Қан тамырларының ультрадыбыстық зерттеуі (Intravascular Ultrasound)
Intravascular ultrasound
Ішкі қан тамырларын ультрадыбыспен зерттеу (IVUS) – қан тамыр қабырғасын, атеромалық жабындыларды анықтауға арналған кардиологиялық әдіс. Жүрек тамырлары үшін тиімді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Медициналық бейнелеу әдістемесінің түрі
Type of medical imaging methodology
Интраваскулярлық ультрадыбыс (IVUS) немесе интраваскулярлық эхокардиография – бұл арнайы жасалған катетерді пайдаланатын, катетердің дистальді бөлігіне миниатюралы ультрадыбыс зонды бекітілген медициналық бейнелеу әдістемесі. Катетердің проксимальді ұшы компьютерлік ультрадыбыс жабдығына қосылады. Ол пьезоэлектрлік түрлендіргіш (transducer) немесе CMUT сияқты ультрадыбыс технологиясын қолдануға мүмкіндік береді, бұл қан тамырларының ішінде, қоршаған қан ағыны арқылы, қан тамырларының эндотелийін (ішкі қабырғасын) көруге мүмкіндік береді. Жүрек артериялары (короналық артериялар) IVUS үшін ең көп бейнеленетін нысана болып табылады. IVUS коронарлық артерияларда эпикардтық коронарлық артерияның кез келген нүктесінде жиналған атероматтық плаканың мөлшерін анықтау үшін қолданылады. Интраваскулярлық ультрадыбыс атеросклеротикалық зақымданудың регрессиясын немесе прогрессиясын зерттеудің бірегей әдісін ұсынады. Артерия қабырғасындағы плаканың ондаған жылдар бойы жиналуы осал плаканың қалыптасуына әкеледі, бұл өз кезегінде жүрек шабуылына және артерияның тарылуына (короналық артерия зақымдануы деп аталады) соқтырады. IVUS артерия қабырғасындағы плаканың көлемін және/немесе артерия люменінің стеноз дәрежесін анықтау үшін қолданылады. Бұл әсіресе ангиографиялық бейнелеудің сенімді емес деп есептелетін жағдайларда, мысалы, остиалдық зақымданулардың люменінде немесе ангиографиялық суреттер люмен сегменттерін жеткілікті түрде көрсетпейтін жерлерде, мысалы, бірнеше қабаттасқан артериялық сегменттері бар аймақтарда өте пайдалы болуы мүмкін. Сондай-ақ, гидравликалық ангиопластика сияқты артерия тарылуын емдеудің әсерін, стенттермен немесе оларсыз, және уақыт өте келе медициналық емнің нәтижелерін бағалау үшін де қолданылады.
Intravascular ultrasound (IVUS) or intravascular echocardiography is a medical imaging methodology using a specially designed catheter with a miniaturized ultrasound probe attached to the distal end of the catheter. The proximal end of the catheter is attached to computerized ultrasound equipment. It allows the application of ultrasound technology, such as piezoelectric transducer or CMUT, to see from inside blood vessels out through the surrounding blood column, visualizing the endothelium (inner wall) of blood vessels. The arteries of the heart (the coronary arteries) are the most frequent imaging target for IVUS. IVUS is used in the coronary arteries to determine the amount of atheromatous plaque built up at any particular point in the epicardial coronary artery. Intravascular ultrasound provides a unique method to study the regression or progression of atherosclerotic lesions in vivo. The progressive accumulation of plaque within the artery wall over decades is the setup for vulnerable plaque which, in turn, leads to heart attack and stenosis (narrowing) of the artery (known as coronary artery lesions). IVUS is of use to determine both plaque volume within the wall of the artery and/or the degree of stenosis of the artery lumen. It can be especially useful in situations in which angiographic imaging is considered unreliable; such as for the lumen of ostial lesions or where angiographic images do not visualize lumen segments adequately, such as regions with multiple overlapping arterial segments. It is also used to assess the effects of treatments of stenosis such as with hydraulic angioplasty expansion of the artery, with or without stents, and the results of medical therapy over time.
Ангиографияға қарағанда артықшылықтары
IVUS-тың ең құнды қолданысы – ангиографиямен көрілмейтін бляшканы визуализациялау. Уақыт өте келе, бұл техника заманауи инвазивті кардиологияда өте пайдалы зерттеу құралына айналды және тірі организмдегі атеросклероз процесінің қалай дамысанын жақсырақ түсіну үшін зерттеулерде кеңінен қолданылуда. IVUS коронарлық артериялардың люменін ғана емес, сонымен қатар артерия қабырғасының ішінде "жасырынған" атероманы (мембрана/холестеролге толы ақ қан жасушаларын) да дәл бейнелеуге мүмкіндік береді. Осылайша, IVUS клиникалық зерттеулерде жаңа жетістіктерге жол ашты, тереңірек перспектива мен толық түсінік қалыптастырды. 1990 жылдардың басында IVUS-ты қолданып жасалған зерттеулер, ангиопластикадан кейін қайталап тарылу (рестеноз) мәселесін қарастырып, ангиографиялық тексеруде көрінетін көптеген рестеноз жағдайларының шын мәнінде рестеноз емес екенін анықтады. Оның орнына, бұл атероматты бляшканың қайта құрылуы еді, ол ангиопластикадан кейін де артерия люменіне кіріп, қан мен контраст оның айналасынан өтіп бара жатқандықтан, тарылу азайғандай көрінеді. Ангиографиялық бояу бағаны жеткілікті түрде кеңейгендей болды, бірақ жаңа кеңейтілген люменде әлі де маңызды мөлшерде бляшка болды және люмен толық ашылмады. Бұл жайт стенттерді жиі қолдануға ықпал етті, олар бляшканы артерия қабырғасына қарсы, люменнен тысқары қарай ұстап тұрады. Сонымен қатар, IVUS зерттеулері 1980 жылдардың соңында жасалған аутопсиялық зерттеулердің нәтижелерін растады, атероматты бляшканың ішкі эластикалық мембрананың кеңеюіне себеп болатынын және ангиографиямен бляшканың мөлшері шамадан тыс төмен бағаланатынын көрсетті. Ангиография атероманың люменге кіріп тұрған шетін ғана көрсетеді. Осы уақытқа дейін түсінуге ең үлкен үлес 1990 жылдардың соңында АҚШ-та жүргізілген клиникалық зерттеулер арқылы жасалды, онда ангиография және IVUS зерттеулері біріктіріліп, миокард инфарктісіне ең көп себеп болатын коронарлық зақымданулар зерттелді. Зерттеулер миокард инфарктісінің көпшілігі артерия қабырғасында кең таралған атерома бар жерлерде, бірақ артерияның ашылуында аз ғана тарылу бар жерлерде пайда болатынын көрсетті. Миокард инфарктісі пайда болған люмен тарылуының диапазоны жеңіл кеңеюден бастап 95%-дан астам тарылуға дейін ауытқып келді. Алайда, миокард инфарктісінің пайда болуына байланысты орташа немесе типтік тарылу 50%-дан кем болды, бұл көптеген мамандар бұрын елеусіз санаған бляшкаларды сипаттайды. Жүрек шабуылының тек 14%-ы 75% немесе одан да көп тарылу бар жерлерде болды, бұл бұрын көптеген адамдардың денсаулығына ең үлкен қауіп төндіретін деп ойлаған ауыр тарылулар. Бұл зерттеу жүрек шабуылының алдын алуға бағытталған жұмыстың негізгі фокусын ауыр тарылудан осал бляшкаларға ауыстырды. IVUS технологиясының қазіргі клиникалық қолданылуына ангиопластикадан бұрын күрделі зақымдануларды емдеу жолын анықтау және ангиопластикадан кейін коронарлық артерияға орнатылған стенттің қаншалықты жақсы орналасқанын бағалау кіреді. Егер стент артерия қабырғасына тығыз жабыспаса, стент пен артерия қабырғасы арасында турбулентті ағын пайда болуы мүмкін, және кейбір мамандар бұл артерияда жедел тромбозға әкелуі мүмкін деп алаңдайды.
Arguably the most valuable use of IVUS is to visualize plaque, which cannot be seen by angiography. Over time this technique has evolved into an extremely useful research tool for modern invasive cardiology, and it has been increasingly used in research to better understand the behavior of the atherosclerosis process in living people. IVUS enables accurately visualizing not only the lumen of the coronary arteries but also the atheroma (membrane/cholesterol loaded white blood cells) "hidden" within the wall. IVUS has thus enabled advances in clinical research providing a more thorough perspective and better understanding. In the early 1990s, IVUS research on the re stenosis problem after angioplasty lead to recognition that most of the re stenosis problem (as visualized by an angiography examination) was not true re stenosis. Instead it was simply a remodeling of the atheromatous plaque, which was still protruding into the lumen of the artery after completion of angioplasty; the stenosis only appearing to be reduced because blood and contrast could now flow around and through some of the plaque. The angiographic dye column appeared widened adequately; yet considerable plaque was within the newly widened lumen and the lumen remained partially obstructed. This recognition promoted more frequent use of stents to hold the plaque outward against the inner artery walls, out of the lumen. Additionally, IVUS examinations, as they were done more frequently, served to reveal and confirm the autopsy research findings of the late 1980s, showing that atheromatous plaque tends to cause expansion of the internal elastic lamina, causing the degree of plaque burden to be greatly underestimated by angiography. Angiography only reveals the edge of the atheroma that protrudes into the lumen. Perhaps the greatest contribution to understanding, so far, was achieved by clinical research trials completed in the United States in the late 1990s, using combined angiography and IVUS examination, to study which coronary lesions most commonly result in a myocardial infarction. The studies revealed that most myocardial infarctions occur at areas with extensive atheroma within the artery wall, however very little stenosis of the artery opening. The range of lumen stenosis locations at which myocardial infarctions occurred ranged from areas of mild dilation all the way to areas of greater than 95% stenosis. However the average or typical stenosis at which myocardial infarctions occurred were found to be less than 50%, describing plaques long considered insignificant by many. Only 14% of heart attacks occurred at locations with 75% or more stenosis, the severe stenoses previously thought by many to present the greatest danger to the individual. This research has changed the primary focus for heart attack prevention from severe narrowing to vulnerable plaque. Current clinical uses of IVUS technology include checking how to treat complex lesions before angioplasty and checking how well an intracoronary stent has been deployed within a coronary artery after angioplasty. If a stent is not expanded flush against the wall of the vessel, turbulent flow may occur between the stent and the wall of the vessel; some fear this might create a nidus for acute thrombosis of the artery.
Ангиографияға қарағанда кемшіліктері
Жүрек катетерлеу зертханасында IVUS-тің басты кемшіліктері – оның жоғары құны, процедура уақытының ұзаруы, сондай-ақ оның интервенциялық процедура саналатыны және оны интервенциялық кардиология техникасында оқытылған ангиографтар ғана жүргізуі тиіс. Бұған қоса, IVUS катетерін пайдалану қосымша тәуекел тудыруы мүмкін. Компьютерлік IVUS эхокардиографиялық бейнелеу жүйелерінің бағасы 2007 жылы АҚШ-та арбаға орнатылатын түр үшін 120 000 доллар, ал орнатылған немесе интеграцияланған шешім үшін шамамен 70 000 долларды құрады. Әрбір тексеруге қолданылатын бір реттік катетерлердің құны әдетте 2007 жылы АҚШ-та 600 доллар шамасында болды. Көптеген ауруханаларда IVUS жүйесі ең төменгі бір реттік сату көлеміне негізделген жиынтық келісімнің бір бөлігі ретінде ұсынылады. Яғни, консольдің құны IVUS катетерлерін қоса алғанда, басқа да сатып алынған өнімдерден алынатын жеңілдіктер есебінен өтеледі. Стандарттың болмауына байланысты, әртүрлі өндірушілерден алынған IVUS катетерлерін алмастыру мүмкін емес. Сонымен қатар, IVUS тексеруге маңызды қосымша уақыт қосады және стандартты диагностикалық ангиографиялық тексерумен салыстырғанда пациент үшін тәуекел деңгейін арттырады. Алайда, IVUS тері арқылы жасалатын коронарлық интервенцияның бөлігі болған жағдайда бұл көрсеткіш айтарлықтай төмендейді, себебі интервенция мен IVUS бейнелеуге дайындық көп жағдайда бірдей болады. IVUS технологиясы үздіксіз жақсарып келеді және кейбір өндірушілер IVUS технологиясын ангиопластика және стент-баллон катетерлеріне енгізуді ұсынады, бұл маңызды жетістік болуы мүмкін, бірақ оның күрделілігі, құны және катетерлердің көлемінің артуымен шектеледі.
The primary disadvantages of IVUS being used routinely in a cardiac catheterization laboratory are its expense, the increase in the time of the procedure, and the fact that it is considered an interventional procedure, and should only be performed by angiographers that are trained in interventional cardiology techniques. In addition, there may be additional risk imposed by the use of the IVUS catheter. The computerized IVUS echocardiographic imaging systems list for $120,000, US, 2007 for a cart based system and ~$70,000 for an installed or integrated solution. The disposable catheters used to do each examination typically cost ~$600, US, 2007. In many hospitals, the IVUS system is placed as part of a bundle deal based on minimum disposable sales volumes. In other words, the cost of the console is paid for by rebates from other purchased products including IVUS catheters. Because no standard exists, IVUS catheters cannot be interchanged between different manufacturers. Additionally, IVUS adds significant additional examination time and some increased risk to the patient beyond performing a standard diagnostic angiographic examination. This increase is significantly less when IVUS is part of a percutaneous coronary intervention, since much of the setup is the same for the intervention as for the IVUS imaging. IVUS continues to improve and some manufacturers have proposed building IVUS technology into angioplasty and stent balloon catheters, a potential major advance, but limited by complexity, cost and increased bulk of the catheters.
Интраваскулярлық оптикалық когерентті томографиямен салыстыру
IVUS-қа қарағанда, интраваскулярлық ОКТ қан тамырларының люменін, тіндердің микроқұрылымын және құрылғыларды (мысалы, интракоронариялық стенттерді) жақсы көру үшін бірнеше есе артық ажыратымдылықты ұсынады. IVUS липидтік немесе некроздық тақталарды бағалау үшін суреттеу тереңдігін жақсартады, ал интраваскулярлық ОКТ жақсырақ енуге және кальцийлі тіндерді жақсырақ суреттеуге мүмкіндік береді. Интраваскулярлық ОКТ ангиографиялық сурет алу үшін ұқсас тәсілмен қысқа мерзімге (2-3 секунд) контраст инъекциясын қажет етеді. IVUS контраст инъекциясын қажет етпейді, себебі ультрадыбысқан қан арқылы өте алады.
Compared to IVUS, intravascular OCT offers an order of magnitude improved resolution for a better visualization of vessel lumen, tissue microstructure and devices (e. g., intracoronary stents). IVUS offers an improved imaging depth for the assessment of lipid or necrotic plaques, while intravascular OCT offers better penetration and enhanced imaging of calcific tissue. Intravascular OCT requires a short injection of contrast (e. g., 2 to 3 seconds) in a similar way to obtain an angiographic image. IVUS does not require a contrast injection as ultrasounds can penetrate through blood.
Әдіс
Артерияны немесе венаны көру үшін ангиографиялық техникалар қолданылады, және дәрігер диаметрі әдетте 0,36 мм (0,014 дюйм), өте жұмсақ және иілгіш ұшы бар, ал ұзындығы шамамен 200 см болатын бағыттаушы сымның ұшын орналастырады. Дәрігер бағыттаушы сымды денеден тыс, ангиографиялық катетерлер арқылы, бейнеленетін қан тамыры тармағына бағыттайды. Ультрадыбыстық катетердің ұшы бағыттаушы сым арқылы енгізіліп, ангиографиялық техникаларды пайдалана отырып, бейнеленетін ең алыс нүктеге орналастырылады. Дыбыс толқындары катетер ұшынан шығарылады, әдетте 20-40 МГц диапазонында, сондай-ақ катетер кері эхо ақпаратты қабылдап, сыртқы компьютерлік ультрадыбыстық жабдыққа жібереді, ол катетер ұшының айналасындағы қан тамырының жұқа бөлігінің нақты уақыт ультрадыбыстық суретін жасайды және 30 кадр/секундтық жылдамдықпен көрсетеді. Бағыттаушы сым қозғалмай тұрады, ал ультрадыбыстық катетер ұшы, әдетте, 0,5 мм/с жылдамдықпен моторы бар кері тартылу арқылы қозғалады. (Моторы бар кері тартылу, дәрігердің қолмен қозғалысына қарағанда тегіс болады.) (а) қан тамыры қабырғасының ішкі қабаты, (b) қабырғадағы атеросклеротикалық зақымдану және (c) қан тамырының сыртқы бетін жабатын дәнекер тіндер эхогенді, яғни эхоны қайтарады, бұл оларды ультрадыбыстық дисплейде көрінеді. Керісінше, қанның өзі және қан тамыры қабырғасының сау бұлшық тіні салыстырмалы түрде эхолюцентті, бейнелерде қара кеңістіктер болып көрінеді. Қан тамыры қабырғасындағы ауыр кальций шөгінділері дыбысты күшті қайтарады, яғни өте эхогенді, бірақ көлеңке арқылы да ажыратылады. Ауыр кальцификация дыбыс таралуын бұзады, сондықтан эхо суреттерде олар өте жарқын аймақтар ретінде көрінеді, бірақ олардың артында қара көлеңкелер болады (ультрадыбыстық толқындарды шығаратын катетер ұшының көзқарасынан).
To visualize an artery or vein, angiographic techniques are used and the physician positions the tip of a guidewire, usually 0.36 mm (0.014") diameter with a very soft and pliable tip and about 200 cm long. The physician steers the guidewire from outside the body, through angiography catheters and into the blood vessel branch to be imaged. The ultrasound catheter tip is slid in over the guidewire and positioned, using angiography techniques so that the tip is at the farthest away position to be imaged. The sound waves are emitted from the catheter tip, are usually in the 20 40 MHz range, and the catheter also receives and conducts the return echo information out to the external computerized ultrasound equipment which constructs and displays a real time ultrasound image of a thin section of the blood vessel currently surrounding the catheter tip, usually displayed at 30 frames/second image. The guide wire is kept stationary and the ultrasound catheter tip is slid backwards, usually under motorized control at a pullback speed of 0.5 mm/s. (The motorized pullback tends to be smoother than hand movement by the physician.) The (a) blood vessel wall inner lining, (b) atheromatous disease within the wall and (c) connective tissues covering the outer surface of the blood vessel are echogenic, i. e. they return echoes making them visible on the ultrasound display. By contrast, the blood itself and the healthy muscular tissue portion of the blood vessel wall is relatively echolucent, just black circular spaces, in the images. Heavy calcium deposits in the blood vessel wall both heavily reflect sound, i. e. are very echogenic, but are also distinguishable by shadowing. Heavy calcification blocks sound transmission beyond and so, in the echo images, are seen as both very bright areas but with black shadows behind (from the vantage point of the catheter tip emitting the ultrasound waves).
Қолданылуы
IVUS, жоғарыда сипатталғандай, қазірге дейін тірі жануарлар мен адамдардағы артерия қабырғасының анатомиясын көрсетудегі ең тиімді технология болып табылады. Ол (а) атеросклероз процесінің қалай жүретіні және (б) атеросклероз ауруының дамуын өзгертуге арналған түрлі емдеу стратегияларының әсері туралы жаңа түсініктер мен зерттеулерге жол ашты. Бұл аса маңызды, себебі атеросклероз – дамыған елдердегі адамдардың басым көпшілігінде кездесетін ең көп таралған ауру.
IVUS, as outlined above, has been the best technology, so far, to demonstrate the anatomy of the artery wall in living animals and humans. It has led to an explosion of better understanding and research on both (a) the behavior of the atherosclerosis process and (b) the effects of different treatment strategies for changing the evolution of the atherosclerosis disease process. This has been important given that atherosclerosis is the single most frequent disease process for the greatest percentage of individuals living in first world countries.
Ішекті анатамиядағы қан тамырлары ішіндегі ультрадыбыс
IVUS-ты тері арқылы жүргізілетін коронарлық интервенция кезінде әдетте қолдану қысқа мерзімді нәтижелерді жақсартпаса да, жүректің коронарлық артерия ауруын емдеуде IVUS-ты ерекше пайдалануға болатын бірнеше жағдай бар. Атап айтқанда, коронарлық артерияның стеноз дәрежесі нақты болмаған жағдайларда, IVUS стеноздың процентін тікелей өлшеуге және тақтаның анатомиясы туралы мәлімет беруге мүмкіндік береді. IVUS-тың коронарлық анатомиядағы ерекше қолданылуының бірі – дәстүрлі коронарлық ангиография нақты емес нәтижелер берген жағдайларда сол негізгі артерия ауруын анықтау. Бұрынғы көптеген зерттеулер сол жақ негізгі артерия ауруының өлім-жітімді арттыратынын, ал сол жақ негізгі артерияның маңызды стенозы болғанда өлім-жітімді азайту үшін (коронарлық артерияны айналып өту операциясы немесе тері арқылы жүргізілетін коронарлық интервенция) араласу қажет екенін көрсетті. Егер физикалық араласу қажеттігі тұрғысынан адамның сол жақ негізгі артерия ауруының клиникалық маңыздылығын анықтау үшін IVUS қолданылса, ең көп қолданылатын екі параметр – стеноз дәрежесі және ең кішкентай люменнің ауданы. Симптомдары бар науқаста көлденең қимасы ≤7 мм² немесе симптомдары жоқ науқаста ≤6 мм² болса, ол клиникалық маңызды деп есептеледі және бір жылдық өлім-жітімді жақсарту үшін араласу қажет. Дегенмен, бұл нақты шекті мәндер талқылауда және тәжірибеде сынақ деректерінің әртүрлі түсіндірілуіне байланысты әртүрлі шекті көлденең қималар қолданылуы мүмкін.
While the routine use of IVUS during percutaneous coronary intervention does not improve short term outcomes, there are a number of situations in which IVUS is of particular use in the treatment of coronary artery disease of the heart. In particular in cases when the degree of stenosis of a coronary artery is unclear, IVUS can directly quantify the percentage of stenosis and give insight into the anatomy of the plaque. One particular use of IVUS in the coronary anatomy is in the quantification of left main disease in cases where routine coronary angiography gives equivocal results. Many studies in the past have shown that significant left main disease can increase mortality, and that intervention (either coronary artery bypass graft surgery or percutaneous coronary intervention) to reduce mortality is necessary when the left main stenosis is significant. When using IVUS to determine whether an individual's left main disease is clinically significant, in terms of the desirability of physical intervention, the two most widely used parameters are the degree of stenosis and the minimal lumen area. A cross sectional area of ≤7 mm² in a symptomatic individual or ≤6 mm² in an asymptomatic individual is considered to be clinically significant and warrants intervention to improve one year mortality. However, these exact cutoffs are up for debate and different cutoff cross sectional areas may be used in practice depending on differing interpretations of the trial data.
Жаңа емнің тиімділігін тексеру
IVUS бүкіл әлемдегі коронарлық катетерлеу зертханаларында кеңінен қолданылатындықтан және артериялық тақташаны, әсіресе коронарлық артериялардағы тақташаны дәл анықтауға мүмкіндік беретіндіктен, коронарлық артерия ауруын емдеудің жаңа және дамып келе жатқан стратегияларын, оның ішінде статиндерді және басқа да тәсілдерді бағалау үшін оны жиі пайдаланады.
Because IVUS is widely available in coronary catheterization labs worldwide and can accurately quantify arterial plaque, especially within the coronary arteries, it is increasingly being used to evaluate newer and evolving strategies for the treatment of coronary artery disease, including the statins and other approaches.