心臟光學相干斷層掃描的歷史、現狀和前景

近年來，血管內光學相干斷層成像（OCT）技術因其卓越的影像解析度，在血管生物學研究和經皮冠狀動脈介入治療（PCI）領域取得了顯著進展。OCT技術可深入分析動脈粥樣硬化的病理生物學，探討斑塊表型及急性冠狀動脈綜合徵（如斑塊侵蝕、新動脈粥樣硬化、支架血栓形成和非阻塞性冠狀動脈心肌梗死）的機制，從而加深了臨床對血管生物學的理解。此外，OCT作為血管造影的輔助成像工具，有效指導了PCI手術並優化了治療效果。然而，OCT技術的廣泛應用仍面臨一些挑戰，如影像解讀的主觀性和臨床結局資料的不足。未來，人工智慧（AI）輔助分析、多模態導管整合（如OCT與IVUS聯合成像）及微米級OCT（μOCT）技術有望進一步提升OCT在心血管醫學中的應用價值。

縱覽OCT發展：從實驗室到臨床的跨越

技術起源與早期探索（1992–2000年）

1992年：麻省理工學院Fujimoto教授發明了OCT技術；
1998年：麻省總醫院成立心臟OCT研究組，開展OCT與組織學的驗證研究；
2000年：首次人體OCT成像在韓國完成，證實OCT對斑塊特徵（纖維斑塊、鈣化斑塊、脂質斑塊）的識別準確性。

技術迭代與臨床轉化（2004–2010年）

2004年：時域OCT（TD-OCT）在歐洲獲批，獲得歐盟CE認證；
2006年：頻域OCT（FD-OCT）取代TD-OCT，可實現20 mm/s的更快回拉速度；
2010年：美國FDA批准FD-OCT用於臨床，同年啟動MGH OCT全球註冊研究。

循證醫學與指南認可（2016–2021年）

2016年：ILUMIEN III試驗結果釋出，首次驗證OCT指導PCI和IVUS效果相當；
2017年：EROSION研究發表，驗證部分急性冠狀動脈綜合徵（ACS）患者可透過OCT指導避免支架植入，開創保守治療先河；
2021年：《2021 ACC/AHA/SCAI冠狀動脈血運重建指南》更新，OCT獲IIa類推薦。

OCT的臨床應用：體內血管生物學研究與PCI全程指導治療

OCT憑藉其高解析度成像、高信噪比及斑塊成分分析能力，使血管結構的精細視覺化成為可能，被稱為“光學活檢”。目前，血管內OCT成像的兩大核心應用為體內血管生物學研究和PCI最佳化。

在體內血管生物學研究方面，OCT以其10-20μm的高解析度，能夠詳細觀察冠狀動脈的微觀結構，包括脂質核心、纖維帽厚度、巨噬細胞積累和管腔內血栓等。這對於識別斑塊的易損性，尤其是薄帽纖維粥樣硬化斑塊（TCFA），具有重要意義。同時，OCT能夠區分斑塊的不同表型，如斑塊侵蝕、破裂和鈣化結節，進而幫助理解ACS的病理機制。此外，OCT還被用於新生動脈粥樣硬化（如藥物洗脫支架內的脂質新生內膜）和冠狀動脈非阻塞性急性心肌梗死（MINOCA）的病因分析。

在PCI最佳化方面，OCT可以全程指導治療，包括術前評估、術中決策及術後最佳化。在PCI手術前，OCT可提供斑塊特徵的詳細資訊，如識別脂質核心、鈣化厚度及分佈，預測圍手術期併發症（如遠端栓塞風險）；同時，OCT還能精準計算參考血管直徑和病變長度，最佳化支架選擇。在PCI術中，OCT可最佳化支架植入，評估血管尺寸，檢測支架邊緣夾層、貼壁不良，確保最小支架面積（MSA）>5.0 mm²，還能量化鈣化角度和厚度，指導旋磨或衝擊波球囊的使用。在PCI術後，OCT可識別支架內再狹窄的情況，如新生動脈粥樣硬化及支架內血栓形成。

應對OCT困境：解決應用難題的多路徑探索

為實現血管內OCT的廣泛應用並確立其臨床核心地位，需攻克以下關鍵難題：

影像解讀：從主觀經驗到AI賦能

OCT影像分析高度依賴操作者的經驗，這不僅需要額外的培訓和經驗積累，而且主觀差異顯著限制了其標準化應用。AI或成為破解這一瓶頸的核心方向，近年來，多個研究團隊嘗試透過深度學習模型實現斑塊型別的精準診斷。例如，Park等開發了一種基於Transformer的深度學習模型，透過分析相鄰幀影像模擬專家逐幀評估斑塊表型的過程。該模型在診斷斑塊侵蝕時展現出優異的C統計量（0.94），顯著優於傳統卷積神經網路模型（C統計量0.85）。若應用於臨床，此類模型可快速、客觀地識別ACS患者的斑塊特徵，進而制定個體化治療策略。同時，最新OCT系統（Ultreo）已整合AI演算法，可自動量化斑塊內鈣化的角度和厚度。未來研究應聚焦於AI驅動的預後預測模型的開發，以超越傳統人工診斷侷限；並深度整合AI技術至OCT裝置中，以實現臨床常規應用。

操作限制：多模態融合與導管革新

OCT單模態成像在操作上存在固有侷限，如需要排除血管腔內的血液，難以評估開口病變及大血管全層結構等。因此，單靠OCT技術難以完全克服這些問題，近來研究發現，透過聯合OCT與IVUS成像可彌補不足。然而，使用兩種獨立導管成本高昂，因此多團隊致力於開發OCT-IVUS聯合導管。目前已有兩款產品進入臨床測試階段：

Novasight混合系統（Conavi Medical Inc）：採用OCT透鏡與IVUS換能器共線設計，確保影像精準配準。
Dural Sensor IVUS-OCT（Terumo）：將光學鏡頭與IVUS換能器並列排布，支援快速長程回撤成像。

然而，聯合導管仍面臨挑戰，包括縮小導管尺寸、實現影像同步配準及調整回撤速度等。儘管此類技術尚處早期探索階段，但其有望透過多模態成像最佳化PCI指導並深化血管生物學認知。

解析度邊界：μOCT的潛力與瓶頸

儘管現有OCT解析度（10-20 μm）遠超傳統影像，但在空間解析度方面仍存在侷限性，如無法視覺化單層內皮細胞（厚度約1-3 μm），導致斑塊侵蝕診斷存疑。μOCT是一種先進的OCT系統，使用更短的光波長，中心為800μm，提供1-3 μm的極高解析度，能夠視覺化血管壁內的單個細胞。但其組織穿透性和影像採集率問題仍待進一步解決。

總結

OCT技術憑藉其高空間解析度和詳盡的斑塊表徵能力，在PCI最佳化和血管生物學研究中發揮了關鍵作用。儘管目前OCT尚未成為臨床實踐中冠脈成像的必需手段，但其發展勢頭持續向前。AI與新技術的整合，以及下一代OCT軟體和硬體的開發，有望推動PCI的最佳化，並深化臨床對血管生物學的理解。這些進展或將改善冠狀動脈疾病的預防策略與治療結局。

參考文獻：Yonetsu T, et, al. JACC Asia. 2023 Nov 28;4(2):89-107.

醫脈通是專業的線上醫生平臺，“感知世界醫學脈搏，助力中國臨床決策”是平臺的使命。醫脈通旗下擁有「臨床指南」「用藥參考」「醫學文獻王」「醫知源」「e研通」「e脈播」等系列產品，全面滿足醫學工作者臨床決策、獲取新知及提升科研效率等方面的需求。