پزشکی بالینی

OCT کارآگاه ريزبين؛ آناليز پلاك‌هاي آترواسكلروتيك

اگر چه آنژيوگرافي كرونري روش رايجي براي تصويربرداري و ارزيابي پلاك‌هاي آترواسكلروتيك است، ولي تنها توانايي ثبت تصاوير را به صورت دوبعدي دارد، بنابراين جزييات اندكي از ديواره‌ عروق را نشان مي‌دهد. معمولا بيماري‌‌هاي عروق كرونري (‏AD‏) با حضور پلاك‌هاي ‏flow-limiting‏ بزرگ شناخته مي‌شوند، اما بسياري از سندروم‌هاي كرونري ناشي از گسستگي پلاك‌هاي آنژيوگرافيک كوچك‌تر هستند، كه تحت عنوان پلاك‌هاي پرخطر شناخته مي‌شوند و معمولا با فيبروز‌هاي كوچك و نازكي با ضخامت كمتر از 65 ميكرون پوشيده مي‌شوند و در اکثر مواقع تعداد ماكروفاژهاي متناظر با اين پلاك‌ها نيز افزايش مي‌يابد. بنابراين ثبت اين پلاك‌هاي پرخطر به دليل داشتن ساختارهاي در حد ميكرون نياز به تصاويري با رزولوشن بسيار بالا دارد كه از طريق ‏OCT‏ اين امكان فراهم مي‌شود.

ابتدا در سال 2002 از ‏OCT‏ براي تشخيص سه نوع پلاك هيستولوژيك تحت عنوان فيبروز(‏fibrosis‏)، بافت فيبروز نسبتا کلسيفيه شده(‏fibrocalcific‏) و ‏lipid rich‏ استفاده شد. ‏
نتايج استفاده از ‏OCT‏ درون عروقي، توانايي اين سيستم را در نمايش و تشخيص ضايعات آترواسكلورتيك با جزييات ميكروسكوپيك به ويژه آن دسته از ضايعات كه به نظر مي‌رسد باعث خون‌ريزي‌هاي ناگهاني مي‌شوند، تأييد مي‌کند. ويژگي كليدي ‏OCT‏ كه باعث مي‌شود استفاده از آن در اين موارد روز به روز گسترش يابد، رزولوشن بالا و سايز كوچك فيبرهاي تصويربرداري مبتني بر فيبر آنها است. شريان‌هاي كرونري سالم داراي ديواره‌هايي هستند كه ضخامت آنها در حد چند ميلي‌متر است و شريان‌هاي منقبض و تنگ ممكن است قطري كمتر از 1 ميلي‌متر داشته باشد. ‏OCT‏ سيستم مناسبي براي تصوير برداري از ساختارهايي با چنين ابعادي است. براي انتقال اطلاعات ‏OCT‏ از سيم‌هاي هادي استاندارد و كاتترهاي هادي استفاده مي‌شود اما پروب‌هاي ‏OCT‏ بايد در عين حال آنقدر كوچك باشند كه با قطر شريان كرونري مد نظر متناسب باشند. از آنجا كه اين سيستم يك بار مصرف است بنابراين بايد قيمت پاييني نيز داشته باشند. در ضمن براي ثبت توالي تصاوير از شريان‌ها در هنگام ضربان قلب بايد نرخ تصويربرداري سريع باشد (بيش از 5/0 فريم در ثانيه).
اين سيستم شامل 4 جزء اصلي است، موتور تصويربرداري سرعت بالا، كامپيوتر با صفحه كليد و دو نمايشگر، يونيت واسط پروب (‏PIU‏) و پروب تصويربرداري كرونري. در كنار موتور تصويربرداري يك اينترفرومتر نور باند گسترده پلي كروماتيك منتشر شده از ديود سوپرلومنيسنت پلاريزه (‏SLD‏) را به دو پرتو نمونه و مرجع تقسيم مي‌كند. ‏SLD‏ داراي توان ‏‏5 و طول موج بين ‏‏1350-1280 است. پرتو نمونه در پروب تصويربرداري توسط يك كوپلر فيبر چرخشي در کنار ‏PIU‏ كوپل مي‌شود. به منظور اسكن طولي رگ‌هاي خون براي تشكيل تصوير سه بعدي، ‏PIU‏ شامل يك مكانيسم موتوريزه است كه فيبر اپتيكي را از ميان غلاف شفاف پروب ‏OCT‏ در هنگامي فيبر در حال چرخش است برمي‌گرداند.
بخشي از نور پس‌پراكنده از شريان از طريق پروب تصويربرداري به اينترفرومتر مي‌رسد و با پرتو مرجع تركيب مي‌شود. سيگنال‌ها به صورت جداگانه ثبت مي‌شوند و پس از ديجيتال كردن سرعت بالا سيگنال‌ها فيلتر مي‌شوند و توسط مدارهاي ديجيتال برنامه‌ريزي شده دمدوله مي‌شوند. بلوك اساسي پروب ‏OCT، هسته فيبر اپتيكي شامل فيبر تك مد با ميكرولنز و دي‌ فلكتور پرتو است كه در نوك آن جا سازي شده است (شكل1).‏
OCT‏ توانايي تشخيص سه پلاك (فيبروز، ‏lipidrich، ‏calcified‏) را دارد. شكل 2، مقايسه هيستولوژي گوناگوني ضايعات را با تصاوير ‏OCT‏ به دست آمده از پلاك‌ها نشان مي‌دهد.‏
علاوه بر توانايي ‏OCT‏ در تصويربرداري درون عروقي اين سيستم مي‌تواند نقش مهمي را به عنوان راهنما در جراحي‌هاي مربوط به عروق بازي كند. جراحان قلب بيش از يك ميليون كاتتريزاسيون كرونري‌ در هر سال انجام مي‌دهند.
بسياري از اصلاحات شامل كاشت و جايگذاري يك يا بيش از يك استنت است. براي كاهش اين احتمال كه بافت ممكن است درون استنت رشد كند و باعث انقباض و تنگ شدن رگ شود استنت بايد خيلي با دقت قرار داده شود. اگرچه ‏IVUS‏ روش خوبي براي هدايت جراح در جايگذاري استنت است اما رزولوشن بسيار بالا ‏OCT‏ باعث شده كه كاربرد آن روز به روز افزايش يابد  (شكل 3).
در مقايسه با ‏IVUS، ‏OCT‏ ديد شفاف‌تري از پروسه جايگذاري استنت و موقعيت آن نسبت به ديواره رگ‌ها ايجاد مي‌كند و باعث مي‌شود ضايعات احتمالي ايجاد شده در اثر اين پروسه كاهش يابد. ‏OCT‏ درون عروقي، رشد مجدد لايه‌هاي داخلي رگ را به خوبي نشان مي‌دهد (شكل ‏b‏3). اگر چه ‏OCT‏ نمي‌تواند ساختارهاي عميق را به خوبي ‏IVUS‏ نشان دهد عمق نفوذ آن براي تصويربرداري از ضايعات ايجاد شده توسط پلاك‌هاي ضخيم كافي است.
تصويربرداري آنژيوگرافي اشعه ايكس قديمي‌ترين روش براي تصويربرداري از شريان‌هاي كرونري است. در هنگام انجام اين روش تصاوير اشعه ايكس فلوروسكوپيك با استفاده از عوامل كنتراست راديو پرتوناگذر به شريان هدف از طريق كاتتر وارد شده از طريق پا يا بازو تزريق مي‌شود.  (پرتوناگذري: كيفيت يا خاصيت متوقف‌سازي عبور انرژي تابشي مثلاً در مورد پرتوي ايكس نواحي داراي چنين خاصيتي در فيلم اشعه ديده روشن يا سفيد به نظر مي‌رسند).‏
اين روش دو محدوديت اساسي دارد، زيرا بسيار تهاجمي است و در ضمن اطلاعات بسيار اندكي را در مورد ضايعات آترواسكلروتيك در حال رشد اطراف ديواره رگ‌ نشان‌ مي‌دهد. روش تصويربرداري ايده‌آل عروق كرونري بايد بتواند باريك شدن عروق را همراه با ويژگي‌هاي پلاك‌هايي كه ديواره رگ را تهديد مي‌كند نشان دهد. در ضمن ارزان قيمت و غيرتهاجمي نيز باشد. در سال 1980 روش تصويربرداري ‏IVUS‏ يا التراسوند درون عروقي به اين منظور طراحي شد. اين سيستم‌ها از ترانسديوسر التراسونيك چرخشگر يا آرايه‌اي از ترانسديوسرهاي ثابت كه در نوك كاتتر كار گذاشته شده‌اند، استفاده مي‌كند تا نمايي از مقطع عرضي رگ را نشان دهند.
اين روش مي‌تواند حجم پلاك‌ها و محل رسوبات كلسيمي را نشان دهد. رزولوشن سيستم‌هاي ‏IVUS‏ موجود 300-100 ميكرومتر است كه براي نمايش كلاهك‌هاي فيبروز نازك و كوچك كه بسيار خطرناك هستند و باعث پاره شدن پلاك مي‌شوند، كافي نيست. آنژيوسكوپي شرياني ديد بهتري از شريان‌ها را ايجاد مي‌كند. در اين روش از آندوسكوپي مينياتوري همراه با فيبر نوري استفاده مي‌شود كه از طريق كاتتر به قلب وارد مي‌شود. پس از انسداد شريان به صورت مختصر توسط بالن و كنار زدن خون باقيمانده از ناحيه مورد نظر پزشك مي‌تواند ترومبور، پلاك و ساير حالت‌هاي غيرطبيعي عروق را مشاهده كند. اگر چه آنژيوسكوپي توانايي خوبي در نمايش ضايعات عروقي دارد اما نمي‌تواند ضايعات زير سطح را نمايش دهد. مانند ‏IVUS، آنژيوسكوپي هم بسيار تهاجمي و گران‌قيمت است، ‏EBCT‏ روش توموگرافي كامپيوتري با پرتوهاي الكتروني است كه از پرتوهاي الكتروني براي جمع‌آوري تصاوير لحظه‌اي از شريان‌هاي كرونري بدون نياز به كاتريزاسيون يا پروسه‌هاي تهاجمي استفاده مي‌كند. براي ارزيابي يك ‏CAD‏ (حملات قلبي ناگهاني)‏EBCT‏ درجه كلسفيكاسيون (سخت شدن) ديواره شريان‌ها را بررسي و اندازه‌گيري مي‌كند. ازآنجا که ذخاير كلسيم و ميزان آنها رابطه مستقيمي با فاكتورهايي كه منجر به مرگ ناگهاني در حملات قلبي مي‌شوند، ندارد، اين ارزيابي نسبتاً مناسب نيست.
اگرچه تصويربرداري التراسوند درون عروقي (‏IVUS‏) (30-20) روش كامل‌تري نسبت به آنژيوگرافي است و توانايي آن در هدايت پروسه استنت‌گذاري، تشخيص گرفتگي‌هاي عروق كرونر و ارزيابي عمل‌هاي اصلاحي عروق كرونر را به خوبي دارد. اما آناليز ميكروساختارهايي مثل پلاك‌ها با روش تصويربرداري ‏IVUS‏ با محدوديت‌هايي روبه‌رو است، زيرا رزولوشن تقريباً پايين است و محدوده ديناميك (كمتر از‏‏50) نيز كوچك‌ است.
بنابراين به تكنولوژي‌هاي پيشرفته‌تري براي تشخيص ناپايداري پلاك‌ها نياز است. اگر چه عمق نفوذ تصاوير ‏OCT‏ در بافت‌هاي غيرشفاف به چند ميلي‌متر محدود است رزولوشن بالاي آن يعني (15-10 ميكرومتر) كه 10 مرتبه بزرگ‌تر از رزولوشن التراسوند، ‏MRI‏ و ‏CT‏ است باعث شده كه از آن در اين گونه موارد استفاده است. علاوه بر اين ‏OCT‏ به علت استفاده از فيبرهاي نوري سيستمي كوچك است كه قابل جايگذاري درون كاتتر يا آندوسكوپ است.

مقايسه ‏OCT‏ با ساير روشهاي تشخيصي پلاکهاي آترواسکلروتيک
استفاده و مقايسه ‏OCT‏ با استاندارد طلايي براي ثبت اين پلاك‌ها نشان داد كه ‏OCT‏ رزولوشن و حساسيت بسيار بالايي براي شناسايي پلاك‌هاي آهکساز(‏calcific‏)و ‏lipid rich‏ دارد. تحقيقات نشان مي‌دهد، از آنجا كه در اين موارد تعداد ماكروفاژها نيز افزايش مي‌يابد، با توجه به انحراف برگشتي شديد ناشي از ماكروفاژها، حساسيت و قدرت ‏OCT‏ در ثبت هر دو اين پلاکها بيش از %90 است. دستي و قابل حمل بودن پروب ‏OCT‏ و كاتتر آن نسبت به كاتتر ‏IVUS‏ يكي ديگر از مزاياي اين روش است. بنابراين در تشخيص سكته قلبي (‏MI‏) و آنژين صدري نيز مي‌توان از اين روش استفاده كرد.
دقت تشخيصي سيستم ‏OCT‏ براي تقسيم‌بندي انواع بافت به خوبي شناخته شده است. براي مقايسه حساسيت و توانايي ‏OCT‏ و التراسوند درون عروقي رايج (‏C-IVUS‏)‏‎ ‎و التراسوند درون عروقي مبتني بر پس‌پراكندگي(‏IB-IVUS‏) برش‌هاي يكساني از نظر هيستولوژي مورد بررسي قرار گرفته‌اند.
سيگنال‌هاي التراسوند با استفاده از سيستم ‏IVUS‏ و با استفاده از يك كاتتر ‏MHZ‏ 40 با رزولوشن 8 بيتي به دست ‌آمده اند.
با استفاده از استاندارد طلايي در تصويربرداري هيستولوژي حساسيت ‏OCT‏ براي تقسيم‌بندي توده‌هاي ليپيدي، فيبروز و كلسيفيكاسيون به ترتيب %100، %98 و %95 بوده است. حساسيت        ‏IB-IVUS‏ به ترتيب عبارت است از: %100، %94 و %84 و حساسيت ‏C-IRUS‏ عبارت است از: %100، %93 و% 67.
با توجه به عمق نفوذ ‏OCT‏ مي‌توان گفت كه ‏OCT‏ بهترين پتانسيل را براي تقسيم‌بندي بافت در پلاك‌هاي كرونري دارد. ‏IB-IVUS‏ پتانسيل بهتري در تشخيص ضايعات فيبروز و توده‌هاي ليپيدي نسبت به ‏C-IVUS‏ دارد.
روش‌هاي كلينيكي متعددي براي تعيين انواع بافت‌هاي پلاك‌ها و تقسيم‌بندي پلاك‌ها بر اساس آناليزهاي رياضي سيگنال‌هاي التراسوند ارايه شده‌اند. ‏OCT‏ توانايي زيادي در ثبت تصاوير با رزولوشن بالا از مقطع عرضي با رزولوشن محوري در حد 15 ميكرومتر و رزولوشن جانبي 20 ميكرومتر دارد. تصاوير ‏OCT‏ از پلاك‌هاي آترواسكلروتيك كرونر انسان در مقايسه با ‏IVUS‏ خيلي بهتر هستند. در مقايسه با ‏OCT‏ مي‌توان گفت كه ‏C-IVUS‏ و ‏IB-IVUS‏ تقريباً نتايج يكساني دارند.
‏
تصويربرداري ‏IB-IVUS
‏ تصاوير ‏C- IVUS‏ نياز به سيستم ‏IVUS‏ دارند و از كاتتر 40 مگاهرتزي استفاده مي‌كنند. به علاوه از يك مبدل آنالوگ به ديجيتال استفاده مي‌شود كه اطلاعات مي‌تواند درآن ذخيره شود. سيگنال‌هاي التراسوند با رزولوشن 8 بيتي ذخيره مي‌شوند. سيگنالهاي ذخيره شده به صورت ‏offline‏ قابل بررسي هستند. مقادير پس پراكنده جمع شده به عنوان توان ميانگين با مقياس دسي بل اندازه‌گيري مي‌شوند. به منظور دستيابي به موقعيت عرضي و چرخشي قسمت‌ مورد نظر، سوزن‌هاي جراحي متعددي با دقت به درون شريان‌هاي كرونري وارد مي‌شود و نواحي كه سوزن‌ها در آنها فرو رفته‌اند، پيش از تصويربرداري ‏OCT‏ و ‏IVUS‏ با جوهر خاصي مشخص مي‌شوند تا به عنوان نقاط مرجعي براي بررسي هيستولوژي در نظر گرفته شوند. سپس كاتتر درون شريان‌هاي كرونري پيش مي‌رود و با استفاده از يك ابزار با نرخ ‏‏ 5/0، ‏pull-back‏ مي‌شود. پس از اينكه تصويربرداري انجام شد قسمت مشخص شده با جوهر به عنوان ناحيه مرجع براي تعيين قسمت‌هاي مورد نظر براي استفاده در هيستولوژي استفاده مي‌شوند.
‏
تصويربرداري ‏C-IVUS
تمام تصاوير ‏C-IVUS‏ به‏‎ ‎صورت ‏gray-scale‏ و با نرخ 8 بيت ديجيتال مي‌شوند و براي بررسي و آناليزهاي آينده در كامپيوتر ذخيره مي‌شوند.
براي مقايسه اين سه روش شريان‌هاي كرونري با هر سه روش تحت تصويربرداري قرار گرفته‌اند. دو روز پس از تثبيت با فرمالين %10، نمونه‌هاي شرياني حلقه‌اي شكل براي تصويربرداري آماده مي‌شوند و برش‌هاي عرضي به اندازه 40 ميكرومتر به اين بافت‌ها اعمال مي‌شود.
‏
آناليز آماري
مقادير 61/0 تا 8/0 نشان‌دهنده تطبيق خوب بين تصاوير حاصله از ‏OCT‏ و ‏IVUS‏ و مقادير 81/0 تا 1 نشان‌دهنده نتايج بسيار عالي بين اين دو روش از تصويربرداري است.
حساسيت ‏OCT‏ براي شناسايي كلسفيكاسيون، فيبروز، توده‌هاي ليپيدي، هيپرپلازي داخلي (افزايش غيرطبيعي در تعداد سلول‌هاي طبيعي با آرايش طبيعي در يک عضو يا بافت كه موجب افزايش حجم آن مي‌شود) به ترتيب %100، %98، %95 و% 86 است. حساسيت ‏IB-IVUS‏ در همين 4 مورد به ترتيب%67 و% 84، %94 و %100 و حساسيت ‏C-IVUS‏ به ترتيب در سه مورد اول %67 و% 93 ، %100 بوده است. تطابق كلي بين ‏OCT‏ و تشخيص‌هاي هيستولوژيك بسيار خوب بوده (1-85/0)، تطابق ‏IB-IVUS‏ (92/0-69/0) و ‏C- IVUS‏ (77/0-42/0) بوده است.
‏
نتايج نشان داده است كه تصاوير ‏OCT‏ تطابق بيشتري با تحليل‌هاي هيستولوژيك نسبت به دو روش ديگر دارد. در ضمن هايپرپلازي داخلي را نمي‌توان توسط روش ‏C-IVUS‏ ثبت كرد و ثبت آن با اين روش تنها پس از جايگذاري استنت براي بررسي تنگي مجدد امكان‌پذير است. زيرا دلايل زيادي براي تنگي مجدد در هايپرپلازي داخلي وجود دارد كه شرايط كاملاً ويژه‌اي را ايجاد مي‌كنند. در حاليکه ديگر ‏OCT‏ مي‌تواند همين عارضه را به عنوان سيگنال‌هاي بسيار قوي دريافت كند.
‏
محدوديت‌هاي موجود
مقايسه تصاوير تنها به بررسي سطوح ديواره رگ محدود مي‌شود، زيرا عمق نفوذ ‏OCT‏ محدوديت دارد. اگرچه اين مسأله باعث افزايش‌ دقت ‏OCT‏ مي‌شود اما دقت دو روش ديگر وابسته به ‏IVUS‏ را كاهش مي‌دهد. نمايش تصاوير در ‏OCT‏ تنها زماني امكان‌پذير است كه خون با محلول نمكي از روي بافت مورد نظر كنار زده شود، بنابراين تصويربرداري در محلول نمكي انجام شده است.
به علاوه نمونه‌هاي شرياني تحت تأثير فشارهاي فيزيولوژيك قرار نگرفته‌اند. پلاك آترواسكلروتيك در حالت كلي شامل همپوشاني از تركيبات مختلف بافت‌ها است، پس ممكن است غيرهموژن باشد. بنابراين دقت در بررسي و مقايسه روش‌هاي مختلف مي‌تواند وابسته به ابعاد بخش‌هاي مختلف برش باشد و بايد سعي شود تا جاي ممكن برش‌هاي نمونه‌ها كوچك انتخاب شوند. ‏

شكل 1)هسته پروب ‏OCT‏ پرخشي مورد استفاده براي تشخيصهاي درون عروقي

شكل 2) مقايسه تصاوير ‏OCT‏ (سمت راست) و هيستولوژي (چپ) ضايعات كرونري در شريان‌هاي جسد‏
شکل 3) مثال‌هاي از تصوير ‏OCT‏ جايگذاري استنت در عروق كرونري، (‏a‏) رشد اندك در اطراف استنت 6 ماه پس از كاشت‏
شكل 4 ‏b‏) ضايعه ‏calcified‏ (فلش) ديواره شريان  قسمت خارجي شريان در حالت نرمال‏
شكل 4 ‏b‏) ضايعه ‏calcified‏ (فلش) ديواره شريان  قسمت خارجي شريان در حالت نرمال‏
شكل 5) برش عرضي تصويربرداري، نواحي مورد نظر (‏‏) به صورت تصادفي در هر تصوير قرار گرفته‌اند (مربع‌هاي قرمز). ‏A‏) تصوير هيستولوژيك، ‏B‏) تصوير ‏OCT‏ ، ‏C‏) ‏C-IVUS‏ و ‏IB-IVUS (D‏ را نشان مي‌‌دهد. توده لپپتيدي در هيستولوژي ثبت شده است. (فلش در ‏A‏). همين توده توسط ‏OCT‏ به عنوان ناحيه سيگنال ضعيف با حاشيه پراكنده هموژن (فلش در ‏B‏) شناخته شده و در ‏IB-IVUS‏ به صورت ناحيه آبي رنگ ثبت شده است. (فلش در ‏D‏)، اما اين توده توسط روش    ‏C-IVUS‏ قابل شناسايي نبوده است.

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۸۵