内視鏡的光干渉断層撮影画像

内視鏡的光コヒーレンストモグラフィー（血管内光コヒーレンストモグラフィーとも呼ばれる）は、光コヒーレンストモグラフィー（OCT）のカテーテルベースの画像化アプリケーションである。 ^{[ 1 ]}光ファイバーとレーザー技術を使用して、血管 内から高解像度の画像を取得することができる。

その主な用途の1つは冠動脈であり、冠動脈は内視鏡を用いた低侵襲手術で治療されることが多い。^{[ 2 ]}末梢動脈や神経血管手術への他の用途も提案され、研究されている。脳血管系の解剖学的構造が非常に複雑であるため、神経血管への応用には大幅な技術開発が必要であった。

血管内OCTは、血管内超音波や冠動脈造影などの他の画像診断技術に比べて解像度が向上した約15マイクロメートルの解像度で、迅速に3次元画像を作成します。 ^{[ 3 ]}これにより、血管疾患の治療と管理を最適化するために使用できる追加情報が得られます。

OCTは医療用超音波に類似しており、音波ではなく赤外線の反射光を測定します。検査対象の組織から光が反射して戻ってくるまでの時間を使用して距離を測定します。ただし、光の速度が速いため、反射時間を直接測定することはできず、代わりに干渉法を使用して測定します。^{[ 4 ]}

OCTは、時間領域OCT（TD-OCT）または周波数領域OCT（FD-OCT）のいずれかの手法を用いて 測定されます。市販の冠動脈OCT技術は周波数領域OCTに基づいており、迅速なデータ取得（1～2秒）が可能です。冠動脈内OCTは1300nmの近赤外光を使用し、動脈壁の微細構造、サイズ、および治療デバイスを高精度で可視化できます。

血管内OCTは、X線血管造影や血管内超音波などの他の利用可能な技術よりも高い解像度で動脈疾患を画像化するために開発されました。OCTは、約15μm（またはそれ以上）の解像度でアテローム性動脈硬化プラークの特性を評価することができ、カテーテルベースの冠動脈インターベンション（すなわち、経皮的冠動脈インターベンション）のガイダンスに応用されています。内視鏡OCTの最初の報告は、1997年にScience誌に掲載され、消化器科や気道を含むさまざまなアプリケーションが検討されました。^{[ 5 ]}血管内in vivoでの最初の前臨床モデルの使用は1994年に報告され^{[ 6 ]}、ヒトでの臨床画像化は2003年に初めて報告されました。 ^{[ 7 ]}最初のOCTイメージングカテーテルとシステムは、1997年に藤本研究室（MIT）からの技術移転を受けて設立されたマサチューセッツ州に拠点を置くLightLab Imaging, Inc.によって商品化されました。^{[ 8 ]}

初期のタイムドメインOCT技術では、取得に時間がかかり（10秒以上）、近赤外光に対して不透明な動脈内腔から血液を押し出すためにバルーン閉塞技術を使用する必要がありました。このため、数年間は広く普及しませんでした。2008年から2009年頃、高速スイープ光源レーザーの登場により、血管内フーリエドメインOCT（FD-OCT）の開発が可能になりました。^{[ 9 ] [ 10 ]} これにより、数秒で長い冠動脈セグメントを初めて高速取得できるようになり、非閉塞性の短時間の造影剤注入で動脈内腔から血液を除去できるようになりました。FD-OCTの冠動脈イメージングの最初の実証は2008年から2009年に達成され^{[ 11 ] [ 3 ]}、2009年から臨床での採用が大幅に加速しました。

2009年から2012年にかけて主要地域で高速フーリエドメインOCTの規制当局による承認が得られた後、冠動脈内OCTの使用が急速に増加した。これは、冠動脈疾患の診断、介入計画、処置結果の評価、および合併症の予防に役立てられている。

過去 10 年間、冠動脈 OCT の臨床的利点が体系的に調査されてきました。いくつかの研究では、IVUS や OCT などの血管内イメージングの使用が、冠動脈疾患や心筋梗塞の患者の臨床転帰の改善と強く相関する指標であるステント拡張の改善と関連付けられています。^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

より大規模な無作為化臨床試験が実施されています。2023年に実施された二重盲検前向き試験では、冠動脈分岐部介入における罹患率と死亡率の改善が実証されました。「複雑な冠動脈分岐部病変を有する患者において、OCTガイド下PCIは、血管造影ガイド下PCIよりも2年後のMACE発生率が低いことが示されました。」^{[ 15 ]} すべての研究で有意な結果が得られたわけではありませんが、^{[ 16 ]}現在までに、いくつかの研究で、冠動脈介入中に血管内イメージングを使用することによる患者アウトカムのメリットが実証されています。^{[ 17 ] [ 18 ]} 冠動脈介入における血管内イメージングの使用は、現在の心臓病ガイドラインに記載されています。

2016年後半に発表されたデータによると、毎年15万件以上の冠動脈内光干渉断層撮影法が実施されており、その普及率は毎年約10～20%の割合で急速に増加している。^{[ 19 ]}

動脈内腔形態の評価は、疾患の重症度を評価し介入をガイドするための血管内イメージング基準の要です。OCTイメージングの高解像度により、血管内腔面積、壁の微細構造、冠動脈内ステントの密着と拡張を高精度で評価できます。^{[ 20 ] [ 21 ]} OCTは、血管内超音波と比較して、血管壁のカルシウムを透過して明確にする能力が向上しており、表層石灰化のある血管における複雑な介入戦略をガイドするのに適しています。OCTは、冠動脈プラークの侵食と脂質プラークを覆う線維性キャップを可視化する能力があります。^{[ 22 ]}

過去 10 年間で、脳動脈瘤、頭蓋内動脈硬化症、虚血性脳卒中を含む脳卒中の血管内治療において大きな進歩が見られました。^{[ 23 ]} 血管内 OCT は、現在の手順と治療を改善できる重要な技術として提案されています。^{[ 24 ]} しかし、現在の冠動脈内 OCT カテーテルは、蛇行した脳血管のナビゲーションと信頼性の高い画像化のために設計されていません。^{[ 25 ]}

最近、さまざまな（ワイヤー状の）OCTカテーテルが提案され、特に人間の脳血管系用に設計され、神経光コヒーレンストモグラフィー（n OCT）と呼ばれています。 ^{[ 26 ]}安全性、実現可能性、臨床的可能性を調査するための最初の臨床研究が実施されました。^{[ 27 ]脳動脈瘤と頭蓋内アテローム性動脈硬化症} の治療への初期応用が実証され、^将来の可能性が示されています。^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

最も重要な技術的進歩は、カテーテルと高速波長掃引近赤外線レーザーの開発であった。光ファイバーカテーテル／内視鏡では、8μmの コアを持つ2本の光ファイバー（うち1本は回転）を自由空間で迅速に位置合わせする必要があった。先端部には集束機構（通常はGRINレンズまたはボールレンズ）が備えられている。

最先端の冠動脈内光コヒーレンストモグラフィーは、掃引光源レーザーを使用して高速（すなわち、約 80,000  kHz - A スキャンライン/秒）で OCT 画像を作成し、数秒で冠動脈セグメントの 3D OCT ボリュームの取得を完了します。^{[ 33 ]}最初の血管内 FD-OCT は、2009 年（EU およびアジア）と 2012 年（米国）に市場に導入されました。2018 年、直径が 2.4F ～ 2.7F の 2 つの冠動脈内 OCT カテーテルが冠動脈での使用のために臨床的に利用可能になりました。

最先端の市販システムの軸方向分解能は20マイクロメートル未満であり、これはカテーテルの横方向分解能とは切り離されています。OCTの最高分解能により、血管の微細構造の特徴を前例のないレベルで生体内で画像化することが可能になり、血管壁のアテローム性動脈硬化、病理、および治療デバイスとの相互作用を微視的なレベルで可視化できます。^{[ 34 ]}

最近の進展としては、OCTと分光法および蛍光を単一のイメージングカテーテルに組み合わせたもの^{[ 35 ] [ 36 ]}や、イメージングカテーテルの小型化^{[ 37 ]などが挙げられる。}

冠動脈内OCTや血管内超音波などの血管内イメージングの安全性は、いくつかの研究で調査されています。最近の臨床試験では、3,000人以上の患者において、自己限定的な軽微な合併症の発生率が非常に低いことが報告されており、いずれの場合も有害事象や入院期間の延長は観察されませんでした。冠動脈内光干渉断層撮影は、さまざまな臨床状況を示す異質な患者群において安全であることが実証されています。^{[ 38 ]}

• 分画血流予備量
• 血管内蛍光