OCT کارآگاه ریزبین؛ آنالیز پلاک‌های آترواسکلروتیک

اگر چه آنژیوگرافی کرونری روش رایجی برای تصویربرداری و ارزیابی پلاک‌های آترواسکلروتیک است، ولی تنها توانایی ثبت تصاویر را به صورت دوبعدی دارد، بنابراین جزییات اندکی از دیواره‌ عروق را نشان می‌دهد. معمولا بیماری‌‌های عروق کرونری (‏AD‏) با حضور پلاک‌های ‏flow-limiting‏ بزرگ شناخته می‌شوند، اما بسیاری از سندروم‌های کرونری ناشی از گسستگی پلاک‌های آنژیوگرافیک کوچک‌تر هستند، که تحت عنوان پلاک‌های پرخطر شناخته می‌شوند و معمولا با فیبروز‌های کوچک و نازکی با ضخامت کمتر از ۶۵ میکرون پوشیده می‌شوند و در اکثر مواقع تعداد ماکروفاژهای متناظر با این پلاک‌ها نیز افزایش می‌یابد. بنابراین ثبت این پلاک‌های پرخطر به دلیل داشتن ساختارهای در حد میکرون نیاز به تصاویری با رزولوشن بسیار بالا دارد که از طریق ‏OCT‏ این امکان فراهم می‌شود.ابتدا در سال ۲۰۰۲ از ‏OCT‏ برای تشخیص سه نوع پلاک هیستولوژیک تحت عنوان فیبروز(‏fibrosis‏)، بافت فیبروز نسبتا کلسیفیه شده(‏fibrocalcific‏) و ‏lipid rich‏ استفاده شد. ‏
نتایج استفاده از ‏OCT‏ درون عروقی، توانایی این سیستم را در نمایش و تشخیص ضایعات آترواسکلورتیک با جزییات میکروسکوپیک به ویژه آن دسته از ضایعات که به نظر می‌رسد باعث خون‌ریزی‌های ناگهانی می‌شوند، تأیید می‌کند. ویژگی کلیدی ‏OCT‏ که باعث می‌شود استفاده از آن در این موارد روز به روز گسترش یابد، رزولوشن بالا و سایز کوچک فیبرهای تصویربرداری مبتنی بر فیبر آنها است. شریان‌های کرونری سالم دارای دیواره‌هایی هستند که ضخامت آنها در حد چند میلی‌متر است و شریان‌های منقبض و تنگ ممکن است قطری کمتر از ۱ میلی‌متر داشته باشد. ‏OCT‏ سیستم مناسبی برای تصویر برداری از ساختارهایی با چنین ابعادی است. برای انتقال اطلاعات ‏OCT‏ از سیم‌های هادی استاندارد و کاتترهای هادی استفاده می‌شود اما پروب‌های ‏OCT‏ باید در عین حال آنقدر کوچک باشند که با قطر شریان کرونری مد نظر متناسب باشند. از آنجا که این سیستم یک بار مصرف است بنابراین باید قیمت پایینی نیز داشته باشند. در ضمن برای ثبت توالی تصاویر از شریان‌ها در هنگام ضربان قلب باید نرخ تصویربرداری سریع باشد (بیش از ۵/۰ فریم در ثانیه).
این سیستم شامل ۴ جزء اصلی است
۱) موتور تصویربرداری سرعت بالا
۲) کامپیوتر با صفحه کلید و دو نمایشگر
۳) یونیت واسط پروب (‏PIU‏)
۴) پروب تصویربرداری کرونری
در کنار موتور تصویربرداری یک اینترفرومتر نور باند گسترده پلی کروماتیک منتشر شده از دیود سوپرلومنیسنت پلاریزه (‏SLD‏) را به دو پرتو نمونه و مرجع تقسیم می‌کند. ‏SLD‏ دارای توان ‏‏۵ و طول موج بین ‏‏۱۳۵۰-۱۲۸۰ است. پرتو نمونه در پروب تصویربرداری توسط یک کوپلر فیبر چرخشی در کنار ‏PIU‏ کوپل می‌شود. به منظور اسکن طولی رگ‌های خون برای تشکیل تصویر سه بعدی، ‏PIU‏ شامل یک مکانیسم موتوریزه است که فیبر اپتیکی را از میان غلاف شفاف پروب ‏OCT‏ در هنگامی فیبر در حال چرخش است برمی‌گرداند.
بخشی از نور پس‌پراکنده از شریان از طریق پروب تصویربرداری به اینترفرومتر می‌رسد و با پرتو مرجع ترکیب می‌شود. سیگنال‌ها به صورت جداگانه ثبت می‌شوند و پس از دیجیتال کردن سرعت بالا سیگنال‌ها فیلتر می‌شوند و توسط مدارهای دیجیتال برنامه‌ریزی شده دمدوله می‌شوند. بلوک اساسی پروب ‏OCT، هسته فیبر اپتیکی شامل فیبر تک مد با میکرولنز و دی‌ فلکتور پرتو است که در نوک آن جا سازی شده است (شکل۱).‏
OCT‏ توانایی تشخیص سه پلاک (فیبروز، ‏lipidrich، ‏calcified‏) را دارد. شکل ۲، مقایسه هیستولوژی گوناگونی ضایعات را با تصاویر ‏OCT‏ به دست آمده از پلاک‌ها نشان می‌دهد.‏
علاوه بر توانایی ‏OCT‏ در تصویربرداری درون عروقی این سیستم می‌تواند نقش مهمی را به عنوان راهنما در جراحی‌های مربوط به عروق بازی کند. جراحان قلب بیش از یک میلیون کاتتریزاسیون کرونری‌ در هر سال انجام می‌دهند.بسیاری از اصلاحات شامل کاشت و جایگذاری یک یا بیش از یک استنت است. برای کاهش این احتمال که بافت ممکن است درون استنت رشد کند و باعث انقباض و تنگ شدن رگ شود استنت باید خیلی با دقت قرار داده شود. اگرچه ‏IVUS‏ روش خوبی برای هدایت جراح در جایگذاری استنت است اما رزولوشن بسیار بالا ‏OCT‏ باعث شده که کاربرد آن روز به روز افزایش یابد (شکل ۳).
در مقایسه با ‏IVUS، ‏OCT‏ دید شفاف‌تری از پروسه جایگذاری استنت و موقعیت آن نسبت به دیواره رگ‌ها ایجاد می‌کند و باعث می‌شود ضایعات احتمالی ایجاد شده در اثر این پروسه کاهش یابد. ‏OCT‏ درون عروقی، رشد مجدد لایه‌های داخلی رگ را به خوبی نشان می‌دهد (شکل ‏b‏۳). اگر چه ‏OCT‏ نمی‌تواند ساختارهای عمیق را به خوبی ‏IVUS‏ نشان دهد عمق نفوذ آن برای تصویربرداری از ضایعات ایجاد شده توسط پلاک‌های ضخیم کافی است. تصویربرداری آنژیوگرافی اشعه ایکس قدیمی‌ترین روش برای تصویربرداری از شریان‌های کرونری است. در هنگام انجام این روش تصاویر اشعه ایکس فلوروسکوپیک با استفاده از عوامل کنتراست رادیو پرتوناگذر به شریان هدف از طریق کاتتر وارد شده از طریق پا یا بازو تزریق می‌شود. (پرتوناگذری: کیفیت یا خاصیت متوقف‌سازی عبور انرژی تابشی مثلاً در مورد پرتوی ایکس نواحی دارای چنین خاصیتی در فیلم اشعه دیده روشن یا سفید به نظر می‌رسند).‏
این روش دو محدودیت اساسی دارد، زیرا بسیار تهاجمی است و در ضمن اطلاعات بسیار اندکی را در مورد ضایعات آترواسکلروتیک در حال رشد اطراف دیواره رگ‌ نشان‌ می‌دهد. روش تصویربرداری ایده‌آل عروق کرونری باید بتواند باریک شدن عروق را همراه با ویژگی‌های پلاک‌هایی که دیواره رگ را تهدید می‌کند نشان دهد. در ضمن ارزان قیمت و غیرتهاجمی نیز باشد. در سال ۱۹۸۰ روش تصویربرداری ‏IVUS‏ یا التراسوند درون عروقی به این منظور طراحی شد. این سیستم‌ها از ترانسدیوسر التراسونیک چرخشگر یا آرایه‌ای از ترانسدیوسرهای ثابت که در نوک کاتتر کار گذاشته شده‌اند، استفاده می‌کند تا نمایی از مقطع عرضی رگ را نشان دهند.
این روش می‌تواند حجم پلاک‌ها و محل رسوبات کلسیمی را نشان دهد. رزولوشن سیستم‌های ‏IVUS‏ موجود ۳۰۰-۱۰۰ میکرومتر است که برای نمایش کلاهک‌های فیبروز نازک و کوچک که بسیار خطرناک هستند و باعث پاره شدن پلاک می‌شوند، کافی نیست. آنژیوسکوپی شریانی دید بهتری از شریان‌ها را ایجاد می‌کند. در این روش از آندوسکوپی مینیاتوری همراه با فیبر نوری استفاده می‌شود که از طریق کاتتر به قلب وارد می‌شود. پس از انسداد شریان به صورت مختصر توسط بالن و کنار زدن خون باقیمانده از ناحیه مورد نظر پزشک می‌تواند ترومبور، پلاک و سایر حالت‌های غیرطبیعی عروق را مشاهده کند. اگر چه آنژیوسکوپی توانایی خوبی در نمایش ضایعات عروقی دارد اما نمی‌تواند ضایعات زیر سطح را نمایش دهد. مانند ‏IVUS، آنژیوسکوپی هم بسیار تهاجمی و گران‌قیمت است، ‏EBCT‏ روش توموگرافی کامپیوتری با پرتوهای الکترونی است که از پرتوهای الکترونی برای جمع‌آوری تصاویر لحظه‌ای از شریان‌های کرونری بدون نیاز به کاتریزاسیون یا پروسه‌های تهاجمی استفاده می‌کند. برای ارزیابی یک ‏CAD‏ (حملات قلبی ناگهانی)‏EBCT‏ درجه کلسفیکاسیون (سخت شدن) دیواره شریان‌ها را بررسی و اندازه‌گیری می‌کند. ازآنجا که ذخایر کلسیم و میزان آنها رابطه مستقیمی با فاکتورهایی که منجر به مرگ ناگهانی در حملات قلبی می‌شوند، ندارد، این ارزیابی نسبتاً مناسب نیست.
اگرچه تصویربرداری التراسوند درون عروقی (‏IVUS‏) (۳۰-۲۰) روش کامل‌تری نسبت به آنژیوگرافی است و توانایی آن در هدایت پروسه استنت‌گذاری، تشخیص گرفتگی‌های عروق کرونر و ارزیابی عمل‌های اصلاحی عروق کرونر را به خوبی دارد. اما آنالیز میکروساختارهایی مثل پلاک‌ها با روش تصویربرداری ‏IVUS‏ با محدودیت‌هایی روبه‌رو است، زیرا رزولوشن تقریباً پایین است و محدوده دینامیک (کمتر از‏‏۵۰) نیز کوچک‌ است.
بنابراین به تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری برای تشخیص ناپایداری پلاک‌ها نیاز است. اگر چه عمق نفوذ تصاویر ‏OCT‏ در بافت‌های غیرشفاف به چند میلی‌متر محدود است رزولوشن بالای آن یعنی (۱۵-۱۰ میکرومتر) که ۱۰ مرتبه بزرگ‌تر از رزولوشن التراسوند، ‏MRI‏ و ‏CT‏ است باعث شده که از آن در این گونه موارد استفاده است. علاوه بر این ‏OCT‏ به علت استفاده از فیبرهای نوری سیستمی کوچک است که قابل جایگذاری درون کاتتر یا آندوسکوپ است.
● مقایسه ‏OCT‏ با سایر روشهای تشخیصی پلاکهای آترواسکلروتیک
استفاده و مقایسه ‏OCT‏ با استاندارد طلایی برای ثبت این پلاک‌ها نشان داد که ‏OCT‏ رزولوشن و حساسیت بسیار بالایی برای شناسایی پلاک‌های آهکساز(‏calcific‏)و ‏lipid rich‏ دارد. تحقیقات نشان می‌دهد، از آنجا که در این موارد تعداد ماکروفاژها نیز افزایش می‌یابد، با توجه به انحراف برگشتی شدید ناشی از ماکروفاژها، حساسیت و قدرت ‏OCT‏ در ثبت هر دو این پلاکها بیش از %۹۰ است. دستی و قابل حمل بودن پروب ‏OCT‏ و کاتتر آن نسبت به کاتتر ‏IVUS‏ یکی دیگر از مزایای این روش است. بنابراین در تشخیص سکته قلبی (‏MI‏) و آنژین صدری نیز می‌توان از این روش استفاده کرد.
دقت تشخیصی سیستم ‏OCT‏ برای تقسیم‌بندی انواع بافت به خوبی شناخته شده است. برای مقایسه حساسیت و توانایی ‏OCT‏ و التراسوند درون عروقی رایج (‏C-IVUS‏)‏‎ ‎و التراسوند درون عروقی مبتنی بر پس‌پراکندگی(‏IB-IVUS‏) برش‌های یکسانی از نظر هیستولوژی مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
سیگنال‌های التراسوند با استفاده از سیستم ‏IVUS‏ و با استفاده از یک کاتتر ‏MHZ‏ ۴۰ با رزولوشن ۸ بیتی به دست ‌آمده اند.
با استفاده از استاندارد طلایی در تصویربرداری هیستولوژی حساسیت ‏OCT‏ برای تقسیم‌بندی توده‌های لیپیدی، فیبروز و کلسیفیکاسیون به ترتیب %۱۰۰، %۹۸ و %۹۵ بوده است. حساسیت ‏IB-IVUS‏ به ترتیب عبارت است از: %۱۰۰، %۹۴ و %۸۴ و حساسیت ‏C-IRUS‏ عبارت است از: %۱۰۰، %۹۳ و% ۶۷با توجه به عمق نفوذ ‏OCT‏ می‌توان گفت که ‏OCT‏ بهترین پتانسیل را برای تقسیم‌بندی بافت در پلاک‌های کرونری دارد. ‏IB-IVUS‏ پتانسیل بهتری در تشخیص ضایعات فیبروز و توده‌های لیپیدی نسبت به ‏C-IVUS‏ دارد.روش‌های کلینیکی متعددی برای تعیین انواع بافت‌های پلاک‌ها و تقسیم‌بندی پلاک‌ها بر اساس آنالیزهای ریاضی سیگنال‌های التراسوند ارایه شده‌اند. ‏OCT‏ توانایی زیادی در ثبت تصاویر با رزولوشن بالا از مقطع عرضی با رزولوشن محوری در حد ۱۵ میکرومتر و رزولوشن جانبی ۲۰ میکرومتر دارد. تصاویر ‏OCT‏ از پلاک‌های آترواسکلروتیک کرونر انسان در مقایسه با ‏IVUS‏ خیلی بهتر هستند. در مقایسه با ‏OCT‏ می‌توان گفت که ‏C-IVUS‏ و ‏IB-IVUS‏ تقریباً نتایج یکسانی دارند.
‏● تصویربرداری ‏IB-IVUS
‏ تصاویر ‏C- IVUS‏ نیاز به سیستم ‏IVUS‏ دارند و از کاتتر ۴۰ مگاهرتزی استفاده می‌کنند. به علاوه از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده می‌شود که اطلاعات می‌تواند درآن ذخیره شود. سیگنال‌های التراسوند با رزولوشن ۸ بیتی ذخیره می‌شوند. سیگنالهای ذخیره شده به صورت ‏offline‏ قابل بررسی هستند. مقادیر پس پراکنده جمع شده به عنوان توان میانگین با مقیاس دسی بل اندازه‌گیری می‌شوند. به منظور دستیابی به موقعیت عرضی و چرخشی قسمت‌ مورد نظر، سوزن‌های جراحی متعددی با دقت به درون شریان‌های کرونری وارد می‌شود و نواحی که سوزن‌ها در آنها فرو رفته‌اند، پیش از تصویربرداری ‏OCT‏ و ‏IVUS‏ با جوهر خاصی مشخص می‌شوند تا به عنوان نقاط مرجعی برای بررسی هیستولوژی در نظر گرفته شوند. سپس کاتتر درون شریان‌های کرونری پیش می‌رود و با استفاده از یک ابزار با نرخ ‏‏ ۵/۰، ‏pull-back‏ می‌شود. پس از اینکه تصویربرداری انجام شد قسمت مشخص شده با جوهر به عنوان ناحیه مرجع برای تعیین قسمت‌های مورد نظر برای استفاده در هیستولوژی استفاده می‌شوند.
‏● تصویربرداری ‏C-IVUS
تمام تصاویر ‏C-IVUS‏ به‏‎ ‎صورت ‏gray-scale‏ و با نرخ ۸ بیت دیجیتال می‌شوند و برای بررسی و آنالیزهای آینده در کامپیوتر ذخیره می‌شوند.
برای مقایسه این سه روش شریان‌های کرونری با هر سه روش تحت تصویربرداری قرار گرفته‌اند. دو روز پس از تثبیت با فرمالین %۱۰، نمونه‌های شریانی حلقه‌ای شکل برای تصویربرداری آماده می‌شوند و برش‌های عرضی به اندازه ۴۰ میکرومتر به این بافت‌ها اعمال می‌شود.
‏● آنالیز آماری
مقادیر ۶۱/۰ تا ۸/۰ نشان‌دهنده تطبیق خوب بین تصاویر حاصله از ‏OCT‏ و ‏IVUS‏ و مقادیر ۸۱/۰ تا ۱ نشان‌دهنده نتایج بسیار عالی بین این دو روش از تصویربرداری است.حساسیت ‏OCT‏ برای شناسایی کلسفیکاسیون، فیبروز، توده‌های لیپیدی، هیپرپلازی داخلی (افزایش غیرطبیعی در تعداد سلول‌های طبیعی با آرایش طبیعی در یک عضو یا بافت که موجب افزایش حجم آن می‌شود) به ترتیب %۱۰۰، %۹۸، %۹۵ و% ۸۶ است. حساسیت ‏IB-IVUS‏ در همین ۴ مورد به ترتیب%۶۷ و% ۸۴، %۹۴ و %۱۰۰ و حساسیت ‏C-IVUS‏ به ترتیب در سه مورد اول %۶۷ و% ۹۳ ، %۱۰۰ بوده است. تطابق کلی بین ‏OCT‏ و تشخیص‌های هیستولوژیک بسیار خوب بوده (۱-۸۵/۰)، تطابق ‏IB-IVUS‏ (۹۲/۰-۶۹/۰) و ‏C- IVUS‏ (۷۷/۰-۴۲/۰) بوده است.نتایج نشان داده است که تصاویر ‏OCT‏ تطابق بیشتری با تحلیل‌های هیستولوژیک نسبت به دو روش دیگر دارد. در ضمن هایپرپلازی داخلی را نمی‌توان توسط روش ‏C-IVUS‏ ثبت کرد و ثبت آن با این روش تنها پس از جایگذاری استنت برای بررسی تنگی مجدد امکان‌پذیر است. زیرا دلایل زیادی برای تنگی مجدد در هایپرپلازی داخلی وجود دارد که شرایط کاملاً ویژه‌ای را ایجاد می‌کنند. در حالیکه دیگر ‏OCT‏ می‌تواند همین عارضه را به عنوان سیگنال‌های بسیار قوی دریافت کند.
‏● محدودیت‌های موجود
مقایسه تصاویر تنها به بررسی سطوح دیواره رگ محدود می‌شود، زیرا عمق نفوذ ‏OCT‏ محدودیت دارد. اگرچه این مسأله باعث افزایش‌ دقت ‏OCT‏ می‌شود اما دقت دو روش دیگر وابسته به ‏IVUS‏ را کاهش می‌دهد. نمایش تصاویر در ‏OCT‏ تنها زمانی امکان‌پذیر است که خون با محلول نمکی از روی بافت مورد نظر کنار زده شود، بنابراین تصویربرداری در محلول نمکی انجام شده است.به علاوه نمونه‌های شریانی تحت تأثیر فشارهای فیزیولوژیک قرار نگرفته‌اند. پلاک آترواسکلروتیک در حالت کلی شامل همپوشانی از ترکیبات مختلف بافت‌ها است، پس ممکن است غیرهموژن باشد. بنابراین دقت در بررسی و مقایسه روش‌های مختلف می‌تواند وابسته به ابعاد بخش‌های مختلف برش باشد و باید سعی شود تا جای ممکن برش‌های نمونه‌ها کوچک انتخاب شوند. ‏
شکل ۱)هسته پروب ‏OCT‏ پرخشی مورد استفاده برای تشخیصهای درون عروقی
شکل ۲) مقایسه تصاویر ‏OCT‏ (سمت راست) و هیستولوژی (چپ) ضایعات کرونری در شریان‌های جسد‏
شکل ۳) مثال‌های از تصویر ‏OCT‏ جایگذاری استنت در عروق کرونری، (‏a‏) رشد اندک در اطراف استنت ۶ ماه پس از کاشت‏
شکل ۴ ‏b‏) ضایعه ‏calcified‏ (فلش) دیواره شریان قسمت خارجی شریان در حالت نرمال‏
شکل ۵) برش عرضی تصویربرداری، نواحی مورد نظر به صورت تصادفی در هر تصویر قرار گرفته‌اند (مربع‌های قرمز).
‏A‏) تصویر هیستولوژیک، ‏B‏) تصویر ‏OCT‏ ، ‏C‏) ‏C-IVUS‏ و ‏IB-IVUS (D‏ را نشان می‌‌دهد. توده لپپتیدی در هیستولوژی ثبت شده است. (فلش در ‏A‏). همین توده توسط ‏OCT‏ به عنوان ناحیه سیگنال ضعیف با حاشیه پراکنده هموژن (فلش در ‏B‏) شناخته شده و در ‏IB-IVUS‏ به صورت ناحیه آبی رنگ ثبت شده است. (فلش در ‏D‏)، اما این توده توسط روش ‏C-IVUS‏ قابل شناسایی نبوده است.

نویسنده: مهندس سرور بهبهانی

منبع : ماهنامه تخصصی مهندسی پزشکی