Časná diagnostika koronární aterosklerózy

Titulní obrázek

Časná diagnostika koronární aterosklerózy umožňuje identifikaci části populace s vyšším rizikem ischemické choroby srdeční se všemi jejími komplikacemi (náhlá smrt, infarkt myokardu s následným rozvojem srdečního selhání)…

Klíčová slova

koronární ateroskleróza • intravaskulární ultrazvuk • virtuální histologie • intravaskulární termografie

Časná diagnostika koronární aterosklerózy umožňuje identifikaci části populace s vyšším rizikem ischemické choroby srdeční se všemi jejími komplikacemi (náhlá smrt, infarkt myokardu s následným rozvojem srdečního selhání). Ischemická choroba srdeční stále zůstává hlavní příčinou úmrtí v průmyslově vyspělých zemích. Ideální metodou pro časnou diagnostiku koronární aterosklerózy by bylo spolehlivé a neinvazívní zobrazovací vyšetření.

Neinvazívní vyšetření však stále nedosahují požadované přesnosti, cena a dostupnost přístrojů navíc vylučují masivnější použití. Hlavním zdrojem informací o koronární ateroskleróze jsou proto metody invazívní, které umožňují přesné hodnocení rozsahu koronární aterosklerózy. Moderní metody mají navíc ambice odlišit pláty s vyšším rizikem vzniku akutního koronárního syndromu (ACS) od nízkorizikových stabilních plátů.

CT vyšetření koronárních tepen (CT angiografie)

V současnosti lze použít dva typy vyšetření, EBCT (electron beam CT), kdy je zdrojem elektronů elektronové dělo místo rentgenky, nebo MDCT (multidetektorové CT). Hlavní výhodou EBCT oproti MDCT je nejen obrazová informace, ale též možnost analýzy perfúze myokardu. CT koronarografie (EBCT či MDCT) umožňuje zobrazení lumen tepny i cévní stěny, zejména lze hodnotit množství kalcifikací.

Přítomnost kalcifikací je udávána Agatstonovým skóre a odpovídá stupni aterosklerózy. Jedinci s hodnotou vyšší než 400 mají vysoké riziko koronární příhody nebo nutnosti revaskularizace. Vzhledem k tomu, že je nutné použít snímkování spouštěné aktivitou zaznamenanou na EKG křivce, jsou hlavním problémem kvalitního zobrazení všechny typy arytmií a přítomnost extrasystol.

Ideální tepová frekvence je při vyšetření 50-60/min, což představuje další limitaci vyšetření. Omezením je rovněž přítomnost kovového materiálu včetně stentů.(1) Pro CT koronarografii jsou vhodní pacienti se středním rizikem výskytu ICHS. Pro nízkorizikové skupiny je vyšetření málo výtěžné a skupina pacientů s vyšším rizikem bude s vysokou pravděpodobností indikována ke koronární intervenci, a proto je vhodnější začít s klasickou koronarografií.

Zobrazení koronárních tepen magnetickou rezonancí (MR angiografie)

Stejně jako při CT vyšetření je třeba při tvorbě obrazu vyloučit nepřesnosti dané pohybem srdce a souhyb srdce při dýchání. Používá se synchronizační měření dat s EKG křivkou a s dechovou křivkou se stejnými omezeními jako u CT vyšetření. CT angiografie má na rozdíl od MR angiografie vyšší prostorové rozlišení a podrobněji hodnotí i cévní stěnu, proto se zdá perspektivnější. MR angiografie však umožňuje lépe posoudit perfúzi myokardu a pozdní sycení poškozeného myokardu při infarktu myokardu. Velkým přínosem MR angiografie je přesné zobrazení proximálních částí věnčitých tepen u nemocných s podezřením na vrozené anomálie koronárních tepen.(1)

Selektivní koronarografie

Selektivní koronarografie (SKG) je zlatým standardem pro vyšetření věnčitých tepen. Je však nutno znát její limitace. Koronarografie zobrazuje lumen tepny vyplněné kontrastní látkou. Můžeme se tak vyjádřit k velikosti lumen, ale nelze hodnotit velikost plátů. K omezené výpovědní hodnotě přispívají zejména dva faktory. V první řadě je to pozitivní remodelace, což je reakce cévní stěny na zvětšování aterosklerotického plátu. Tepna reaguje zvětšením celého svého obvodu a tím i lumen.

Objem plátu se zvětšuje, ale lumen zůstává po dlouhou dobu zachováno. Při koronarografickém vyšetření nelze tento proces vůbec postihnout, neboť lze hodnotit jen lumen. Druhým faktorem je difúzní postižení koronárních tepen. Studie s intravaskulárním ultrazvukem, v souladu s nálezy patologických anatomů, prokázaly, že ateroskleróza je difúzní proces.

Jestliže při angiografickém hodnocení srovnáváme méně postiženou část tepny, která je považována za referenční segment, s více postiženou částí, dochází k podhodnocení velikosti aterosklerotického plátu. Ve snaze přesně popsat velikost, charakter a předpokládané složení plátů jsou vyvíjeny další zobrazovací metody. Jedná se o intravaskulární ultrazvuk, virtuální histologii, elastografii a optickou koherenční tomografii.

Intravaskulární ultrazvuk

Obecně lze intravaskulární ultrazvuk (IVUS) charakterizovat jako metodu, která na rozdíl od angiografie umožňuje pohled nejen do lumen cév, ale je schopna poskytnout i obraz příčného řezu stěnou cévy. Zobrazuje jednotlivé vrstvy a jejich tloušťku, včetně možnosti kvantitativního hodnocení. IVUS přináší informace o patologických změnách v lumen tepny i v cévní stěně, jako jsou fibrotizace, kalcifikace, ukládání lipidů, tvorba fibrózních či kalcifikovaných plátů. IVUS je také schopen diagnostikovat intraluminální tromby.(2)

Během posledních let se zmenšil rozměr katétrů užívaných pro intravaskulární ultrazvukové vyšetření z 6 F na současných 2,6 F (0,87 mm), které mohou být zaváděny přes 5 F katétr.

Frekvence dnes užívaného ultrazvukového signálu je od 20 do 50 MHz, nejvíce je využívána frekvence 30 MHz. Koronární tepny patří mezi tepny muskulární, pro které je v ultrazvukovém obraze charakteristické rozlišení tří vrstev jejich stěny: echogenní intima, anechogenní medie a echogenní adventicie.

Tkání, která je u zdravé tepny nejvíce zodpovědná za odraz USG signálu, je kolagen. Ten se vyskytuje zejména v lamina elastica interna a v lamina elastica externa, proto jsou při vyšetření obě vrstvy dobře patrné. Adventicie obsahuje velké množství kolagenu a při ultrazvukovém zobrazení cévní stěny je pro svou velikost nejvíce echogenní strukturou.

Prvním hodnocením ultrazvukového obrazu je vizuální hodnocení, při kterém rozeznáváme jednotlivé tkáně v aterosklerotickém plátu podle jejich echogenity. Při hodnocení echogenity vycházíme ze srovnání s echogenitou adventicie: 1. hypoechogenní pláty (pláty s nižší echogenitou než adventicie) představují pláty s vyšším obsahem lipidů a nekrotických částí (Obr. 1); 2. izoechogenní pláty (pláty se stejnou echogenitou jako adventicie) odpovídají fibrózním plátům (Obr. 2); 3. hyperechogenní pláty (pláty s vyšší echogenitou než adventicie), které jsou tvořeny hypocelulární fibrózní tkání (Obr. 3) nebo kalcifikacemi (Obr. 4).

Typickými rysy, které odlišují kalcifikované pláty od fibrózních, jsou akustický stín za plátem a reverberace (mnohočetné ultrazvukové odrazy, které vznikají vícenásobným odražením ultrazvukového signálu mezi sondou a plátem).

Senzitivita a specificita rozpoznání kalcifikovaných lézí je více než 90 %. U fibrózní tkáně je to 63-77 %, v identifikaci lipidů 23-46 % a v rozpoznání trombů 57 %.(2) Pro nízkou senzitivitu IVUS obrazu pro diagnostikování trombu podle jeho echogenity se používají další pomocná kritéria pro lepší diagnostiku tohoto závažného nálezu. Pravděpodobnost trombu zvyšují tyto nálezy: nález hypoechogenního materiálu s lehkou pulsací, otisku intravaskulárního katétru, nepravidelné okraje, poloviční echodenzita ve srovnání s adventicií, přítomnost mikrokanálků ve starších trombech a „jiskřící“ vzhled v echo obraze (Obr. 5).

Za IVUS známky léze s vyšším rizikem jsou považovány excentrické, objemné hypoechogenní pláty, kompenzované pozitivní cévní remodelací s patrnou fisurou nebo rupturou fibrózní čepičky (Obr. 6). Rizikovost nálezu zvyšuje přítomnost trombu. Kvantitativní vyhodnocování dat získaných intravaskulárním ultrazvukem se provádí měřením na obrazovce přístroje. Výhodné je, že není třeba obraz před měřením kalibrovat.

Intravaskulárním ultrazvukem lze dobře rozpoznat již počáteční stadia aterosklerotického postižení (Tab. 2).

Nevýhodou je, že se jedná o invazívní vyšetření s nutností zavedení instrumentária intrakoronárně. Je však nutno zdůraznit, že IVUS je při respektování kontraindikací bezpečnou vyšetřovací metodou.

Výskyt komplikací se během IVUS vyšetření pohybuje od 1 do 3 %.(3, 4) Nejčasněji se vyskytují přechodné spazmy, které rychle reagují na intrakoronární podání nitroglycerinu. Významné komplikace, jako je vznik disekce či uzávěr tepny, se vyskytují u méně než 0,5 % vyšetření.(5) Na našem pracovišti jsme provedli již více než 500 vyšetření bez závažné komplikace.

Virtuální histologie

Virtuální histologie (VH) není další vyšetřovací metodou v pravém slova smyslu. Jedná se o podrobnější zpracování signálu získaného intravaskulárním ultrazvukem. Intravaskulární ultrazvuk, jako každé ultrazvukové vyšetření, hodnotí odraz vyslaného ultrazvukového signálu. Ze signálu je však hodnocena pouze jeho amplituda. Nejvyšší amplitudě signálu je standardně přiřazena bílá barva a nejmenší amplitudě barva černá. Vzniká tak dobře známý černobílý obraz odpovídající amplitudě odraženého signálu. Ultrazvukový signál se však skládá z různých frekvencí, kterým zpočátku nebyl přikládán žádný význam.

Koncem 90. let začaly být publikovány práce hodnotící frekvence ultrazvukového signálu. Metoda byla popisována jako analýza radiofrekvenčního ultrazvukového signálu. Postupem času bylo prokázáno, že existují specifické frekvence pro jednotlivé tkáně. Při vyšetření virtuální histologií je plát rozdělen do malých segmentů, kde probíhá analýza radiofrekvenčního signálu. Po zpracování signálu jsou výsledné „vyčištěné“ frekvence srovnávány s „knihovnou“ dat. Ta byla získána in vitro srovnáním histologických vzorků s odpovídajícími nálezy post mortem provedeného intravaskulárního ultrazvuku.(6)

Výsledek analýzy je kódován do barvy. Kalcifikace jsou zobrazeny bíle, fibrózní tkáň zeleně, fibrolipidová tkáň žlutozeleně, nekrotické hmoty červeně, medie šedě (Obr. 7). Byla prokázána velmi dobrá korelace mezi virtuální histologií a skutečným histologickým vyšetřením plátů, pozitivní prediktivní hodnoty jsou uvedeny v Tab. 3.(7)

Za rizikový nález je považován tzv. thin-cap fibroatheroma (TCFA), jehož výskyt je častější u nemocných s akutním koronárním syndromem (ACS) nebo zemřelých na komplikace ACS. TCFA je v obraze virtuální histologie definován jako plát větší než 40 % snekr otickým jádrem větším než 10 % plátu, které není kryto fibrózní vrstvou (Obr. 8), a to ve třech následujících segmentech za sebou.(8)

Rekonstrukce obrazu při virtuální histologii bohužel nehodnotí celý záznam získaný při intravaskulárním ultrazvuku. Jsou analyzovány pouze segmenty získané v době end-diastoly (v době R kmitu na EKG), což je dáno technickou limitací softwaru. Z tohoto důvodu nelze provést virtuální histologii libovolného transverzálního řezu získaného při intravaskulárním ultrazvuku. Toto omezení je menší u pacientů stachykar dií, u kterých je zachyceno více end-diastol na daný úsek tepny. Dalším omezením virtuální histologie je nemožnost zobrazení trombu a stentu, neboť nejsou vypracovány specifické frekvence.

Hlavní předností virtuální histologie je mnohem přesnější zobrazení složení plátu, než umožňuje vizuální hodnocení obrazu intravaskulárního ultrazvuku. Složení plátu je vyjadřováno v procentech i v absolutních objemech, což umožňuje sledovat změny složení plátu v čase, srovnávat složení plátů v různých věkových skupinách nebo u nemocných s různými diagnózami (arteriální hypertenze, hyperlipoproteinémie, akutní koronární syndrom).

Elastografie a palpografie

Princip těchto metod vychází z předpokladu, že deformace tkání po mechanickém stimulu je funkcí mechanických vlastností tkání. Při daném tlaku se měkké komponenty tkáně deformují více než tuhé komponenty. V koronárních tepnách představuje tkáň stěna tepny, působícím stimulem jsou tlakové změny v průběhu systoly a diastoly. Intravaskulární ultrazvuk umožňuje určit rozsah deformací aterosklerotických plátů během průběhu tepové vlny.(9) Při elastografii je radiální napětí ve stěně tepny převáděno na radiofrekvenční signál a po zpracování počítačem je zobrazeno spolu s IVUS obrazem jako barevné spektrum.

Intravaskulární palpografie hodnotí mechanické vlastnosti plátů na stejném principu, ale limituje získanou informaci o napětí stěny pouze na povrchovou luminální vrstvu tepny. Po převodu na barevný signál se zobrazuje kvalita povrchu vnitřní části tepny na rozhraní lumina tepny. Jsou známy první klinické studie, které prokázaly nízké hodnoty deformace stěny tepny u kalcifikovaných plátů, naopak u plátů s vysokým obsahem lipidů byly hodnoty významně vyšší. Existují první práce prokazující změnu mechanických vlastností plátů ještě před prokazatelnými morfologickými změnami. Jednalo se o snižování známek vulnerability plátu u nemocných po ACS.(10) Uvedené metody jsou však stále ve fázi klinického zkoušení a nebyly ještě uvolněny do klinické praxe.

Optická koherenční tomografie

Optická koherenční tomografie (OCT) je zobrazovací technika, která využívá infračervené světlo a má vysokou rozlišovací schopnost – axiální rezoluce je 15 m.(11) Intravaskulárnímu využití předcházela klinická aplikace této metody v oftalmologii, kde je využívána v diagnostice retinálních procesů a makulární patologie. Vzhledem k tomu, že OCT má asi 10krát vyšší rozlišovací schopnost než IVUS, umožňuje in vivo zobrazování mikrostruktur koronárních tepen. Principem metody je vyzařování infračerveného světla střední vlnové délky 1300 nm superluminiscentní diodou.

Tento typ světla je jednotlivými součástmi biologických tkání odrážen s různým časovým zpožděním, které je určováno interferometrem. Intenzita odraženého světla je převáděna do map světelné intenzity a kódována buď v šedé barvě, nebo v arteficiálním barevném spektru. Po počítačovém zpracování je k dispozici dvourozměrný obraz s frekvencí 10-30 obrázků za sekundu. Studie prováděné post mortem prokázaly velmi dobrou korelaci mezi histologickými nálezy a zobrazením metodou OCT. V experimentu na zvířatech pak bylo potvrzeno, že OCT může velmi přesně zobrazit strukturu jak normálních, tak patologických tkání ve stěně cévní.(12)

V klinické praxi byla metoda OCT použita například u nemocných indikovaných ke koronární intervenci. Autoři prokázali strukturu normální stěny tepen i široké spektrum patologických změn, u vulnerabilních plátů byla velmi dobře zobrazena ložiska nekrotické lipidové tkáně, krytá tenkou fibroateromatózní čepičkou o síle 45-50 m. V experimentu bylo také prokázáno, že OCT může zobrazit i infiltraci aterosklerotických plátů makrofágy.(13)

Intravaskulární termografie

Využití měření teploty aterosklerotických plátů doznalo většího rozšíření v posledních letech, kdy je jednoznačně uznáván podíl zánětlivých změn v etiologii a patogenezi aterosklerózy obecně a u akutních koronárních syndromů zvláště. Zvýšená aktivita makrofágů ve vulnerabilních aterosklerotických plátech je provázena i zvýšením produkované tepelné energie, kterou je možné detekovat jako zvýšenou teplotu na povrchu těchto plátů. V současné době jsou využívány dvě metody, které umožňují měřit povrchovou teplotu plátů v tepnách – první využívá infračerveného světla, druhá pak kontaktních termografických senzorů.

Metoda přímého měření kontaktními senzory je používána častěji, především pro její jednoduchost. Speciální katétry pro měření teploty plátů mají na distálním konci termistorové senzory, ve kterých je změna jejich rezistence funkcí změny teploty. Odchylky rezistence jsou dále převáděny do změn voltáže a převáděny do počítače, který umožňuje záznam signálu a výpočet teploty včetně jejích změn v reálném čase. O takzvané teplotní heterogenitě vzorků aterosklerotických plátů karotických tepen, jež byly získány při endarterektomiích u 48 nemocných, bylo referováno například v práci Verheye et al.(14)

Rozdíl teplot v různých místech plátů byl až 2,2 °C, byl v pozitivní korelaci s denzitou buněk a v negativní korelaci s tloušťkou povrchové vrstvy plátů. Výsledky potvrdila i klinická práce, která katetrizační technikou prokázala vyšší rozdíl teplot plátů a nepostižených segmentů stěny tepny u nemocných s akutními koronárními syndromy ve srovnání se stabilní anginou pectoris. Bylo také prokázáno, že lokální termální heterogenita aterosklerotických plátů má vztah k dlouhodobé prognóze po provedené koronární intervenci.

Nemocní s vyšší teplotní heterogenitou v tepnách měli v období 24 měsíců po proběhlé intervenci významně častější výskyt kardiálních komplikací. Metoda měření intravaskulární teploty přinesla také poznatky o difúzním charakteru postižení věnčitých tepen u nemocných s akutními koronárními syndromy. První zkušenosti s intravaskulární termografií jsou příslibem pro další využití této metody v časné diagnostice vulnerabilních plátů a hrozících akutních koronárních syndromů.

Ramanova spektroskopie

Spektroskopické metody jsou dosud využívány v experimentálním výzkumu, obecně umožňují získávat informace o chemickém složení aterosklerotických plátů na principu interakcí mezi organickými molekulami a fotony. Ramanova spektroskopie využívá k identifikaci chemického složení biologických tkání Ramanova efektu, který vzniká při excitaci molekul světlem vlnové délky 750-850 nm.(15) Styk světla této vlnové délky s biologickou tkání vede k rozptýlení světla na různé vlnové délky.

Tato změna na různé vlnové délky je Ramanův efekt, který je závislý na chemickém složení sledovaných tkání. K vyhodnocení složení tkání vyžaduje metoda řadu dalších úprav získaných signálů, dosavadní experimentální zkušenosti prokázaly schopnost metody určit množství kalcia a cholesterolu v aterosklerotických plátech. V současné době má tato metoda řadu limitací, které výrazně omezují její praktické využití.

„Near-infrared“ spektroskopie

„Near-infrared“ spektroskopie využívá světelných paprsků vlnové délky blízké infračervenému světlu (750-2500 nm), umožňuje získat informace o kvalitativních i kvantitativních parametrech složení aterosklerotických plátů. U vulnerabilních plátů byla prokázána senzitivita a specificita pro přítomnost lipidových polí v plátu 90 %, respektive 93 %, pro přítomnost buněk zánětu pak 84 %, respektive 83 %.(16) Také tato metoda má zatím řadu limitací, které brání jejímu využití v klinické praxi.

Závěrem je možno říci, že existuje řada metod umožňujících časnou detekci aterosklerotických plátů ve věnčitých tepnách. Velkou budoucnost mají jistě neinvazívní metody. Umožní diagnostiku pacientů s vyšším koronárním rizikem, kteří budou vhodní k intenzívní hypolipidemické a možná i jiné terapii (ve stadiu výzkumu jsou např. léky inhibující oxidaci LDL-částic v plátech) a určí pacienty vhodné k invazívnímu vyšetření s perspektivou intervenčního řešení.

Invazívní metody již dnes přispěly k poznání aterosklerózy jako difúzního procesu a směřují k identifikaci lézí s vysokým rizikem destabilizace, které by mohly být indikací k „preventivnímu“ ošetření ještě před vznikem akutního koronárního syndromu.

 

MUDr. Tomáš Kovárník, e-mail: tkovarnik@yahoo.comMUDr. Jan Horák, CSc., prof. MUDr. Michael Aschermann, DrSc. Univerzita Karlova v Praze, 1. LF a VFN, II. interní klinika kardiologie a angiologie

*

Literatura

1. NEUWIRTH, J., RIENMULLER, R., TESAŘ, S., et al. Zobrazovací metody v kardiologii. In ASCHERMANN, M. (Ed.) Kardiologie. Praha : Galén, 2004, s. 293-321.

2. ERBEL, R., ROELANDT, J., GE, J., et al. Intravascular ultrasound. Martin Dunitz, 1998, p. 61-68.

3. HAUSMANN, D., ERBEL, R., ALIBELLI-CHEMARIN, MJ., et al. The safety of intracoronary ultrasound: a multicentric survery of 2207 examinations. Circulation, 1995, 91, p. 623-630.

4. BATKOFF, BW., LINKER, DT. Safety of intracoronary ultrasound: data from a Multicenter European Registry. Cathet Cardiovasc Diagn, 1996, 38, p. 238-241.

5. ERBEL, R., GE, J., GERBEL, T. Safety and limitations of intravascular ultrasound. Circulation, 1992, 86, I195.

6. MOORE, MP., SPENCER, T., SALTER, DM., et al. Characterization of coronary atherosclerotic morphology by spectral analysis of radiofrequency signal: in vitro intravascular ultrasound study with histological and radiological validation. Heart, 1998, 79, p. 459-467.

7. NAIR, A., KUBAN, BD., TUZCU, M., et al. Coronary plaque classification with intravascular ultrasound radiofrequency data analysis. Circulation, 2002, 106, p. 22002206.

8. RODRIGUEZ-GRANILLO, GA., GARCIA-GARCIA, HM., McFADDEN, EP., et al. In vivo intravascular ultrasound-derived thin-cap fibroatheroma detection using ultrasound radiofrequency data analysis. JACC, 2005, 46, p. 2038-2042.

9. DE KORTE, CARLIEE, CL., MASTIK, F., et al. Morphological and mechanical information of coronary arteries obtained with intravascular elastography: feasibility study in vivo. Eur Heart J, 2002, 23, p. 405-413.

10. MIEGHEM, C., McFADDEN, EP., SCHAAR, JA., et al. Noninvasive detection of subclinical coronary atherosclerosis coupled with assessment of changes in plaque characteristics using novel invasive modalities. JACC, 2006, 47, p. 1134-1142.

11. YABUSITA, H., BUOMA, BE., HOUSER, SL., et al. Characterisation of human atherosclerosis by optical coherence tomography. Circulation, 2002, 106, p. 16401645.

12. GRUBE, E., GERKENS, U., BUELLESFELD, L., et al. Images in cardiovascular medicine. Intracoronary imaging with optical coherence tomography. A new high-resolution technology providing striking visualization in the coronary artery. Circulation, 2002, 106, p. 2409-2410.

13. TEARNEY, GJ., YABUSHITA, H., HOUSER, SL., et al. Quantification of macrophage content in atherosclerotic plaques by optical coherence tomography. Circulation, 2003, 107, p. 113-119.

14. VERHEYE, S., KOCKY, MM., CASSCELLS, SW., et al. Termography to detect inflammed macrophage-rich plaques. Circulation, 2003,108, p. 212-213.

15. Van de POLL, SW., ROMER, TJ., PUPPELS, GJ., et al. Imaging in atherosclerosis. Raman spectroscopy of atherosclerosis. J Cardiovasc Risk, 2002, 9, p. 255261.

16. MORENA, PR., LODDER, RA., PURUSHOTHAMAN, KR., et al. Detection of lipid pool, thin cap and inflammatory cells in human aortic atherosclerotic plaques by near-infrared spectroscopy. Circulation, 2002, 105, p. 923-927.

**

Ohodnoťte tento článek!