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第一节 支架内再狭窄的发生机制
一、支架内再狭窄的定义与分型
支架内再狭窄分为血管造影再狭窄(angiographic restenosis)和临床再狭窄(clinical restenosis)。
1.血管造影再狭窄
支架内再狭窄常用的定义是随访血管造影的直径狭窄率≥50%。支架再狭窄多发生在支架节段内,称为支架内再狭窄。早期研究(如SIRIUS试验等)显示,西罗莫司洗脱支架可能存在边缘效应(edge effect),为此将支架近端和远端边缘外5mm范围称为近端边缘和远端边缘,将两个边缘和支架节段内的再狭窄合称为节段内再狭窄(in-segment restenosis)(图4-1)。
图4-1 支架再狭窄分析节段的定义
定量冠状动脉造影(quantitative coronary angiography,QCA)能测量冠状动脉最小管腔直径(minimal lumen diameter,MLD),计算即刻管腔增加、晚期管腔丢失和管腔净增加等指标,并评估ISR的程度。即刻管腔增加是指支架植入前、后的即刻最小管腔直径之差。晚期管腔丢失是指支架植入后即刻与随访时支架段的最小管腔直径的绝对差值。管腔净增加是指随访时的最小管腔直径减去术前的最小管腔直径。
2.临床再狭窄
临床再狭窄的定义为存在缺血症状的靶病变再次血运重建或靶血管再次血运重建。靶病变血运重建(target lesion revascularization,TLR)是指在支架植入部位包括支架两端前、后5mm的血管段进行再次PCI或CABG。靶血管血运重建(target vessel revascularization,TVR)发生率是支架植入血管的任何地方再次经皮冠状动脉介入术(percutaneous coronary intervention,PCI)或冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting,CABG),它既可以由支架再狭窄引起,也可以由动脉粥样硬化进展所致。
目前多采用1999年Mehran提出的ISR分型(图4-2),即根据狭窄程度(长度)和支架的关联,将其分为5型:①Ⅰ型为局灶型,病变长度≤10mm。Ⅰ型又分为:ⅠA型,病变在支架的连接或间隙处;ⅠB型,病变在支架边缘;ⅠC型:病变在支架内部;ⅠD型:多发的局灶性病变。②Ⅱ型为弥漫性支架内型,病变长度>10mm,但在支架内,未超出支架边缘。③Ⅲ型为弥漫增生型,病变长度>10mm,并超出支架边缘。④Ⅳ型为完全闭塞型,TIMI血流为0级。
二、支架内再狭窄的发生机制
ISR与经皮腔内冠状动脉成形术后再狭窄有较大区别,经皮腔内冠状动脉成形术后再狭窄多由血管弹性回缩、负性重构、受损部位血栓形成、平滑肌细胞增生迁移及细胞外基质过度增生等原因造成;而支架能有效地减轻血管弹性回缩和负性重构,所以,ISR的主要机制是内膜增生(图4-3)。
图4-2 支架内再狭窄的Mehran分型
图4-3 经皮腔内冠状动脉成形术后再狭窄与支架内再狭窄的不同机制对比
1.血管内膜增生
在植入支架后早期,局部往往伴有薄层血栓形成和急性炎症反应,随后出现新生内膜生长。由于植入支架导致血管中层受损和脂核渗入,可诱发炎症反应和新生内膜增生。植入支架后动脉壁损伤、血栓形成及炎症反应,刺激各种生长因子和细胞因子的产生,导致平滑肌细胞增生、基质分泌,平滑肌细胞向内膜迁移,使新生内膜过度增生而发生再狭窄。血管内超声研究也证实,ISR的主要机制是内膜增生,而不是负性重构。虽然裸支架的晚期管腔丢失明显大于单纯球囊扩张,但支架扩张所获得的即刻管腔直径往往足以抵消内膜增生所致的管腔狭窄。
与经皮冠状动脉腔内成形术相似,支架内内膜增生是局部血管对机械性损伤的一种过度修复反应。动物实验证实,血管壁损伤和炎症反应导致内膜增生。支架释放时,高压球囊扩张、支架材料的刺激和金属过敏反应均可导致对支架的炎症反应,裸金属支架缓慢释放金属离子,可能导致对支架的迟发型超敏反应。研究显示,镍和钼的过敏皮试结果阳性的患者均发生了ISR,金属过敏患者植入支架后ISR的发生率更高。
总之,支架植入术后的内膜剥脱、中层撕裂和炎症反应可通过多种途径促进内膜增生、血栓形成和血管重构而发生再狭窄。
2.血管的牵张与重构
支架植入前正性重构(病变处血管面积大于近端参考血管面积)比负性重构(病变处血管面积小于远端参考血管面积)更易导致ISR的发生。正性重构部位支架内内膜增生容积最大,晚期管腔丢失也最大;负性重构部位支架内内膜增生容积最小,晚期管腔丢失也最少。支架小梁对血管壁的机械性牵拉作用既有短轴上的抗回缩,又有长轴上的机械刺激,特别是支架边缘与血管壁的接触处。支架术后的过度牵张导致蛋白激酶Akt激活,后者在介导细胞的生存、增殖与迁移中均有重要作用,是导致再狭窄的重要细胞内信号转导途径。
3.分子机制
血管紧张素转化酶I/D、内皮型一氧化氮合成酶(Glu298Asp,786T>C)、糖蛋白Ⅲa的P 1A 1/A 2和雌激素(PvuⅡ)等基因多态性,以及白介素-1ra基因的等位基因2、亚铁血红素氧化酶-1基因启动子的GT重复次数增多等,均是ISR的基因标记。
三、支架内再狭窄的预测因素
1.糖尿病
糖尿病是支架内再狭窄最重要的预测因素之一。糖尿病患者支架植入后的住院死亡率(2%)明显高于非糖尿病患者(0.3%),再次血运重建发生率(28%)也高于非糖尿病患者(16.3%)。糖尿病也是弥漫性ISR的独立预测因子。
2.病变特点
开口病变的纤维环弹性回缩力较大,支架负性重构并刺激局部增生而产生再狭窄;分叉病变、慢性完全闭塞性病变和长病变也是发生再狭窄的一个重要预测因素。6个月时的血管造影显示,病变长度≥15mm者的再狭窄发生率明显高于病变长度<15mm者(36.9% vs. 27.9%, P=0.001),病变长度≥ 15mm 者的晚期管腔丢失更多[(1.29±0.89) mm vs.(1.07±0.77) mm, P=0.001]。
3.支架长度与壁厚
随着支架长度的增加,支架内再狭窄发生率也随之增高。当支架长度≤20mm、20~35mm和>35mm时,支架内再狭窄发生率分别为23.9%、34.6%和47.2%。壁厚(或小梁厚度)为50μm的支架再狭窄发生率明显低于壁厚为140μm的支架(15% vs. 25.8%, P=0.003),提示支架壁厚是再狭窄的独立预测因素。
4.靶血管直径
直径较小的血管对新生内膜向腔内增殖的缓冲空间有限,因此植入支架后再狭窄发生率也较高。随着血管直径减小,再狭窄发生率增高。有研究显示,直径>3.2mm、2.8~3.2mm和<2.8mm的再狭窄发生率分别为20.4%、28.4%和38.6%。支架植入后的即刻最小管腔直径以及IVUS所检测的最小管腔截面积等均与ISR发生率呈负相关。IVUS研究发现,支架内最小管腔截面积≤5.0mm 2是随访造影再狭窄的独立预测因素。
5.支架设计
支架的设计不仅影响支架的柔韧性、传输性和可视性,还与支架内再狭窄的发生率相关。有研究显示,多网眼(multicellular)支架、管状切割(slotted-tube)支架、缠绕型(coil)支架、自膨胀式(self-expandable)支架的再狭窄发生率分别为10%、20%、46%和49%。
6.病变斑块负荷
植入支架后残余斑块负荷越重,支架内膜增生也越明显。在软斑块处植入支架后,斑块更易被压扁并刺激内膜增生,从而增加再狭窄风险。有学者认为,支架植入前行消斑治疗以减轻残余斑块负荷,有可能降低再狭窄的发生率,但消斑治疗预防再狭窄的有效性尚未得到临床研究证实。
7.操作因素
支架膨胀不全是诱发支架内再狭窄的重要因素,主要与支架型号选择过小或支架后扩张压力不足有关。也可见于靶病变存在严重钙化和纤维化病变,即使高压球囊后扩张也不能获得理想的膨胀效果。支架定位不准或支架未完全覆盖病变、存在残余夹层等因素均是支架内再狭窄的诱发因素。支架断裂可导致ISR和支架血栓,其发生率为1%~8%,其中15%~60%需要再次血运重建,多发生于右冠状动脉病变、严重迂曲病变、成角病变、支架重叠、长支架和闭环设计的支架。
植入DES后ISR也与临床、病变、操作及支架因素密切相关,包括药物抵抗、过敏反应、支架膨胀不全、支架断裂、不同类型支架重叠植入、支架之间存在缝隙以及支架未完全覆盖病变。了解这些因素有助于选择适合支架植入的患者,也有利于在支架内再狭窄的防治中采用更有针对性的技术和治疗措施(表4-1)。
表4-1 首次植入支架后再狭窄的危险因素