Ikke-invasiv angiografisk afledt FFR: Er trådløs fysiologi snart på vej til dit kateterlaboratorium?

Ikke-invasiv angiografisk afledt FFR: Er trådløs fysiologi snart på vej til dit kateterlaboratorium?

En interventionel kollega spurgte: “Hvor mange af de udelukkende diagnostiske kateterlaboratorier i USA eller Nordamerika kunne drage fordel af fraktioneret flowreserve (FFR), eller mere specifikt angioafledt FFR, og ikke behøver at sende deres patienter til andre laboratorier for yderligere vurdering. Nogle patienter når også frem til laboratoriet for perkutan koronar intervention (PCI) for at finde ud af, at det ikke er nødvendigt med behandling. Vil du dele dine tanker om angioafledt FFR til laboratorier, der kun har diagnostiske formål, på nuværende tidspunkt?”

Da jeg delte dette spørgsmål med Dr. Paul Teirstein, chef for kardiologi på Scripps Institute i La Jolla, Californien, rapporterede han: “Jeg har haft hjertekirurger, der har henvendt sig til mig og spurgt, hvorfor de får henvisninger fra kardiologer, der foretager diagnostisk angiografi, men ikke foretager FFR. Kirurgerne er blevet så vant til vores universelle brug af FFR til intermediære læsioner, at de bliver irriterede, når en “kun diagnostisk kardiolog” henviser en patient med en intermediær læsion. Deres reaktion er: “Hvorfor skal jeg gætte mig til, om jeg skal omgå den? Hvordan kan de få lov til at foretage diagnostik, hvis de ikke foretager FFR?” Faktisk er ulemperne for en kirurgisk patient endnu større end for PCI, da bypassing af en ikke flowbegrænsende læsion bringer bypasset i fare. Jeg formoder, at “tiderne ændrer sig”, og måske bør vi tage dette spørgsmål op.

Som en stærk fortaler for FFR er det glædeligt for mig at se, at nu også kirurgerne værdsætter FFR og dens rolle i forbindelse med komplet angiografi. Selv om det sjældent diskuteres, er FFR for kirurgerne en hjælp til at træffe kritiske revaskulariseringsbeslutninger. Der er næppe tvivl om, at et laboratorium, der kun beskæftiger sig med diagnostik, ville have gavn af at tilføje FFR-operatører eller trådløs angioafledt FFR.

Hvad er den rolle, som ikke-invasiv FFRCT spiller?

Vi ved, at FFRCT, metoden til at opnå FFR fra computertomografiske angiografiske (CTA) billeder, er blevet godkendt af Medicare og andre tredjepartsbetalere. Den anvendes, før patienterne kommer til kateterlaboratoriet. Brugen af FFRCT i PLATFORM-undersøgelsen1 reducerede antallet af unødvendige hjertekateter, der havde normal koronarangiografi, samtidig med at det samme antal patienter, der havde brug for PCI, blev opretholdt. Inden vi diskuterer den rolle, som angioafledt FFR spiller, skal vi gennemgå, hvordan FFRCT opnås (figur 1). Med udgangspunkt i en CTA af god kvalitet sendes billederne offline til HeartFlow Inc.2 For at udlede FFR rekonstrueres CTA-billederne til et 3-dimensionelt koronar træ, idet det segmenteres i individuelle punkter, hvor hvert punkt behandles ved hjælp af specialiserede ligninger (dvs. Navier-Stokes-ligninger) for at beregne tryktab langs arteriens forløb i hvile og igen under en antaget hyperæmisk tilstand. Disse beregningsmæssige væskedynamiske ligninger kræver flere antagelser fra en populationsmodel vedrørende myokardiets blodgennemstrømningshastigheder som en funktion af myokardiets arterielle forgreninger og myokardiets modstand. Disse værdier indsættes i CFD-modellen (computational flow dynamics), og ved hjælp af højtydende computere genereres FFR langs hele forløbet af hvert kar. FFRCT er blevet valideret i forhold til invasiv FFR og har i flere undersøgelser vist sig at have en korrelation på ca. 80 %.3,4 FFRCT har en bedre korrelation med FFR end de fleste stresstest og vil på grundlag af data om kliniske resultater sandsynligvis erstatte traditionel stresstest med en reduktion af procedurer hos patienter uden betydelig koronarsygdom. Der er dog nogle operatører, som kan være forvirrede og tror, at FFRCT vil erstatte invasiv FFR. FFRCT screener for vigtig koronararteriesygdom (CAD), før patienten kommer til kateterlaboratoriet, og når patienten er på laboratoriet, kan operatørerne bekræfte læsionens betydning med FFR.

Noninvasiv FFR afledt af angiografi: Trådløs FFR i laboratoriet?

Vil det ikke være fantastisk at få FFR fra angiografien uden at skulle lægge en guidewire ind? Dette ligger i vores nærmeste fremtid. Generering af en “virtuel” FFR afledt af angiografi eller andre modaliteter (tabel 1A-B, figur 2-4) er blevet foreslået ved hjælp af computational flow dynamics (CFD) eller hurtig strømningsanalyse for at opnå trådløs billedbaseret FFR, der er indarbejdet i den diagnostiske angiografiske arbejdsgang. Som man kan forvente, kræver onlineimplementering af angioafledt FFR nye koncepter og systemer for at reducere beregningstiden og gøre analyseprocessen acceptabel for laboratoriefunktioner. Tidlige data viser, at angioafledt FFR kan opnås inden for flere minutter under et almindeligt koronarangiogram.5

Angio-FFR-valideringsundersøgelserTo kandidater til indførelse i kateterlaboratorierne i den nærmeste fremtid er QFR og FFRangio. Validering af QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) blev rapporteret i FAVOR II China-undersøgelsen, som rapporterede, at QFR’s diagnostiske nøjagtighed på karniveau med hensyn til identifikation af hæmodynamisk signifikant koronarstenose var 97 %.7 % og den diagnostiske nøjagtighed på patientniveau var 92,4 % (P<0,001 for begge).6 Desuden viste FAVOR II Europe-Japan-studiet, at QFR havde en overlegen sensitivitet og specificitet i forhold til 2-D QCA med FFR som guldstandard: 88 % vs. 46 % og 88 % vs. 77 % (P<0,001 for begge). Den samlede diagnostiske nøjagtighed af QFR var 88 %.7 For FFRangio (CathWorks) var sensitiviteten, specificiteten og den diagnostiske nøjagtighed af FFRangio henholdsvis 88 %, 95 % og 93 %.5 Den stærke overensstemmelse med invasiv, trådbaseret FFR vil sandsynligvis gøre disse metoder bredt tilgængelige, men de tidlige gunstige resultater kræver naturligvis bekræftelse. Når de er bekræftet i større undersøgelser og for et bredere spektrum af koronarlæsioner, bør angioafledt FFR blive en rutinemæssig del af diagnostisk angiografi.

Nøjagtigheden ved beregning af ikke-invasiv FFR er baseret på implementeringen af komplekse beregningsmetoder, som kan variere mellem de forskellige konkurrerende metoder. I modsætning til FFRCT, som skaber en komplet og detaljeret 3D-model af koronartræet ud fra CTA-scanninger, konstruerede Tu et al8 kargeometrien ud fra rutinemæssig angiografi ved at anvende en enklere model for flow, afledt af opdelingen af koronarforgreninger (i modsætning til at anvende et estimat af flowet fra myokardiemassen)2 og en tilnærmet algebraisk beregningsmetode fra eksperimentelle undersøgelser af flow gennem enkeltstående arterielle stenosemodeller8 (i modsætning til CFD-ligninger) til at løse for trykfald og FFR (Figur 5). Fordi Tu et al8 ikke anvender de komplicerede Navier-Stokes-ligninger, er beregningstiden næsten øjeblikkelig, når geometrien er segmenteret i “undersegmenter” fra 3D-gengivelsen. Pellicano et al5 konstruerede 3D-arteriegeometrien alene ud fra routing-angiografi og anvendte hurtig flowanalyse, hvor alle stenoser konverteres til modstande i en lumped model, mens der anvendes skaleringslove (af grene) til at estimere den mikrocirkulatoriske sengemodstand.

Konkurrencen om en vindende metode til angiografisk afledt FFR er i gang, og forskellige virksomheder anvender forskellige modeller og forskellige antagelser vedrørende flow- og modstandsinput (tabel 1A-B). Et eksempel er QFR, der anvender flere antagelser vedrørende flowvariabler. fQFR er specificeret hyperemisk flow, idet der antages en fixeret flowhastighed på 0,35 m/s. cQFR er “virtuel” hyperemisk flow, bestemt ud fra en model baseret på TIMI frame count, der relaterer målt flow under baselinebetingelser til hyperemisk flow. Endelig er aQFR variablen for direkte målt hyperemisk flow. Ud fra disse forudsætninger giver QFR meget sammenlignelige resultater med invasiv FFR.

Fordele ved angioafledt FFR

In-labberegningerne af angioafledt FFR er hurtige og har potentiale til at give trådløs FFR-læsionsvurdering til hver enkelt angiografisk procedure. Andre fordele ved angioafledt FFR er indlysende. Der er ikke behov for at indsætte en trykstyret ledning. Farmakologisk hyperæmi er ikke nødvendig. Den er næsten uafhængig af operatøren. Den angioafledte FFR er også samregistreret på angiogrammet med nøjagtige og reproducerbare resultater. Desuden kan 3D-rekonstruktion af koronartræet forbedre identifikationen af referencekardiametre til valg af stentdimensionering og i sidste ende forudsige anatomiske og fysiologiske resultater.5

Begrænsninger ved angioafledt FFR

Billedindsamlingskravene og brugergrænsefladen for et billedbaseret FFR-system bør integreres problemfrit i kateteriseringslaboratoriets standardarbejde. Dataindsamling bør forstyrre rutinemæssig angiografi så lidt som muligt. Angioafledt FFR bør kun kræve erhvervelse af 2 til 3 konventionelle radiografiske projektioner, hvor læsionerne kan ses tydeligt. Det er vigtigt at visualisere hele koronartræet på skærmen og at optimere karopacificeringen. Dårlige billeder eller overlappede segmenter vil begrænse nøjagtigheden af angioafledt FFR. De billedoptagelsesvinkler, der er nødvendige for angioafledt FFR, er de samme som dem, der anvendes ved rutineprocedurer. Der er behov for billeddannelse med høj opløsning ved >10 billeder/sek.5

På den tekniske side er koronar mikrovaskulær modstand (CMV) en grundlæggende antagelse for at beregne tryk ud fra flow. CMV blev i en undersøgelse afledt af invasive målinger, hvilket vil begrænse den fremtidige accept.9 Efterhånden som datasættene akkumuleres, er det håbet, at invasiv CMV ikke vil være nødvendig. En angioafledt FFR-metode, vFFR9,10 , kræver rotationsangiografi, som endnu ikke er almindeligt tilgængelig, og som kan give asymmetriske koronarsegmenteringer – et problem for en nøjagtig analyse.

Endelig er den tid, der er nødvendig for at indhente og behandle dataene for at producere angioafledt FFR, sandsynligvis længere end den 3 minutters beregningstid. Indsamlingstiden bør realistisk set omfatte tiden til at overvinde vanskelighederne ved at afbilde kompleks anatomi, fjerne artefakter, uploade undersøgelsen til CFD-analyse og skabe det volumetriske net. Desuden vil der sandsynligvis være patientspecifikke fejl i forbindelse med unormal koronar fysiologi, som kan være årsag til outliers i korrelationerne mellem angiografiafledte og invasive FFR-målinger.11

Angiografiafledte FFR rapporteres i øjeblikket for off-line resultater, men for nylig er der også blevet præsenteret online-applikationer. Der er minimal operatørinteraktion nødvendig i flowberegningsprocessen, hvilket resulterer i lav variabilitet mellem operatørerne.

Bottom line

Når FFRCT og angioafledt FFR-teknologi i sidste ende bliver mere almindeligt tilgængelige, vil de radikalt ændre den måde, hvorpå diagnostisk angiografi udføres, på samme måde som invasiv FFR ændrede den måde, hvorpå vi nærmer os patienter, der har brug for PCI.

1. Douglas PS, De Bruyne B, Pontone G, et al. 1-Year Outcomes of FFRCT-Guided Care in Patients With Suspected Coronary Disease (1 års resultater af FFRCT-vejledt behandling af patienter med formodet koronar sygdom): The PLATFORM Study. J Am Coll Cardiol. 2016 Aug 2; 68(5): 435-445. doi: 10.1016/j.jacc.2016.05.057.
3. Taylor CA, Fonte TA, Min JK. Computational fluid dynamics anvendt på cardiac computed tomography for noninvasive kvantificering af fraktionel flowreserve: videnskabeligt grundlag. J Am Coll Cardiol. 2013; 61(22): 2233-2241.
4. 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.
5. Min JK, Leipsic J, Pencina MJ, et al. Diagnostic accuracy of fractional flow reserve from anatomic CT angiography. JAMA. 2012; 308: 1237-1234.
6. Pellicano M, Lavi I, Bruyne B, et al. Valideringsundersøgelse af billedbaseret fraktionel flowreserve under koronar angiografi. Circ Cardiovasc Interv. 2017; 10: e005259. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.116.005259.
7. Xu B, Tu S, Qiao S, et al. Diagnostisk nøjagtighed af angiografibaserede kvantitative flowforholdsmålinger til online vurdering af koronar stenose. J Am Coll Cardiol. 2017 Dec 26; 70(25): 3077-3087. doi: 10.1016/j.jacc.2017.10.035.
8. Westra J. Late-Breaking Clinical Trials 2. Præsenteret på: TCT Scientific Symposium; Oct. 29-Nov. 2, 2017; Denver, Colorado.
9. 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.
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: Modelling 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.
13. Papafaklis MI, Muramatsu T, Ishibashi Y, et al. Hurtig virtuel funktionel vurdering af intermediære koronarlæsioner ved hjælp af rutinemæssige angiografiske data og blodstrømssimulering hos mennesker: sammenligning med tryktråd – fraktionel flowreserve. EuroIntervention. 2014; 10: 574-583. doi: 10.4244/EIJY14M07M07_01
14. 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.

Oplysning: Dr. Kern er konsulent for Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. og Heartflow Inc.