FFR non invasive dérivée de l’angiographie : la physiologie sans fil arrive-t-elle bientôt dans votre laboratoire de cathétérisme ?

FFR non invasive dérivée de l’angiographie : la physiologie sans fil arrive-t-elle bientôt dans votre laboratoire de cathétérisme ?

Un collègue spécialiste de l’intervention a demandé :  » Quel est le nombre de laboratoires de cathétérisme à vocation uniquement diagnostique aux États-Unis ou en Amérique du Nord qui pourraient bénéficier de la réserve de flux fractionnaire (FFR), ou plus précisément de la FFR dérivée de l’angiographie, et ne pas avoir à envoyer leurs patients dans d’autres laboratoires pour une évaluation plus poussée « . De plus, certains patients arrivent au laboratoire d’intervention coronarienne percutanée (ICP) pour découvrir qu’un traitement n’est pas nécessaire. Pourriez-vous nous faire part de vos réflexions sur la FFR dérivée de l’angio pour les laboratoires de diagnostic uniquement à l’heure actuelle ? »

Lorsque j’ai partagé cette question avec le Dr Paul Teirstein, chef du service de cardiologie du Scripps Institute à La Jolla, en Californie, il a rapporté : « J’ai eu des chirurgiens cardiaques qui m’ont approché, demandant pourquoi ils sont référés par des cardiologues qui font de l’angiographie diagnostique, mais ne font pas de FFR. Les chirurgiens se sont tellement habitués à notre utilisation universelle de la FFR pour les lésions intermédiaires qu’ils sont agacés lorsqu’un « cardiologue qui ne fait que du diagnostic » leur envoie un patient présentant une lésion intermédiaire. Leur réaction est la suivante : « Pourquoi dois-je deviner si je dois effectuer un pontage ? Comment peuvent-ils être autorisés à faire des diagnostics s’ils ne font pas de FFR ? ». En fait, l’inconvénient pour un patient chirurgical est encore plus grand que pour une ICP, puisque le contournement d’une lésion ne limitant pas le débit met le pontage en danger. Je suppose que « les temps changent » et que nous devrions peut-être aborder cette question.

En tant que fervent partisan de la FFR, il est gratifiant pour moi de voir que maintenant, même les chirurgiens apprécient la FFR et son rôle dans l’angiographie complète. Bien que rarement discutée, la FFR aide les chirurgiens à prendre des décisions critiques en matière de revascularisation. Il ne fait guère de doute qu’un laboratoire de diagnostic uniquement bénéficierait de l’ajout d’opérateurs FFR ou d’une FFR sans fil dérivée de l’angio.

Quel est le rôle de la FFRCT non invasive ?

Nous savons que la FFRCT, la méthode d’obtention de la FFR à partir d’images angiographiques par tomodensitométrie (CTA), a été approuvée par Medicare et d’autres tiers payeurs. Elle est utilisée avant que les patients n’arrivent au laboratoire de cathétérisme. L’utilisation de la FFRCT dans l’étude PLATFORM1 a permis de réduire le nombre de cathéters cardiaques inutiles dont la coronarographie était normale, tout en maintenant le même nombre de patients nécessitant une ICP. Avant de discuter du rôle de la FFR dérivée de l’angio, examinons comment la FFRCT est obtenue (Figure 1). Pour calculer la FFR, les images CTA sont reconstruites en un arbre coronaire tridimensionnel, en le segmentant en points individuels, chaque point étant traité par des équations spécialisées (c’est-à-dire les équations de Navier-Stokes) pour calculer la perte de pression le long du parcours de l’artère au repos, puis pendant un état hyperémique supposé. Ces équations de dynamique des fluides informatiques nécessitent plusieurs hypothèses d’un modèle de population concernant les débits sanguins myocardiques en fonction des branches artérielles myocardiques et de la résistance du myocarde. Ces valeurs sont introduites dans le modèle de dynamique des flux computationnels (CFD) et, à l’aide d’ordinateurs de grande puissance, la FFR est générée tout au long du parcours de chaque vaisseau. La FFRCT a été validée par rapport à la FFR invasive et sa corrélation s’est avérée être d’environ 80 % dans plusieurs études.3,4 La FFRCT présente une meilleure corrélation avec la FFR que la plupart des tests d’effort et, d’après les données sur les résultats cliniques, elle remplacera probablement les tests d’effort traditionnels, avec une réduction des procédures chez les patients sans maladie coronaire significative. Cependant, certains opérateurs peuvent être confus, pensant que la FFRCT remplacera la FFR invasive. La FFRCT permet de dépister une coronaropathie importante avant que le patient ne se rende au laboratoire de cathétérisme, puis une fois dans le laboratoire, les opérateurs peuvent confirmer la signification des lésions avec la FFR.

FFR non invasive dérivée de l’angiographie : La FFR sans fil dans le laboratoire ?

Ne serait-il pas formidable d’obtenir la FFR à partir de l’angiographie sans avoir à mettre un fil-guide ? C’est dans notre futur proche. La génération d’une FFR « virtuelle » dérivée de l’angiographie ou d’autres modalités (tableau 1A-B, figures 2-4) a été proposée en utilisant la dynamique des flux computationnels (CFD) ou l’analyse rapide des flux pour obtenir une FFR sans fil basée sur l’image, intégrée au flux de travail de l’angiographie diagnostique. Comme on peut s’y attendre, la mise en œuvre en ligne de la FFR dérivée de l’angio exige des concepts et des systèmes novateurs pour réduire le temps de calcul et rendre le processus d’analyse acceptable pour les fonctions en laboratoire. Les premières données montrent que la FFR dérivée de l’angio peut être obtenue en quelques minutes au cours d’une coronarographie ordinaire.5

Etudes de validation de l’angio-FFRDeux prétendants à l’introduction dans les laboratoires de cathétérisme dans un avenir proche sont le QFR et le FFRangio. La validation du QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) a été rapportée dans l’étude FAVOR II en Chine, qui a indiqué que la précision diagnostique du QFR au niveau du vaisseau pour identifier une sténose coronaire hémodynamiquement significative était de 97.De plus, l’étude FAVOR II Europe-Japon a démontré que la QFR avait une sensibilité et une spécificité supérieures à celles de l’ACQ 2D avec la FFR comme étalon-or : 88 % contre 46 % et 88 % contre 77 % (P<0,001 pour les deux). L’exactitude diagnostique globale de la QFR était de 88 %.7 Pour la FFRangio (CathWorks), la sensibilité, la spécificité et l’exactitude diagnostique de la FFRangio étaient respectivement de 88 %, 95 % et 93 %.5 La forte concordance avec la FFR invasive, à base de fils, rendra probablement ces méthodes largement disponibles, mais bien sûr, les premiers résultats favorables nécessitent une confirmation. Une fois confirmée dans des études plus larges et pour un spectre plus large de lésions coronaires, la FFR angio-dérivée devrait devenir un élément de routine de l’angiographie diagnostique.

La précision du calcul de la FFR non invasive repose sur la mise en œuvre de méthodes de calcul complexes qui peuvent différer entre les diverses méthodes concurrentes. Contrairement à la FFRCT, qui crée un modèle 3D complet et détaillé de l’arbre coronaire à partir de scans CTA, Tu et al8 ont construit la géométrie des vaisseaux à partir d’une angiographie de routine, en appliquant un modèle plus simple de flow, dérivé de la division des branches coronaires (par opposition à l’utilisation d’une estimation du débit à partir de la masse myocardique)2, et une méthode de calcul algébrique approximative issue d’études expérimentales du flow à travers des modèles de sténose artérielle unique8 (par opposition aux équations CFD) pour résoudre la chute de pression et la FFR (Figure 5). Comme Tu et al8 n’utilisent pas les équations compliquées de Navier-Stokes, le temps de calcul est presque instantané une fois que la géométrie est segmentée en « sous-segments » à partir du rendu 3D. Pellicano et al5 ont construit la géométrie des artères en 3D à partir de l’angiographie de routage seule, en appliquant une analyse rapide du flux où toutes les sténoses sont converties en résistances dans un modèle forfaitaire, tandis que les lois d’échelle (des branches) sont utilisées pour estimer la résistance du lit microcirculatoire.

La concurrence pour une méthode gagnante de FFR dérivée de l’angiographie est en cours, avec différentes sociétés utilisant différents modèles et différentes hypothèses concernant les entrées de flux et de résistance (tableau 1A-B). Un exemple est le QFR qui utilise plusieurs hypothèses liées aux variables de débit. fQFR est l’inflow hyperémique spécifié, en supposant une vitesse d’inflow fixée de 0,35 m/s. cQFR est le flow hyperémique  » virtuel « , déterminé à partir d’un modèle basé sur le nombre de trames TIMI, mettant en relation le flow mesuré dans les conditions de base et le flow hyperémique. Enfin, aQFR est la variable du flow hyperémique directement mesuré. A partir de ces hypothèses, le QFR donne des résultats très comparables à la FFR invasive.

Avantages de la FFR angio-dérivée

Les calculs en laboratoire de la FFR angio-dérivée sont rapides et ont le potentiel de fournir une évaluation sans fil des lésions FFR à chaque procédure angiographique. Les autres avantages de la FFR angio-dérivée sont évidents. Il n’est pas nécessaire d’insérer un guide de pression. L’hyperémie pharmacologique n’est pas nécessaire. Elle est presque indépendante de l’opérateur. La FFR dérivée de l’angio est également co-enregistrée sur l’angiogramme avec des résultats précis et reproductibles. En outre, la reconstruction 3D de l’arbre coronaire peut améliorer l’identification des diamètres des vaisseaux de référence pour la sélection de la taille du stent et, en fin de compte, prédire les résultats anatomiques et physiologiques.5

Limites de la FFR angio-dérivée

Les exigences en matière d’acquisition d’images et l’interface utilisateur d’un système FFR basé sur l’image doivent être intégrées de manière transparente dans le travail standard du laboratoire de cathétérisme. L’acquisition des données doit perturber le moins possible l’angiographie de routine. La FFR dérivée de l’angiographie ne doit nécessiter que l’acquisition de 2 à 3 projections radiographiques conventionnelles dans lesquelles les lésions sont clairement visibles. Il est important de visualiser l’ensemble de l’arbre coronaire sur l’écran et d’optimiser l’opacification des vaisseaux. De mauvaises images ou des segments superposés limiteront la précision de la FFR dérivée de l’angio. Les angles d’acquisition d’image nécessaires pour la FFR angio-dérivée sont les mêmes que ceux utilisés pour les procédures de routine. Une imagerie haute résolution à >10 images/seconde est nécessaire.5

Sur le plan technique, la résistance microvasculaire coronaire (CMV) est une hypothèse fondamentale pour calculer la pression à partir du débit. Dans une étude, la CMV était dérivée de mesures invasives, ce qui limitera son acceptation future.9 Au fur et à mesure que les ensembles de données s’accumulent, on espère que la CMV invasive ne sera pas nécessaire. Une méthode FFR dérivée de l’angio, vFFR9,10, nécessite une angiographie rotationnelle, qui n’est pas encore largement disponible, et peut produire des segmentations coronaires asymétriques – une préoccupation pour une analyse précise.

Enfin, le temps nécessaire à l’acquisition et au traitement des données pour produire la FFR angio-dérivée est susceptible d’être plus long que le temps de calcul de 3 minutes. Le temps d’acquisition devrait, de manière réaliste, inclure le temps nécessaire pour surmonter les difficultés liées à l’imagerie d’une anatomie complexe, éliminer les artefacts, télécharger l’étude pour l’analyse CFD et créer le maillage volumétrique. En outre, il y aura probablement des erreurs spécifiques au patient liées à une physiologie coronaire anormale, ce qui peut expliquer les valeurs aberrantes dans les corrélations entre les mesures FFR dérivées de l’angiographie et invasives.11

La FFR dérivée de l’angiographie est actuellement rapportée pour des résultats hors ligne, mais, récemment, des applications en ligne ont également été présentées. Une interaction minimale de l’opérateur est nécessaire dans le processus de calcul du débit, ce qui entraîne une faible variabilité inter-opérateur.

La ligne de fond

Lorsque la technologie FFRCT et la FFR dérivée de l’angio seront finalement plus largement disponibles, elles changeront radicalement la façon dont l’angiographie diagnostique est réalisée de la même manière que la FFR invasive a changé la façon dont nous abordons les patients nécessitant une ICP.

1. Douglas PS, De Bruyne B, Pontone G, et al. 1-Year Outcomes of FFRCT-Guided Care in Patients With Suspected Coronary Disease : 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. La dynamique des fluides computationnelle appliquée à la tomodensitométrie cardiaque pour la quantification non invasive de la réserve fractionnelle de flux : base scientifique. J Am Coll Cardiol. 2013 ; 61(22) : 2233-2241.
3. Norgaard BL, Leipsic J, Gaur S, et al. Performance diagnostique de la réserve de flow fractionnelle non invasive dérivée de l’angiographie par tomodensitométrie coronaire en cas de suspicion de maladie coronarienne. J Am Coll Cardiol. 2014 ; 63 : 1145-1155.
4. Min JK, Leipsic J, Pencina MJ, et al. Précision diagnostique de la réserve fractionnelle de flux à partir de l’angiographie tomodensitométrique anatomique. JAMA. 2012 ; 308 : 1237-1234.
5. Pellicano M, Lavi I, Bruyne B, et al. Étude de validation de la réserve de flux fractionnaire basée sur l’image pendant la coronarographie. Circ Cardiovasc Interv. 2017 ; 10 : e005259. doi : 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.116.005259.
6. Xu B, Tu S, Qiao S, et al. Exactitude diagnostique des mesures de rapport quantitatif de flux basées sur l’angiographie pour l’évaluation en ligne de la sténose coronaire. 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. Présenté à : Symposium scientifique TCT ; 29 octobre-2 novembre 2017 ; Denver, Colorado.
8. Tu S, Westra J, Yang J, et al. Précision diagnostique des approches de calcul rapide pour dériver la réserve de flow fractionnelle à partir de la coronarographie diagnostique : l’étude pilote internationale multicentrique FAVOR. J Am Coll Cardiol Intv. 2016 ; 9 : 2024-2035.
9. Morris PD, van de Vosse FN, Lawford PV, et al. Réserve de flux fractionnaire « virtuelle » (calculée) : défis et limites actuels. 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. Évaluation fonctionnelle virtuelle rapide des lésions coronaires intermédiaires à l’aide de données angiographiques de routine et de la simulation du flux sanguin chez l’homme : comparaison avec le fil de pression – réserve fractionnelle de flux. EuroIntervention. 2014 ; 10 : 574-583. doi : 10.4244/EIJY14M07_01
12. Tu S, Barbato E, Köszegi Z, et al. Calcul de la réserve de flux fractionnaire à partir de la coronarographie quantitative tridimensionnelle et du comptage des images TIMI : un modèle informatique rapide pour quantifier l’importance fonctionnelle des artères coronaires modérément obstruées. JACC Cardiovasc Interv. 2014 Jul ; 7(7) : 768-777. doi : 10.1016/j.jcin.2014.03.004.

Disclosure : Le Dr Kern est consultant pour Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. et Heartflow Inc.