Intravascular Palpography for High-Risk Vulnerable Plaque Assessment

Background:

The composition of an atherosclerotic plaque is considered more important than the degree of stenosis. An unstable lesion may rupture and cause an acute thrombotic reaction. Most of these lesions contain a large lipid pool covered by an inflamed thin fibrous cap. The stress in the cap increases with decreasing cap thickness and increasing macrophage infiltration. Intravascular ultrasound (IVUS) palpography might be an ideal technique to assess the mechanical properties of high-risk plaques.

Technique:

Palpography assesses the local mechanical properties of tissue using its deformation caused by the intraluminal pressure.

In Vitro Validation:

The technique was validated in vitro using diseased human coronary and femoral arteries. Especially between fibrous and fatty tissue, a highly significant difference in strain (p = 0.0012) was found. Additionally, the predictive value to identify the vulnerable plaque was investigated. A high-strain region at the lumen-vessel wall boundary has an 88% sensitivity and 89% specificity for identifying such plaques.

In Vivo Validation:

In vivo, the technique was validated in an atherosclerotic Yucatan minipig animal model. This study also revealed higher strain values in fatty than fibrous plaques (p < 0.001). The presence of a high-strain region at the lumenplaque interface has a high predictive value to identify macrophages.

Patient Studies:

Patient studies revealed high-strain values (1–2%) in thin-cap fibrous atheroma. Calcified material showed low strain values (0–0.2%). With the development of three-dimensional (3-D) palpography, identification of highstrain spots over the full length of a coronary artery becomes available.

Conclusion:

Intravascular palpography is a unique tool to assess lesion composition and vulnerability. The development of 3-D palpography provides a technique that may develop into a clinical tool to identify the high-risk plaque.

Hintergrund:

Die Zusammensetzung einer atherosklerotischen Plaque wird als wichtiger erachtet als deren Stenosegrad. Eine instabile Läsion kann aufbrechen und eine thrombotische Reaktion auslösen. Die Mehrzahl dieser Läsionen enthält einen großen lipidreichen Kern, der von einer dünnen entzündeten Kappe bedeckt ist. Der Stress in der Kappe erhöht sich mit abnehmender Dicke der Kappe und zunehmender Makrophageninfiltration. Die intravaskuläre Ultraschall- (IVUS-)Palpographie könnte die ideale Technik zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften von Hochrisikoplaques darstellen.

Technik:

Die Palpographie erfasst die lokalen mechanischen Eigenschaften von Gewebe mit Hilfe der durch den intravaskulären Druck erzeugten Deformation.

In-vitro-Validierung:

Die Methode wurde durch Untersuchung erkrankter Koronar- und Femoralarterien validiert. Insbesondere zwischen fibrösem und fetthaltigem Gewebe ließ sich ein hochsignifikanter Unterschied bezüglich der Gewebsdehnung feststellen (p = 0,0012). Zudem wurde der prädiktive Wert für die Diagnose einer vulnerablen Plaque untersucht. Eine Stelle mit hoher Dehnung an der Gefäßoberfläche hat eine Sensitivität von 88% und eine Spezifität von 89% für die Erkennung solcher Plaques.

In-vivo-Validierung:

In vivo wurde die Technik in einem atherosklerotischen Yucatan-Minischwein-Modell validiert. Auch diese Untersuchung zeigte höhere Dehnungswerte in fetthaltigen gegenüber fibrösen Plaques (p < 0,001). Zudem hat das Vorliegen hoher Dehnungswerte an der Plaqueoberfläche einen hohen prädiktiven Wert für die Erkennung von Makrophagen.

Patientenstudien:

Patientenstudien ergaben hohe Dehnungswerte (1–2%) in fetthaltigen Plaques mit dünner Kappe. Kalzifiziertes Material zeigte niedrige Dehnungswerte (0–0,2%). Durch die Entwicklung der dreidimensionalen (3-D) Palpographie wird die Identifikation von Stellen mit hohen Dehnungswerten im kompletten Koronarsystem möglich.

Schlussfolgerung:

Wie keine andere Methode gestattet die intravaskuläre Palpographie, Zusammensetzung und Vulnerabilität einer Läsion zu beurteilen. Die Entwicklung der 3-D-Palpographie stellt eine Technik zur Verfügung, die sich zu einem klinischen Hilfsmittel zur Identifizierung von Hochrisikoplaques entwickeln könnte.