基于冠狀動脈CT血管成像的血流儲備分數(shù)應(yīng)用進展

丁順清 綜述 王敏 審校

(1濟寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院,濟寧 272013;2濟寧市第一人民醫(yī)院放射科,濟寧 272011)

冠心病(coronary artery disease,CAD)是全球死亡率最高的疾病之一,準確診斷及評價CAD患者的心肌血流動力學(xué)改變對疾病防治、治療方案選擇和預(yù)后均意義重大。冠狀動脈造影(invasive coronary arteriongraphy,ICA)通過壓力導(dǎo)管測量得到血流儲備分數(shù)(fraction flow reserve,FFR)是目前評估冠脈血流動力學(xué)改變的金標準,但由于其有創(chuàng),且費用昂貴,臨床未能得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)冠狀動脈CT血管成像發(fā)展而來的無創(chuàng)性的血流儲備分數(shù)(CT-derived fraction flow reserve,FFRCT)不僅能在冠狀動脈狹窄程度的診斷中表現(xiàn)出良好的特異度及靈敏度,而且還能有效評價心肌缺血程度[1],適用范圍廣泛。本文將對FFRCT在冠狀動脈疾病中的應(yīng)用進行綜述。

1 FFRCT概述

ICA和FFR是目前冠脈狹窄性疾病解剖及功能評估的金標準[2]。但FFR為有創(chuàng)操作,費用較高,臨床應(yīng)用受限。FFRCT 將冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)圖像作為基礎(chǔ),使用流體力學(xué)計算方法,模擬生理狀態(tài)下的冠狀動脈血流,根據(jù)Navier-Stokes方程及Poiseuille定律,分析計算得到FFR值[3],它無需進行額外掃描,無需加用導(dǎo)絲及擴張血管類藥物,簡單易行。由于FFRCT值會沿著血管從近端到遠端逐漸降低,因此,在同一冠狀動脈的不同部位測量FFRCT值可能具有不同的臨床適應(yīng)性。在目標病變遠端2cm處測量的FFRCT值是識別CAD患者病變特異性缺血的最佳測量位置[4]。FFRCT≤0.8時,可疑冠心病患者更常出現(xiàn)主要心臟不良事件[5]。目標病變最嚴重狹窄處近端與遠端測量的FFRCT差值(ΔCT-FFR),具有高靈敏度和高特異度,可靠提高血管特異性缺血的診斷效能[6]。

目前用于計算分析FFRCT的軟件有三維模型、一維模式、基于人工智能算法的深度學(xué)習(xí)模型和FFRCT交互式規(guī)劃軟件(FFRCT Planner)[7]。基于人工智能算法的深度學(xué)習(xí)模型可以實時實現(xiàn)FFRCT的評估,FFRCT Planner可以通過模擬PCI術(shù)后患者的冠脈血流狀況進而指導(dǎo)臨床決策。無論是基于3D-CFD模型的DISCOVER-FLOW、NXT和DeFACTO研究,還是基于機器學(xué)習(xí)模型、FFRCT Planner的研究[2,7],FFRCT均被證實與金標準FFR有良好的相關(guān)性,不論是基于患者水平,還是基于血管水平,其診斷缺血病變的準確性及特異度均較高。FFRCT可用于冠脈中重度狹窄(狹窄程度30%～90%)及輕度狹窄但伴其他高風(fēng)險特征的患者,幫助判斷病灶是否發(fā)生缺血;但對于血流微循環(huán)病變、慢性閉塞性病變及急性心肌梗死的患者,相應(yīng)的臨床應(yīng)用證據(jù)仍未得到證實[8]。

2 FFRCT在冠狀動脈疾病中的應(yīng)用

2.1 FFRCT在冠狀動脈臨界病變中的應(yīng)用

狹窄程度在30%～70%的冠脈病變定義為臨界病變,臨界病變往往表現(xiàn)為缺血程度與解剖狹窄程度不匹配,目前仍是臨床診斷及治療冠心病的最大挑戰(zhàn)之一。在評估冠狀動脈臨界病變所致的心肌缺血方面,有創(chuàng)FFR與FFRCT具有一致性,可以指導(dǎo)是否行ICA、血管重建或保守治療[9-10]。DISCOVER FLOW研究[9]納入150處冠脈臨界病變,CCTA與FFRCT的診斷特異度及準確性分別為72%和63%、67%和71%,FFRCT較CCTA更能準確發(fā)現(xiàn)特異性缺血病灶(曲線下面積分別為0.79、0.53)。NXT研究[11]納入235例冠脈臨界病變,CCTA與FFRCT發(fā)現(xiàn)特異性缺血病灶的特異度及準確性分別為93%和51%、85%和80%,FFRCT對68%的假陽性患者進行了重新正確劃分。因而,FFRCT可提高CCTA判別冠狀動脈臨界病變?nèi)毖c否的準確度。

2.2 FFRCT在冠狀動脈鈣化病變中的應(yīng)用

重度的鈣化斑塊會形成暈狀偽影及線束硬化偽影,干擾CCTA評估冠狀動脈的狹窄程度。而FFRCT可以明顯改善CCTA對含鈣化斑塊的冠脈缺血性疾病的診斷效能[2,12]。此外,采用ΔCT-FFR校正FFRCT測量結(jié)果,可以明顯提高其對重度鈣化冠脈功能學(xué)評估的診斷效能[6]。NXT亞組等研究[9]證實在重度鈣化負荷(AS:416～3599)及中低鈣化積分區(qū)間(AS:0～415)中,FFRCT具有同等診斷效能(曲線下面積分別為0.86、0.92);且FFRCT較CCTA更易發(fā)現(xiàn)特異性缺血病灶(曲線下面積分別為0.91、0.71)。MACHINE研究[13]證實,發(fā)現(xiàn)不同鈣化積分區(qū)間的特異性缺血病灶,FFRCT的診斷準確性均較CCTA高,但FFRCT的診斷能力中低鈣化積分(AS<400)組高于高鈣化積分(AS≥400)組。楊琳等[14]研究證實冠脈斑塊中鈣化成分占比的增加會影響FFRCT對心肌缺血的診斷準確性。以上研究結(jié)果的不同,可能和冠狀動脈斑塊鈣化的嚴重程度、分析單位不同有關(guān)。

2.3 FFRCT在識別罪犯斑塊及預(yù)測斑塊進展中的應(yīng)用

冠脈高危罪犯斑塊、斑塊的進展、破裂均與心血管不良事件關(guān)系密切。FFRCT可以識別高危罪犯斑塊,其FFRCT值較低,FFRCT的差值較高[15]。FFRCT是斑塊進展的重要預(yù)測因素,斑塊進展患者的基線FFRCT 值更低[16]。因而,聯(lián)合應(yīng)用FFRCT和CCTA評估冠心病斑塊進展可提高臨床危險分層的準確度。

2.4 FFRCT在評估心肌橋血流動力學(xué)改變中的應(yīng)用

心肌橋所引起的復(fù)雜的血流動力學(xué)改變可導(dǎo)致心肌缺血甚至猝死。與有創(chuàng)FFR相比,FFRCT在識別心肌橋和伴隨近端動脈硬化的血管的缺血方面表現(xiàn)出較高的診斷效能,ΔCT-FFR具有高靈敏度和凈現(xiàn)值,可以可靠地排除心肌橋相關(guān)缺血[17]。Zhou等[18]研究顯示與正常冠狀動脈相比,心肌橋遠端FFRCT值降低顯著,還與冠脈收縮期狹窄程度及心肌橋長度關(guān)系緊密,FFRCT值表現(xiàn)異常的心肌橋患者亦更易出現(xiàn)典型心絞痛等癥狀。Zhou等[19]通過隨訪188例常規(guī)CCTA檢查結(jié)果顯示左冠脈前降支心肌橋并未見粥樣硬化斑塊的患者,提示在左冠脈前降支心肌橋粥樣硬化斑塊形成前,FFRCT是重要預(yù)測因子。

2.5 FFRCT在指導(dǎo)臨床決策及預(yù)后評價中的應(yīng)用

CCTA與FFRCT相結(jié)合可以明顯降低患者非必需的PCI及ICA的使用數(shù)量,從而降低患者的經(jīng)濟負擔(dān)及醫(yī)療風(fēng)險,在隨訪周期內(nèi),FFRCT檢查結(jié)果提示陰性的患者并未發(fā)生主要心臟不良事件[2,20]。CCTA聯(lián)合FFRCT是ICA的安全替代方案,與FFRCT陽性者相比,FFRCT陰性者血運重建率低,心血管死亡和心肌梗死顯著降低[21]。

在多血管或多病變患者中,FFRCT可無創(chuàng)識別罪犯血管或病變,對血運重建的類型和治療方式提出建議[22]。基于FFRCT的功能性SYNTAX評分可以將22.9%的患者從中高危組調(diào)整至低危組,治療策略將從冠脈旁路移植術(shù)調(diào)整為冠狀動脈支架植入術(shù),且是主要心臟不良事件的獨立預(yù)測因子[23]。

FFRCT對于PCI術(shù)前缺血病變與PCI術(shù)后殘存缺血的預(yù)測準確性較佳,將虛擬支架植入術(shù)與FFRCT相結(jié)合,更有助于植入病灶位置及支架規(guī)格的選擇,有效降低患者醫(yī)療風(fēng)險[24]。Snock等[25]提議可將FFRCT用于冠狀動脈旁路移植手術(shù)方案的規(guī)劃,但未能得到充足證據(jù)用于臨床推廣。對于PCI冠脈支架植入術(shù)后患者,不論是基于血管層面,還是基于患者層面,FFRCT診斷均具有良好的準確度,且與冠脈支架植入術(shù)后患者的金標準FFR具有良好的相關(guān)性,FFRCT可以用于冠脈支架植入術(shù)后患者的術(shù)后隨訪及預(yù)后價值評估[26]。

Ihdayhid等[27]通過比較在穩(wěn)定型冠心病患者中CCTA和FFRCT的長期預(yù)后價值,結(jié)果顯示在長期心血管事件的預(yù)測價值上FFRCT明顯優(yōu)于CCTA,且是獨立預(yù)測因子。

2.6 FFRCT與其他功能影像學(xué)檢查的比較

Driessen等[28]研究以FFR作為金標準,比較PET-CT、CCTA、SPECT與FFRCT對于心肌缺血的診斷效能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)FFRCT的診斷能力最佳,PET-CT僅在基于患者水平的診斷效能優(yōu)于FFRCT。FFRCT與CT灌注成像(CTP)具有相似的診斷效能,但在臨界病變的血流動力學(xué)評估方面CTP顯得更為適用[29]。R?nnow Sand[30]等使用FFRCT及心臟MR負荷灌注成像(cardiac magnetic resonance stress perfusion imaging,CMRPI)來對穩(wěn)定性心絞痛患者的血運重建進行預(yù)測,結(jié)果顯示其診斷準確性相當,但相較靈敏度FFRCT更高,相較特異度CMRPI更高。

2.7 FFRCT的局限性

FFRCT的準確性及可重復(fù)性受CCTA圖像質(zhì)量的影響較大,需要避免圖像噪聲、鈣化偽影及心律異常造成的運動偽影等常見影響因素[10]。當前FFRCT處理評估時間過長(2～6h),限制了其在臨床應(yīng)用的普及。FFRCT研究目前僅限于冠狀動脈大血管領(lǐng)域的功能評估,是否適用于其他相關(guān)領(lǐng)域還需進一步探討研究。

3 小結(jié)與展望

基于標準化CCTA圖像數(shù)據(jù)的FFRCT,無需進行額外掃描,無需加用導(dǎo)絲和擴張血管類藥物,一站式的準確評估出冠脈病變的解剖特性及血流動力學(xué)改變,在冠狀動脈臨界病變、鈣化病變、罪犯斑塊識別、預(yù)測斑塊進展、心肌橋患者評估、指導(dǎo)臨床診療決策及評估預(yù)后療效中具有重要作用。相信隨著人工智能的日漸成熟,不久的將來,FFRCT納入常規(guī)實踐成為可能。

利益沖突:所有作者均申明不存在利益沖突。