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FFRCT对冠心病诊断的临床应用进展

更新时间:2009-03-28

冠状动脉粥样硬化性心脏病 (简称冠心病)(coronary artery disease,CAD)的准确评估和合理有效干预至关重要,多项临床研究[1-2]证实全面综合评估冠状动脉血管狭窄程度与相关心肌血流灌注动力学改变,对病人的治疗方案选择及预后分析均具有重要意义[3]。近几年来,以冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)检查为基础的无创血流储备分数测定技术(computed tomography derived fractional flow reserve,FFRCT)已日渐成熟,不仅能有效诊断血管狭窄程度,还能计算出病变处FFR值以提示局部血流灌注情况。国外已有相关研究报道证实FFRCT对于CAD病人心肌缺血准确诊断具有良好的应用价值,国内也在陆续开展相关研究。本文就FFRCT技术对CAD诊断价值及临床应用进展进行综述。

皂苷是由皂苷元和糖两部分连接成苷的一类化合物,该类化合物在质谱条件下的裂解方式主要表现为糖苷键的糖端断裂,包括162(gluc)、132(xylc或arac)单糖以及324(glu-gluc)、294(xyl-gluc或ara-gluc)等二糖的丢失,最后出现皂苷元的特征峰[37]。本品中鉴定出的皂苷类化合物共2种,分别为人参皂苷Rb1和人参皂苷F3/人参皂苷F5。

1 临床常用的CAD评估方法

1.1 形态学评估 随着CT技术不断发展,CCTA检查凭借良好的诊断敏感性和阴性预测值已成为一种无创性诊断CAD的首选方法[4]。但其特异度及阳性预测值较低(分别为83%和64%)[5],且当冠状动脉钙化较重时,CCTA往往会高估冠状动脉病变狭窄,从而过度判断病情严重程度[6],造成部分病人接受不必要的介入检查和血运重建治疗[7]

长期以来,有创性冠状动脉造影(invasive coronary arteriongraphy,ICA)被认为是诊断冠状动脉狭窄的金标准,但ICA与CCTA的诊断都只局限于解剖学层面,缺乏血流动力学相关信息。多项临床试验结果均证实,单一的解剖学检查,不论无创影像检查[8]或是ICA[3],其冠状动脉狭窄结果与病人相应病变区心肌缺血结果一致性均较差,即解剖学层面的狭窄程度与心肌缺血程度不成正比,往往会高估或低估CAD病人病情程度。

1.2 功能学评估

PLATFORM (P rospective LongitudinAl Trial of FFRCT:Outcome and Resource IMpacts)[23]是一项纳入584例中等危险程度 (最新Diamond-Forrester风险评分20%~80%)的CAD病人的前瞻性、多中心、非随机对照试验,试验分为2个队列,队列1为根据临床症状常规检查评估后进行决策,队列2为接受CCTA检查并根据FFRCT结果进行决策干预。每个队列又分别根据入组前先验性决策接受无创影像检查或是接受有创ICA检查再进一步分为2个亚组。该研究的主要终点事件是先验性决策接受有创ICA检查的病人中,首次评估后90 d内接受ICA但无严重梗阻性病变 (定量测量狭窄程度≥50%或FFR<0.80)的病人比例,次要终点事件主要包括死亡、心肌梗死、突发性的血运重建手术。试验结果显示,先验性决策接受有创ICA检查而ICA证实无严重梗阻性病变病人在队列1、2中的比例分别为73%和12%,从而证实FFRCT能有效指导临床决策干预,避免不必要的介入检查以及在血运重建治疗的同时可有效节约医疗费用和资源成本。

3.1 FFRCT与CCTA、TAG比较 分别采用第一代、第二代及第四代三维FFRCT算法软件的DISCOVER-FLO W(Di agnosis of Ischemia-Causing Stenoses Obtained Via Noninvasive Fractional Flow Reserve)[17-18]、DeFACT O(Determination of Fractional Flow Reserve by Anatomic Computed Tomographic Angiography) [19]及NX T(A nalysis of Coronary Blood Flow Using CTAngiography:Next S teps)[16]这三项前瞻性、大规模、多中心临床试验均以FFR作为参考标准,共纳入609例病人和1 050支血管,对FFRCT的诊断准确性进行评估。试验结果均表明,FFRCT与CCTA相比,在不降低诊断敏感性的前提下,有效提高了病变的诊断准确性和特异性,而对于血流梗阻性病变诊断,前者比后者的受试者操作特征 (receiver operating characteristic,ROC)曲线下面积(AUC)显著提高。以上 3项多中心临床试验具体样本纳入及诊断结果对比见表1。一项DISCOVER-FLOW和DeFACTO临床研究的亚组试验中,Nakanishi等[20]纳入了103例疑似或确诊CAD的病人,以FFR为参考标准,比较FFRCT与管腔密度梯度(transluminal attenuation gradient,TAG)及CCTA对于血流梗阻性病变诊断价值,结果显示,以血管为分析单位,FFRCT的诊断敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为82.7%、74.5%、64.2%、88.6%,均明显高于TAG结果(53.8%、45.7%、35.4%、64.2%),与 CCTA(84.6%、39.4%、43.6%、82.2%)相比,诊断敏感度保持一致的前提下,特异度也明显提高。FFRCT的AUC为0.79,明显高于TAG(0.50)和 CCTA(0.62)(P<0.05)。

2 FFRCT概述

FFRCT计算目前应用较为广泛的是美国Heart-Flow公司研制的FFRCT软件,该软件采用三维模型,由于算法复杂,其运行依赖于强大的超级计算机做离线后台运算支持。该软件于2014年获得美国食品与药物管理局 (FDA)颁发的临床应用许可,2017年英国国家卫生与临床优化研究所(NICE)发布一项医疗技术指南[13]对FFRCT安全性及诊断价值给予了肯定,迄今国际上多数FFRCT多中心临床试验均采用此软件完成。此外,德国西门子医疗公司也推出了一款一维简化cFFR软件,可以采用在线工作平台导入数据进行FFRCT运算分析,近年来也有相关临床研究陆续开展[14-15]。但该软件目前依旧处于临床试验阶段,尚未投入商业使用。从FFRCT计算时间看,三维模型算法对于单个病人的FFRCT计算耗时2~4 h[16-17],而一维模型平均耗时为每例病人0.5~2 h,因而在后处理时间耗费上一维模型相比于三维模型有明显优势。

目前FFRCT可用的血流模型主要包括3种[12],分别为集合参数模型、一维波动模型和三维模型。集合参数模型的原理是将血管的多个空间变化特性归集为大量离散分量,此模型对血流稳定性和对称性要求较高,只适用于理想状态下的血流分析,因而在临床工作中应用较少。一维波动模型原理为在假设血管内各处血流轴向速度分布一致且相同的前提下,采用Navier-Stokes方程对血管横断面进行平均值分析,此模型适用于走行平直、管径较粗大且无明显病变的血管,而对于细小、分支血管或存在粥样硬化病变的部位,可能会有一定的结果偏差。三维模型相比于前两者而言,更能模拟真实的血管形态和复杂的血流情况,因而在临床应用中最为广泛。不论采用三维模型或是一维模型,在CCTA检查时均无需使用负荷药物,在常规静息状态下扫描即可。

FFRCT是一项新型无创评估冠状动脉病变所致血流动力学异常改变的技术,旨在提示血流梗阻性病变和心肌血流灌注异常的存在。FFRCT以静息状态下采集得到的CCTA影像为基础,应用计算流体力学方法,模拟真实冠状动脉血流,依据Poiseuille定律和Navier-Stokes方程,分5个步骤分析计算出FFR值[12]:①利用CCTA影像重建出对应的冠状动脉树解剖模型,②采用“亚体素”法定量分析冠状动脉树各分支血流,③确定心肌微循环阻力,构建静息状态下血流模型,④定量分析在最大充血状态下冠状动脉阻力的变化情况,⑤运用计算流体力学方法计算静息状态下和最大充血状态下冠状动脉的血流、压力及流速。

3 FFRCT诊断效能

目前国外已陆续开展多项大规模多中心临床试验,用于评估验证FFRCT在CAD病人梗阻性病变存在和心肌缺血上的诊断价值。

5.1 研究对象 目前关于FFRCT诊断价值主要局限在可疑CAD病人中,缺少进一步细化亚组人群讨论分析不同具体情况下病人FFRCT的诊断效能差异,如微循环病变、左心室肥大、糖尿病、心肌纤维化、陈旧性心肌梗死史、急性心肌梗死及经皮冠状动脉介入治疗术后甚至冠状动脉旁路移植术后病人等。需要进一步开展相关临床试验分析验证各亚组人群中FFRCT结果的稳定性及可信度。

1.2.2 FFR FFR通过计算冠状动脉狭窄处的最大血流量与理想状态下无狭窄时的理论上最大血流量比值,可有效评估病变相关供血区心肌血流灌注动力学异常改变,目前已被公认为准确评估CAD血流灌注功能学改变和指导临床决策干预的 “金标准”[3]。FAME多中心临床试验及其1~2年随访[4-10]结果显示,与传统ICA相比,用FFR作为金标准指导CAD病人进行血运重建干预对于病人的预后有明显改善,病人不良事件发生率显著降低。当冠状动脉狭窄处FFR值<0.75时,常提示存在心肌缺血,需要进行血运重建手术治疗;当狭窄处FFR值>0.8时,往往表明该处心肌灌注无明显异常[11]。然而,作为一项费用高昂且有创的检查,FFR在临床中的广泛开展却始终受到较大程度的限制。

5.2 计算耗时 由于目前FFRCT的建模技术尚不完善,尤其在血管病变识别和管腔勾画等方面很大程度上依赖于人工的调整,因此操作时间较长,每例病人平均耗时2~4 h,血管情况复杂时可达5 h以上[16-17]。随着科技不断进展,人工智能相关研究日渐成熟深入,相信可实现应用机器学习来训练自动影像分析完成从CCTA数据中准确地提取解剖模型。

3.2 FFRCT与 MPI比较 CREDENC E(Computed tomogRaphic Evaluation of atherosclerotic DEtermi-Nantsof myocardial isChEmia)[21]是一项包含来自20个中心共618例病人的前瞻性、多中心研究,所有病人进行 CCTA 加 FFRCT检查、MPI(SPECT-MPI或PET-MPI或 MRI-MPI)、ICA 和 FFR。 根据 CCTA 和MPI提供的整体影像信息对前309例病人进行评分。CCTA评估信息包括:冠状动脉狭窄的位置、分布、范围及严重程度,冠状动脉斑块的体积、特征和FFRCT。MPI评估信息包括:灌注缺陷的有无、位置、范围、严重程度和可逆性,辅助成像(如短暂性缺血性扩张改变),负荷运动试验结果及心电图信息。随后将对这些评分进行验证,并于进一步应用后的309例病人中进行比较。通过这些数据比较,从而判断哪项无创性影像检查对于血流阻塞性病变诊断价值最高。该项研究开始于2014年,目前研究正在进行中。

此外,还有PERFECTION和DECIDE-Gold(Dual Energy CTfor Ischemia Determination Compared to “Gold Standard” Non-Invasive and Invasive Tech niques)2项多中心临床试验[22]正在开展,均采用FFR作为参考标准,分别比较FFRCT和单能量及双能量负荷CT-MPI的诊断价值。

4 FFRCT临床决策干预指导及危险再分级

1.2.1 心肌灌注成像 传统的心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging,MPI)技术主要包括单光子发射计算机体层成像-心肌灌注成像 (SPECTMPI)、正电子发射体层成像-心肌灌注成像 (PETMPI)和 MRI-心肌灌注成像(MRI-MPI),这 3 项检查均可探测心肌血流灌注减低,但都存在着空间分辨力低、检查操作复杂等局限性[9],且核医学检查还存在放射性药物使用及防护等问题。新近发展的CT心肌灌注成像技术具有较高的空间分辨力和时间分辨力,但辐射剂量及对比剂团注所致的影像伪影依旧是亟待改善的问题。

农村水利现代化是以社会化生产的大农业为先决条件,目前天津农业若实现社会化生产,还需通过加速土地流转、规模承包、个体入股等形式,尽快形成集约经营模式,转型一家一户的小农经济为现代农业经济,只有这样才能使农业的生产规模足以适宜引进装备喷灌、微灌、泵站自动控制等现代化的农村水利设施。通过农业的社会化大生产,提高农业的产出率,广泛吸纳社会资金参与农村水利现代化建设。因此,制定引入市场参与机制的系列政策,积极引导、推动农村、农业向着社会化生产的大农业转型,这是实现天津市农村水利现代化的重要保障。

 

表1 3项多中心临床试验FFRCT诊断效能的对比

  

*以血管为分析单位

 

临床试验 样本量 FFRCT软件 *诊断效能(FFRCT/CCTA)敏感度 特异度 准确度 AUC DISCOVER-FLOW 4个临床中心103例病人159支冠状动脉Heart-Flow Version 1.0 87%/91% 80%/40% 84%/59% 0.90/0.75 DeFACTO 17个临床中心252例病人407支冠状动脉NXT 10个临床中心254例病人484支冠状动脉Heart-Flow Version 2.0 90%/84% 54%/42% 73%/64% 0.81/0.60 Heart-Flow Version 4.0 83%/83% 86%/60% 86%/65% 0.93/0.79

此外,一项包含来自全球50个中心共计5 000余例病人的前瞻性、多中心临床试验ADVANCE(A ssessing Diagnostic Value of Non-invasive FFRCT in Coronary Care)[24]正在开展,每例入组病人将由临床决策委员会根据其CCTA及FFRCT结果进行临床干预策略评估选择:①最佳药物治疗;②介入血运重建治疗;③冠状动脉旁路移植手术;④暂不能直接决策,需要进一步评估。该研究主要重点事件为根据CCTA和CCTA结合FFRCT结果进行危险程度再分级的病人比率;次要重点事件包括:3年随访期内,病人ICA发生比率、血运重建手术、不良事件发生、临床资源利用、病人累计接受辐射剂量及ICA证实无梗阻性病变病人比率。该项临床试验目的在于评估比较FFRCT与CCTA两者在临床实际应用中对CAD病人临床干预策略指导意义及帮助进行病人风险再分级的临床价值。

5 FFRCT局限与发展

真的是“道高一尺、魔高一丈”?继“宗派色彩”“山头主义”以及“码头文化”之后,新形势下,有的地方,又出来了个“酒局圈”。“酒局圈”是个什么怪胎?近日,河南省纪委和组织部联袂出手,以治理“酒局圈”为切入口,在全省集中开展整治“帮圈文化”专项排查工作,我们才知道这个“酒局圈”究竟是何等货色!

3.2 转变职能,改善行政服务。林业主管部门要理顺管理体制,转换职能,由行政管理转向全社会公共服务,由单纯的业务指导、行政型控制转变到依法行政、发挥引导、规范、监管、服务上来。主要做好宏观调控,弥补市场机制的不足,通过制定有关政策和规划,采取有效措施,引导种苗产业按照市场经济的规律发展。

(1)体现BEPS第7项行动计划部分成果。中国国内的税收协定解释性文件(《中华人民共和国政府和新加坡共和国政府关于对所得避免双重征税和防止偷漏税的协定及议定书条文解释》)已体现BEPS第7项行动计划部分成果,如所有豁免活动都必须满足准备性和辅助性的定义,代理人常设机构的判定等。

(二)充分地调动孩子识字地热情,多让他们说。在有孩子说出好的记字方法时要及时给予较高的评价,让他尝到“甜头”,乐于想办法。

5.3 CCTA影像质量 既往进行的DeFACTO及NXT等多项临床试验[15-16]表明,有10%~13%的病例因为影像质量较差而难以完成FFRCT计算分析。虽然DISCOVER-FLOW及DeFACTO等临床研究的亚组试验[25]结果提示,存在心律不齐、钙化斑块、运动伪影的CCTA进行FFRCT分析时,其诊断效能相比于单独CCTA而言依然有很大提升,由此说明较差的影像质量似乎对FFRCT的结果影响并不明显。然而,良好的CCTA影像质量始终是保证FFRCT结果准确、可信的重要基础,因此推荐采用规范的CCTA扫描方式进行影像采集[26],同时根据病人具体情况进行扫描模式和参数调整,尤其对于心率较快的病人,应当提前使用倍他乐克等药物降低心率,以保证尽量获得良好的扫描条件和影像质量。

6 FFRCT小结与展望

FFRCT作为一项新型无创性评估CAD的技术,其在诊断冠状动脉血流梗阻性病变方面的良好价值已陆续得到国际上各项大规模、多中心试验的证实,同时关于FFRCT临床决策干预指导及危险再分级作用也逐渐被肯定。关于病人预后评估及不良事件预测等相关价值尚需进一步挖掘、验证。目前我国的FFRCT相关研究也已起步,相信FFRCT技术在我国CAD病人心肌缺血诊断、决策干预及预后评估等方面同样会具有良好的应用前景。

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易妍,王怡宁,金征宇
《国际医学放射学杂志》2018年第03期文献

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