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深脉学术|如何在临床实践中解读无创CT-FFR的结果

 NeuAlec 2019-01-13
基于冠脉CTA的无创CT-FFR可以对整个冠脉血管树呈现FFR的计算结果,那么对其结果如何解读与应用?本文尝试说明在临床实践中,解读和使用无创CT-FFR的方法和注意事项。

(问题:A与B哪一个狭窄才是CT-FFR阳性?)

功能学评价技术FFR介绍

FFR是在冠脉微循环最大充血的条件下,狭窄远端和主动脉内压力(平均动脉压)的比值。而压力代表了血流,FFR则代表了狭窄血管能够达到的最大血流与无狭窄的同一血管的最大血流的比值。

解剖学狭窄程度和病变是否导致心肌缺血之间没有确定可靠的关系。严重的狭窄并不都会导致压力的严重下降,相当一部分临界狭窄并不会导致心肌缺血。在一项有1300多个冠脉病变的研究中,50-70%的狭窄中有65%、71-90%的狭窄中有20%是无血流动力学意义的。在另一项研究中显示,31-50%的狭窄中的33%、0-30%的狭窄中的13%是FFR≤0.80的。

DEFER研究对单支病变病人进行评估,随访15年的数据,证实对FFR>0.75的病人延迟干预是安全的。FAME I和FAME II对多支病变病人进行研究,发现FFR指导的血运重建策略在减轻症状、改善临床结果和降低花费上都优于造影指导的PCI。FAME I说明了对FFR>0.80的病变延迟血运重建可以明显降低MACE事件,FFR可以确定不会从PCI获益的病变。FAME II发现对FFR≤0.80的病变进行PCI干预可以降低急诊血运重建率,FFR也可以确定可以从PCI获益的病变。

解剖学评价和功能学评价都很重要


和解剖学评价相类似,狭窄分布在血管的不同位置会对狭窄的临床意义的判定造成影响:

具体病变FFR值的意义会因测量结果和狭窄位置而不同。例如,LAD近段70%狭窄,FFR=0.78的病变,意味着其预后与LAD远端FFR=0.78的病变是不同的。这是由于LAD近段病变会导致更大面积的心肌发生缺血风险。

因此,解剖学和功能学的评估对于冠脉病变的评估都是非常重要的。当要去解释冠脉CTA(cCTA)和CT-FFR分析结果的时候,临床医生需要着重考虑下列两个临床问题:

  1. 解剖学狭窄程度是否达到了需要进行PCI或者CABG血运重建的程度;

  2. 狭窄是否会引起跨狭窄压力阶差,造成病变特异性(lesion-specific)的缺血。

在临床实践中,应用cCTA和CT-FFR评估病人病变时,需要综合考虑cCTA提供的病变解剖学信息和CT-FFR结果、cCTA采集时病人的状态情况、以及临床病史、症状等信息,对cCTA和CT-FFR进行合理的解释,然后进行下一步的决策,才会尽可能的减少漏诊率和误诊率。


无创CT-FFR的数据处理流程和原则


深脉分数(DEEPVESSEL FFR)的科学基础和计算的过程包括:1)对心外膜冠脉管腔完成病人特异性(patient-specific)的3D精确重建;2)对最大充血状态的微循环模型的应用:在此过程中参考了静息状态下的冠脉血流与心肌质量的匹配,以及微循环阻力与供应血管大小的匹配情况,对充血状态下微循环阻力实现可以预测;3)深度学习算法计算无创FFR。

其使用的首要原则的是:要求在静息状态下冠脉血流量能够满足心肌耗氧量,要求除外在静息状态下发生胸痛的病人。这决定了CT-FFR的适应证范围与有创FFR是一致的,主要用于对稳定病变的功能学评估。
定义FFR界值


在临床实践中,针对冠脉狭窄的FFR界值位于0.75-0.80。FFR≤0.75的狭窄代表缺血,而FFR>0.80不会导致缺血,0.76-0.80之间的FFR为灰区。


无创CT-FFR的使用目的与意义

在没有无创CT-FFR的时候,冠脉CTA(cCTA)的敏感性高,特异性低,阴性预测值高,临床使用CTA适用于中低度PTP(15-65%)的病例(ESC SCAD 2013指南/中国SCAD 2018指南,IIa类推荐),目的是为了除外冠心病,;若临床上仅以cCTA的解剖学狭窄程度,以≥50%为影像学的阳性标准,作为冠脉造影决策依据,则倾向于导致较多不必要的冠脉造影病例。这里所谓“不必要”的造影病例的含义是进行了冠脉造影而不会进行PCI干预的稳定CAD病例。cCTA解剖学评估导致“不必要”的造影的原因,除了cCTA本身对狭窄程度评估准确性的因素之外,还有解剖学评价和功能学评价差异的因素存在,例如:50-70%的狭窄中有65%是没有血流动力学意义的,没有血流动力学意义则意味着不需要进行血运重建干预。

在已开展的CT-FFR准确性验证中,以有创FFR为金标准,0.80为界值,CT-FFR的准确性较高,其诊断特性为敏感性较高(和cCTA的敏感性相近),但和cCTA相比明显提高了对心肌缺血诊断的特异性,减少误诊率;在预测值上,仍然为阴性预测值高(可达90%以上),在诊断为阴性结果时有较高的可靠性。由于FFR可以对PCI决策进行指导,所以CT-FFR可以筛除“不必要”进行冠脉造影的病例,这时“不必要”冠脉造影病例的含义是指不会从PCI获益的稳定CAD病例。因而无创CT-FFR的应用目的类似于FAME I研究中的FFR的应用目的。而CT-FFR的阳性病例在一定程度上能够预测PCI的可能性。

需要说明的是,作为无创性诊断,使用CT-FFR确定的阴性病例,是对病人的决策,而不像FFR一样,是对病变特异性缺血的诊断。因此在评估无创影像诊断性能上,主要关注的是病人级别的诊断性能。在多支病变时,只要有一支血管病变的无创CT-FFR为阳性,则代表该例为阳性病例。

然而无创CT-FFR并不能脱离冠脉cCTA的解剖学评估而独立地评估冠脉病变,在拥有功能学评估能力的cCTA,在无创影像学领域,理论上具有“一站式”评估效果,也就是说在对于CT-FFR适应证范围(稳定性冠心病)受试者接受了cCTA和CT-FFR后,很可能不再需要其他对冠脉血管解剖学和功能学的无创检查进行再评估。若此种“一站式”评估能力得以确立,可能会改变cCTA CT-FFR在SCAD指南中的推荐地位,以及PTP的适用范围。

无创CT-FFR是建立在冠脉cCTA图像基础上的,为了优化CT-FFR的诊断准确性和临床价值,获取CTA图像的过程需要遵循现有的指南,特别是在心率控制和应用硝酸甘油充分扩张冠脉这两点显得格外重要。

(图1)无血流动力学意义的临界狭窄

血管树上的压力衰减

国外HeartFlow应用CFD(computational fluid dynamics)实现基于冠脉CTA的CT-FFR计算,国内深脉分数(DEEPVESSEL FFR)是通过AI技术实现基于冠脉CTA的无创CT-FFR计算,它们都是在静息状态下获取的CTA信息的基础上,不仅能够提供病变特异性(lesion-specific)的FFR信息也能够提供整个冠状动脉树上每一个点的FFR信息。

随着血管向远端延续,狭窄远端的CT-FFR值逐渐下降或衰减,在每支血管的最远端达到CT-FFR的最低值(图1)。而有创FFR通常只在目标病变的远端的一个点进行测量(通常在狭窄远端的20mm内),而不是远端所有血管段都进行测量。


CT-FFR值会在没有斑块的血管段随着管腔向远端的延续出现下降,但也会在弥漫性动脉粥样硬化时随着血管延续而出现下降。这是与有创FFR最大的不同。

在没有动脉粥样硬化的健康血管管腔中是否会有压力的自然衰减,以及这种自然衰减和弥漫性动脉硬化造成的压力衰减有什么不同呢?De Bruyne研究发现弥漫性动脉粥样硬化,在没有局灶性狭窄的情况下,常常表现为“正常”的冠脉造影图像,但仍有随着管腔延续而出现压力持续下降,从而导致缺血(FFR阳性)。而在没有动脉粥样硬化的健康血管进行FFR测量,血管最远端测量的FFR>0.90(0.97±0.02;0.92-1.0)。也就是说在没有动脉粥样硬化的健康血管管腔中,即便有自然的压力下降,也是很小的。而在弥漫性动脉粥样硬化的管腔中CT-FFR的应用价值,可能需要进一步的研究(图2)。

(图2)弥漫性病变的CTFFR

无创CT-FFR的测量规则

对于非弥漫性的局灶性狭窄,测量规则是:在病变远端20mm内的管腔部位读取无创CT-FFR值,作为该局灶性狭窄的CTFFR值。这一规则与有创FFR测量的方法相类似。这种方法可以有效的确定“病变特异性缺血(Lesion-specific ischemia)”(图3)还是仅有“血管末端阳性的CT-FFR(Distal vessel CT-FFR positivity)”(图4)的情况。

(图3)病变特异性缺血:狭窄后立即发生CT-FFR值急剧下降


Shaw Hua Kueh采用此种测量规则定义局灶性狭窄的CT-FFR值,评估了对血管末端CT-FFR阳性狭窄的再分类效果,结果发现血管末端阳性的CT-FFR经过再分类后,有43.9%变为阴性。而且这种变化,主要出现在临界狭窄的病变:狭窄程度<50%病变中67%发生变化,狭窄程度50-69%病变中49%发生变化。对于仅有血管末端CT-FFR阳性,而狭窄后20mm内的CT-FFR结果为阴性时,则可以确定该狭窄并不具有血流动力学意义。在ESC2018年会上发表的ADVANCE研究采用了此种测量规则,说明此规则已经被广泛接受。

在操作的细节上,应用此规则的前提是先要确定目标病变的远端位置,而这个步骤不能单纯的在3D管腔重建上完成,须要在cCTA的CPR曲面重建图像上对病变的远端位置进行确认,然后才能应用此规则。

(图4)血管末端阳性的CT-FFR:狭窄后无CT-FFR急剧下降,但血管末端的CT-FFR为阳性结果


对于具体病人,临床决策需要结合解剖、临床表现、狭窄形态和位置、血管大小、血运重建的可行性等因素进行综合考虑。在一个解剖学局灶性狭窄后的CT-FFR的显著下降代表着病变特异性(lesion-specific)缺血,特别是当CT-FFR的数值<0.75的时候。

(图5) 串联病变


另一方面,CT-FFR值逐渐下降,也没有局灶性狭窄,特别是在灰区范围(0.76-0.80)的时候,需要考虑其他可能性:弥漫性病变、串联病变、相对于供血区心肌体积过小的血管,硝酸盐反应不足。

串联病变(图5)会导致连续的两个病变之间的FFR数值受到远端狭窄影响而高估,以及远端狭窄后的FFR数值受到近端狭窄影响的情况而低估。因此在CT-FFR评估时,和有创FFR一样,只能在串联病变的最远端病变以远的位置测量FFR数值,代表这一系列的狭窄所造成累积的血流动力学效果;和无创CT-FFR不一样的是,有创FFR采用测量跨狭窄压力阶差(mmHg)的方法对来评估每一个狭窄的血流动力学影响。在未来,在无创CT-FFR进行对串联病变的评估时,可能会通过虚拟支架的策略来对每个狭窄的血流动力学影响进行评估(对非目标狭窄进行虚拟支架处理后,评估目标狭窄的CT-FFR)。


需要留意的是,已发表的CT-FFR诊断表现的验证性研究,都是参照冠脉造影记录的有创FFR压力传感器位置选定CT-FFR测量位置(先确定有创FFR测定压力传感器位置,再测量3D重建模型中该位置的无创CT-FFR数值),然后再进行诊断表现的评价。但在临床的实际应用中,CT-FFR的测量通常是在冠脉造影检查之前完成,CT-FFR是没有测量位置的参考的。如果先完成CT-FFR的测量,然后再用FFR去测量和验证,效果可能会不同。
其原因有:1)如果在有创ICA检查中,有创FFR压力传感器的位置比CT-FFR的测量位置更靠近近端的话,则CT-FFR的结果很可能是更小的。如果FFR压力传感器的位置恰好位于目标病变的远端20mm内,这样测得的FFR结果直接与血管最远端的最低CT-FFR去比较,则CT-FFR会出现与FFR的明显不一致。2)即便在CT-FFR测量时选择了病变远端的20mm内的位置,该位置可能与CAG显示的狭窄后20mm位置测量的有创FFR位点仍然不同:CAG只能看到管腔的狭窄,而cCTA不仅可以见到管腔狭窄,还能够看到管壁的粥样斑块;未造成管腔狭窄的动脉粥样斑块一样为需评估的病变(也可造成供血影响),从而造成在CTA上定义的病变范围可能比CAG定义的范围更广更倾向于向血管远端,而CT-FFR又存在有随血管延续的压力衰减,所以可能会导致CT-FFR比FFR更低。


图像质量的重要性


CT-FFR的临床结果,有赖于cCTA对冠脉管腔模型的解剖学3D精确重建。信噪比不足,管腔提亮不足,运动伪影或者错位伪影会降低对斑块、管腔的分析能力,进而影响cCTA解剖学评估和无创CT-FFR评估。错位/断层伪影是对CT-FFR影响最大的一种情况。SCCT指南建议的CTA获取方法对优化图像质量和减少伪影以及减少放射剂量是有益的。

心率过快的情况可能会在收缩期进行重建。当病人有心肌桥的时候,特别是LAD易于在心肌桥的近端血管发生狭窄,心肌桥处会出现收缩期管腔缩小,导致冠脉管腔3D重建为狭窄,也会对CT-FFR的计算结果造成影响。因此受试者的最佳心率需要控制在55-65bpm。另外,CT-FFR和有创FFR的不一致还有可能是由于CTA图像采集前硝酸酯类药物剂量不足导致。在舌下应用硝酸酯时,根据SCCT指南,喷雾剂优于片剂的效果,因为片剂的生物利用度不及硝酸酯喷雾剂。



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