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早读 | 上篇：旋磨术、动脉粥样硬化环切术和血管内碎石术治疗冠状动脉钙化病变临床疗效的比较

2024

11.08

06:10:00

作者

郑刚

冠状动脉钙化（CAC）在现代人群中是一个日益严重的问题。CAC发病率的增加与许多因素有关，例如患者的年龄较大、糖尿病、慢性肾病、血脂异常和高血压的发病率增加、吸烟和其他原因[1]。CAC是心肌梗死（MI）和冠状动脉疾病（CAD）导致死亡的可靠预测指标，CAD仍然是全球残疾调整生命年（DALYs）死亡和损失的最主要原因。CAD死亡大多发生在低收入和中等收入国家，每年造成近700万人死亡和1.29亿残疾调整生命年。此外，与无CAD的患者相比，MI存活患者的年死亡率至少高出5~6倍[2-4]。

CAC是一种病理过程，与晚期动脉粥样硬化的进展有关（图1），这可能意味着CAD的存在。该过程始于动脉粥样硬化斑块的坏死核心。CAC的前期与巨噬细胞和平滑肌细胞的死亡以及剩余的坏死碎片有关，这些碎片是磷酸钙晶体形成的成核位点。此外，炎症细胞死亡过程中释放的基质囊泡和凋亡小体提供了钙化病变的支架。该过程与矿化抑制剂的局部表达减少以及对钙和磷酸盐的局部浓度失去控制有关。微钙化最常见于胶原纤维局部减少的区域，随后聚集成更大、更坚硬的斑块[5]。冠状动脉钙化可分为两种类型，根据其发生在血管中层还是血管壁内膜内，后者是最常见的CAC类型[6]。

图1 动脉粥样硬化的进展

一、CAC导致经皮冠状动脉介入治疗失败的原因和解决方法

动脉壁中的钙沉积会阻碍血管血流，这些斑块破裂后通常会出现血栓性血管闭塞，这是MI的主要机制[5]。已经开发了各种经皮冠状动脉介入治疗（PCI）方法，以恢复最佳的血液流量并恢复再通。然而，在一些严重的情况下，可能需要进行高风险和复杂的PCI，如果没有特殊工具，可能会导致手术成功率较低。术语“高风险PCI”与复杂的冠状动脉疾病有关，如多支血管或左主干冠状动脉疾病，并与血流动力学受损有关，如休克或左心室功能高度低下。此外，它可用于描述对患有临床合并症（如高龄、心力衰竭、外周血管疾病、糖尿病或既往心脏手术）的患者进行的手术。另一方面，复杂PCI的失败与复杂的解剖冠状动脉病变有关，其特征可能是严重钙化、极度弯曲或长度、广泛的血栓负担或慢性完全闭塞。此类病变的位置可能发生在冠状动脉分叉处或退化的隐静脉旁路移植术中[7]。

一些最具挑战性的冠状动脉病变与慢性完全闭塞（CTO）有关。CTO是指冠状动脉闭塞，与管腔不连续有关，持续时间大于或等于3个月。这种梗阻由动脉粥样硬化斑块和均匀或复合血栓成分组成。随着时间的推移，由于纤维化组织和钙化过程的调节，病变变得更加严重，更难交叉和切除。此外，无法将导丝插入这种闭塞之外仍然是CTO接受PCI失败的最常见原因。就手术成功率而言，CTO合并病变的成功矫正率为68%，而非CTO病变的成功改良率为95%[8,9]。

因此，PCI在含有病变的血管中没有充分的治疗效果，这些病变是复杂的，中度或重度钙化[10]。冠状动脉中的钙化斑块阻碍了球囊扩张和有效的支架输送，导致位置错误、支架膨胀不足和药物洗脱聚合物涂层降解。动脉壁中的钙沉积会阻碍血管血流，并导致破裂再通失败的独立风险因素[11]。在PCI无法降低死亡、心源性死亡或非致死性MI风险的情况下，最好采用最佳药物治疗[12]。

为了避免不良的手术结果和显著不良心血管事件风险的增加，已经实施了支架植入前清除斑块等手术。如今，重点已经从简单地在困难的情况下促进支架给药转变为交叉病变和病变准备，以增强和最大限度地扩大支架扩张[11]。最常见的手术是病变改良，这将简化药物洗脱支架（DES）的给药和扩张[10]。从20世纪80年代创建的旋磨术（RA）到2014年首次报告人类使用的动脉粥样硬化环切术（OA），以及2017年首次描述其使用的冠状动脉血管内碎石术（IVL）。从旋磨术首次被人类使用的日期来看，旋磨术似乎是一种古老的技术；然而，它最初被拒绝，后来被改进为我们今天所知道的动脉粥样硬化切除术[11,13-15]。

本文旨在分析支架植入前三种CAC改良方法的差异。上述程序在许多方面有所不同。值得注意的是，治疗血管的大小和钙化的严重程度不同，这决定了特定手术的选择。其他重要变量包括手术过程中的风险、并发症、可操作性、碎片大小以及成本[16,17]。工作方法也多种多样：动脉粥样硬化切除术使用毛刺或刀冠去除斑块，碎石术使用声波裂解钙化[16,17]。对于非分叉病变，建议使用旋磨术或动脉粥样硬化环切术，而对于较大血管中的次优球囊扩张，IVL是首选[18]。然而，这些方法可以结合使用。一种方法的次优效果通常会导致同时使用其中两种方法，例如，在IVL失败的情况下，可以进行动脉粥样硬化切除术（动脉粥样硬化环切术和IVL）[19]。新的组合也适用于严重钙化的支架内再狭窄。新动脉粥样硬化可以通过动脉粥样硬化切除术和IVL治疗，因为它具有协同的钙调节作用[20]。

二、消除冠状动脉钙化病变方法的作用机制

旋磨术和动脉粥样硬化环切术使用快速旋转的毛刺或刀冠来治疗钙化斑块[17]。旋磨术装置被称为旋转blator，包含一个镶有钻石的椭圆形毛刺（图2）。它使用在导丝上移动的螺旋传动轴高速旋转。转速通常在140 000~160 000 rpm之间，但在严重的情况下，甚至可以使用超过190 000 rpm的转速。该装置将钙化病变粉碎成可以通过血流的微小颗粒。最大毛刺与动脉之比应在0.4~0.6[21]范围内。

旋磨术是治疗致密和严重钙化病变的良好选择。然而，旋转刮刀只能向前切割钙化斑块，其毛刺可能会被卡住。因此，它应该一直运行，直到被撤回[16]。如今，旋磨术在各种情况下实施，如高危患者和复杂的解剖结构[22,23]。最佳旋磨术技术的基本要素包括15~20秒的短切割通道[21]。长时间的切割与更高的热量产生和更高的动脉穿孔、微栓塞或血管夹层的可能性有关[24]。此外，避免转速超过5 000转/分的减速建议也包含在北美旋转动脉粥样硬化切除术专家评论中[21]。毛刺尺寸通常在1.25~2.00 mm之间变化；然而，生产商可以为导管插入实验室提供0.35~2.5mm的毛刺[25]。

此外，在旋磨术中，建议使用肝素、RotaGlide润滑剂和血管舒张剂，因为它有助于预防血管痉挛、降低发热和无/缓慢血流并发症[21,26]。根据旋磨术的标准方案，可以通过使用阿托品来预防心脏传导阻滞，从而暂时避免使用起搏器。也可以使用较小的毛刺并降低速度，以减少这些事故的发生[27]。

图2 旋磨术的作用机制

相反，动脉粥样硬化环切术使用旋转的刀冠是在环形运动中（图3）。它可以以两种速度工作：80000rpm或120000 rpm，并且每个病变的治疗都应该以较低的速度开始[28]。与旋转扩张器类似，该装置机械地裂解钙化斑块造成的堵塞。有两种类型的OR系统，其钻石涂层冠远端的形状不同，分别称为经典冠和微型冠[29]。两种装置的冠部尺寸均为1.25 mm，但微型冠的尖端可以更容易地穿过直径较小的血管。与旋磨术和IVL相比，侧枝血管闭塞与动脉粥样硬化环切术无关。此外，环形运动可以在病变治疗期间实现持续的血液流动，更好的微粒喷射和更低的热量产生[30]。

动脉粥样硬化环切术的优点是其前后消融的能力，这可能有助于治疗迂曲和主动脉口病变，并有助于避免毛刺卡压。这是缩小较大血管的好选择，因为它会在管腔较大的动脉斑块中产生更多的钙调节。它还可以改变非钙化病变[16]。研究表明，与旋磨术相比，动脉粥样硬化环切术的手术时间更长[31]。然而，动脉粥样硬化环切术手术持续时间较长可能与最佳实践建议有关，其中包括比每个治疗间隔更长的休息时间。建议最大通过时间为30秒，当通过时间为25秒时，设备会发出声音[32]。

与旋磨术相比，在药物方面没有具体的建议；然而，单独输注ViperSlide是足够的。否则，如果需要额外的药物使用，最好不要在ViperSlide中加入血管舒张剂，而是在两次运行之间使用冠状动脉内硝酸甘油[30,32]。Diamondback 360:registered:冠状动脉环形切除术系统的说明书中建议放置侧部起搏器，因为它应该实施同时治疗右冠状动脉（RCA）病变或显性周围病变。

图3 动脉粥样硬化环切术的作用机制

然而，一项回顾性多中心分析显示，动脉粥样硬化环切术组起搏器的激活明显低于旋磨术组。此外，在前面提到的研究中评估的所有患者中，只有0.9%的动脉粥样硬化环切术患者需要起搏[33]。IVL导管是一种基于球囊的装置，其碎石术发射器产生均匀分布的声波（图4）。它们会导致斑块内裂解钙化斑块[34]。IVL的优点是它能够改变深层钙，这在旋磨术中是不可能的，在动脉粥样硬化环切术中则不太可能[35]。标准技术包括将装置安装到1:1的参考动脉大小，并通过导丝上的单轨将导管输送到目标。

与旋磨术和动脉粥样硬化环切术相反，IVL的使用与治疗的动脉管腔大小无关。然后，将IVL球囊充气，在病变处达到4个大气压，并传输10个脉冲。之后，它会暂时充气至6个大气压，然后放气以允许血液流动。通常重复这些步骤以实现动脉的通畅；然而，间断存在血管闭塞。该设备可以提供总共80或120个脉冲[18]。导管式输送的好处包括减少血管壁内层的损伤和低并发症发生率[34]。IVL是调整次优支架扩张的有用工具，已被证明在增加膨胀不足支架的管腔方面是安全有效的[36]。IVL不是治疗狭窄的合适选择。然而，由于球囊充气，IVL不会像旋磨术和动脉粥样硬化环切术那样受到导线偏压的影响[37]。

最后，尽管IVL有一个学习曲线，但它并不陡峭，因为装置输送类似于标准的基于导管的PCI。与动脉粥样硬化切除术相比，心脏病专家进行IVL手术的能力可能会更快获得[38]。使用IVL可以安全地实现导丝对侧支的保护，而不会出现旋磨术或动脉粥样硬化环切术可能发生的导线夹伤或断裂的潜在风险[39]。IVL手术期间未记录心律失常[40]。

图4 IVL的作用机制

三、旋磨术、动脉粥样硬化环切术和IVL治疗钙化冠状动脉病变的血管内成像

CAC给冠状动脉成形术带来了许多问题，例如急性PCI结果不佳，导致更频繁的晚期支架失效[41]。为了正确评估何时需要进行动脉粥样硬化切除术，发明了血管内成像方法。这些技术测量钙量、弧度和壁厚等参数，这些参数随后可以用作支架充分膨胀的预测因素[42]。尽管不是每次进行动脉粥样硬化环切术、旋磨术或IVL之前都应用，但血管内超声（IVUS）成像和光学相干断层成像（OCT）已被证明可以提高接受PCI的患者的临床结果，并与较低的住院死亡率有关[35,41,43,44]。

IVUS（图5）在冠状动脉疾病的识别、治疗指导和治疗后评估中很重要。IVUS提供实时横截面图像，使操作员能够通过使用不同的超声频率（从40~45MHz到50~60MHz不等）将连接有微型超声换能器的导管插入动脉，精确测量血管壁形态、血管腔开口和其他相关的血液和血管参数[45]。作为IVUS系统的主要组成部分，超声换能器在确定IVUS成像性能方面至关重要[46]。

图5 IVUS影像(a)钙化动脉和(b)消除钙化斑块后的动脉

OCT是一种血管内成像技术，可以安全有效地生成血管壁形态成分的高质量图像（图6）。OCT现在是一种广泛用于研究冠状动脉、支架置入和动脉损伤的血管内技术[47]。这种用于横截面组织成像的非侵入性技术通常采用近红外光谱范围内的光，其穿透组织的深度为几百微米。使用干涉仪设置检测反向散射光，以在选定位置重建样品的深度文件。组织结构的横截面图像可以使用扫描OCT光束采集[48]。

图6 OCT影像 (a)钙化动脉和(b)消除钙化斑块后的动脉

尽管相似，但这些技术使用不同的波源：IVUS成像基于超声波（40~45MHz或50~60MHz）和近红外光OCT。IVUS具有更宽的轴向分辨率，它允许完整的血管壁可视化，在软组织中的穿透深度比OCT更大。它们的最大回撤长度相当。IVUS可以显示主动脉口病变和病变部位的斑块负荷。OCT不仅可以从不同角度评估横截面钙，还可以评估其厚度。在脂质斑块评估方面，IVUS对衰减斑块非常有用，OCT可用于测量脂质斑块和帽厚度。在干预前评估中，OCT在确定钙厚度方面具有优势。OCT和IVUS均可用于评估PCI后的支架扩张情况。在组织通过支柱突出、支架错位和支架边缘夹层等情况下，OCT提供了更好的形态学评估。此外，在随访期间，OCT可以在旧支架扩张、组织覆盖和新动脉粥样硬化等情况下提供更好的诊断见解，而IVUS允许血管壁检测的积极重塑[45]。血管内成像技术的选择是操作员选择过程的一部分，如果需要，可以使用这两种技术。

当需要探索复杂的解剖结构时，血管内成像，如IVUS或OCT，是一种必不可少的工具。左冠状动脉主干的结构与其他节段不同。这给PCI带来了重大挑战，也是临床结果较差的原因。研究还表明，与其他病变相比，更需要血运重建[49]。另一个问题涉及冠状动脉分叉病变，即冠状动脉在主要侧支起源附近的狭窄。它们发生在15~20%的PCI中，由于传统血管造影的局限性，与较差的手术成功率和更大的不良事件风险有关[50]。血管内成像的使用有助于正确引导PCI设备，并确保手术的即时改进，以及提供更好的长期结果[49]。

小结

为了改善支架植入前CAC的PCI，发明了旋磨术、动脉粥样硬化环切术和IVL等方法。这些技术使用不同的作用机制，因此具有各种短期和长期结果。IVL使用声波来治疗CAC，而旋磨术和动脉粥样硬化环切术使用快速旋转的毛刺或冠部。这些方法具有特定的优势和局限性，包括成本效益、装置的移动、病变和血管的个体解剖结构的有用性以及特定并发症的风险。

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