Nem invazív angiográfiából származó FFR: A vezeték nélküli fiziológia hamarosan érkezik a katéterlaborba?

Nem invazív angiográfiából származó FFR: A vezeték nélküli fiziológia hamarosan érkezik a katéterlaborba?

Egy intervenciós kolléga megkérdezte: “Hány olyan, kizárólag diagnosztikai célú katéterlabor van az Egyesült Államokban vagy Észak-Amerikában, amely profitálhatna a frakcionált áramlási tartalékból (FFR), pontosabban az angiográfiából származó FFR-ből, és nem kellene a betegeit más laboratóriumba küldenie további vizsgálatra. Emellett egyes betegek csak azért jutnak el a perkután koszorúér-intervenciós (PCI) laboratóriumba, hogy kiderüljön, hogy a kezelésre nincs szükség. Megosztaná gondolatait a kizárólag diagnosztikai célú laboratóriumok számára jelenleg az angio-eredetű FFR-rel kapcsolatban?”

Amikor ezt a kérdést megosztottam Dr. Paul Teirsteinnel, a kaliforniai La Jollában található Scripps Intézet kardiológiai főorvosával, a következőket jelentette: “Szívsebészek kerestek meg azzal, hogy miért kapnak beutalót olyan kardiológusoktól, akik diagnosztikus angiográfiát végeznek, de FFR-t nem. A sebészek annyira megszokták, hogy az FFR-t általánosan alkalmazzuk az intermedier lézióknál, hogy bosszankodnak, amikor egy “csak diagnosztikai kardiológus” beutal egy beteget intermedier lézióval. A reakciójuk a következő: “Miért kell kitalálnom, hogy megkerüljem-e? Hogyan engedhetik meg nekik, hogy diagnosztikát végezzenek, ha nem csinálnak FFR-t?” Valójában a műtéti beteg számára a hátrány még nagyobb, mint a PCI esetében, mivel egy nem áramláskorlátozó lézió megkerülésével a bypass veszélybe kerül. Azt hiszem, “az idők változnak”, és talán fel kellene vállalnunk ezt a kérdést.

Az FFR határozott támogatójaként örömmel látom, hogy most már a sebészek is értékelik az FFR-t és annak szerepét a teljes angiográfiában. Bár ritkán tárgyalják, az FFR a sebészek számára segítséget nyújt a kritikus revaszkularizációs döntések meghozatalában. Kétségtelen, hogy egy kizárólag diagnosztikai laboratórium számára előnyös lenne az FFR-operátorok vagy a vezeték nélküli, angio-eredetű FFR hozzáadása.

Milyen szerepet játszik a nem invazív FFRCT?

Tudjuk, hogy az FFRCT-t, a komputertomográfiás angiográfiás (CTA) képekből történő FFR-nyerés módszerét a Medicare és más harmadik féltől származó kifizetők engedélyezték. Ezt még azelőtt alkalmazzák, hogy a betegek a katéterlaborba érkeznének. Az FFRCT alkalmazása a PLATFORM-vizsgálatban1 csökkentette a normális koszorúér-angiográfiával rendelkező, szükségtelen szívkatéterek számát, miközben ugyanannyi betegnél maradt a PCI-re szoruló betegek száma. Mielőtt megvitatnánk az angio-eredetű FFR szerepét, tekintsük át, hogyan készül az FFRCT (1. ábra). Bármilyen jó minőségű CTA-felvételből kiindulva a képeket offline elküldik a HeartFlow Inc.2 -nek.2 Az FFR levezetéséhez a CTA-felvételeket 3 dimenziós koszorúérfává rekonstruálják, egyes pontokra szegmentálják, és minden egyes pontot speciális egyenletekkel (pl. Navier-Stokes-egyenletek) dolgoznak fel, hogy kiszámítsák a nyomásveszteséget az artéria mentén nyugalmi állapotban, majd egy feltételezett hiperémiás állapot során. Ezek a számítási áramlástani egyenletek számos feltételezést igényelnek egy populációs modellből a szívizom véráramlási sebességére vonatkozóan a szívizom artériás ágainak és a szívizom ellenállásának függvényében. Ezeket az értékeket a számítási áramlástani (CFD) modellbe helyezik, és nagy teljesítményű számítógépek segítségével az FFR-t az egyes erek teljes hosszában generálják. Az FFRCT-t validálták az invazív FFR-rel szemben, és több tanulmányban is 80%-os korrelációt találtak.3,4 Az FFRCT jobb korrelációt mutat az FFR-rel, mint a legtöbb terheléses vizsgálat, és a klinikai kimenetelre vonatkozó adatok alapján valószínűleg felváltja majd a hagyományos terheléses vizsgálatot, ami a jelentős koszorúér-betegséggel nem rendelkező betegeknél az eljárások számának csökkenésével jár. Vannak azonban olyan operátorok, akiket ez összezavarhat, mert azt gondolják, hogy az FFRCT felváltja az invazív FFR-t. Az FFRCT a fontos koszorúér-betegség (CAD) szűrését végzi, mielőtt a beteg a katéterlaborba kerül, majd a laborban az operátorok az FFR segítségével megerősíthetik az elváltozás jelentőségét.

Az angiográfiából származó nem invazív FFR:

Nem lenne nagyszerű, ha az FFR-t az angiográfiából kaphatnánk anélkül, hogy vezetődrótot kellene behelyezni? Ez benne van a közeljövőben. Az angiográfiából vagy más modalitásokból (1A-B táblázat, 2-4. ábra) származó “virtuális” FFR létrehozását javasolták a számítógépes áramlási dinamika (CFD) vagy a gyors áramláselemzés segítségével, hogy vezeték nélküli képalapú FFR-t kapjunk, beépítve a diagnosztikus angiográfiás munkafolyamatba. Amint az várható volt, az angióból származó FFR online megvalósítása új koncepciókat és rendszereket igényel a számítási idő csökkentése és az elemzési folyamat elfogadhatóvá tétele érdekében a laboratóriumi funkciók számára. A korai adatok azt mutatják, hogy az angio-eredetű FFR néhány percen belül elérhető egy szokásos koszorúér-angiogram során.5

Angio-FFR validációs vizsgálatokA közeljövőben a katéterlaborokban való bevezetés két esélyese a QFR és az FFRangio. A QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) validálásáról a FAVOR II China vizsgálatban számoltak be, amely szerint a QFR érszintű diagnosztikai pontossága a hemodinamikailag szignifikáns koszorúér-szűkület azonosításában 97 volt.7%, a betegszintű diagnosztikai pontosság pedig 92,4% volt (P<0,001 mindkét esetben).6 Ezenkívül a FAVOR II európai-japán vizsgálat kimutatta, hogy a QFR jobb érzékenységgel és specificitással rendelkezik, mint a 2D QCA, az FFR-rel mint arany standarddal összehasonlítva: 88% vs. 46% és 88% vs. 77% (P<0,001 mindkét esetben). A QFR általános diagnosztikai pontossága 88% volt.7 Az FFRangio (CathWorks) esetében az FFRangio érzékenysége, specificitása és diagnosztikai pontossága 88%, 95%, illetve 93% volt.5 Az invazív, vezetékes FFR-rel való erős egyezés valószínűleg széles körben elérhetővé teszi ezeket a módszereket, de természetesen a korai kedvező eredmények megerősítést igényelnek. Amint nagyobb vizsgálatokkal és a koszorúér-elváltozások szélesebb spektrumára vonatkozóan megerősítik, az angio-eredetű FFR-nek a diagnosztikus angiográfia rutinszerű részévé kell válnia.

A nem invazív FFR kiszámításának pontossága összetett számítási módszerek végrehajtásán alapul, amelyek a különböző konkurens módszerek között eltérhetnek. Az FFRCT-vel ellentétben, amely a koszorúérfa teljes és részletes 3D-s modelljét CTA-felvételekből hozza létre, Tu és munkatársai8 az érgeometriát rutinszerű angiográfiából konstruálták, egyszerűbb flow-modellt alkalmazva, amely a koszorúér-ágak felosztásából származik (szemben a szívizomtömegből származó áramlás becslésével)2 , és egy közelítő algebrai számítási módszert alkalmaztak a flow egyetlen artériaszűkület-modellen8 keresztül történő kísérleti vizsgálataiból (szemben a CFD-egyenletekkel) a nyomásesés és az FFR megoldására (5. ábra). Mivel Tu és munkatársai8 nem alkalmazzák a bonyolult Navier-Stokes-egyenleteket, a számítási idő szinte azonnali, miután a geometriát “alszegmensekre” szegmentálták a 3D renderelésből. Pellicano és munkatársai5 pusztán útvonal-angiográfiából konstruálták a 3D artéria geometriáját, gyors áramláselemzést alkalmazva, ahol minden szűkületet ellenállássá alakítanak át egy egyösszegű modellben, míg a mikrocirkulációs ágy ellenállásának becsléséhez (az ágak) skálázási törvényeket használnak.

Az angiográfiailag származtatott FFR győztes módszeréért folyó versenyben a különböző cégek különböző modelleket és különböző feltételezéseket használnak az áramlási és ellenállási bemenetekre vonatkozóan (1A-B táblázat). Egy példa erre a QFR, amely az áramlási változókkal kapcsolatban több feltételezést használ. fQFR a meghatározott hiperémiás inflow, 0,35 m/s fixed inflow sebességet feltételezve. cQFR a “virtuális” hiperémiás flow, amelyet egy TIMI frame count-on alapuló modellből határoznak meg, amely a kiindulási körülmények között mért flow-t a hiperémiás flow-hoz viszonyítja. Végül az aQFR a közvetlenül mért hiperémiás flow változója. E feltételezések alapján a QFR az invazív FFR-rel nagyon hasonló eredményeket ad.

Az angio-eredetű FFR előnyei

Az angio-eredetű FFR laboratóriumon belüli számításai gyorsak, és lehetőséget nyújtanak arra, hogy minden angiográfiás eljáráshoz vezeték nélküli FFR-elváltozásértékelést biztosítsanak. Az angio-eredetű FFR egyéb előnyei nyilvánvalóak. Nincs szükség nyomásvezető drót bevezetésére. Nincs szükség farmakológiai hiperémiára. Majdnem operátorfüggetlen. Az angio-eredetű FFR-t az angiográfián is társregisztrálják, pontos és reprodukálható eredményekkel. Ezenkívül a koszorúérfa 3D rekonstrukciója javíthatja a referenciaér-átmérő azonosítását a sztent méretezésének kiválasztásához, és végső soron megjósolhatja az anatómiai és fiziológiai eredményeket.5

Az angio-eredetű FFR korlátai

A képalapú FFR rendszer képfelvételi követelményeit és felhasználói felületét zökkenőmentesen be kell illeszteni a katéteres laboratórium standard munkájába. Az adatgyűjtésnek minimálisan kell megzavarnia a rutinszerű angiográfiát. Az angióalapú FFR-nek csak 2-3 olyan hagyományos röntgenfelvétel felvételét kell megkövetelnie, amelyeken az elváltozások jól láthatók. Fontos, hogy a teljes koszorúérfa láthatóvá váljon a képernyőn, és optimalizálni kell az erek átlátszatlanságát. A rossz képek vagy az átfedő szegmensek korlátozzák az angio-eredetű FFR pontosságát. Az angio-derivált FFR-hez szükséges képfelvételi szögek megegyeznek a rutineljárásokhoz használtakkal. Nagy felbontású képalkotásra van szükség >10 képkocka/mp sebességgel.5

A technikai oldalon a koszorúér mikrovaszkuláris ellenállás (CMV) alapvető feltételezés az áramlásból történő nyomásszámításhoz. Az egyik tanulmányban a CMV-t invazív mérésekből származtatták, ami korlátozza a jövőbeni elfogadottságot.9 Az adatsorok felhalmozódásával remélhetőleg nem lesz szükség invazív CMV-re. Az egyik angio-eredetű FFR-módszer, a vFFR9,10 rotációs angiográfiát igényel, amely még nem áll széles körben rendelkezésre, és aszimmetrikus koszorúér-szegmentációkat eredményezhet – ami a pontos elemzés szempontjából aggodalomra ad okot.

Végezetül, az angio-eredetű FFR előállításához szükséges adatok megszerzéséhez és feldolgozásához szükséges idő valószínűleg hosszabb, mint a 3 perces számítási idő. Az adatgyűjtési időnek reálisan magában kell foglalnia az összetett anatómia képalkotási nehézségeinek leküzdésére, az artefaktumok kiküszöbölésére, a vizsgálat feltöltésére a CFD-elemzéshez és a volumetrikus háló létrehozására fordított időt. Továbbá valószínűleg lesznek betegspecifikus hibák a kóros koszorúér-fiziológiával kapcsolatban, amelyek az angiográfiából származtatott és az invazív FFR-mérések közötti korrelációk kiugró értékeit okozhatják.11

Az angiográfiából származtatott FFR-ről jelenleg off-line eredményekről számolnak be, de a közelmúltban online alkalmazásokat is bemutattak. Az áramlásszámítási folyamathoz minimális operátori interakcióra van szükség, ami alacsony operátorok közötti variabilitást eredményez.

A lényeg

Amikor az FFRCT és az angio-derivált FFR technológia végül szélesebb körben elérhetővé válik, gyökeresen meg fogja változtatni a diagnosztikus angiográfia elvégzésének módját, ugyanúgy, ahogy az invazív FFR megváltoztatta a PCI-re szoruló betegek megközelítésének módját.

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.2016.05.05.057.
2. Taylor CA, Fonte TA, Min JK. Számítógépes áramlástan a szív komputertomográfiára alkalmazva a frakcionális áramlási tartalék nem invazív számszerűsítésére: tudományos alapok. 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. Az angiográfián alapuló kvantitatív áramlási arány mérések diagnosztikus pontossága a koszorúér-szűkület online értékelésére. 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. Presented at: TCT Scientific Symposium; Oct. 29-Nov. 2, 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 the functional significance of moderately obstructed coronary arteries. JACC Cardiovasc Interv. 2014 Jul; 7(7): 768-777. doi: 10.1016/j.jcin.2014.03.004.

Tájékoztatás: Dr. Kern az Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. és Heartflow Inc. tanácsadója.