FFR neinvazivă derivată din angiografie: Fiziologia wireless vine în curând în laboratorul dumneavoastră de cateterism?

FFR neinvazivă derivată din angiografie: Fiziologia wireless vine în curând în laboratorul dumneavoastră de cateterism?

Un coleg intervenționist a întrebat: „Care este numărul de laboratoare de cateterizare exclusiv diagnostice din Statele Unite sau din America de Nord care ar putea beneficia de rezerva de flux fracționară (FFR) sau, mai precis, de FFR angio-derivată, și nu ar trebui să își trimită pacienții la alte laboratoare pentru o evaluare suplimentară. De asemenea, unii pacienți ajung la laboratorul de intervenție coronariană percutanată (PCI) doar pentru a afla că tratamentul nu este necesar. Vreți să ne împărtășiți părerea dvs. cu privire la FFR angio-derivată pentru laboratoarele care se ocupă doar de diagnostic în acest moment?”

Când am împărtășit această întrebare cu Dr. Paul Teirstein, șeful secției de cardiologie de la Scripps Institute din La Jolla, California, acesta a relatat: „Am avut chirurgi cardiaci care m-au abordat, întrebându-mă de ce primesc trimiteri de la cardiologi care fac angiografie de diagnostic, dar nu fac FFR. Chirurgii s-au obișnuit atât de mult cu utilizarea noastră universală a FFR pentru leziunile intermediare, încât sunt deranjați când un „cardiolog care face doar diagnosticare” trimite un pacient cu o leziune intermediară. Reacția lor este: „De ce trebuie să ghicesc dacă ar trebui să o ocolesc? Cum li se poate permite să facă diagnosticare dacă nu fac FFR?”. De fapt, dezavantajul pentru un pacient chirurgical este chiar mai mare decât pentru PCI, deoarece ocolirea unei leziuni care nu limitează fluxul pune în pericol bypass-ul. Presupun că „vremurile se schimbă” și poate că ar trebui să ne asumăm această problemă.

Ca un susținător puternic al FFR, este îmbucurător pentru mine să văd că acum chiar și chirurgii apreciază FFR și rolul său în angiografia completă. Deși se discută rar, pentru chirurgi, FFR ajută la luarea deciziilor critice de revascularizare. Nu există nicio îndoială că un laborator exclusiv de diagnosticare ar beneficia de pe urma adăugării de operatori FFR sau de FFR fără fir derivat din angiografie.

Care este rolul FFRCT neinvaziv?

Știm că FFRCT, metoda de obținere a FFR din imaginile angiografice prin tomografie computerizată (CTA), a fost aprobată de Medicare și de alți terți plătitori. Se utilizează înainte ca pacienții să ajungă în laboratorul de cateterism. Utilizarea FFRCT în cadrul studiului PLATFORM1 a redus numărul de catetere cardiace inutile care au avut o angiografie coronariană normală, menținând același număr de pacienți care au avut nevoie de PCI. Înainte de a discuta despre rolul FFR derivat din angiodare, să trecem în revistă modul în care se obține FFRCT (figura 1). Pornind de la orice CTA de bună calitate, imaginile sunt trimise, offline, către HeartFlow Inc.2 Pentru a obține FFR, imaginile CTA sunt reconstruite într-un arbore coronarian tridimensional, segmentându-l în puncte individuale, fiecare punct fiind supus procesării cu ajutorul unor ecuații specializate (de exemplu, ecuațiile Navier-Stokes) pentru a calcula pierderea de presiune de-a lungul cursului arterei în repaus și din nou în timpul unei presupuse stări hiperemice. Aceste ecuații fluidodinamice de calcul necesită mai multe ipoteze dintr-un model de populație în ceea ce privește debitul de sânge miocardic în funcție de ramurile arteriale miocardice și de rezistența miocardului. Aceste valori sunt introduse în modelul de dinamică a fluxului computațional (CFD) și, cu ajutorul calculatoarelor de mare putere, se generează FFR de-a lungul întregului traseu al fiecărui vas. FFRCT a fost validat față de FFR invaziv și s-a constatat că are o corelație de aproximativ 80% în mai multe studii.3,4 FFRCT are o corelație mai bună cu FFR decât majoritatea testelor de efort și, pe baza datelor privind rezultatele clinice, va înlocui probabil testele de efort tradiționale, cu o reducere a procedurilor la pacienții fără boală coronariană semnificativă. Cu toate acestea, există unii operatori care pot fi confuzi, crezând că FFRCT va înlocui FFR invaziv. FFRCT depistează boala coronariană (CAD) importantă înainte ca pacientul să ajungă la laboratorul de cateterism, iar apoi, odată ajuns în laborator, operatorii pot confirma semnificația leziunii cu FFR.

FFR non-invazivă derivată din angiografie: Wireless FFR în laborator?

Nu ar fi grozav să obținem FFR din angiogramă fără a fi nevoie să introducem un fir de ghidare? Acest lucru este în viitorul nostru apropiat. A fost propusă generarea unui FFR „virtual” derivat din angiografie sau din alte modalități (tabelul 1A-B, figurile 2-4), utilizând dinamica computațională a fluxului (CFD) sau analiza rapidă a fluxului pentru a obține un FFR fără fir bazat pe imagine, încorporat în fluxul de lucru al angiografiei de diagnosticare. După cum era de așteptat, implementarea online a FFR derivate din angiografie necesită concepte și sisteme noi pentru a reduce timpul de calcul și a face ca procesul de analiză să fie acceptabil pentru funcțiile din laborator. Primele date arată că FFR derivat din angio-derivație poate fi obținut în câteva minute în timpul unei angiografii coronariene obișnuite.5

Studii de validare a angio-FFRDoi concurenți pentru introducerea în laboratoarele de cateterism în viitorul apropiat sunt QFR și FFRangio. Validarea QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) a fost raportată în studiul FAVOR II China, care a raportat că acuratețea de diagnostic la nivel de vas a QFR în identificarea stenozelor coronariene semnificative din punct de vedere hemodinamic a fost de 97.7%, iar acuratețea de diagnostic la nivel de pacient a fost de 92,4% (P<0,001 pentru ambele).6 În plus, studiul FAVOR II Europe-Japan a demonstrat că QFR a avut o sensibilitate și o specificitate superioare în comparație cu QCA 2-D cu FFR ca standard de aur: 88% față de 46% și 88% față de 77% (P<0,001 pentru ambele). Acuratețea globală de diagnosticare a QFR a fost de 88%.7 Pentru FFRangio (CathWorks), sensibilitatea, specificitatea și acuratețea de diagnosticare a FFRangio au fost de 88%, 95% și, respectiv, 93%.5 Concordanța puternică cu FFR invazivă, bazată pe fir, va face probabil ca aceste metode să fie disponibile pe scară largă, dar, desigur, rezultatele favorabile timpurii necesită confirmare. Odată confirmată în studii mai mari și pentru un spectru mai larg de leziuni coronariene, FFR angio-derivată ar trebui să devină o parte de rutină a angiografiei diagnostice.

Precizia în calculul FFR neinvaziv se bazează pe implementarea unor metode de calcul complexe care pot diferi între diferitele metode concurente. Spre deosebire de FFRCT, care creează un model 3D complet și detaliat al arborelui coronarian din scanările CTA, Tu et al8 au construit geometria vaselor din angiografia de rutină, aplicând un model mai simplu pentru flow, derivat din diviziunea ramurilor coronare (spre deosebire de utilizarea unei estimări a fluxului din masa miocardică)2, și o metodă de calcul algebrică aproximativă din studiile experimentale ale flow prin modele de stenoză arterială unică8 (spre deosebire de ecuațiile CFD) pentru a rezolva pentru căderea de presiune și FFR (figura 5). Deoarece Tu et al8 nu utilizează ecuațiile Navier-Stokes complicate, timpul de calcul este aproape instantaneu odată ce geometria este segmentată în „subsegmente” din randarea 3D. Pellicano et al5 au construit geometria arterelor 3D doar din angiografia de rutare, aplicând o analiză rapidă a fluxului în care toate stenozele sunt convertite în rezistențe într-un model forfetar, în timp ce legile de scalare (a ramurilor) sunt utilizate pentru a estima rezistența patului microcirculator.

Concurența pentru o metodă câștigătoare a FFR derivată din angiografie este în curs de desfășurare, diferite companii utilizând diferite modele și diferite ipoteze privind intrările de flux și rezistență (tabelul 1A-B). Un exemplu este QFR, care utilizează mai multe ipoteze legate de variabilele de flux. fQFR este un influent hiperemic specificat, presupunând o viteză de influență fixă de 0,35 m/s. cQFR este un fluent hiperemic „virtual”, determinat de un model bazat pe numărul de cadre TIMI, raportând fluentul măsurat în condiții de bază la fluentul hiperemic. În cele din urmă, aQFR este variabila de flow hiperemic măsurat direct. Din aceste ipoteze, QFR oferă rezultate foarte comparabile cu FFR invaziv.

Vantajele FFR angio-derivate

Calculele în laborator ale FFR angio-derivate sunt rapide și au potențialul de a oferi o evaluare wireless a leziunilor FFR la fiecare procedură angiografică. Alte avantaje ale FFR angio-derivate sunt evidente. Nu este nevoie să se introducă un fir de ghidaj de presiune. Nu este necesară hiperemia farmacologică. Este aproape independent de operator. FFR angio-derivat este, de asemenea, co-înregistrat pe angiogramă cu rezultate precise și reproductibile. În plus, reconstrucția 3D a arborelui coronarian poate îmbunătăți identificarea diametrelor vaselor de referință pentru selectarea dimensiunii stenturilor și, în cele din urmă, poate prezice rezultatele anatomice și fiziologice.5

Limitații ale FFR angio-derivate

Cerințele de achiziție a imaginilor și interfața cu utilizatorul unui sistem FFR bazat pe imagini ar trebui să fie încorporate fără probleme în activitatea standard a laboratorului de cateterism. Achiziția datelor ar trebui să perturbe cât mai puțin angiografia de rutină. FFR angio-derivat ar trebui să necesite doar achiziția a 2-3 proiecții radiografice convenționale în care leziunile pot fi văzute clar. Este important să se vizualizeze întregul arbore coronarian pe ecran și să se optimizeze opacifierea vaselor. Imaginile slabe sau segmentele suprapuse vor limita acuratețea FFR-ului angio-derivat. Unghiurile de achiziție a imaginii necesare pentru FFR angio-derivat sunt aceleași cu cele utilizate pentru procedurile de rutină. Sunt necesare imagini de înaltă rezoluție la >10 cadre/sec.5

Din punct de vedere tehnic, rezistența microvasculară coronariană (CMV) este o ipoteză fundamentală pentru a calcula presiunea din flux. CMV într-un studiu a fost derivată din măsurători invazive, lucru care va limita acceptarea viitoare.9 Pe măsură ce se acumulează seturile de date, se speră că CMV invazivă nu va fi necesară. O metodă FFR angioderivată, vFFR9,10, necesită angiografie rotațională, care nu este încă disponibilă pe scară largă, și poate produce segmentări coronariene asimetrice – o preocupare pentru o analiză precisă.

În cele din urmă, cantitatea de timp necesară pentru a achiziționa și procesa datele pentru a produce FFR derivată din angiodare este probabil să fie mai mare decât timpul de calcul de 3 minute. Timpul de achiziție ar trebui să includă în mod realist timpul necesar pentru a depăși dificultățile de imagistică a anatomiei complexe, pentru a elimina artefactele, pentru a încărca studiul pentru analiza CFD și pentru a crea plasa volumetrică. În plus, vor exista probabil erori specifice pacientului legate de fiziologia coronariană anormală, care pot explica valorile aberante în corelațiile dintre măsurătorile FFR derivate din angiografie și cele invazive.11

FFR derivată din angiografie este în prezent raportată pentru rezultate off-line, dar, recent, au fost prezentate și aplicații online. Este necesară o interacțiune minimă a operatorului în procesul de calculare a fluxului, ceea ce duce la o variabilitate interoperator scăzută.

Sfârșitul

Când tehnologia FFRCT și FFR angio-derivată vor deveni în cele din urmă disponibile pe scară mai largă, acestea vor schimba radical modul în care se efectuează angiografia diagnostică în același mod în care FFR invazivă a schimbat modul în care abordăm pacienții care au nevoie de PCI.

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. Dinamica fluidelor computațională aplicată tomografiei computerizate cardiace pentru cuantificarea neinvazivă a rezervei de flux fracțional: bază științifică. J Am Coll Cardiol. 2013; 61(22): 2233-2241.
3. Norgaard BL, Leipsic J, Gaur S, et al. Performanța de diagnosticare a rezervei fracționare neinvazive de flow derivate din angiografia coronariană computerizată în cazul suspiciunii de boală coronariană. J Am Coll Cardiol. 2014; 63: 1145-1155.
4. Min JK, Leipsic J, Pencina MJ, et al. Precizia de diagnosticare a rezervei de flux fracționar din angiografia CT anatomică. JAMA. 2012; 308: 1237-1234.
5. Pellicano M, Lavi I, Bruyne B, et al. Studiu de validare a rezervei de flux fracțional bazat pe imagine în timpul angiografiei coronariene. Circ Cardiovasc Interv. 2017; 10: e005259. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.116.005259.
6. Xu B, Tu S, Qiao S, et al. Precizia de diagnosticare a măsurătorilor raportului cantitativ de flux bazat pe angiografie pentru evaluarea online a stenozei coronariene. 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. Prezentat la: TCT Scientific Symposium; Oct. 29-Nov. 2, 2017; Denver, Colorado.
9. Tu S, Westra J, Yang J, et al. Acuratețea de diagnosticare a abordărilor computaționale rapide pentru a deriva rezerva fracțională de flow din angiografia coronariană de diagnosticare: studiul pilot internațional multicentric FAVOR. J Am Coll Cardiol Intv. 2016; 9: 2024-2035.
10. 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.
11. 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.
12. 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. EuroIntervenție. 2014; 10: 574-583. doi: 10.4244/EIJY14M07_01
13. 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.

Disponibilitate: Dr. Kern este consultant pentru Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. și Heartflow Inc.