧形信号伴声影，但超声不能穿透钙，故无法测定真实CAC厚度。Zhang等提出基于IVUS的术前4点评分，总分≥2分预测支架膨胀不良。OCT轴向分辨率约10–15 μm，显著高于IVUS约100–150 μm，但组织穿透仅约1–3 mm（IVUS约10 mm），可更精确直接测量钙弧、厚度和长度；Fujino等验证的4点术前OCT钙评分可预测钙化病变支架膨胀不良，OCT尤适合识别钙化结节。临床上，许多术者以IVUS作为初始影像工具评估血管尺寸和总体斑块负荷，将OCT保留用于详细评估钙形态、深度及结节检测。
4.2 Intra-procedural device selection
影像发现直接转化为器械选择。浅表、厚、长段且宽钙弧病变通常倾向专用减容策略（RA、OA或IVL），而非单纯球囊准备；较局限或偏心钙化可能仅需评分或切割球囊。Zhang IVUS评分≥2提示支架膨胀不良高风险，建议 upfront 斑块修饰（如旋磨术）。钙化结节为CAC特殊形式，呈凸入管腔的钙团块，通常更抵抗，单一标准钙修饰方式常难处理，多采用序贯或联合策略（如旋磨术后IVL）。
4.3 Post-procedural outcome
血管内成像用于确认支架贴壁和膨胀充分，该终点与下游结局直接相关。ECLIPSE试验OCT亚组中，轨道旋磨术（OA）与球囊血管成形术组MSA无统计学显著差异；但二次分析发现IVUS/OCT引导PCI较造影引导PCI的1年靶血管失败率更低（9.3% vs. 13.2%），且该获益独立于病变准备策略（OA或球囊血管成形术），提示影像引导选择可能与钙修饰方式同等或更重要。
5 Calcium modification techniques
5.1 Conventional and specialty balloons
标准非顺应球囊仍是多数钙化病变默认第一步，但严重钙化时因力量沿纵向和环向分布而非聚焦于钙化板，常不能充分扩张。专用球囊试图将扩张力集中于特定区域：切割球囊表面纵向黏附3或4个微刀片，在缓慢扩张中于钙化斑块制造控制性骨折点并减少球囊滑移（西瓜子效应）；评分球囊外绕外部wire元件（如镍钛支柱），以较低profile实现类似局部力，常用于较小或更远端血管钙化病变；超高压非顺应球囊（至35–40 ATM）不依赖切割或评分元件提供局部力，尤其适用于常规非顺应球囊准备后仍抵抗、不可扩张的病变。专用球囊成本较低、技术简单且广泛可用，但在严重、环形或深部钙化中效力明显下降，可致球囊破裂或血管损伤且病变修饰不足。Short-CUT试验随机413例中重度钙化de novo病变，切割球囊对比IVL，最大钙化处PCI后MSA主要终点为非劣（8.0 mm
2 vs. 8.6 mm
2），支架膨胀、钙断裂率、手术成功、术中不良事件或30天MACE无显著差异，且切割球囊策略每例约节省3,600美元；VICTORY试验中OPN超高压非顺应球囊对IVL在OCT测量的最终支架膨胀方面为非劣，安全性和早期临床结局相当。然而这些主要为机制终点，不能解释为长期临床安全或效力等效，适用性依赖病变选择和术者经验。
5.2 Rotational atherectomy (RA)
RA是最早的专用钙修饰技术，使用金刚石涂层椭圆burr在专用导丝上以高速（通常135,000–180,000 rpm）旋转，通过差异切割消融无弹性钙化组织并保留较有弹性的健康动脉组织。局限包括导丝偏倚、微颗粒栓塞导致慢流/无复流、burr嵌顿、冠状动脉夹层或穿孔及学习曲线。ROTAXUS试验比较RA后紫杉醇洗脱支架与单纯球囊策略，RA改善急性管腔增益并减少策略交叉，但未改善9个月造影和临床结局或晚期管腔丢失。PREPARE-CALC试验比较upfront RA与改良球囊策略，二者晚期丢失和MACE相似，RA手术成功率更高但球囊组交叉更多。ROTAXUS与PREPARE-CALC汇总分析（440例）发现球囊对照组交叉至旋磨术显著更多（14.1% vs. 2.3%），RA组手术成功率更高，9个月晚期管腔丢失或MACE无差异。
5.3 Orbital atherectomy (OA, “diamondback 360”)
OA使用偏心安装的金刚石涂层crown在血管内轨道运行而非同心旋转，在顺行和逆行通过中消融钙化，同时允许血液绕crown持续流动，可能较RA减少缺血和热产生。早期ORBIT I和ORBIT II单臂研究支持可行性和合理安全性。ECLIPSE试验随机2,005例104个美国中心患者，比较OA与常规球囊血管成形术后第二代药物洗脱支架，1年靶血管失败主要临床终点为11.5% vs. 10.0%，最大钙化处PCI后MSA主要影像终点为7.67 mm
2 vs. 7.42 mm
2，均无显著差异；OA组冠状动脉穿孔1.8% vs. 1.0%，30天心脏死亡显著更高（0.8% vs. 0.0%），部分为器械相关。试验结论为常规OA不改善支架膨胀或降低靶血管失败，应依据病变和患者特征个体化使用。预设OCT ECLIPSE亚组同样未发现OA与球囊血管成形术MSA显著差异。其中性结果主要适用于被认为适合两种策略的重度钙化病变，不应推广至不可通过或不可扩张病变、需旋磨促进器械通过或高度选择的结节病变。
5.4 Coronary intravascular lithotripsy (IVL, “shockwave”)
IVL将碎石发射器整合入常规半顺应球囊导管，通过血管壁周向传递局部脉冲声压波，选择性断裂钙化并保留周围软组织，随后低压球囊扩张获得管腔增益。该技术兼容标准PCI流程，无需专用旋磨导丝，通常较RA或OA更少依赖术者。Disrupt CAD I–IV系列试验构成核心证据：628例、72个中心、12个国家，97.0%靶病变为严重钙化，主要安全性和有效性终点分别达92.7%和92.4%；30天靶病变失败、心脏死亡和支架血栓形成为7.2%、0.5%和0.8%，严重造影并发症仅2.1%（IVL后）和0.3%（最终），无IVL相关穿孔、急性闭塞或无复流。日本队列扩展至亚洲人群并显示1年安全性和有效性持久；聚焦钙化结节的汇总OCT分析显示，尽管基线钙负荷更高，IVL达到与非结节钙化病变相当的支架膨胀和2年靶病变失败率。ROTA.shock试验随机70例比较IVL与RA，OCT评估MSA在IVL后数值更低但统计学非劣（6.10 mm
2 vs. 6.60 mm
2），支架膨胀相似。ICARE试验支持上述观察，ROLLER COASTR-EPIC22将比较扩展至激光旋切术；但非劣性具有终点特异性，依赖预设非劣性界值、分析人群、事件率和试验把握度。
5.5 Excimer laser coronary atherectomy (ELCA)
ELCA通过柔性光纤导管传递脉冲紫外（308 nm）能量，经光化学、光热和光机械效应消融组织。与RA和OA不同，ELCA无需专用硬导丝，因此尤其适用于难以用微导管或球囊通过的钙化病变，以及支架内再狭窄、慢性完全闭塞（CTO）和退行性大隐静脉桥，此外也用于钙化病变。现代更小直径（0.9 mm）导管较旧代器械改善安全性，激光应用时盐水/造影冲洗（MAXCon ELCA）等技术改良可增强消融效率并降低夹层或穿孔风险。历史上ELCA用于钙化斑块修饰的证据多为注册和病例系列而非大型随机试验，故一般视为一线钙修饰技术失败、病变无法通过时的二线或辅助工具。
5.6 Head-to-head comparisons and combination strategies
ROLLER COASTR-EPIC22是首个在同一人群直接比较RA、IVL和ELCA的随机试验，纳入171例中重度钙化冠状动脉病变（每臂57例），以OCT评估支架膨胀为主要非劣性终点。严重造影钙化为82.5%，三组手术成功和最终MSA相似（RA 5.5 mm
2、IVL 5.4 mm
2、ELCA 5.1 mm
2），1年复合MACE无显著差异；IVL对RA在支架膨胀方面非劣，ELCA未达该阈值，三组MSA、手术成功或并发症无显著差异，但IVL并发症数值更低。与较小ROTA.shock试验的事后比较显示，尽管ROLLER COASTR-EPIC22钙化更严重，支架膨胀大致相似，支持RA、IVL和ELCA为互补而非层级优越选择。RotaTripsy/ELCA-tripsy（RA或激光后联合IVL）已成为非常抵抗或结节性钙化单方式失败时的补救或计划策略，主要证据为注册和病例系列。L-IVL为结合激光通过优势与碎石式钙断裂的新型混合概念，离体试验证实其通过多种机械作用增加重度钙化人冠状动脉顺应性和管腔面积，可见斑块骨折占78%、隐藏微裂占57%，并伴组织脱粘和内膜撕裂。ICARE OFDI随机试验在169例OCT引导PCI的中重度CAC患者中比较IVL与RA，IVL在MSA主要终点为非劣（6.0±2.3 mm
2 vs. 5.9±2.2 mm
2），充分支架膨胀率相似（65.1% vs. 65.1%），手术安全性和1年靶病变失败率相当，但IVL后主要支架梁贴壁不良显著少于RA。应谨慎解释未把握临床安全终点的不良事件数值差异；统计学非显著并不确立等效或证明某器械更安全。
6 Comparative summary
各钙修饰技术在机制、优点、局限和关键试验上存在差异：切割/评分球囊以局部机械力为特点，简单低成本，但在严重/环形钙化中无效，主要作为辅助；RA通过高速差异消融对不可扩张/纤维性钙化有效，但存在导丝偏倚、无复流和学习曲线；OA以偏心轨道消融并保持crown周围连续血流，但随机试验未显示优于球囊的结局获益，且有穿孔和死亡信号；IVL以声压波断裂钙，术者依赖较低且安全性较好，但需标准球囊先通过病变；ELCA通过光化学/热/机械作用消融，可在无专用导丝下通过不可通过病变，但钙化特异性随机数据有限。直接比较显示RA、IVL和ELCA在影像终点相近，而临床事件把握度不足；Short-CUT和VICTORY主要为会议/初步证据且聚焦影像终点。
7 Guideline perspectives
2021 ACC/AHA/SCAI冠状动脉血运重建指南和2024 ESC慢性冠脉综合征指南均认可专用钙修饰技术作为严重钙化病变经常规球囊血管成形术准备不足时促进支架输送和优化膨胀的合理辅助手段，并倾向“临时性”或病变特异性方法，即依据病变形态、导丝可通过性和血管内成像确定的钙分布选择减容策略，而非要求每个钙化病变常规减容。指南强调IVUS或OCT应指导钙修饰患者选择并确认支架充分膨胀。ECLIPSE和ROLLER COASTR-EPIC22的中性结果可能强化未来指南中个体化、影像引导理念，而非对所有严重钙化病变常规旋磨或碎石。钙修饰器械推荐常表述为合理或有用的手术策略，而非强制常规使用。
8 Balancing innovation and safety
8.1 The objective of calcium modification
合适钙修饰策略应由病变形态、手术可行性、患者风险和本地经验交互决定。目标并非最大程度去除钙，而是实现足够修饰以允许器械输送、获得充分膨胀和贴壁的支架并减少手术损伤。ROTAXUS/PREPARE-CALC、ICARE（针对RA）和ECLIPSE（针对OA）均未显示常规旋磨较简单球囊策略在晚期造影或1年临床结局方面更优，尽管急性手术指标改善。这提示急性影像成功并不总转化为下游临床获益，附加旋磨风险应由病变特异性需求（如不可扩张或不可通过）而非单纯钙严重度来证明合理。
8.2 Lesion and imaging features guiding device selection
器械特异性安全信号重要。ECLIPSE中OA相关穿孔数值更高及心脏死亡显著更高，提醒机械减容技术具有显著器械归因风险，须与预期获益权衡，尤其在IVL可提供相当病变准备且安全性更有利的时代。可通过且可充分扩张的病变常可用常规或专用球囊处理，尤其钙化偏心、浅表或纵向范围有限时；深部、环形或长段钙化可能需要IVL或旋磨，取决于病变能否通过相应器械及球囊能否扩张。旋磨或激光对不可通过或不可扩张病变可能尤其有价值，而IVL通常在器械成功通过后需钙断裂而不需组织减容时最有用；钙化结节可能需影像引导下序贯或联合策略。
8.3 Patient and procedural factors affecting the risk-benefit balance
尚无单一技术普遍优越：ROLLER COASTR-EPIC22显示RA、IVL和ELCA支架膨胀和1年MACE相似。各策略机制差异（导丝依赖、病变可通过性、结节性与弥漫性钙化）意味着术者宜具备多种工具并按病变解剖选择，而非依赖单一默认技术。疗效与安全平衡还取决于临床情境：急性冠脉综合征（ACS）、血流动力学不稳定、严重左心室功能障碍、晚期CKD或生理储备有限患者尤应避免长时间器械操作、远端栓塞、慢流和穿孔；反之，择期严重钙化不可扩张病变且术者和机构经验充足时，旋磨或多模式治疗的潜在获益可支持更高手术复杂性。
8.4 Interpretation of procedural, imaging, and clinical endpoints
联合和补救策略正在扩展。RotaTripsy、ELCA-tripsy及NODULE-SHOCK等计划中的试验反映对非常抵抗或结节性钙化可能需序贯多模式准备的认识日益成熟，创新正更多指向联合模式而非以一种器械替代另一种。手术疗效、影像成功、围术期安全和长期临床获益应分开评价；MSA或钙断裂改善显示机制效应，但本身不确立靶病变失败、心肌梗死或死亡方面的优越性。合适终点应是在获得有临床意义的支架结果与避免不必要手术风险之间实现个体化平衡。
8.5 A practical escalation algorithm
影像引导的个体化实践是发展方向。当前美国和欧洲指南推荐影像引导患者选择并确认钙修饰需求，而非常规或经验性器械使用，应在更保守、安全优先的框架内应用手术创新。钙修饰目标是足够病变准备以允许支架输送并实现充分膨胀和贴壁，而非最大斑块去除。病变形态、钙深度和分布、可通过性、可扩张性、钙化结节、临床表现、患者合并症、术者经验和血管内成像可用性应决定器械选择：可通过且可扩张病变可用球囊策略；球囊可通过但钙仍抵抗尤其深部或环形钙化时IVL有用；不可通过、不可扩张或高度抵抗病变可能需要旋磨或ELCA；联合治疗应保留给单方式后仍准备不足的选择性病变；尽可能使用血管内成像指导治疗并确认最终结果。
9 Limitations of the current evidence base
现有文献存在若干局限：许多关键单臂注册早于当代支架技术和影像引导实践，限制与较新试验的直接比较；钙化病变异质性和减容/钙修饰策略的病变特异性效用使直接头对头比较困难，特定方式常缺乏明确均势；RA或OA与IVL的随机比较（如ROTA.shock、ROLLER COASTR-EPIC22）样本量中等（70–171例），较ECLIPSE和汇总Disrupt CAD队列更适于影像替代终点（MSA、支架膨胀）而非硬临床终点；多数试验不同程度由产业赞助或支持，比较性声明应谨慎解释；大型试验多纳入稳定择期患者，ACS和钙化结节数据相对有限，为正在开展的专门试验重点；更大MSA或更大支架膨胀在机制上可取，但不自动确立长期临床结局改善；许多比较研究对临床事件把握不足，需以长期临床终点比较不同钙修饰方式的大型RCT；外部有效性有限，多数随机试验纳入适合所测策略的稳定择期患者且在经验丰富中心进行，ACS、晚期CKD、严重左心室功能障碍、血流动力学不稳定、复杂CTO、退化静脉桥、钙化结节、极小血管及不可通过或不可扩张病变代表性不足，这些患者远端栓塞、慢流、穿孔、对比剂相关肾损伤和血流动力学损害风险可能不同，试验结果不宜不加批判地外推至高危解剖或临床亚组。
10 Conclusions
PCI时代钙修饰领域已从更激进减容常被假定更好的阶段，转向日益受中性或警示性随机数据塑造、支持个体化影像引导病变特异性选择的阶段。专用且昂贵的旋切技术（包括ELCA、RA和OA）在真正不可扩张或不可通过病变中保留明确定位，急性结果更好但手术相关不良事件风险增加；球囊方法在特定情境可能具有实际安全优势，因其避免部分旋切特异风险，如颗粒栓塞、burr或crown嵌顿和器械相关血管损伤，但球囊技术也可致夹层、穿孔、球囊破裂、地理遗漏或病变准备不足。器械比较安全性取决于病变形态、术者经验、手术背景和患者风险。IVL在现有研究中显示较好安全性，但直接比较仍有限且并非均针对临床结局把握。当代钙修饰应由病变形态、手术可行性、患者风险和术者经验而非仅钙严重度指导；目标是足够病变准备以实现充分膨胀和贴壁支架并尽量减少不必要手术损伤。旋磨和ELCA在选定不可通过、不可扩张或高度抵抗病变中仍重要，而IVL和专用球囊可能适合许多可通过且伴深部、环形或局灶钙化病变。随机试验总体上在手术或影像终点改善方面较长期临床结局更为一致，因此不应认为任何技术普遍优越，影像终点非劣也不应解释为长期安全性或效力等效的证据。
