Advances in coronary imaging of atherosclerotic plaques
Héctor M. García-García¹*, MD, PhD; Jorge Sanz-Sánchez²,³, MD, PhD; Natalia Pinilla-Echeverri⁴,⁵, MD, PhD; Pablo J. Blanco⁶, BSc, PhD; Christos Bourantas⁷,⁸, MD, PhD; Fernando Alfonso⁹, MD, PhD
*Corresponding author: Section of Interventional Cardiology, MedStar Washington Hospital Center, 110 Irving Street NW, Suite 4B-1, Washington, D.C., 20010, USA. E-mail: hector.m.garciagarcia@medstar.net
This paper also includes supplementary data published online at: https://eurointervention.pcronline.com/doi/10.4244/EIJ-D-24-00387
ABSTRACT
Atherosclerosis is a complex disease with multiple factors associated with its progression and complications. Fibroatheroma is a pathological entity which contains abundant lipid and often, a thin fibrous cap that is the most common underlying cause of acute myocardial infarction. Based on pathological descriptions, we propose a new imaging-based nomenclature indicating high-risk plaque characteristics that can be identified with imaging. Additionally, we review the literature indicating in vivo plaque characterisation as well as outlining the natural history of plaques and, more importantly, its responses to systemic and local therapies. Intravascular imaging has positively impacted how we evaluate atherosclerosis, and it can provide guidance on the use of tailored therapies and the evaluation of their long-term follow-up effects.
Imaging of the coronary atherosclerotic process has provided unique insights into the natural history of coronary artery disease (CAD) and has allowed us to better understand the mechanisms regulating plaque evolution. Efforts have been made over recent years to identify plaque prone to thrombosis and to detect plaque characteristics that are associated with a high risk of vascular complications and clinical events. Furthermore, the imaging of plaque pathology has allowed us to evaluate the systemic and local effects of existing and emerging treatments developed to inhibit plaque progression.
This review aims to facilitate a comprehensive assessment of plaque pathology using coronary imaging. We first describe the use of imaging to characterise the individual plaque components and how they coexist and form different plaque phenotypes; we then present the plaque features associated with clinical events. Finally, we summarise the pharmacological clinical trials that used serial imaging methods to evaluate the effect of established and newly developed drugs on plaque morphology and progression/regression (Central illustration).
How to assess atherosclerotic plaque size and its components
The most used coronary imaging modalities are either non-invasive, such as coronary computed tomography angiography (CCTA), or invasive, such as intravascular ultrasound (IVUS) or optical coherence tomography (OCT) and their combination with near-infrared spectroscopy (NIRS).
PLAQUE
Plaque (also known as atheroma) refers to the material located between the lumen area (at the interface between the space where the blood flows and the vessel wall) and the outermost (trailing edge of the media), which coincides with the location of the external elastic membrane (EEM) or lamina (EEL).
Plaque burden is the preferred metric to describe the relative amount of plaque area that is contained within the vessel area and is defined as the plaque area divided by the vessel area (reported as a percentage).
Plaque components determine its vulnerability; the following tissue types can be detected by coronary imaging (Supplementary Table 1).
LIPID CORE AND NECROTIC CORE
Lipid plaque and necrotic core tissue (Figure 1, Moving image 1) were described by Rudolf Virchow, who used the term “atheroma” to describe a dermal cyst consisting of a fatty mass encapsulated within the fibrous cap, analogous to the capsule containing an abscess, that is vulnerable to rupture¹. NIRS is the only imaging modality that is validated
KEYWORDS: atherosclerosis; coronary computed tomography angiography; intravascular ultrasound; optical coherence tomography
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Advances in coronary imaging of atherosclerotic plaques
EuroIntervention 2025;21:e778–e795.
published online e-edition July 2025 DOI: 10.4244/EIJ-D-24-00387
El objetivo de esta revisión es actualizar el estado del arte sobre la caracterización in vivo de la placa aterosclerótica con el uso de la imagen coronaria, en su modalidades no invasiva e invasiva, describiendo la historia natural, caracterización de cada uno de los componentes de la placa y como pueden coexistir formando diferentes fenotipos de alto riesgo cardiovascular y se propone una nueva nomenclatura en base a los criterios de riesgo de la placa. Se hace una breve revisión del tratamiento de placas vulnerables de forma preventiva guiado con imagen intracoronaria y finalmente se resume los ensayos clínicos donde se utilizó imágenes seriadas para evaluar el efecto a largo plazo de fármacos en la progresión o regresión de la placa aterosclerosa.
La primera sección de este artículo hace énfasis en la definición de fibroateroma, una entidad patológica que contiene abundantes lípidos y posee una fina capa fibrosa en su exterior hacia la luz vascular, siendo la causa subyacente más frecuente de infarto al miocardio y se hace énfasis en la definición de carga de placa, definida como el área de placa dividido sobre el área del vaso, expresándose en porcentaje. Un aspecto relevante de esta revisión es el análisis detallado de los distintos componentes de la placa aterosclerosa, destacando como la espectroscopía infrarroja cercana (NIRS, por sus siglas en inglés) es la modalidad de elección para la detección de lípidos en la vasculatura. Asimismo, se describe de manera detallada como identificar los distintos elementos de la placa aterosclerosa mediante técnicas de imagen invasiva- ultrasonido intracoronario y tomografía de coherencia óptica- y no invasiva- como la tomografía coronaria contrastada. Los componentes evaluados son núcleo lipídico y necrótico, calcio, tejido fibroso, macrófagos, cristales de colesterol, micro vasos y trombo. También se resalta la técnica de imagen mas adecuada para la detección de cada uno de estos componentes de la placa aterosclerosa.
Tras la descripción de los componentes de la placa aterosclerosa, se propone una nueva nomenclatura basada en las características de riesgo de la placa. Esta clasificación se compone de 3 elementos importantes: L1: carga de placa mayor del 70%. L2: placa rica en lípidos (LCBI4mm >400). L3: área luminal mínima menor de 4 mm². Estas tres variables se encuentran asociadas a eventos cardiovasculares mayores. Asimismo se describen los distintos fenotipos de placa, entre los cuales se incluyen: fibro ateroma de capa fina, fibro cálcica, ruptura de placa, erosión de placa, hemorragia intra placa y el nódulo de calcio, tanto eruptivo como no eruptivo.
Con base a las características fenotípicas descritas previamente y la clasificación de riesgo de la placa (L1 a L3), los estudios PROSPECT, CLIMA, COMBINE OCT-FFR y PACMAN-AMI mostraron que la presencia de estos criterios de riesgo se encuentran asociados a eventos cardiovasculares mayores, incluso en lesiones no obstructivas. En base a esto, se hace un breve análisis de los estudios PREVENT y PROSPECT- ABSORB, donde se sugiere que el tratamiento mecánico (con stent) de lesiones de alto riesgo no obstructivas, podría reducir eventos, aunque la aplicabilidad de esta información se encuentra muy limitada.
Finalmente, se hace una revisión de como las imágenes seriadas en pacientes con tratamiento a base de estatinas e inhibidores PCSK9 se encuentra asociada a una reducción discreta de la carga de placa (medido con ultrasonido intracoronario), aumento del grosor de la capa fibrosa del fibro ateroma medido con tomografía de coherencia óptica.
Como conclusión, la imagen intravascular ha impactado de forma positiva en la evaluación de la aterosclerosis, ayudando a conocer la historia natural, caracterización de la placa, conocer los fenotipos asociados a alto riesgo de eventos cardiovasculares y seguimiento de la respuesta del tratamiento farmacológico a largo plazo en progresión o regresión de esta enfermedad.
