伍珩 藺嫦燕

作者單位：100029 北京，首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院 生物醫(yī)學工程研究室

隨著冠心病介入治療技術、介入設備的不斷發(fā)展，冠狀動脈分叉病變（coronary bifurcation lesion，CBL）在經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）中所占的比例呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。據(jù)歐洲分叉病變學會2016年統(tǒng)計顯示，CBL占介入治療的15%～20%［1］。CBL解剖結構復雜，與非分叉病變相比，CBL介入治療手術難度大，手術即刻成功率低，術后支架內血栓形成、血管內再狹窄、靶血管血運重建等主要不良心血管事件（major adverse cardiac events，MACE）發(fā)生率較非分叉病變高很多。

藥物洗脫支架的使用明顯降低了PCI術后MACE的發(fā)生率［2］。但CBL行PCI術后的MACE發(fā)生率仍較高，主要原因是：（1）支架在分叉病變開口處貼壁不良，未能完全覆蓋開口［3］；（2）分支的斑塊“鏟雪效應”或分叉嵴移位導致其閉塞或明顯狹窄［4-6］；（3）分叉部位的金屬重疊，內皮覆蓋緩慢，易出現(xiàn)晚期血栓事件。為改善分叉病變PCI的即刻影像結果和遠期預后，各國學者嘗試了多種支架置入術式和后擴張技術。近端優(yōu)化技術（proximal optimization technique，POT）可以改善支架貼壁不良，易化了導絲或球囊通過支架遠端網(wǎng)孔到達分支，保持了支架和血管的圓形結構，降低PCI術后MACE的發(fā)生率，被多位心臟病介入專家推薦用于支架置入術后擴張。在過去的10多年間，學者們從臨床到體外實驗再到計算機數(shù)值模擬，對POT進行了大量的研究。本文旨在回顧POT的基本原理和各項研究結果，為臨床醫(yī)師和研究者們制定最優(yōu)的支架置入術后擴張策略提供指導。

1 CBL

冠狀動脈分叉由主支血管和分支組成，分支開口之前的部分稱為主支血管近端，分支開口以遠的部分稱為主支血管遠端，主支血管和分支分離的部位稱為分叉嵴（圖1）。分叉血管的直徑是依據(jù)其下層供血心肌所需要的血液量，遵循最低能量消耗的自然規(guī)律而形成。因此，冠狀動脈分叉可以分為三個節(jié)段，每個節(jié)段的直徑均不同，它們之間的關系遵循Finet法則［7］，如圖1所示。

CBL是指病變鄰近或累及較大分支開口部位，分支對于該患者具有明顯的功能價值（與癥狀有關、存在大量存活心肌、提供側支循環(huán)，以及對左心功能意義重大等），在介入治療過程中不可以丟失［8］。

圖 1 冠狀動脈分叉示意圖和Finet法則

2 必要時分支支架置入術

目前CBL的介入治療策略主要分為兩種：簡單策略（必要時分支支架置入術）和復雜策略（雙支架術）［9-16］。由于必要時分支支架置入術的近期及遠期臨床結果并不劣于雙支架術，而且較雙支架術具有操作簡單、X線曝光時間少、費用低、手術時間短、對比劑使用少、圍術期心肌梗死發(fā)生率較低等優(yōu)勢，已成為CBL介入治療的優(yōu)選術式［17］。即便是左主干真性分叉病變，采用必要時分支支架置入術仍可能是安全、有效的［18］。但在某些情況下仍然會選擇用雙支架，例如：分支通過困難或者長分支病變［19］。

必要時分支支架置入術是指僅在主支血管內置入支架，跨越分支開口，分支內一般不置入支架，除非存在分支閉塞的高危險性（如分支開口或近段存在嚴重殘余狹窄、明顯夾層分離或分支血流明顯受到影響）。它不僅僅是一種技術，更是一種治療理念，旨在滿足CBL治療的主要目標，在保證分支通暢的同時，聚焦于主支血管。通過這種方法，單支架可以使80%～90%患者獲得良好的臨床效果［20］。

必要時分支支架置入術支架直徑的選擇至關重要。在存在廣泛動脈粥樣硬化斑塊的分叉病變中置入支架，可能會因為斑塊移位（“鏟雪效應”）而導致分支受損，甚至分支閉塞［21］。然而，最近的解剖學和生理學研究表明，動脈粥樣硬化斑塊主要位于低剪切力區(qū)域，如主支血管和分支的外側壁，高剪切力的分叉嵴部位很少見［22］。隨后的幾項臨床研究也證明了主支血管支架置入術后，分支損傷的主要原因是分叉嵴移位［23-24］。上述研究結果促使了主支血管支架直徑選擇上的重大改變，如果根據(jù)主支血管近端參考直徑選擇支架，可能引起分叉嵴移位，從而導致導絲難以經主支血管支架網(wǎng)眼到達分支甚至分支閉塞，同時還增加了支架遠端夾層的風險，如圖2A所示。因此主支血管支架應該按照與主支血管遠端參考直徑1∶1的比例選擇，以避免血管壁過度拉伸和分叉嵴移位導致分支閉塞［25］。但是由于主支血管遠端直徑小于主支血管近端，必然會導致主支血管近端支架貼壁不良，如圖2B所示。因此，需要后擴張來糾正支架的幾何形狀，改善支架貼壁不良。

圖 2 必要時分支支架置入術主支血管支架直徑選擇的重要性 A.根據(jù)主支血管近端參考直徑選擇；B.根據(jù)主支血管遠端參考直徑選擇

3 POT

Darremont于2008年歐洲分叉俱樂部會議（Europe Bifurcation Club，EBC）上提出了POT，即在主支血管置入支架后，在其支架近端靠近分叉嵴處用一個短的大直徑非順應性球囊擴張支架（圖3）［26］。

POT的技術要點在于：（1）使用短的非順應性球囊，以防止?jié)撛诘膭用}粥樣硬化斑塊限制近端主支血管支架擴張（最近的數(shù)據(jù)表明，在沒有相關動脈粥樣硬化的情況下，半順應性球囊也可以擴張現(xiàn)代支架，并可將支架放置在近端主支血管管腔的適當位置［1］），球囊直徑根據(jù)主支血管近端參考直徑選擇，當近端主支血管有病變時，可根據(jù)Finet法則計算；（2）球囊的定位至關重要，可能會影響最終手術結果，位置過近可能會導致分支開口和分叉嵴對面的支架貼壁不良，相反，如果球囊位置過遠，則可能會導致分叉嵴移位的風險，球囊遠端標記點應放置在分叉嵴前端分支發(fā)出的位置，而近端標記點應確保在支架內；（3）以中等壓力擴張球囊，使球囊擴張到適宜的直徑［27］。

圖 3 近端優(yōu)化技術示意圖 A.參照主支遠端血管直徑在主支置入支架；B.用短球囊擴張主支近端；C.擴張完成后的支架及血管

POT使得支架與分叉病變的復雜解剖結構匹配，特別是在分支較大、主支血管近端和遠端直徑相差較大的情況下。它均勻地擴張近端支架，顯著改善了近端支架貼壁不良；打開了分支開口處支架網(wǎng)孔，減少了支架小梁對分支開口處的阻塞，易化了導絲或者球囊通過支架遠端網(wǎng)孔到達分支；同時很好地保持了支架的圓形結構。支架橢圓變形帶來的流體力學和血管壁應力分布的不良影響已經得到了清楚的證明［28-29］。EBC建議所有再次輸送導絲或者球囊到分支出現(xiàn)困難的患者都使用POT［26］。

3.1 POT相關臨床研究

Mylotte等［30］進行的回顧性研究分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代支架技術包括POT、對吻球囊擴張（kissing balloon inflation，KBI）過程中使用非順應性球囊以及新一代藥物洗脫支架，改善了接受必要時分支支架置入術CBL患者的預后，使患者術后2年MACE發(fā)生率降低了一半。該研究提示我們，POT減少不良事件的發(fā)生可能與其優(yōu)化了藥物洗脫支架在主支血管近端的放置有關。一項基于光學相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）評估POT預防支架縱向變形的有效性研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的后擴張（從遠端到近端依次擴張）相比，POT能有效減少支架的縱向變形［31］，而支架縱向變形可能會導致支架內血栓形成、急診行冠狀動脈旁路移植術、死亡等PCI術后并發(fā)癥的發(fā)生［32］。Hakim等［33］在血管內超聲引導下觀察POT對CBL患者主支血管支架擴張和分支血流儲備分數(shù)（fractional fl ow reserve，F(xiàn)FR）的作用時發(fā)現(xiàn)，POT使得支架近端和分叉處均勻地擴張且貼壁良好，POT后大多數(shù)患者的分支FFR≥0.75。上述兩項研究很好地解釋了POT能夠改善患者遠期預后的原因。來自韓國的多中心隨機對照試驗結果顯示，在未行KBI的CBL患者中，POT組主支血管近端最小管腔直徑明顯大于非POT組，但是在已行KBI的CBL患者中，POT組和非POT組的主支血管近端最小管腔直徑差異無統(tǒng)計學意義［34］。POT顯著降低了遠期MACE和靶病變再次血運重建（target lesion revascul-arizition，TLR）的風險（平均隨訪時長為37.3個月）。說明POT和KBI優(yōu)化支架置入的機制可能相同，即優(yōu)化支架近端擴張，而POT可以更好地恢復主支血管支架和血管的圓形結構，POT可能可以替代KBI，而不是作為KBI的一種補充。

血管內超聲觀察到POT后大多數(shù)患者的分支FFR≥0.75，但仍有30%患者分支FFR＜0.75，這部分患者在分支擴張或者分支支架＋最終POT后FFR得到改善［33］。因此，rePOT的概念在EBC的多次會議中被有條理地融合在了一起，即起始POT＋分支擴張＋最終POT。起始POT減少分支的阻塞，易化導絲或球囊通過主支血管支架遠端網(wǎng)孔到達分支，同時糾正近端支架貼壁不良；分支擴張也是必須的，實驗證明分支擴張可以將分支阻塞率從26%降至3.3%［35］；最終POT是不可或缺的，它可以糾正任何分叉嵴移位和分支擴張導致的分叉嵴對面的支架貼壁不良，最終POT可將全程貼壁不良的百分比由7.9%降至2.6%，這也是經過了實驗驗證的［35］。Derimay等［36］通過OCT在106例復雜CBL患者體內定量了rePOT的力學結果，他們證實rePOT：（1）最好地恢復了分叉的幾何形狀；（2）將整體支架貼壁不良百分比降至3.2%；（3）將分支阻塞率降至17.0%；（4）提供了很好的6個月安全性。

目前，還缺乏大規(guī)模的隨機對照研究驗證POT的優(yōu)越性。POT能否取代KBI抑或是與KBI相結合尚無定論，關于rePOT的研究目前也只是復制了其在體外模擬實驗中觀察到的力學效應，驗證了rePOT的可行性，還處于逐步驗證一種新的介入技術的基礎階段。

3.2 POT相關體外實驗

Foin等［37］在硅樹脂模型上進行的基于micro-CT的體外實驗證實，必要時分支支架置入術后KBI導致了近端支架的不均勻擴張和貼壁不良，KBI后再行POT可將平均支架橢圓指數(shù)從0.72提升到0.90（P＜0.001），將近端支架總體貼壁不良百分比從33.4%降到0.6%（P=0.02），同時還使最小支架面積從6.8 mm2增加到8.5 mm2（P＜0.0001）。那么KBI＋POT是最優(yōu)的后擴張策略嗎？并不是。Finet等［35］在氯乙烯的分叉病變模型（其彈性接近纖維化的動脈粥樣硬化的動脈壁）上對比了6種后擴張策略：KBI［主支血管和分支內球囊以同等壓力12 atm（1 atm=101.325 kPa）同步擴張］、POT＋KBI（主支血管和分支內球囊以同等壓力12 atm同步擴張）、POT＋KBI（以12 atm擴張分支內球囊，再釋放壓力至4 atm，同時以12 atm擴張主支血管內球囊完成對吻擴張）、POT＋KBI（以12 atm擴張分支內球囊，同時以4 atm擴張主支血管內球囊完成對吻擴張）、POT＋分支擴張（無KBI）、POT＋分支擴張＋最終POT（rePOT）。結果發(fā)現(xiàn)，相比其他幾種后擴張術式，rePOT在沒有近端動脈過度擴張的情況下，保持了近端支架區(qū)域的圓形結構，最小化了分支阻塞和支架全程貼壁不良，同時使得支架貼合了分叉病變處的幾何形狀。Murasato等［38］比較了分支擴張前POT（pre-POT）和rePOT及分支擴張后POT（final-POT）的效果，通過OCT觀察發(fā)現(xiàn)，只有rePOT帶來了更加均勻的主支血管近端擴張，pre-POT和fi nal-POT都沒有做到。Derimay等［39］在體外實驗中驗證final-POT的力學效應時發(fā)現(xiàn)，最終POT糾正了打開分支過程中由于分叉嵴對面支架鋼梁吸引導致的貼壁不良，糾正了由于KBI導致的支架橢圓變形，但是final-POT對由于KBI導致的橢圓變形的改善并不如rePOT那么完美，rePOT可以為必要時分支支架置入術帶來最好的優(yōu)化效果。

體外實驗可以模擬人體內血管環(huán)境，在人體內試驗進行前檢驗某些技術或器械的安全性和有效性，或者進行某些無法在人體內完成的試驗。上述體外實驗均證實，rePOT可以更好地優(yōu)化必要時分支支架置入術，這就為rePOT在人體內獲得最優(yōu)的影像及臨床效果提供了理論基礎。

3.3 計算機數(shù)值模擬

近20年來，計算流體力學（computational fluid dynamics，CFD）分析在心血管醫(yī)學領域得到了廣泛的應用。從支架設計到置入，數(shù)學、物理和臨床相結合的方法提高了對介入心臟病學的理解和應用，為支架置入的生物力學效應提供了不可或缺的信息，并為定量評估病變血管段的機械應力和血流動力學提供了框架。虛擬支架置入可以用來比較不同的支架結構、尺寸和手術策略所帶來的不一樣的血流動力學結果，以便找出適宜每個特定解剖結構的最優(yōu)手術方案。

Mortier等［40］融合患者的冠狀動脈計算機斷層掃描血管造影（computated tomography angiography，CTA）和血管內超聲圖像，創(chuàng)建了基于患者個性化的CBL模型，利用有限元方法，生成力學行為和幾何形狀都很精確的支架和球囊，參照手術過程模擬主支血管支架置入和支架后POT，并采用瞬態(tài)CFD方法分析支架置入后血流速度的變化規(guī)律，同時檢測沿動脈血管壁的壁面剪切力。該研究發(fā)現(xiàn)依據(jù)主支血管遠端參考血管直徑選擇支架，主支血管置入支架后，主支血管近端出現(xiàn)顯著貼壁不良，而且分支的直徑較未置入支架前減小。導致分支直徑減小的機制可能是：（1）分叉嵴移位；（2）分叉嵴對面的血管壁由于分叉的拉直而向下移動，而POT后雖顯著改善了主支血管近端支架貼壁不良，但進一步減少了分支的直徑。該研究還發(fā)現(xiàn)支架置入術后貼壁不良的支架清晰可見，當支架在血流中表現(xiàn)為圓柱形的障礙物時，它周圍血流速度很快，而POT后支架很好地貼壁，并不阻礙血液流動，血流速度均勻分布。若按照比主支血管遠端參考血管直徑大的尺寸選擇支架，虛擬置入后可減少主支血管近端支架貼壁不良，但增加了分叉嵴移位，且支架尺寸越大，血管壁內的應變越大，這可能增加遠端夾層的風險。時間平均壁面剪切力等值線圖顯示：支架鋼梁旁產生低壁面剪切力，且主支血管支架后模型中的分叉部位和POT后模型的支架近端區(qū)域存在一個較寬的低壁面剪切力的區(qū)域。該研究驗證了前面的臨床及體外實驗的結果，為分叉病變的介入治療提供了獨特的見解，使我們易于理解臨床及體外實驗中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象。

計算機數(shù)值模擬允許通過建立包含現(xiàn)實材料行為的幾何模型來評估物理結構。有限元分析為分叉病變的介入治療提供了有價值的視點。CFD分析可以應用數(shù)值方法和算法分析流體和特定表面的相互作用。從介入的角度來看，支架變形或重疊、病變不完全覆蓋、支架內血栓形成或再狹窄、金屬絲夾持和可能的斑塊移位均可導致嚴重的冠狀動脈血流問題［41］。從臨床和（或）介入的角度評價這些問題往往是困難的，相反，生物力學評估可以更好地描述這些問題的實質，并提出可能的解決方案。

3.4 POT對于雙支架術的價值

PCI的主要目的是盡可能地恢復血管內原始的血流生理學特征。既往研究已經證實，必要時分支支架置入術中POT的價值在于使支架放置在更好的位置，使支架對分支開口的影響更小，恢復主分支之間的生理角度，降低僅在主支血管置入支架后出現(xiàn)的血流動力學干擾［30-31，33-34，40］。但這種價值在雙支架術中并沒有得到證實。Rigatelli等［42］進行的CFD模擬研究發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的雙支架術基礎上增加POT這一過程，似乎對優(yōu)化冠狀動脈血流沒有幫助?，F(xiàn)有的雙支架術大部分是基于支架重疊或者碾壓支架的部分節(jié)段，再狹窄好發(fā)于分叉嵴，可能與支架變形、支架貼壁不良有關［43-44］。KBI可以顯著降低雙支架術后再狹窄及TLR發(fā)生率，KBI修復了主支血管支架變形的同時，使得主支血管支架至少一個金屬鋼梁突入到分支開口內，使支架鋼梁膨脹完全，消除了支架鋼梁重疊、支架嵴的形成，使支架更好地覆蓋在分叉嵴部位，降低再狹窄發(fā)生率［45］。Foin等［46］進行的體外實驗也證實，相對于KBI而言，POT可能導致分叉嵴變形。所以，目前KBI是雙支架術后擴張的常規(guī)。

4 小結

現(xiàn)有的臨床研究、體外實驗、計算機數(shù)值模擬結果均提示，rePOT是最優(yōu)的必要時分支支架置入術主支血管支架后擴張術式。但是我們的臨床研究僅有短期的安全性和有效性結果，缺乏長期的隨訪結果，且臨床研究規(guī)模較小，需更大規(guī)模的研究來支持現(xiàn)有結果。計算機數(shù)值模擬無法完全準確地仿真支架置入及后擴張過程，對臨床結果的預測價值有限，需要進一步優(yōu)化計算機模型的建立，進行更加貼近真實手術過程的模擬計算，為臨床醫(yī)師及研究者提供指導。