1.冠状动脉内超声IVUS
血管内超声(intravascularultrasound，IVUS)是指无创性的超声技术和有创性的导管技术相结合，利用安装在心导管顶端的微型高频(20-40MHz)超声换能器，在血管内发射和接收高频超声信号，在冠状动脉内靠近血管内膜探查可获得血管壁全层(内膜、中层、外膜)、度管腔横断面高清晰度数字图像，实时显示血管的横切图像，能清晰显示管壁结构的厚度，管腔大小和形态等，甚至可以辨认钙化、纤维化和脂质池等病变。通过测量血液与血管内膜声学界面前缘可算血管腔横截面积(LCSA)、中膜与外膜前缘计算中膜-外膜间横截面积(MCSA)、粥样斑块容积，IVUS检测可获得精确的在体动脉硬化程度、血管重塑形态变化图像。因此，IVUS的应用已经拓展到整个PCI过程，成为常规PCI辅助技术，也被誉为PCI医生的“第三只眼睛”，有望成为冠脉血管检查新的“金标准”。
1.1IVUS系统成像原理
血管内超声(IntravenousUltrasound，IVUS)是根据物理学的“压电晶体”效应完成超声检测。当电流通过超声导管上的超声传感器时，压电晶体产生形变而发射超声信号，超声信号遇到声阻抗不同的血管组织时会产生反射和散射，反射回来的超声信号碰击压电晶体时产生电信号，电信号传递到图像处理系统。根据往返时间和在介质中的传播速度得到目标点的位置，以不同的灰阶显示回波信号的强弱，生成冠脉血管横截面超声图像，匀速回撤超声导管，形成了IVUS超声图像序列。超声导管的空间分辨力和对比度分辨力决定了血管内超声的图像质量。超声压电换能器频率越高、波长越短、分辨率越好、穿透力越差，但由于血细胞散射噪声使得血管腔内和血管壁的界面对比度减少，区分血管腔内和血管壁困难，实际图像质量差，所以一般的血管内超声换能器频率为20～60MHz。
图1.IVUS血管内呈现像示意图
正常冠状动脉的血管壁由具有不同回声特性的层状结构组成，在IVUS影像上呈现3层结构：内层代表内膜和内弹力膜，表现为纤薄的白色回声带;中层由内、外弹力板分别和血管内膜、外膜分开，其不反射超声波呈现为无回声层(黑色或暗灰色)，代表中膜;外层有特征性的“洋葱皮”样表现，代表外膜和外膜周围的组织。血管的外膜边界通常无法识别，主要是由于外膜和周围组织无明显的回声差异。值得注意的是，IVUS上的3层结构并不真正代表血管的3层结构，仅有两个清楚的界面与组织学对应，为管腔-内膜交界面和中膜-外膜交界面。
图2.IVUS影像中动脉壁的三层结构
1.2IVUS系统组成部分
血管内超声仪器IVUS系统包括系统主机、导管控制手柄、呈像导管、换能器等，整体而言IVUS主要由3个部件组成：超声导管、导管回撤系统和超声主机。其中，超声主机主要是储存IVUS数据及进行后处理，在介入操作过程中医师应用图像加工及组织特征描述技术等去评估狭窄程度、动脉粥样硬化斑块等。导管回撤装置是将导管放置于病变冠状动脉远端，然后以手动或利用自动回撤系统以0.5～1mm/s的速度回撤，在回撤过程中避免停顿，否则会影响重建图像的准确性。
图3.IVUS设备构成
超声导管由超声探头和微导丝集成，通常为长cm，尖端大小3.2～3.5F(外径1.2～1.5mm)可以通过5～6F的指引导管。IVUS导管在造影图像上可视并随着导丝前进，导丝放置在塑料鞘中心或与其紧邻放置。
图4.IVUS超声导管结构图
图5.泰尔茂的NavifocusWR导管规格说明
目前冠状动脉内超声成像频率为20～60MHz，可以提供70～um的轴向分辨率，～um的横向分辨率以及5～10mm的穿透力。IVUS超声探头有两种：单晶体机械探头系统和相控阵多晶体探头系统。
单晶体机械探头系统只有一个小晶体位于导管头部，当它从血管内回撤时，需要按照每分钟转(每秒30转)的速度旋转，传感器以大约1度的增量发射和接收超声信号，这些脉冲的时间延搁和振幅可以为每一幅图片提供个径向扫描。如果该探头位于弯曲的血管段，可能会由于驱动轴旋转不均匀而产生图像变形。目前相关产品包括40MHz的iCross或AtlantisSRPro导管(波科)、45MHz的Revolution导管(火山公司)、以及40MHz的LipiScanIVUS导管(InfraReDX)均可以兼容6F导管系统，并提供均匀的回撤和更高的分辨率。波科公司新型的40MHzOPTICROSSIVUS导管以低频的传送系统且与5F指引导管兼容为特点，远端Marker与传感器之间的距离更短为15mm。
相控阵多晶体探头系统是将64块晶体排成一周，在导管检查回撤时不需要转动，每块晶体在自己对应的方向上发射超声波并回收反射的超声波，传输至体外成像。但单图像分辨率较机械性探头稍差，导管周边存在超声盲区。产品代表是5F兼容的EagleEye导管(火山公司)。
图6.IVUS超声探头的两种类型
两者探头的呈像区别如下表所示：
图7.机械式探头和相控阵式探头呈像区别
1.3IVUS冠脉原位病变的定性与定量评估
(1)原位病变定性评估：IVUS根据超声回声和是否存在声影及混响，有助于明确斑块形态，可以检测易损斑块和动脉瘤，能够发现血管造影不能明确的病变，能检测心肌桥、自发夹层和支架植入后情况。
IVUS不能用于检测和量化特异性组织学病变，其区别正常和异常的分界值目前尚存在争议，但是超过0.3mm的内膜增厚是不正常的，这个分界值可以用来明确是否存在动脉粥样硬化斑块。
斑块形态学：IVUS通常将斑块内的回声与血管周围代表外膜或外膜周围组织的回声进行比较，来确定斑块的“软硬”程度。据此可分为：(1)低回声斑块。也就是通常所说的软斑块，通常提示斑块的脂质含量较多，斑块内的坏死带、斑块内容物溢出后留下的空腔、壁内出血、血肿或血栓等也可表现为低回声。(2)等回声斑块。通常提示纤维斑块，其回声与外膜类似。(3)高回声斑块。提示钙化，表现为回声超过周围的外膜组织，并伴有下方的声影。混合性斑块指斑块含有1种以上回声特性的组织，也有将其描述为纤维钙化斑块或纤维脂质斑块。
回声衰减斑块：回声衰减斑块是目前大家