Neinvazivní angiografie FFR: Přijde bezdrátová fyziologie brzy do vaší katetrizační laboratoře?

Neinvazivní angiografie FFR: Přijde bezdrátová fyziologie brzy do vaší katetrizační laboratoře?

Jeden kolega z intervenční laboratoře se zeptal: „Jaký je počet pouze diagnostických katetrizačních laboratoří ve Spojených státech nebo v Severní Americe, které by mohly využívat frakční průtokovou rezervu (FFR), přesněji řečeno FFR odvozenou z angiografie, a nemusely by posílat své pacienty k dalšímu hodnocení do jiných laboratoří. Také někteří pacienti se dostanou do laboratoře pro perkutánní koronární intervenci (PCI) jen proto, aby zjistili, že léčba není nutná. Mohl byste se s námi podělit o svůj názor na angio-derived FFR pro laboratoře, které se v současné době zabývají pouze diagnostikou?“

Když jsem se o tuto otázku podělil s Dr. Paulem Teirsteinem, primářem kardiologického oddělení Scripps Institute v La Jolla v Kalifornii, sdělil: „Obrátili se na mě kardiochirurgové s dotazem, proč dostávají doporučení od kardiologů, kteří provádějí diagnostickou angiografii, ale neprovádějí FFR. Chirurgové si tak zvykli na naše univerzální používání FFR pro střední léze, že jsou rozladěni, když jim „pouze diagnostický kardiolog“ doporučí pacienta se střední lézí. Jejich reakce je: „Proč musím hádat, jestli to mám obejít? Jak je možné, že mohou dělat diagnostiku, když nedělají FFR?“. Ve skutečnosti je nevýhoda pro chirurgického pacienta ještě větší než u PCI, protože bypass léze neomezující průtok ohrožuje bypass. Předpokládám, že „časy se mění“, a možná bychom se touto otázkou měli zabývat.

Jako silného zastánce FFR mě těší, že nyní i chirurgové oceňují FFR a jeho roli v kompletní angiografii. Ačkoli se o tom mluví zřídka, FFR chirurgům pomáhá při rozhodování o zásadních revaskularizačních výkonech. Není pochyb o tom, že laboratoř zaměřená pouze na diagnostiku by měla prospěch z přidání operátorů FFR nebo bezdrátové angiografie FFR.

Jaká je role neinvazivního FFRCT?

Víme, že FFRCT, metoda získávání FFR z angiografických snímků z počítačové tomografie (CTA), byla schválena společností Medicare a dalšími externími plátci. Používá se před příchodem pacientů do katetrizační laboratoře. Použití FFRCT ve studii PLATFORM1 snížilo počet zbytečných srdečních katetrů, které měly normální koronarografii, při zachování stejného počtu pacientů, kteří potřebovali PCI. Než začneme diskutovat o úloze angiografie FFRT, zopakujme si, jak se FFRCT získává (obrázek 1). Počínaje jakoukoli kvalitní CTA jsou snímky offline odeslány společnosti HeartFlow Inc.2 Pro získání FFR jsou snímky CTA rekonstruovány do trojrozměrného koronárního stromu, který je segmentován na jednotlivé body, přičemž každý bod je zpracován specializovanými rovnicemi (tj. Navierovými-Stokesovými rovnicemi) k výpočtu tlakové ztráty podél průběhu tepny v klidu a opět během předpokládaného hyperemického stavu. Tyto výpočetní rovnice dynamiky tekutin vyžadují několik předpokladů z populačního modelu týkajících se rychlosti průtoku krve myokardem jako funkce větví myokardiální tepny a odporu myokardu. Tyto hodnoty se vloží do modelu výpočetní dynamiky proudění (CFD) a pomocí výkonných počítačů se vygeneruje FFR podél celého průběhu každé cévy. FFRCT byl validován oproti invazivnímu FFR a v několika studiích byla zjištěna přibližně 80% korelace.3,4 FFRCT má lepší korelaci s FFR než většina zátěžových testů a na základě údajů o klinických výsledcích pravděpodobně nahradí tradiční zátěžové testy, přičemž u pacientů bez významného koronárního onemocnění dojde ke snížení počtu procedur. Někteří operatéři však mohou být zmateni a domnívat se, že FFRCT nahradí invazivní FFR. FFRCT prověří významné koronární onemocnění (CAD) ještě před příchodem pacienta do katetrizační laboratoře a po příchodu do laboratoře mohou operatéři potvrdit významnost léze pomocí FFR.

Neinvazivní FFR odvozená z angiografie:

Nebylo by skvělé získat FFR z angiogramu bez nutnosti zavádět vodicí drát? Je to v naší blízké budoucnosti. Bylo navrženo generování „virtuálního“ FFR odvozeného z angiografie nebo jiných modalit (tabulka 1A-B, obrázky 2-4) pomocí výpočetní dynamiky proudění (CFD) nebo rychlé analýzy proudění k získání bezdrátového FFR na základě obrazu, začleněného do pracovního postupu diagnostické angiografie. Jak se dalo očekávat, online implementace FFR odvozeného z angiografie vyžaduje nové koncepty a systémy, aby se zkrátil výpočetní čas a proces analýzy byl přijatelný pro funkce v laboratoři. První údaje ukazují, že angio-odvozený FFR lze získat během několika minut během běžného koronarografického vyšetření.5

Angio-FFR validační studieDvěma uchazeči o zavedení do katetrizačních laboratoří v blízké budoucnosti jsou QFR a FFRangio. Validace QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) byla uvedena v čínské studii FAVOR II, která uvádí, že diagnostická přesnost QFR na úrovni cévy při identifikaci hemodynamicky významné koronární stenózy byla 97. V této studii se také uvádí, že QFR je nejpřesnější na úrovni cévy.7 % a diagnostická přesnost na úrovni pacienta byla 92,4 % (P<0,001 pro obě hodnoty).6 Kromě toho studie FAVOR II Europe-Japan prokázala, že QFR má lepší senzitivitu a specificitu ve srovnání s 2-D QCA s FFR jako zlatým standardem: 88 % vs 46 % a 88 % vs 77 % (P<0,001 pro obě hodnoty). Celková diagnostická přesnost QFR byla 88 %.7 U FFRangio (CathWorks) byla senzitivita, specificita a diagnostická přesnost FFRangio 88 %, 95 %, resp. 93 %.5 Silná shoda s invazivní, drátovou FFR pravděpodobně způsobí, že tyto metody budou široce dostupné, ale časné příznivé výsledky samozřejmě vyžadují potvrzení. Po potvrzení ve větších studiích a pro širší spektrum koronárních lézí by se FFR odvozená z angiofrekvence měla stát rutinní součástí diagnostické angiografie.

Přesnost výpočtu neinvazivního FFR je založena na implementaci komplexních výpočetních metod, které se mohou mezi jednotlivými konkurenčními metodami lišit. Na rozdíl od FFRCT, která vytváří kompletní a podrobný 3D model koronárního stromu ze snímků CTA, Tu et al8 konstruovali geometrii cév z rutinní angiografie a použili jednodušší model pro flow, odvozený z rozdělení koronárních větví (na rozdíl od použití odhadu průtoku z hmotnosti myokardu)2 a přibližnou algebraickou výpočetní metodu z experimentálních studií flow přes modely jednotlivých arteriálních stenóz8 (na rozdíl od rovnic CFD) k řešení tlakového spádu a FFR (obr. 5). Protože Tu a spol.8 nepoužívají komplikované Navier-Stokesovy rovnice, je výpočetní čas téměř okamžitý, jakmile je geometrie segmentována na „dílčí segmenty“ z 3D vykreslení. Pellicano a spol.5 zkonstruovali 3D geometrii tepny pouze ze směrování angiografie, přičemž použili rychlou analýzu průtoku, kde jsou všechny stenózy převedeny na odpory v paušálním modelu, zatímco k odhadu odporu mikrocirkulačního lůžka jsou použity zákony škálování (větví).

Soutěž o vítěznou metodu angiograficky odvozeného FFR probíhá, přičemž různé společnosti používají různé modely a různé předpoklady týkající se vstupů průtoku a odporů (tabulka 1A-B). Příkladem je QFR, který používá několik předpokladů týkajících se proměnných průtoku. fQFR je specifikovaný hyperemický inflow, přičemž se předpokládá fixní rychlost inflow 0,35 m/s. cQFR je „virtuální“ hyperemický flow, určený z modelu založeného na počtu snímků TIMI, který vztahuje měřený flow za základních podmínek k hyperemickému flow. A konečně aQFR je proměnná přímo měřeného hyperemického flow. Z těchto předpokladů vyplývá, že QFR poskytuje vysoce srovnatelné výsledky s invazivní FFR.

Výhody angio-odvozeného FFR

Výpočty angio-odvozeného FFR v laboratoři jsou rychlé a mají potenciál poskytnout bezdrátové hodnocení lézí FFR ke každému angiografickému postupu. Další výhody angio-derived FFR jsou zřejmé. Není třeba zavádět tlakový vodicí drát. Není nutná farmakologická hyperemie. Je téměř nezávislý na operatérovi. Angio-derived FFR je také spolu s angiogramem registrován s přesnými a reprodukovatelnými výsledky. Kromě toho může 3D rekonstrukce koronárního stromu zlepšit identifikaci referenčních průměrů cév pro výběr velikosti stentu a v konečném důsledku předpovědět anatomické a fyziologické výsledky.5

Omezení angio-odvozeného FFR

Požadavky na pořízení obrazu a uživatelské rozhraní systému FFR založeného na obraze by měly být bezproblémově začleněny do standardní práce katetrizační laboratoře. Získávání dat by mělo co nejméně narušovat rutinní angiografii. Angiografický systém FFR by měl vyžadovat pouze pořízení 2 až 3 konvenčních rentgenových projekcí, na kterých jsou léze jasně viditelné. Je důležité zobrazit na obrazovce celý koronární strom a optimalizovat opacifikaci cév. Špatné snímky nebo překryté segmenty omezují přesnost angio-derived FFR. Úhly pořízení obrazu potřebné pro angio-derived FFR jsou stejné jako úhly používané pro rutinní postupy. Je zapotřebí snímání s vysokým rozlišením při >10 snímcích za sekundu.5

Po technické stránce je základním předpokladem pro výpočet tlaku z průtoku koronární mikrovaskulární rezistence (CMV). CMV byl v jedné studii odvozen z invazivních měření, což bude v budoucnu omezovat jeho přijetí.9 S přibývajícími soubory dat lze doufat, že invazivní CMV nebude potřeba. Jedna metoda FFR odvozená z angiografie, vFFR9,10 , vyžaduje rotační angiografii, která zatím není široce dostupná a může vytvářet asymetrické koronární segmenty – což je problém pro přesnou analýzu.

A konečně, čas potřebný k získání a zpracování dat pro vytvoření angio-odvozeného FFR bude pravděpodobně delší než 3minutový výpočet. Doba akvizice by měla reálně zahrnovat čas na překonání obtíží spojených se zobrazením komplexní anatomie, odstranění artefaktů, nahrání studie pro CFD analýzu a vytvoření volumetrické sítě. Kromě toho budou pravděpodobně existovat chyby specifické pro pacienta a související s abnormální koronární fyziologií, které mohou být příčinou odlehlých hodnot v korelacích mezi angiograficky odvozenými a invazivními měřeními FFR.11

V současné době se uvádějí výsledky FFR odvozené z angiografie off-line, ale v poslední době byly prezentovány i on-line aplikace. Při výpočtu průtoku je nutná minimální interakce operátora, což má za následek nízkou variabilitu mezi operátory.

Podtrženo a sečteno

Když se technologie FFRCT a FFR odvozené z angiografie nakonec stanou dostupnějšími, radikálně změní způsob provádění diagnostické angiografie stejným způsobem, jakým invazivní FFR změnila náš přístup k pacientům, kteří potřebují PCI.

1. Douglas PS, De Bruyne B, Pontone G, et al. 1-Year Outcomes of FFRCT-Guided Care in Patients With Suspected Coronary Disease (Jednoleté výsledky péče řízené FFRCT u pacientů s podezřením na koronární onemocnění): PLATFORM Study: The PLATFORM Study. J Am Coll Cardiol. 2016 Aug 2; 68(5): 435-445. doi: 10.1016/j.jacc.2016.05.057.
2. Taylor CA, Fonte TA, Min JK. Computational fluid dynamics applied to cardiac computed tomography for noninvasive quantification of fractional flow reserve: scientific basis [Výpočetní dynamika tekutin aplikovaná na počítačovou tomografii srdce pro neinvazivní kvantifikaci frakční průtokové rezervy: vědecký základ]. J Am Coll Cardiol. 2013; 61(22): 2233-2241.
3. Norgaard BL, Leipsic J, Gaur S, et al. Diagnostic performance of noninvasive fractional flow reserve derived from coronary computed tomography angiography in suspected coronary artery disease. J Am Coll Cardiol. 2014; 63: 1145-1155.
4. Min JK, Leipsic J, Pencina MJ, et al. Diagnostic accuracy of fractional flow reserve from anatomic CT angiography. JAMA. 2012; 308: 1237-1234.
5. Pellicano M, Lavi I, Bruyne B, et al. Validation study of image-based fractional flow reserve during coronary angiography. Circ Cardiovasc Interv. 2017; 10: e005259. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.116.005259.
6. Xu B, Tu S, Qiao S, et al. Diagnostická přesnost měření kvantitativního poměru průtoku na základě angiografie pro online hodnocení koronární stenózy. J Am Coll Cardiol. 2017 Dec 26; 70(25): 3077-3087. doi: 10.1016/j.jacc.2017.10.035.
7. Westra J. Late-Breaking Clinical Trials 2. (Pozdní klinické studie 2). Předneseno na konferenci: TCT Scientific Symposium; 29. října – 2. listopadu 2017; Denver, Colorado.
8. Tu S, Westra J, Yang J, et al. Diagnostic accuracy of fast computational approaches to derive fractional flow reserve from diagnostic coronary angiography: the international multicenter FAVOR pilot study. J Am Coll Cardiol Intv. 2016; 9: 2024-2035.
9. Morris PD, van de Vosse FN, Lawford PV, et al. „Virtual“ (computed) fractional flow reserve: current challenges and limitations. JACC Cardiovasc Interv. 2015; 8: 1009-1017. doi: 10.1016/j.jcin.2015.04.006.
10. Morris PD, Ryan D, Morton AC, et al. Virtual fractional flow reserve from coronary angiography: modeling the significance of coronary lesions: results from the VIRTU-1 (VIRTUal Fractional Flow Reserve From Coronary Angiography) study. JACC Cardiovasc Interv. 2013; 6: 149-157. doi: 10.1016/j.jcin.2012.08.024.
11. Papafaklis MI, Muramatsu T, Ishibashi Y, et al. Fast virtual functional assessment of intermediate coronary lesions using routine angiographic data and blood flow simulation in humans: comparison with pressure wire – fractional flow reserve. EuroIntervention. 2014; 10: 574-583. doi: 10.4244/EIJY14M07_01
12. Tu S, Barbato E, Köszegi Z, et al. Fractional flow reserve calculation from 3-dimensional quantitative coronary angiography and TIMI frame count: a fast computer model to quantify functional significance of moderately obstructed coronary arteries. JACC Cardiovasc Interv. 2014 Jul; 7(7): 768-777. doi: 10.1016/j.jcin.2014.03.004.

Zveřejnění: Dr. Kern je konzultantem společností Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. a Heartflow Inc.