無創(chuàng)性CT血流儲備分數(shù)研究現(xiàn)狀與展望

摘要

基于冠狀動脈CT血管成像（coronaryCTangiography，CCTA）的無創(chuàng)血流儲備分數(shù)（fractionalflowreserve，F(xiàn)FR），即CT-FFR能夠?qū)崿F(xiàn)冠狀動脈解剖及功能的“一站式”評估。當前，國內(nèi)外越來越多的研究聚焦于探討該技術(shù)在冠狀動脈疾病功能性心肌缺血診療和預(yù)后評估方面的重要價值。本文將就近年來CT-FFR技術(shù)的研究進展進行論述，并簡要探討其未來發(fā)展方向。有創(chuàng)性冠狀動脈造影（invasivecoronaryangiography，ICA）及血流儲備分數(shù)（fractionalflowreserve，F(xiàn)FR）是冠狀動脈狹窄病變解剖及生理功能評價的“金標準”?；贔FR指導(dǎo)的血運重建策略能明顯改善患者的預(yù)后，并顯著降低心臟不良事件的發(fā)生率。然而，F(xiàn)FR屬于有創(chuàng)技術(shù)，費用昂貴，操作過程中還存在損傷血管的風(fēng)險，而且FFR測量時需要應(yīng)用腺苷等擴血管藥物，存在一定禁忌證。這些局限性限制了FFR在臨床上的推廣應(yīng)用，因此，亟需尋找一種能夠替代有創(chuàng)性FFR進行冠狀動脈功能評估的無創(chuàng)性新技術(shù)?；诠跔顒用}CT血管成像（coronaryCTangiography，CCTA）的FFR（CT-FFR）技術(shù)發(fā)展迅速，能夠?qū)崿F(xiàn)無創(chuàng)性評估冠狀動脈生理功能并指導(dǎo)血運重建，在冠狀動脈疾病功能性心肌缺血的診斷和治療方面發(fā)揮著重要作用，無疑成為一種理想的選擇。一、CT-FFR技術(shù)簡介CCTA具有良好的靈敏度和較高的陰性預(yù)測值，逐漸成為無創(chuàng)性評估冠狀動脈病變的首選方法。但是CCTA屬于解剖學(xué)評價，冠狀動脈管腔狹窄與心肌缺血程度一致性較差，同時有創(chuàng)性FFR又存在費用高、潛在損傷及應(yīng)用受限的問題，為了準確評價冠狀動脈病變功能性心肌缺血，避免患者接受不必要的介入檢查和血運重建治療，提出了CT-FFR的概念。CT-FFR是一種將計算機影像學(xué)重建和模擬流體力學(xué)的功能學(xué)分析相結(jié)合的新技術(shù)，其以靜息狀態(tài)下的CCTA影像為基礎(chǔ)，能夠?qū)跔顒用}狹窄病變進行無創(chuàng)性血流動力學(xué)評價。當前，CT-FFR技術(shù)正值臨床轉(zhuǎn)化期，迫切需要解決如何規(guī)范CT-FFR的臨床應(yīng)用及如何正確解讀CT-FFR結(jié)果的問題。因此，中華醫(yī)學(xué)會放射學(xué)分會質(zhì)量控制與安全管理專業(yè)委員會組織專家撰寫了《冠狀動脈CT血流儲備分數(shù)中國專家建議》，該建議優(yōu)化了CCTA采集方案，對冠狀動脈狹窄病變的CT-FFR測量位置和結(jié)果解讀進行了推薦，以推動CT-FFR進入臨床應(yīng)用。二、CT-FFR臨床研究現(xiàn)狀1.CT-FFR診斷效能評估：目前，國內(nèi)外已陸續(xù)開展多項大規(guī)模、多中心臨床試驗，旨在評估驗證CT-FFR對冠狀動脈疾病功能性心肌缺血的診斷價值。DISCOVER-FLOW、DeFACTO和NXT等研究對基于3D-CFD模型的CT-FFR在診斷疑似或明確冠狀動脈疾病人群中的效能進行了評估，表明無論是以患者為基礎(chǔ)，還是以血管病變?yōu)榛A(chǔ)，與單純CCTA相比，CT-FFR診斷冠狀動脈缺血病變的準確度更高，診斷特異度也有所提高，顯示了CT-FFR鑒別特異性缺血病變的重要價值。的研究還表明CT-FFR可提高判別冠狀動脈臨界病變（ICA示狹窄程度介于40%~69%）缺血與否的準確度。最近，我國多中心研究利用基于3D-CFD模型的uCT-FFR分析軟件也揭示了CT-FFR與有創(chuàng)性FFR的良好相關(guān)性，證實了CT-FFR診斷心肌缺血性病變的靈敏度和特異度優(yōu)于單純的CCTA。該uCT-FFR軟件利用基于經(jīng)管腔衰減梯度（transluminalattenuationgradient，TAG）的全冠狀動脈模型，對算法和技術(shù)上進行了簡化，能夠顯著減少分析時間。此外，另一項基于機器學(xué)習(xí)模型的中國多中心CT-FFR研究同樣證實，無論是基于血管水平還是基于患者水平，CT-FFR診斷特異性缺血病灶和評估臨界病變的準確度較高，同時還揭示了基于不同模型或算法的CT-FFR的診斷效能沒有差異。CT-FFR在識別急性冠狀動脈綜合征或急性心肌梗死的罪犯斑塊方面也具有一定價值。EMERALD研究顯示，與非罪犯斑塊相比，罪犯斑塊的高危斑塊特征更多，CT-FFR值較低，而CT-FFR差值較高。此外，低密度斑塊、總的非鈣化斑塊、總斑塊體積、正性重構(gòu)、斑塊長度與CT-FFR降低（<0.80）顯著相關(guān)，低密度斑塊的體積結(jié)合CT-FFR可增加對缺血的診斷效能。整合高危斑塊解剖特征與無創(chuàng)性血流動力學(xué)信息可提高潛在罪犯斑塊的識別能力，減少主要心臟不良事件的發(fā)生。對于CCTA而言，重度鈣化斑塊可影響血管狹窄程度的評估，CT-FFR等血流動力學(xué)指標可提高CCTA評估鈣化斑塊的準確度及對心肌缺血的診斷效能。NXT亞組研究和MACHINE研究顯示CT-FFR受鈣化影響明顯小于CCTA，不論鈣化程度高低，CT-FFR顯示特異性缺血病變的診斷準確度都優(yōu)于常規(guī)CCTA。部分心肌橋患者伴有心肌缺血表現(xiàn)，可能與心肌橋所致的血流動力學(xué)改變有關(guān)。Zhou等［14］證實心肌橋遠端的CT-FFR值較正常人明顯降低，CT-FFR異常與心肌橋的長度和收縮期狹窄程度密切相關(guān)，血流動力學(xué)異常的心肌橋患者更容易出現(xiàn)心絞痛癥狀。CT-FFR作為一種新的無創(chuàng)性血流動力學(xué)功能檢查方法，臨床應(yīng)用前景廣闊，與其他功能影像檢查相比，CT-FFR診斷效能也得到了肯定。PACIFIC亞組研究表明CT-FFR診斷缺血病變的敏感度優(yōu)于CCTA、SPECT和PET［15］，準確度明顯高于CCTA和SPECT，特異度高于SPECT，其對心肌缺血的診斷作用與PET相當。此外，尚有研究表明CT-FFR和心肌CT灌注（CTP）診斷性能相當，并且兩種技術(shù)相結(jié)合可明顯提高CT對特異性缺血病變的診斷能力。CREDENCE、DECIDE-Gold等多項臨床試驗也正在開展，旨在比較CT-FFR和無創(chuàng)性心肌灌注成像（SPECT、PET、MR灌注或CTP）對缺血病變的診斷效能。2.CT-FFR指導(dǎo)臨床決策及預(yù)后評價：CT-FFR可同時提供冠狀動脈的解剖和血流動力學(xué)信息，指導(dǎo)冠狀動脈疾病患者的診療策略和預(yù)后評估。PLATFORM研究和ADVANCE研究表明CCTA結(jié)合CT-FFR明顯減少了ICA和經(jīng)皮冠狀動脈介入（PCI）的數(shù)量，降低了患者的醫(yī)療風(fēng)險和經(jīng)濟負擔，CT-FFR結(jié)果陰性的患者在隨訪周期內(nèi)并未發(fā)生主要心臟不良事件（majoradversecardiacevents，MACE）。PROMISE試驗也同樣表明CT-FFR能夠很好地預(yù)測穩(wěn)定性心絞痛患者接受再血管化治療和MACE事件的發(fā)生，證實CCTA結(jié)合CT-FFR可作為疑似或明確的冠狀動脈疾病患者是否需要行ICA和/或PCI診療策略的“守門人”。另有研究評估了CT-FFR技術(shù)在急性胸痛患者治療方案選擇中的可行性和安全性，結(jié)果與以上研究類似，為CT-FFR應(yīng)用于急診診療提供了臨床證據(jù)?！疤摂M冠狀動脈支架植入”技術(shù)是基于真實支架的形態(tài)大小在冠狀動脈樹三維模型中進行虛擬冠狀動脈介入治療的一種技術(shù)。發(fā)現(xiàn)CT-FFR技術(shù)預(yù)測PCI術(shù)前缺血病變及PCI術(shù)后殘余缺血的準確性均較高，CT-FFR與虛擬冠脈支架植入術(shù)相結(jié)合的計算模型具有可行性，有助于明確PCI的適宜性及選擇支架的規(guī)格和植入位置，降低患者的醫(yī)療風(fēng)險。除了指導(dǎo)PCI決策，CT-FFR還可以用于規(guī)劃冠狀動脈旁路移植術(shù)（CABG）的手術(shù)方案，的研究在左主干或3支病變的冠心病人群中驗證了基于無創(chuàng)性影像（CCTA+CT-FFR）規(guī)劃外科手術(shù)方案的可行性，但是臨床推廣的證據(jù)尚不足，實際應(yīng)用尚需謹慎?？傊F(xiàn)有臨床研究驗證了CT-FFR技術(shù)的準確度和可行性，從單支重度狹窄病變至臨界病變，從冠狀動脈疾病診斷至評估預(yù)后，從指導(dǎo)PCI到CABG方案規(guī)劃，CT-FFR技術(shù)正在不斷完善和發(fā)展。三、CT-FFR局限性及未來展望1.CT-FFR技術(shù)及研究局限性：CT-FFR結(jié)合了CCTA和FFR的優(yōu)勢，可同時評估冠狀動脈狹窄病變的解剖結(jié)構(gòu)和功能，在冠狀動脈疾病診治及預(yù)后評估方面發(fā)揮了重要作用，但是CT-FFR也有其自身的局限性：（1）基于常規(guī)CCTA影像的CT-FFR并不能完全模擬真實的冠狀動脈充血狀態(tài)，不同患者冠狀動脈血管彈性不一，個體間的微循環(huán)狀態(tài)及每支冠狀動脈所支配的灌注床范圍差異較大，應(yīng)用同一模型計算FFR值勢必會影響準確度；（2）CT-FFR的計算建立在最大充血狀態(tài)下冠狀動脈最小微循環(huán)阻力是近似相等的假設(shè)基礎(chǔ)之上，實際上低血壓、彌漫性血管病變等諸多疾病狀態(tài)可影響最小微循環(huán)阻力，這時計算得到的CT-FFR會顯著低估病變的嚴重程度；（3）盡管有研究表明即使CCTA圖像質(zhì)量較差，CT-FFR診斷冠狀動脈缺血病變的準確度依然優(yōu)于CCTA，但是CT-FFR的計算基礎(chǔ)是CCTA圖像，完美的圖像質(zhì)量仍然是重要的前提，心電錯誤配準、運動偽影、鈣化、噪聲等均可能影響CT-FFR的準確度及可重復(fù)性；（4）基于3D-CFD的CT-FFR計算較復(fù)雜，分析時間長，嚴重阻礙了該技術(shù)的臨床推廣。雖然基于降維CFD和基于人工智能深度學(xué)習(xí)模型的CT-FFR軟件極大地縮短了分析時間，但這兩種模型CT-FFR準確度的臨床證據(jù)還不充分，尚需要大型臨床試驗驗證。2.CT-FFR未來展望：近年來CT-FFR發(fā)展較快，相關(guān)技術(shù)取得了較大的進步，但CT-FFR臨床應(yīng)用廣泛性不足，技術(shù)本身還有較大的發(fā)展?jié)摿Α＃?）CT-FFR算法及軟件需要進一步更新完善，提升分析速度及可重復(fù)性，爭取實現(xiàn)結(jié)果的實時顯示，使其能夠被臨床醫(yī)師認可并廣泛應(yīng)用于臨床實踐；（2）目前多數(shù)研究主要集中于疑似或確診冠狀動脈疾病人群，尚需進一步分析驗證亞組人群中CT-FFR的診斷效能，如微循環(huán)病變、彌漫性病變、左心室肥大、急性或陳舊性心肌梗死、PCI術(shù)后或CABG術(shù)后等患者；（3）心臟CT數(shù)據(jù)挖掘不充分，心肌缺血的判斷及治療決策僅依靠冠狀動脈狹窄解剖特征及其血流動力學(xué)改變，需要進一步結(jié)合冠狀動脈斑塊特征及CT心肌灌注信息，實現(xiàn)斑塊破裂和MACE發(fā)生的風(fēng)險預(yù)測；（4）基于人工智能深度學(xué)習(xí)模型的CT-FFR軟件能夠?qū)崿F(xiàn)快速的現(xiàn)場分析，易于向臨床推廣應(yīng)用，未來可開展更多基于該模型的臨床研究，以優(yōu)化冠狀動脈疾病患者的臨床診療路徑，改善預(yù)后。綜上