基于FFR-CT在冠狀動(dòng)脈狹窄病變的臨床應(yīng)用研究

楊 奎 徐 鵬

佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心,黑龍江省佳木斯市 154000

眾所周知,冠狀動(dòng)狀狹窄程度與功能性心肌供血之間存在著復(fù)雜的血流動(dòng)力學(xué)關(guān)系。一般而言,冠狀動(dòng)脈狹窄常引起心肌缺血,需要做血管再通手術(shù)才能緩解,但臨床研究發(fā)現(xiàn)部分患者即使進(jìn)行了心臟支架植入手術(shù),其癥狀仍得不到改善,這給患者造成了巨大的生理及心理傷害。因此迫切需要一種前瞻性的檢查方法,既能對(duì)狹窄血管進(jìn)行評(píng)估,又能篩選出適合做血運(yùn)重建的患者。冠脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(Fractional flow reserve,FFR)是公認(rèn)評(píng)估功能性心肌供血不足的金標(biāo)準(zhǔn)[1]。隨著影像技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外研究學(xué)者最早提出將CCTA 技術(shù)與計(jì)算機(jī)流體力學(xué)相結(jié)合,能夠準(zhǔn)確評(píng)估冠脈管腔狹窄程度與心肌供血不足之間的關(guān)系[2]。目前FFR-CT檢測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄性病變的評(píng)估檢測(cè)手段在國(guó)外已得到美國(guó)食品和藥品監(jiān)管局(FAD)認(rèn)證,但在國(guó)內(nèi)其應(yīng)用研究較少。已有研究表明[3],FFR-CT能較準(zhǔn)確地評(píng)估冠心病患者的冠脈狹窄與心肌缺血之間的關(guān)系,且該技術(shù)僅需在CCTA檢查信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算,即可作出相對(duì)準(zhǔn)確的診斷,并且可提供目標(biāo)血管各處的狹窄系數(shù)。

1 FFR-CT原理

CCTA影像信息聯(lián)合FFR技術(shù)的具體概念最早于2013年首次提出被Taylor等學(xué)者[4]提出,該概念指出FFR-CT是一種能夠檢測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)異常且非侵入性的檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)是以CCTA檢測(cè)的影像學(xué)信息為基礎(chǔ),然后利用計(jì)算機(jī)模擬流體動(dòng)力學(xué)(Computational fluid dynamics, CFD),最后將二者相結(jié)合,通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)得出各支血管的解剖學(xué)信息和血管管腔橫截面積,再利用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬出冠狀動(dòng)脈虛擬仿真模型,在此基礎(chǔ)上可計(jì)算出冠狀動(dòng)脈血管各點(diǎn)的血流信息和充盈壓力數(shù)值。壓力數(shù)值計(jì)算過(guò)程是將狹窄冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端充盈壓力與主動(dòng)脈壓力進(jìn)行比較,這能有效顯示狹窄的血管是否會(huì)引起心肌供血不足等情況[5]。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于一次檢查便可得出整個(gè)冠脈血管各個(gè)狹窄處的FFR值。而目前廣泛使用的FFR聯(lián)合冠狀動(dòng)脈血管造影(ICA)術(shù)使用單壓力導(dǎo)絲來(lái)進(jìn)行檢查,一次只能對(duì)單支血管進(jìn)行FFR檢測(cè),且為侵入性有創(chuàng)檢查,檢查中還需要與擴(kuò)血管類(lèi)藥物配合,相比于FFR-CT更為復(fù)雜。FFR-CT能對(duì)冠脈進(jìn)行一站式檢查從而在根本上減少冠狀動(dòng)脈造影(CAG)、ICA、FFR測(cè)量等這些有創(chuàng)性檢查,同時(shí)提高醫(yī)生評(píng)估患者是否適合進(jìn)行血運(yùn)重建準(zhǔn)確性,也使得下一步檢查更具有目的性。

2 FFR-CT準(zhǔn)確性驗(yàn)證

2.1 DISCOVER-FLOW DISCOVER-FLOW研究是對(duì)FFR-CT計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的首次驗(yàn)證。Koo等[6]通過(guò)大型臨床實(shí)驗(yàn)比較了FFR-CT和CCTA對(duì)單只血管的評(píng)估情況,發(fā)現(xiàn)CCTA靈敏性較強(qiáng)但其特異性和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值較低,而FFR-CT在識(shí)別病變血管的精確度上高于CCTA。同時(shí)該研究將計(jì)算出的 FFR-CT影像數(shù)據(jù)與侵入性壓力導(dǎo)絲測(cè)量的 FFR數(shù)值進(jìn)行 Spearman 相關(guān)性分析,表明二者之間相關(guān)性表現(xiàn)較好(r=0.717,P<0.001)。最后研究得出FFR-CT在評(píng)估識(shí)別冠狀動(dòng)脈狹窄性疾病引起功能性心肌供血不足的診斷效能明顯優(yōu)于單一CCTA檢查,且該檢查是在CCTA影像信息的技術(shù)上進(jìn)行計(jì)算,所以無(wú)須增加醫(yī)生的額外工作,操作也較簡(jiǎn)單。

2.2 DeFACTO DeFACTO研究[7]驗(yàn)證了當(dāng)冠脈管腔狹窄程度為30%～70%時(shí),FFR-CT與CCTA相比,其在評(píng)估狹窄程度與心肌供血不足之間的關(guān)系時(shí)具有更高診斷性能。該研究納入了407支血管,如FFR-CT和FFR≤0.80則認(rèn)為該血管具有血流動(dòng)力學(xué)狹窄,雙盲結(jié)果顯示:FFR-CT較單一的CCTA檢查而言,在診斷中度管腔狹窄缺血性病變時(shí)具有高診斷性能和高靈敏度和陰性預(yù)測(cè)值,且在心血管臨界性病變中也適用。

2.3 NXT NXT研究[8]是多中心的臨床研究,旨在評(píng)估FFR-CT在檢測(cè)和診斷冠脈狹窄的診斷性能,該研究以侵入性FFR≤0.8為診斷標(biāo)準(zhǔn)。與前兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)相比,NXT研究在數(shù)據(jù)計(jì)算軟件進(jìn)行了升級(jí),嚴(yán)格納排標(biāo)準(zhǔn),遵循最新指南,進(jìn)行規(guī)范化的患者管理以及對(duì)患者本身進(jìn)行干預(yù)(配合服用硝酸酯類(lèi)擴(kuò)血管藥物),并且采用了更精準(zhǔn)的重建技術(shù)進(jìn)行血管模擬。通過(guò)以上改進(jìn),最后實(shí)驗(yàn)表明:在獲得高標(biāo)準(zhǔn)的CCTA影像信息基礎(chǔ)情況下FFR-CT與有創(chuàng)FFR有更良好的一致性,可準(zhǔn)確評(píng)估冠狀動(dòng)脈管腔狹窄在臨界性病變的患者,而且應(yīng)用FFR-CT能避免不必要的檢查。

3 FFR-CT在臨床中的應(yīng)用

3.1 FFR-CT在臨界病變中的應(yīng)用 冠狀動(dòng)脈臨界病變多指在冠狀動(dòng)脈造影下影像信息提示血管管腔狹窄程度在50%～70%之間的病變[9]。所以通常情況下臨床醫(yī)生對(duì)患者多為臨床觀(guān)察,非必要時(shí)不進(jìn)行介入干預(yù),但是有相關(guān)研究表明,近7%的臨界病變會(huì)在12個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)急性冠脈綜合征(ACS)且需要進(jìn)一步介入治療,其中包括近88%為冠脈造影檢查提示為管腔狹窄<60%的臨界病變[10]。因此準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)功能性缺血病變對(duì)后續(xù)介入治療尤為重要。國(guó)內(nèi)學(xué)者王彤寧等人[11]就FFR-CT對(duì)冠狀動(dòng)脈臨界狹窄病變的診斷效能做了相關(guān)血流動(dòng)力學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)FFR-CT診斷的準(zhǔn)確性、特異值分別為89%和62.5%,且敏感性高達(dá)100%,均高于單一的CCTA檢查。且Bland-Altman分析也表明FFR-CT與有創(chuàng)FFR具有較好的一致性。國(guó)外研究學(xué)者M(jìn)in等[12]將FFR-CT檢測(cè)方法用于臨界病變的冠心病患者,結(jié)果顯示:FFR-CT在診斷臨界性病變的診斷效能明顯優(yōu)于單純CCTA,是一種安全、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。范迪等人[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)也得出與之相似的結(jié)論。

3.2 FFR-CT可提高冠狀動(dòng)脈檢查的準(zhǔn)確性 PLATFORM[14]研究是一項(xiàng)前瞻性、非隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。通過(guò)招募584例患者分11個(gè)中心組來(lái)驗(yàn)證FFR-CT能否避免不必要的有創(chuàng)冠脈造影檢查。試驗(yàn)分為兩組,組1為接受常規(guī)檢測(cè)組,組2為接受CCTA/FFR-CT組。該項(xiàng)研究結(jié)果顯示,常規(guī)檢測(cè)組中73%的患者被確定為非梗阻性冠心病,而CCTA/FFR-CT組中僅有12%的患者被確定為非梗阻性冠心病。而且組2(CCTA/FFR-CT組)中有60%左右的患者避免了ICA的進(jìn)一步檢查[15]。后續(xù)Hlatky等[16]對(duì)PLATFORM的醫(yī)療費(fèi)用進(jìn)行分析,將兩組費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),CCTA/FFR-CT組節(jié)約了3 391美元。總而言之,FFR-CT可避免不必要的侵入性檢查、具有良好的經(jīng)濟(jì)性,因此可作為一種安全、準(zhǔn)確性高的非侵入性檢查方法。

3.3 FFR-CT指導(dǎo)冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建 經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入(PCI)是臨床治療冠狀動(dòng)脈狹窄患者在治療中最為常用及被公認(rèn)最為有效的手段,但單一的CCTA以及ICA僅能從影像檢查信息反映出解剖學(xué)狹窄情況,無(wú)法評(píng)估血管再通后的情況,為此國(guó)外學(xué)者Kim等[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)探討了虛擬PCI技術(shù),準(zhǔn)確預(yù)測(cè)狹窄血管置入心臟支架后的血運(yùn)重建情況。國(guó)外學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)[18]驗(yàn)證CCTA和FFR-CT指導(dǎo)左主干或三支血管冠心病患者的CABG(冠脈搭橋)可行性,但該研究樣本量較少,仍需要大規(guī)模的臨床應(yīng)用試驗(yàn),因此還有很多改進(jìn)空間。以上研究雖有不足之處,但不難看出:FFR-CT對(duì)于PCI手術(shù)支架置入位置指導(dǎo)預(yù)測(cè)有良好的可行性與準(zhǔn)確性。但值得注意的是,該技術(shù)高度依賴(lài)患者血管內(nèi)情況同時(shí)對(duì)影像成像質(zhì)量要求也較高。筆者認(rèn)為這種虛擬支架技術(shù)可在臨床應(yīng)用中幫助臨床醫(yī)生確定病變血管、選擇支架的最佳尺寸及為植入位置提供最優(yōu)選擇。

4 FFR-CT 局限性

雖然FFR-CT在臨床應(yīng)用的有效性和實(shí)用性等方面已頗具成效,但其仍存在一定的局限性。即:(1)FFR-CT檢查是在CCTA影像信息基礎(chǔ)之上進(jìn)行計(jì)算,而經(jīng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)被驗(yàn)證FFR-CT可行性的實(shí)驗(yàn)絕大多數(shù)是基于優(yōu)質(zhì)的CCTA成像質(zhì)量,但CCTA圖像質(zhì)量會(huì)受到患者自身情況如:心率、呼吸功能以及自身耐受情況的影響,易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影、截?cái)鄠斡暗?這將從數(shù)據(jù)采集方面嚴(yán)重影響FFR-CT后處理計(jì)算的準(zhǔn)確性能[19]。(2)研究調(diào)查發(fā)現(xiàn):基于數(shù)據(jù)計(jì)算理論基礎(chǔ)FFR-CT的計(jì)算主要由圖像質(zhì)量和由此產(chǎn)生的冠狀動(dòng)脈分割能力決定,盡管在大多數(shù)情況下可以進(jìn)行形態(tài)學(xué)評(píng)估,但是仍有至少10%左右的CCTA數(shù)據(jù)可能無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算[20]。(3)由于該技術(shù)需要大量數(shù)據(jù)計(jì)算,但目前超級(jí)計(jì)算機(jī)及圖像后處理技術(shù)還未達(dá)到理想計(jì)算水平,FFR-CT分析平均需要花費(fèi)2.5h,而冠心病患者發(fā)病多為突發(fā)性,需要進(jìn)行快速診斷,且不同患者血管內(nèi)情況圖像信息處理所需要時(shí)間也不同,難以保證時(shí)效性,這在一定程度上限制了其在急診患者中的應(yīng)用。(4)冠脈血管的彈性因人而異,通過(guò)計(jì)算機(jī)流體力學(xué)所模擬出來(lái)的冠狀動(dòng)脈最大充血圖像是在平靜狀態(tài)下計(jì)算出來(lái)的,每個(gè)人血管彈性各異但計(jì)算算法卻僅有一種,這并不能完全準(zhǔn)確地模擬出不同個(gè)體冠脈的舒張狀態(tài),同時(shí)也無(wú)法得出該血管真實(shí)的彈性狀態(tài),這可能導(dǎo)致FFR-CT最終的測(cè)定值有所偏差[21]。

5 展望

基于影像學(xué)基礎(chǔ)衍生出來(lái)的FFR技術(shù)正逐漸走向成熟,有望提供解剖學(xué)和功能學(xué)信息,從而為冠狀動(dòng)脈狹窄患者在臨床疾病檢測(cè)與評(píng)估中提供指導(dǎo)性意見(jiàn),而且避免了不必要的介入檢查和一定手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),規(guī)避其他檢查在評(píng)估不足的情況下進(jìn)行支架植(即使植入,自身供血不足癥狀未能得到有效改善的情況),這在一定程度上使得心臟支架植入能得到最合理的使用[22]。FFR-CT作為一項(xiàng)新興檢查技術(shù)還需要在軟件、算法、診斷時(shí)效性等方面進(jìn)行逐步提高,筆者相信該技術(shù)作為非侵入性檢查方法在逐漸完善后能夠被更好地普及推廣。