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美国新泽西州德波拉心肺中心主任Richard Kovach教授与葛均波院士沟通手术细节并合影
2017年3月28日，复旦大学附属中山医院成功完成上海地区首2例借助新一代ELCA技术治疗复杂冠心病病例。ELCA是准分子激光冠脉内斑块消蚀术（Excimer Laser Coronary Atherectomy）的简称。激光治疗冠脉内病变最早可以追溯到20世纪80年代，但因早期并发症多，安全性低，早期的激光技术逐渐被淘汰。近些年，新一代ELCA技术问世，具有更短波长的紫外线光源，更细的导管设计以及脉冲式发射的冷光源，有效性、安全性明显提高，并在欧美国家及日本的临床应用中得到进一步验证。
一、病例分享
1. 病例一
患者，男性，60岁。因“活动后胸闷胸痛3年余”入院，有高血压病，吸烟史。入院后冠脉造影提示严重三支病变（图1）：患者拒绝外科搭桥，遂行PCI术。取6F SAL0.75指引导管送入右冠口，0.009”Fielder XT导丝成功通过次全闭塞病变处并送至左室后支远段，Sprinter 2.0*20 mm及1.5*15 mm球囊不能通过病变处。遂行准分子激光冠脉内斑块消蚀术，取ELCA激光光纤导管沿导丝送至病变处，以能量4～60 mJ/mm2，频率30～40次／秒行斑块消蚀2次（图2），Sprinter 2.0*20 mm成功通过病变处。交换Runthrough及Sion导丝至右冠远端，在Guildella延长指引导管支撑下，自右冠中段至近段串联Promus Premier 3.0×28 mm及Promus Premier 3.0×28 mm依维莫斯药物支架于远端病变处，12 atm×10秒扩张释放，再以Emperia NC 3.0*15 mm球囊于远端支架内及支架连接处16～18 atm*5秒扩张塑形，复查造影示支架扩张满意，无残余狭窄，TIMI血流3级（图3）。一月后择期行左冠介入治疗。
图1. 左主干未见明显狭窄；左前降支近中段长病变80％～85％伴斑块不稳定征象；左回旋支近中段完全闭塞，左冠提供侧支供应右冠远段显影；右冠中段最窄处狭窄99％。
图2. 6F SAL 0.75指引导管送入右冠口，0.009”Fielder XT导丝成功通过次全闭塞病变处并送至左室后支远段，Sprinter 1.5*15 mm球囊不能通过病变处，可见指引导管因球囊的反作用力离开右冠开口。取ELCA激光光纤导管沿导丝送至病变处，以能量40～60 mJ/mm2，频率30～40次／秒行斑块光化学消蚀2次，ELCA激光光纤导管成功通过病变。
图3. 冠脉内准分子激光斑块消蚀术后，造影提示右冠中断残余狭窄减轻至80％，Sprinter 2.0*20 mm顺利通过病变处并成功扩张，自右冠中段至近段串联两枚Promus Premier 3.0×28 mm依维莫斯药物支架，复查造影示支架扩张满意，无残余狭窄，TIMI血流3级。
2. 病例二
患者，男性，51岁。因“胸痛一月”入院，有高血压病史，一年前曾行前降支PCI史。入院后冠状动脉造影见左主干未见明显狭窄；左前降支近中段原植入支架管腔通畅；左回旋支中段完全闭塞，前降支远段提供侧枝供应钝缘支及右冠远段显影。右冠近中段弥漫性病变狭窄80％，中远段完全闭塞（图4）。7F AL1指引导管送入右冠口，Cosair 微导管支撑下先后使用0.009”Fielder XT及Sion导丝成功通过闭塞病变处并送至远段，对侧造影显示远段在真腔内。与上个病例不同，先后使用Tazuna 1.25*15 mm、Sprinter 1.25*15 mm及1.5*6 mm球囊能够成功通过病变处，但Tazuna 2.0*15 mm球囊无法充分扩张（图5），遂行准分子激光冠脉内斑块消蚀术，取ELCA激光光纤导管沿导丝送至病变处，以能量40～60 mJ/mm2，频率40次／秒行斑块消蚀4次，Tazuna 2.5*20 mm球囊能通过病变并成功扩张（图5），送入Runthrough及Sion导丝至左室后支和后降支远端，自右冠远段段至开口串联Xience Prime 2.5×38 mm、3.0*38 mm及3.5*33 mm依维莫斯药物支架，10～12 atm×10秒扩张释放，再以支架球囊于支架内16-18 atm*5秒扩张塑形，复查造影示支架扩张满意，无残余狭窄，TIMI血流3级（图5）。一月后择期回旋支介入治疗。
图4. 左前降支近中段原植入支架管腔通畅，未见再狭窄；左回旋支中段完全闭塞，前降支远段提供侧枝供应钝缘支及右冠远段显影。右冠近中段弥漫性病变狭窄80％，中远段完全闭塞。
图5. Tazuna 2.0*15mm球囊均无法充分扩张，可见明显球囊腰征，遂行冠脉内冠脉内激光成形术，ELCA激光光纤导管沿导丝送至病变处，以能量40～60 mJ/mm2，频率30～40次／秒行斑块激光化学消蚀4次，Tazuna 2.5*20 mm球囊能通过病变并成功扩张，腰征消失，植入两枚支架后右冠最后造影图。
二、技术分析与讨论
激光治疗动脉粥样硬化始于1980年，然而，当时导管和技术处于原始阶段，易产生多种并发症。但随着导管技术的改良以及安全激光消蚀技法的引入，改善了临床结果。本文结合典型案例和相关临床数据阐述新一代准分子激光斑块消蚀术（ELCA）的原理和临床实践。
1. 原理及机制
准分子激光是一类脉冲气体激光，混合惰性气体与卤素元素（如XeCl）作为活性介质以产生短波长、高能量的紫外线（UV）脉冲光源。激光穿透深度与波长直接相关，采用UV激光（更短的波长308 nm）拥有更浅的穿透深度（<50 μm）、释放更小的热量以及更少的不必要的组织损伤，确保安全性。准分子激光组织消融由三种不同机制介导(图6)：光化学效应、光热效应以及光机械效应。紫外线激光光线被血管内物质吸收并破坏碳-碳双键（光化学效应）。这使得细胞内液温度升高，从而导致细胞破裂并在导管前端产生蒸汽气泡（光热效应）。这些气泡的膨胀和暴缩瓦解了血管内的阻塞成分（光机械效应）。释放的碎片直径小于10 μm，它们可被网状内皮系统所吸收从而避免微血管的阻塞。紫外光源穿透组织并产生蒸汽气泡所需要的阈值量称之为“能量密度”（30～80 mJ/mm2）。1秒内脉冲激发次数“脉冲频率”。每次脉冲的持续时间叫做“脉冲持续时间”即脉宽（通常不超过125 ns）。根据病变斑块性质，选择合适的能量密度及脉冲频率。在我们第一个病例中采用能量密度40 mJ/mm2、频率30 Hz以及60 mJ/mm2，频率40 Hz行斑块共消蚀2次，球囊即可通过病变；但对第二个病例，球囊不能充分扩张，考虑有更高密度的纤维钙化病变所致，进行有效的消融则需要更高的能量密度和脉冲频率，具体采用4次斑块消蚀（40 mJ/mm2斑块消蚀1次，60 mJ/mm2，频率45 Hz行斑块消蚀3次），球囊才被充分扩张。
图6：ELCA系统及工作机制。ELCA激光机（CVX-300 Spectranetics®）及直径为0.9 mm快速交换型激光导管（X80）和头端放大。紫外激光光线被血管内物质吸收并破坏碳-碳双键（光化学效应）。这使得细胞内液温度升高，从而导致细胞破裂并在导管前端产生蒸汽气泡（光热效应）。这些气泡的膨胀和暴缩瓦解了血管内的阻塞成分（光机械效应）。因此光化学效应、光热效应以及光机械效应三种联合效应可以安全消蚀溶解血管内的血栓、斑块等组织。
2. 操作步骤
所用仪器及器械包括：ELCA激光机（CVX-300 Spectranetics®），快速交换型激光导管（X80）。 激光机需在使用前预热5 min，先将导管内腔经肝素化冲洗，将末端连接至激光操纵台，进行导管校准。导丝通过病变后，将激光导管沿导丝缓慢向靶病变部位推进。接近靶病变时，设定能量，初始能量密度可设定为30-40 mJ/mm2，初始脉冲频率为30 Hz，最大能量密度不超过80 mJ/mm2，最大脉冲频率为80 Hz。在球囊不可通过或不可扩张的病变部位，由近及远推送激光导管，为增加斑块消融效果，推进的速度要控制在0.5 mm/s以下。在消融过程中，要保证冠状动脉内快速滴注生理盐水对激光导管进行冷却。全程透视激光导管前进过程，关注导管压力及心电图变化。激光导管撤出后，再根据标准术式行球囊扩张，置入支架。
3. 注意事项
在操作过程中，应当仔细选择指导导管使得激光操作时有充分的支撑并保持同向性，我们的两例病例及分别采用支撑力较强的6F SAL 0.75及7F AL 1指引导管。其次，尽可能的清除导管与组织间交界面的血液，需将1 L装0.9％生理盐水溶液通过三通接头接入管中，在屏幕上确认一旦开始冲洗造影剂时，将5 ml生理盐水溶液一次性注入，并在整个激光激发过程中以1～2 ml/秒的流量进行持续灌洗。引导导管应当插入良好并与动脉同向，确保生理盐水能够输送到导管前端。最后，推进导管速度要慢，可以小于1 mm/s向前推进进入病灶传递激光能量脉冲，使得有足够的时间吸收和消蚀。在我们的两例病例中，由于第一次操作，导管推进的速度是0.5 mm/s，结果消蚀作用良好。
4. 禁忌证及并发症的预防
除了缺少知情同意和无保护左主干病变以外，ELCA几乎没有绝对的禁忌证。另外，慢性完全性闭塞病变（CTOs）行介入治疗时，如果有长段导丝进入内膜下的，不推荐进行ELCA手术。ELCA的并发症与常规PCI遇到的情况类似。一些特殊情况可能是由于生理盐水灌注中断或造影剂污染所致，导致发热过多致血管穿孔风险的增加。
5. ELCA有效性及临床适应证
随着ELCA技术的改良，有效性提高，许多适应证应运而生。
（1）急性冠脉综合征及心肌梗死
急性心肌梗死合并心电图ST段抬高的推荐治疗方式主要是PCI。ELCA可以有效除血栓、促进纤维蛋白溶解、血小板抑制效应并伴随斑块消蚀而获益。目前一项较大的临床研究，心肌梗死准分子激光急诊血运重建多中心队列研究（CARMEL）入组了151例急性心梗患者，65％的患者犯罪血管中存在大块的血栓负荷。接受ELCA后，心肌梗死TIMI血流分级显著增加（由1.2增至2.8），血管造影显示狭窄降低（83％降至52％），严重冠脉不良事件（MACE）的发生率低至8.6％。在动脉伴有大块血栓负荷的病变中可以观测到发挥了最大效果。
（2）无法穿通／无法扩张的病变
当用细小的球囊无法穿通病变或者球囊扩张不充分时会导致球囊治疗失败。我们报道的两例病例分别属于此两种情形。ELCA在无法穿通或无法扩张的狭窄中具有很高的成功率，达到96％，当然在典型钙化病例中，有效率略有下降（79％）。这是因为ELCA的成功率因钙化病变中柔软组织含量的不同而有所差异。
（3）慢性完全性闭塞病变（CTO）
器械无法穿过病变或者远端纤维帽阻碍导丝远端的通过。ELCA消蚀效果输送至病变结构时，削弱CTO组分之间的连接键。此外ELCA还可发挥抗血栓作用以及抑制血小板聚集，降低血栓并发症的风险。据报道ELCA治疗CTO疾病的成功率高达86％～90％。
（4）支架内再狭窄（ISR）
ISR是PCI术的主要受限原因，在药物支架时代，ISR的发生率亦有5.1％～10.2％。ELCA不会改变金属支架的耐久度，当五种类型金属支架接受2.0 mm偏心型准分子激光导管1000次激光能量脉冲也没有任何明显物质的释放。临床研究也证实了ELCA 较单纯的球囊血管成形术有更佳IVUS 横断面面积、更大的管腔直径以及消蚀更多的内膜增生组织。且6个月的靶血管血运重建率有减少的趋势，（21％比38％；p=0.083）。对再狭窄段的治疗使用光学相干层析成像（OCT）和光学频域成像发现，激光治疗既能消融腔内的动脉粥样硬化物质也能消融腔外的动脉粥样硬化物质。因此，如果再狭窄的机制是部分支架扩张不足，ELCA 增加了获得更大的支架扩张程度以及更持久的长期预后的可能性。因此，ELCA是一种治疗ISR安全有效的技术手段。
（5）大隐静脉桥血管病变（SVG）
SVG病变通常包括常含有血栓的退行性弥漫性病变斑块以及具有远端栓塞的倾向。ELCA是一种更为安全的选择，可以在SVG-PCI中有的放矢进行斑块消融。对退行性旁路移植物的ELCA手术中远端栓塞的发生率是很低（1％～5％），在大部分病例中可以避免常规远端保护装置的放置。由于近年来CTO治疗的进步，术者可能会越来越少地采用SVG-PCI治疗闭塞的原位血管。尽管如此，如果SVG-PCI确有必要，ELCA依然是一种有效的辅助治疗介入手段。
（6）分叉病变
通常PCI治疗分叉病变最好的处理策略是对血管主干予以单一支架植入同时予以侧支的保护。然而，在大血管中存在广泛的侧支病变可能同样需要在侧支中植入支架。ELCA消蚀侧支病变使得血管主干单一支架植入方式可能在这些病例中存在价值。
6. ELCA治疗的安全性
在血管内使用任何医疗器械都具有可能导致并发症的风险。ELCA也不例外。一项纳入1,099例患者数据的共20多项研究的荟萃分析显示：ELCA主要不良心脏事件（MACE）和穿孔的发生率分别为1.1％（0～5.3％）及0.46％（0～2.0％）。MACE发生率低于“真实世界的”PCI支架注册试验，如Endeavor All Comer以及Xience V注册试验30天MACE 的发生率均为2.7％。ELCA穿孔发生率与同时期的纳入9000多例的接受PTA和支架置入术荟萃分析研究结果类似，后者穿孔发生率为0.59％。值得注意的是，虽然支架分析是针对患有不同复杂病变程度的未经选择的患者，但是冠状动脉激光去除术是统一使用在最复杂的病变亚组里的。相比之下，在对18,061例患者进行的一次大型荟萃分析中证明在复杂CTO手术中的常规PTCA术穿孔发生率更高，最高可达13.6％。这些结果表明总体来看冠状动脉激光去除术的安全性与常规PCI术相比有优势。
三、结 论
ELCA术在我院具有复杂冠脉病变的2例患者中应用成功，结合已有的研究结果，ELCA适合于复杂性日益增加的冠状动脉介入手术，可以用于处理血栓病变、中度钙化病变、慢性完全闭塞性病变、球囊难以扩张病变、支架内再狭窄及分叉病变等。总之，病例数据的增加，手术经验的积累，ELCA可被认为安全有效，最终可以使那些可能难以使用常规冠状动脉介入手术进行治疗的患者受益。
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