血流儲備分?jǐn)?shù)CT成像的最新進展及應(yīng)用前景

徐少坤（綜述） 韓戰(zhàn)營（審校）

血流儲備分?jǐn)?shù)CT成像的最新進展及應(yīng)用前景

徐少坤（綜述） 韓戰(zhàn)營（審校）

冠狀動脈狹窄；體層攝影術(shù)，X線計算機；冠狀血管造影術(shù)；血流儲備分?jǐn)?shù)；血管成形術(shù)，經(jīng)腔，經(jīng)皮冠狀動脈；綜述

冠狀動脈狹窄程度與心肌缺血之間的關(guān)系較為復(fù)雜，對于臨界和多支病變是否行介入治療應(yīng)該進行形態(tài)學(xué)和功能學(xué)評價。既往研究顯示，對于冠狀動脈造影證實有30%～49%的輕度狹窄，約22%的病變并不引起缺血癥狀；即使冠狀動脈造影顯示管腔狹窄介于50%～69%的病變中，僅27%可以引起缺血癥狀[1-2]。因此，僅根據(jù)定量冠狀動脈造影評估病變狹窄是不可靠的，有必要尋找一種可以同時對病變的血流動力學(xué)及解剖學(xué)進行評價的方法。

在經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）過程中，評估冠狀動脈狹窄病變的血流動力學(xué)指標(biāo)是血流儲備分?jǐn)?shù)（fractional flow reserve，F(xiàn)FR），其測量是在冠狀動脈血管達到最大充血狀態(tài)時，利用帶有壓力感受器的導(dǎo)絲精確測量狹窄病變遠(yuǎn)端的壓力數(shù)值，其與近端壓力的比值即為FFR[3]。FFR反映了心外膜冠狀動脈狹窄對血流動力學(xué)的影響，是評價病變功能學(xué)的可靠指標(biāo)。DEFER研究和FAME研究證實，F(xiàn)FR指導(dǎo)的PCI治療可以減少醫(yī)療費用及不必要的再次血運重建[4-5]。目前臨床廣泛使用的評估冠狀動脈解剖學(xué)狹窄的方法主要為冠狀動脈CT血管造影（coronary computed tomography angiography，CCTA），它是從外周大靜脈注射造影劑，使冠狀動脈在X線下顯影，評估血管狹窄的程度和范圍[6]，它同樣不能識別病變是否引起心肌缺血。近年，CCTA技術(shù)及計算機流體力學(xué)的進步為血流儲備分?jǐn)?shù)CT成像（CT-FFR）的出現(xiàn)提供了條件。CT-FFR的應(yīng)用使得臨床醫(yī)師可以從常規(guī)冠狀動脈CT血管造影中獲得狹窄病變處的FFR值，提高診斷成功率，而且不額外應(yīng)用腺苷等藥物及增加射線量，為治療提供豐富的信息，迅速獲得了廣泛關(guān)注。本文對CT-FFR的最新進展及應(yīng)用作一綜述。

1 CT-FFR的定義

CT-FFR的出現(xiàn)將解剖學(xué)和血流動力學(xué)融合在一起，這一新技術(shù)的產(chǎn)生需要符合3個技術(shù)條件：①患者在靜息條件下冠狀動脈供血滿足心肌需求；②靜息狀態(tài)下微循環(huán)阻力與相關(guān)血管管徑呈非線性相反關(guān)系；③可以預(yù)估微循環(huán)的最大充血狀態(tài)。從CCTA的原始資料獲得冠狀動脈樹的三維模型，并通過CCTA構(gòu)建的特異性心臟模型，借助計算機分別得出心室肌厚度、左心室心肌重量、冠狀動脈血流信息及冠狀動脈血流阻力等數(shù)據(jù)。然后通過Navier-Stokes方程（描述黏性不可壓縮液體動量守恒的方程）及計算流體動力學(xué)方法，整合血管壁彈性、腺苷介導(dǎo)的最大充血狀態(tài)，通過超級計算機應(yīng)用Heartflow公司的軟件處理數(shù)據(jù)，獲得最終的結(jié)果[7-8]。CT-FFR可以提供無創(chuàng)的“一站式”解剖生理評估，更為重要的是，與傳統(tǒng)的運動負(fù)荷試驗相比，它可以提供引起缺血的相關(guān)狹窄的狹窄系數(shù)，因此具備了識別罪犯血管的優(yōu)勢，從而協(xié)助醫(yī)師在臨床工作中更簡單快捷地區(qū)分出哪些患者及病變亟需進一步進行冠狀動脈造影檢查和介入治療[9]（圖1）。

圖1 應(yīng)用計算流體動力學(xué)技術(shù)及CCTA圖像數(shù)據(jù)得出相應(yīng)血管FFR數(shù)值（摘自 http://heartflow.com/technology/）

2 CT-FFR對功能性狹窄的診斷意義

DISCOVER-FLOW研究是首個評估CT-FFR診斷價值的多中心臨床試驗，共納入103例患者，其CCTA檢查至少有1支冠狀動脈狹窄≥50%，研究結(jié)果顯示，在血管層面，CTFFR診斷引起心肌缺血的狹窄病變的準(zhǔn)確度、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值均明顯高于CCTA狹窄≥50%的診斷效果（分別為84.3%和58.5%、73.9%和46.5%、92.2%和88.9%），尤其是CT-FFR的診斷特異度（82.2%）較CCTA（39.6%）提高了1倍；而且CT-FFR與侵入性FFR具有良好的相關(guān)性（r=0.678，P＜0.001）[10]。盡管該研究中CT-FFR的診斷準(zhǔn)確率并未達到預(yù)期結(jié)果，但這種非侵入性的功能學(xué)檢測方法對于具有血流動力學(xué)意義的病變的診斷價值較CCTA、冠狀動脈造影有極大的提升，能精確識別和排除引起心肌缺血的狹窄病變。

DeFACTO研究以侵入性FFR為標(biāo)準(zhǔn)，評價CT-FFR與CCTA對于中等程度病變（30%～69%）的診斷價值[11]。該研究納入252例疑似冠心病的患者，進行CCTA、CT-FFR、冠狀動脈造影及侵入性FFR檢查，結(jié)果顯示，CT-FFR對中等程度病變的診斷準(zhǔn)確度、敏感度、特異度、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為71%、74%、67%、41%、90%，明顯優(yōu)于CCTA的63%、34%、72%、27%、78%[12]。Meijboom等[13]研究發(fā)現(xiàn)，CCTA易高估病變的狹窄程度，從而導(dǎo)致不必要的冠狀動脈造影及血運重建。而CT-FFR與CCTA相比，陰性預(yù)測值升高，因而可以有效地篩選需要血運重建的缺血病變，避免不必要的介入治療。然而，CT-FFR的高陰性預(yù)測值可能會掩蓋一些具有血流動力學(xué)意義的狹窄，因此還需要大規(guī)模臨床試驗驗證。

NXT研究評價了CT-FFR與CCTA診斷冠狀動脈缺血的價值，該多中心、前瞻性研究共納入254例患者，且CCTA顯示主要冠狀動脈狹窄程度為30%～90%[14]。該研究結(jié)果顯示，在患者水平，CT-FFR診斷心肌缺血的準(zhǔn)確度、敏感度、特異度、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為81%、86%、79%、65%、93%；在血管水平分別為86%、84%、86%、61%、95%。該項研究中CT-FFR的特異性明顯優(yōu)于既往的DeFACTO研究和DISCOVER-FLOW研究，因其采用了更精確的CT重建技術(shù)和更先進的CT-FFR設(shè)備，并對CCTA的操作流程及圖像質(zhì)量進行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，要求所有患者進行CCTA之前應(yīng)用β受體阻滯劑，將心率控制在65次/min以下，并舌下應(yīng)用硝酸甘油以充分?jǐn)U張血管。該結(jié)果還顯示，CT-FFR與FFR有良好的相關(guān)性（r=0.82，P＜0.001）。該研究進一步證實CT-FFR的結(jié)果可以提供那些真正限制冠狀動脈血流及增加患者危險性的病變的生理信息，它結(jié)合了CCTA和FFR的優(yōu)勢，無需額外接受影像學(xué)檢查或藥物，與侵入性FFR相關(guān)性良好，可以從結(jié)構(gòu)和功能方面評估冠狀動脈狹窄[15]。

CT-FFR也可以用于指導(dǎo)PCI治療。Kim等[16]納入44例CCTA顯示有缺血病變的冠心病患者，CT顯示主要冠狀動脈血管狹窄＞50%，分別測量PCI術(shù)前的CT-FFR、侵入性FFR及PCI術(shù)后的CT-FFR、侵入性FFR數(shù)值，結(jié)果顯示PCI術(shù)前應(yīng)用CT-FFR預(yù)測缺血的準(zhǔn)確度為77%，敏感度為85.3%，特異度為57.1%，陽性預(yù)測值為83%，陰性預(yù)測值為62%，治療術(shù)后CT-FFR預(yù)測殘余缺血的準(zhǔn)確度為90%，敏感度為100%，特異度為90%，陽性預(yù)測值為50%，陰性預(yù)測值為100%。

心肌負(fù)荷CT灌注成像是一種臨床常用的冠心病檢測方法。Gaemperli等[17]比較了心肌腺苷負(fù)荷CT灌注成像與CCTA診斷冠狀動脈狹窄的準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示應(yīng)用腺苷負(fù)荷心肌CT灌注成像對冠狀動脈病變進行血流動力學(xué)評估的準(zhǔn)確性高，且與CCTA具有良好的相關(guān)性。與應(yīng)用腺苷負(fù)荷心肌CT灌注成像對冠狀動脈病變進行血流動力學(xué)評估相比，CT-FFR仍具有較大優(yōu)勢。首先，CT-FFR技術(shù)是基于CT形成的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其計算并不影響普通冠狀動脈CT血管造影的過程，不需要額外應(yīng)用任何藥物（如腺苷），不額外增加射線量；其次，由于在負(fù)荷灌注成像中，灌注減少可能由冠狀動脈狹窄引起，也可能是微循環(huán)障礙所致，故無法準(zhǔn)確定位。而CT-FFR可以提供心外膜狹窄缺血指數(shù)，它能夠精確定位引起功能性缺血的病變部位，從而提高病變檢測的特異性。

3 CT-FFR的局限性

盡管CT-FFR具有諸多優(yōu)勢，但其目前仍不能取代有創(chuàng)FFR測定，其原因為：①對于連續(xù)性病變，CT-FFR的診斷價值有限；對于彌漫、多支、多處病變，侵入性FFR可以進行回撤，通過壓力階差判斷罪犯病變，而CT-FFR則不具備此項功能，因為最嚴(yán)重的病變會掩蓋其他病變，而且也不能夠在處理完最嚴(yán)重的病變后再次行回撤檢查鑒別其余罪犯血管。②CT-FFR尚不能應(yīng)用于PCI術(shù)中，盡管CT-FFR可以判斷有無缺血、哪支血管缺血，但無法在導(dǎo)管室內(nèi)評測即時支架術(shù)后效果，不能立即指導(dǎo)醫(yī)師作出決定，因此CT-FFR的意義體現(xiàn)在對疑似冠心病患者的初篩。③CT-FFR成像受到多種因素的影響。因為CT-FFR的測量需要精確的解剖模型，任何影響CT成像的因素（如鈣化、運動以及偽影）均會導(dǎo)致CT-FFR值的波動，因此行該項檢查前可以通過應(yīng)用β受體阻滯劑減慢心率及心率變異性，或通過舌下含化硝酸甘油充分?jǐn)U張冠狀動脈，最大程度地減小對CT成像的影響[16-19]。④不同人群生理狀態(tài)對于血管擴張藥物的反應(yīng)性不同，會造成CT-FFR結(jié)果的準(zhǔn)確度下降。正常情況下，血液密度及血液黏稠度對CT-FFR影響較小，但當(dāng)患者心肌處于嚴(yán)重缺血狀態(tài)時，會造成血液黏稠度下降，從而對CT-FFR的數(shù)值產(chǎn)生影響[20]。⑤CT-FFR適用人群局限。既往研究選取的人群均為疑似冠心病且病情穩(wěn)定的患者，并未涉及既往行冠狀動脈旁路移植術(shù)或者懷疑有支架內(nèi)再狹窄的患者，或者30 d內(nèi)出現(xiàn)急性心肌梗死的人群，因此既往研究結(jié)果是否可以推廣尚無相關(guān)研究。⑥對于心肌梗死后處于急性期的患者，因狹窄病變遠(yuǎn)端部分心肌細(xì)胞缺血壞死，微循環(huán)血管床水腫，影響腺苷等藥物的擴血管效應(yīng)，易高估CT-FFR數(shù)值，限制了CT-FFR的應(yīng)用范圍。

4 CT-FFR的應(yīng)用前景

CT-FFR結(jié)合了CCTA和FFR的優(yōu)勢，是一種無創(chuàng)性的解剖和功能學(xué)檢測方法。DISCOVER-FLOW、DeFACTO及NXT研究均已證實與侵入性FFR相比，CT-FFR能準(zhǔn)確地診斷和排除血流動力學(xué)異常的冠狀動脈狹窄病變，為進一步血運重建治療提供依據(jù)。

CT-FFR減少了不必要的冠狀動脈造影和介入治療，避免了侵入性FFR造成的冠狀動脈痙攣、穿孔等并發(fā)癥，無需額外應(yīng)用藥物及影像學(xué)檢查，也未增加放射劑量，具有廣闊的應(yīng)用前景。①CT-FFR通過Navier-Stokes方程變換將血流速度與壓力聯(lián)系在一起[21]，因此檢測過程中可以獲得關(guān)于冠狀動脈血流速度的相關(guān)數(shù)值，進而可以預(yù)測介入干預(yù)后動脈壓力及血流速度的變化，還能夠檢測冠狀動脈血流儲備分?jǐn)?shù)CFR、血流剪切應(yīng)力等其他血流動力學(xué)指標(biāo)，可以通過分析血液流速，對冠狀動脈旁路血管的流動停滯及血管功能進行評價。②CT-FFR與FFR具有良好的相關(guān)性，提供充分的功能學(xué)診斷信息，并針對性地給予治療，但對于CT-FFR指導(dǎo)的PCI治療是否可以降低支架內(nèi)再狹窄率仍缺乏相關(guān)研究。③Kocaman等[22]研究ΔFFR與MACE事件發(fā)生的相關(guān)性，其中ΔFFR=（基礎(chǔ)FFR－最大充血狀態(tài)FFR）×102，結(jié)果顯示ΔFFR＜10、10～15、＞15時MACE事件發(fā)生率分別為73%、44%、11%，CT-FFR與FFR具有良好的相關(guān)性，因此可以進行CT-FFR指導(dǎo)的介入治療減少MACE事件的相關(guān)研究。④CT-FFR也可以擴展至外周血管、腦、腎血管疾病等其他應(yīng)用范圍，并可以確定狹窄血管是否具有血流動力學(xué)意義，并對干預(yù)治療的獲益進行評估。

綜上所述，CT-FFR可以無創(chuàng)性地鑒別心肌缺血的存在，減少不必要的介入治療，而且可以定位罪犯血管的部位，為血運重建提供依據(jù)，因此有廣泛的臨床應(yīng)用前景。

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R541.4；R445.3

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.05.018

2014-10-06

2015-02-11

（本文編輯 張春輝）

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科 河南鄭州 450052

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