《Cardiovascular Intervention and Therapeutics》：Digital stent enhancement for coronary stent optimization during PCI: evidence, applications, and future directions
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支架膨胀不全（stent underexpansion）仍是经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）术后再狭窄和支架血栓形成的主要因素，然而在许多临床环境中血管内成像并未被常规使用。数字支架增强（di
支架膨胀不全（stent underexpansion）仍是经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）术后再狭窄和支架血栓形成的主要因素，然而在许多临床环境中血管内成像并未被常规使用。数字支架增强（digital stent enhancement，DSE）提供了一种基于血管造影的方法，通过实时图像处理改善金属支架的可视化，从而能够快速评估支架扩张和释放异常。在本综述中，研究人员描述了DSE的基本原理和市售DSE系统，总结了以支架膨胀不全检测为重点的诊断性能数据，并强调了DSE在哪些方面可补充血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）和光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）。最后，研究人员回顾了包括三维支架重建在内的新兴创新，并提出了未来研究重点以确定其临床影响。
支架膨胀不全是经皮冠状动脉介入治疗（PCI）后不良临床结局的主要预测因素，与支架内再狭窄、靶病变血运重建、支架血栓形成、心肌梗死甚至心源性死亡相关。尽管支架平台和植入技术不断进步，当代随机试验仍报告约40%–70%的病例存在支架膨胀不全，最终支架扩张常未达到推荐阈值。在重度钙化病变等复杂解剖情况中，病变准备不充分和血管顺应性受限可阻碍支架最佳释放。血管内超声（IVUS）和光学相干断层扫描（OCT）是评估支架膨胀的参考标准，其常规使用与改善临床结局相关，但真实世界采用率有限，西方国家通常低于30%。数字支架增强（DSE）技术于21世纪初出现，通过对常规透视采集进行实时图像处理，增强支架支柱的对比度和轮廓，无需专用血管内成像导管即可在手术台上评估支架释放情况。
### Principles of digital stent enhancement
DSE是一类基于血管造影的后处理技术，旨在改善PCI期间支架可视化。常规血管造影因心脏和呼吸运动、空间分辨率有限以及当代薄支柱平台相对较低的射线不透性，可能无法清晰显示金属支架支柱。DSE通过对标准透视或电影采集应用专用图像处理算法来解决这些问题。其核心原理是对齐并组合多个可见支架段的活动帧；运动校正后，支架信号在配准序列中被增强，而背景结构、随机噪声和运动模糊被衰减。由此产生的高对比度图像能更清晰地描绘支架边界和结构，从而评估支架扩张、对称性、边缘变形、局灶性膨胀不全及其他释放异常。
### Acquisition workflow
尽管各厂商实现方式不同，多数DSE平台遵循类似采集序列。支架释放后，操作者通常将带有不透射线标记带的去充盈球囊置于支架内，标记带作为运动追踪和图像配准的基准点。然后在稳定投照角度下进行短时间电影采集（通常15–30帧/秒下40–50帧），无床面移动并尽量减少呼吸运动。软件追踪各帧间标记位移，将支架段对齐至共同参考位置，并在数秒内生成增强图像。输出可显示为静态高对比度重建或实时叠加，便于立即在台上评估支架扩张和对称性。
### Processing algorithms
DSE已发展出多种算法策略。最广泛使用的是运动补偿时间平均，即利用球囊标记带进行帧间运动估计并配准后平均。第二种策略是层分解，将电影X射线序列建模为独立运动分量（如背景解剖结构、血管结构和支架）的叠加，通过分离不同运动模式的层并在支架层内进行运动补偿平均，可抑制背景结构并增强支架可见性，无需对比剂充盈的掩模图像。层分解已被报道可改善支架边缘定位，一项模拟研究显示其将均方根位置误差从0.60 mm降至0.46 mm。此外，部分DSE技术融合了数字减影血管造影原理，通过采集配对透视序列（有无对比剂注射）并数字减影背景帧，以将支架与对比剂充盈的管腔和周围结构分离，这对于检测不完全扩张、支架贴壁不良或支柱突出可能特别有用。
### Practical considerations for acquisition
最佳图像采集对最大化DSE诊断价值至关重要。稳定、无床面移动的投照角度，减少血管短缩并与重叠结构充分分离，可改善运动追踪和重建质量。存在多个冠脉导丝、起搏导线、胸骨钢丝或其他金属结构时，应调整投照角度以减少干扰。球囊标记应始终完全位于视野内，以便可靠配准。患者运动也应最小化，可行时采用屏气，避免在明显呼吸不稳定期间采集。这些简单措施可显著提高图像质量并支持DSE在PCI工作流程中的常规整合。
### Available systems for stent enhancement
现有商业系统大多集成于当代血管造影平台软件中，无需专用外部硬件。根据操作流程可分为三类：静态增强系统、实时增强系统和对比融合系统。静态增强系统在采集后对选定电影帧进行增强，空间分辨率通常为0.15–0.20 mm，可快速评估支架几何形状和总体扩张，无需额外对比剂。实时增强系统在透视期间提供连续运动补偿，使支架或冠脉内装置在显示器上保持稳定，有助装置定位、经支架网眼重新导丝和显示支架边缘，但噪声降低可能不如静态处理。对比融合系统将增强支架图像与对比剂充盈的冠脉管腔血管造影帧配准叠加，显示支架与管腔关系，适用于开口病变、分叉和重叠支架等复杂情况，但不能直接评估支柱与管壁的贴附。
### Accuracy of digital stent enhancement
多项研究评估了DSE性能，显示与定量冠脉造影（QCA）和血管内成像测量具有良好一致性。在多个队列中，DSE与IVUS衍生的最小支架直径（MSD）和最小支架面积（MSA）呈中度至强相关。早期平台StentBoost与IVUS测量的MSD显著相关；Tanaka等报告StentBoost与IVUS的MSA相关系数r=0.89（P<0.001），且StentBoost标准（MSD<2.0 mm或支架<参考直径70%）预测IVUS定义膨胀不全的特异性为100%，但敏感性有限。Sanidas等使用StentOptimizer平台发现DSE与IVUS的相关性（r=0.72）强于与QCA的相关性（r=0.56）。双平面投照可进一步提高DSE准确性，Davies等研究显示双平面DSE与IVUS的MSD相关性（r=0.62）优于单平面（r=0.46）。DSE还被证明可影响术中决策，在多达三分之一的病例中促使额外优化（最常见为后扩张），即使血管造影结果最初看似满意。
### Digital stent enhancement in complex lesion subsets
DSE在复杂解剖情况中具有额外价值。在开口病变中，Zhang等报告StentBoost Subtract成像预测IVUS定义的次优扩张具有100%特异性和80%敏感性，并与IVUS测量最小支架面积有良好一致性。在分叉病变中，DSE可改善主血管和邻近段支柱显影，帮助识别地理性丢失或不完全覆盖，并支持再导丝策略和靶向后扩张。在长病变多支架植入中，DSE有助于显示支架边缘和计划重叠区，降低支架间隙或过度重叠风险。此外，DSE可辅助识别支架变形或断裂等机械并发症。
### Impact on outcomes
关于临床结局获益的证据仍有限。Oh等回顾性分析870例接受药物洗脱支架PCI的患者，发现StentBoost引导组12个月晚期管腔丢失（0.32±0.40 mm vs 0.48±0.59 mm；p=0.005）、支架内再狭窄（1.2% vs 8.3%；p=0.029）和靶病变血运重建（1.7% vs 7.0%；p=0.034）显著低于常规造影引导组。McBeath等在前瞻性队列2614例重叠支架患者中，中位随访2.4年，ClearStent引导组主要不良心脏事件（MACE）发生率显著较低（9.5% vs 14.4%；p=0.018），主要归因于靶血管血运重建和复发性心肌梗死减少。研究人员对这两项观察性队列报告的HR进行探索性合并，固定效应模型显示DSE引导与较低不良事件风险相关（HR=0.59，95% CI 0.39–0.89；p=0.012），相当于相对风险降低41%，但该估计应谨慎解读，需随机研究验证。
### Limitations of DSE
DSE存在重要局限性。多数算法假设球囊标记与支架段之间空间关系稳定，深呼吸、心动过速或床面/机架不稳定可导致重建模糊、扭曲或误配准。视野内其他金属结构（如起搏导线、手术夹、胸骨钢丝或多条导丝）可能干扰运动追踪并产生伪影。DSE不能替代血管内成像的全面信息，无法评估血管壁或斑块成分，故不能指导血管尺寸选择或钙化特征评估，也不能可靠检测支架边缘夹层或支柱贴壁不良。作为二维投影技术，DSE无法复制IVUS或OCT的轴向和深度分辨率。在重度钙化或重叠段，支柱可见性降低，单次投照可能遗漏三维几何和环向贴附情况，尤其不对称扩张时。DSE需额外X线采集，但典型电影序列与标准血管造影相当。此外，DSE评估本质是视觉性的，易受观察者偏倚和变异影响，目前尚无普遍接受的DSE扩张阈值，限制了标准化和临床决策整合。
### 3DStent: the next generation in DSE
3DStent（GE HealthCare）是一种基于心脏运动补偿断层成像（CMCT）的术中新兴技术，可对冠脉支架进行三维重建，克服二维DSE的关键局限性。该方法在标准血管造影系统上实施，无需专用额外硬件或对比剂。支架植入后，将去充盈球囊置于支架内以支持运动追踪，进行200°旋转电影采集，持续10–20秒，自动同步机架旋转和X线曝光。输出包括容积渲染三维模型和正交多平面重建，含垂直于支架轴的横断面，可测量支架直径和面积，识别膨胀不全。初步验证研究显示3DStent与血管内成像测量支架直径和面积具有高度一致性及高重复性，早期经验还提示其可用于检测纵向支架变形和显示钙化模式。
### The 3D stent study
3DStent研究（NCT06898021）是一项正在进行的前瞻性、研究者发起、多中心、单臂研究，旨在以IVUS为参考标准验证3DStent在术中评估支架膨胀的诊断性能。研究纳入因慢性或急性冠脉综合征接受临床指示IVUS引导PCI的患者。支架植入后，操作者评估3DStent重建并记录是否需额外优化，随后用IVUS指导最终优化，进行两种评估方式的术中比较。主要终点为3DStent检测IVUS定义支架膨胀不全（MSA<5.5 mm2）的诊断准确性，次要终点包括与IVUS的定量一致性、可行性和3DStent触发的优化决策。
### Future perspectives
血管造影支架评估的未来可能超越视觉增强，转向定量、三维和自动化评估。基于CMCT的技术（如3DStent）可通过多平面和横断面视图提供更接近血管内成像的直径和面积测量。人工智能和自动化图像分析有望改善轮廓检测、膨胀量化和异常识别，降低操作者依赖性。由于DSE基于标准透视采集的软件处理，无需专用血管内导管，可能成为缺乏IVUS或OCT的中心的扩展工具。未来研究需确定如何将此类技术整合至PCI流程、建立优化阈值，并评估其与常规造影及血管内成像引导策略相比的临床结局。
### Conclusions
DSE通过实现PCI期间支架结构的快速、可及可视化扩展了常规血管造影的能力。随着手术复杂性增加，二维投影评估的局限性日益明显。3DStent等新兴技术通过利用标准血管造影系统实现断层重建和定量支架扩张评估，代表重要进步，有望缩小常规造影与血管内成像之间的差距，同时保持X线技术的简单性和可及性。若在前瞻性和结局驱动试验中得到验证，这些技术可提高支架优化的持久性并扩大精准引导PCI在各医疗环境中的可及性。最终目标并非取代血管内成像，而是通过使高质量支架评估更具可扩展性来提升日常PCI水平，支持更安全的手术和更持久的预后。
