FFR non invasiva derivata dall’angiografia: la fisiologia wireless arriverà presto nel tuo laboratorio di cateterizzazione?

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FFR non invasiva derivata dall’angiografia: la fisiologia wireless arriverà presto nel tuo laboratorio di cateterizzazione?

Un collega interventista ha chiesto: “Qual è il numero di laboratori di cateterismo solo diagnostici negli Stati Uniti o in Nord America che potrebbero beneficiare della riserva di flusso frazionale (FFR), o più specificamente, della FFR angio-derivata, e non dover inviare i loro pazienti ad altri laboratori per ulteriori valutazioni. Inoltre, alcuni pazienti raggiungono il laboratorio di intervento coronarico percutaneo (PCI) solo per scoprire che il trattamento non è necessario. Potrebbe condividere i suoi pensieri sul FFR angio-derivato per i laboratori di sola diagnostica in questo momento?

Quando ho condiviso questa domanda con il Dr. Paul Teirstein, primario di cardiologia allo Scripps Institute di La Jolla, California, ha riferito: “Ho avuto chirurghi cardiaci che mi hanno avvicinato, chiedendo perché ricevono referenze da cardiologi che fanno angiografia diagnostica, ma non fanno FFR. I chirurghi sono diventati così abituati al nostro uso universale della FFR per le lesioni intermedie che sono infastiditi quando un “cardiologo solo diagnostico” riferisce un paziente con una lesione intermedia. La loro reazione è: “Perché devo indovinare se devo fare un bypass? Come possono essere autorizzati a fare diagnostica se non fanno la FFR?”. In effetti, il rovescio della medaglia per un paziente chirurgico è ancora maggiore che per il PCI, poiché il bypass di una lesione non limitante il flusso mette a rischio il bypass. Suppongo che “i tempi stanno cambiando” e forse dovremmo affrontare questo problema.

Come forte sostenitore della FFR, è gratificante per me vedere che ora anche i chirurghi apprezzano la FFR e il suo ruolo nell’angiografia completa. Anche se raramente discussa, la FFR per i chirurghi aiuta a prendere decisioni critiche di rivascolarizzazione. Non c’è dubbio che un laboratorio solo diagnostico trarrebbe beneficio dall’aggiunta di operatori FFR o FFR angio-derivati wireless.

Qual è il ruolo del FFRCT non invasivo?

Sappiamo che la FFRCT, il metodo per ottenere la FFR dalle immagini angiografiche della tomografia computerizzata (CTA), è stato approvato da Medicare e da altri pagatori terzi. Viene utilizzato prima che i pazienti arrivino al laboratorio di cateterizzazione. L’uso della FFRCT nello studio PLATFORM1 ha ridotto il numero di cateteri cardiaci non necessari che avevano un’angiografia coronarica normale, pur mantenendo lo stesso numero di pazienti che avevano bisogno di PCI. Prima di discutere il ruolo della FFRCT angio-derivata, rivediamo come si ottiene la FFRCT (Figura 1). Partendo da una qualsiasi CTA di buona qualità, le immagini vengono inviate, offline, alla HeartFlow Inc.2 Per ricavare la FFR, le immagini CTA vengono ricostruite in un albero coronarico tridimensionale, segmentandolo in singoli punti e sottoponendo ogni punto all’elaborazione di equazioni specializzate (cioè le equazioni di Navier-Stokes) per calcolare la perdita di pressione lungo il percorso dell’arteria a riposo e di nuovo durante uno stato iperemico presunto. Queste equazioni fluidodinamiche computazionali richiedono diversi presupposti da un modello di popolazione per quanto riguarda le portate di sangue del miocardio in funzione dei rami arteriosi del miocardio e la resistenza del miocardio. Questi valori vengono inseriti nel modello di dinamica del flusso computazionale (CFD), e utilizzando computer ad alta potenza, la FFR viene generata lungo l’intero corso di ogni vaso. La FFRCT è stata convalidata rispetto alla FFR invasiva ed è risultata correlativa per circa l’80% in diversi studi.3,4 La FFRCT ha una migliore correlazione con la FFR rispetto alla maggior parte dei test da sforzo e, sulla base dei dati sui risultati clinici, probabilmente sostituirà il test da sforzo tradizionale, con una riduzione delle procedure nei pazienti senza malattia coronarica significativa. Tuttavia, ci sono alcuni operatori che possono essere confusi, pensando che la FFRCT sostituirà la FFR invasiva. La FFRCT cerca una coronaropatia importante (CAD) prima che il paziente arrivi al laboratorio di cateterizzazione, e poi, una volta in laboratorio, gli operatori possono confermare la significatività della lesione con la FFR.

FFR non invasivo derivato dall’angiografia: FFR wireless in laboratorio?

Non sarebbe fantastico ottenere la FFR dall’angiografia senza dover inserire un filo guida? Questo è nel nostro prossimo futuro. La generazione di un FFR “virtuale” derivato dall’angiografia o da altre modalità (Tabella 1A-B, Figure 2-4) è stata proposta utilizzando la dinamica computazionale del flusso (CFD) o l’analisi rapida del flusso per ottenere un FFR basato su immagini wireless, incorporato nel flusso di lavoro dell’angiografia diagnostica. Come ci si potrebbe aspettare, l’implementazione online della FFR angio-derivata richiede nuovi concetti e sistemi per ridurre il tempo di calcolo e rendere il processo di analisi accettabile per le funzioni in laboratorio. I primi dati mostrano che la FFR derivata dall’angiografia può essere ottenuta in diversi minuti durante un normale angiogramma coronarico.5

Studi di convalida della FFRDue contendenti per l’introduzione nei laboratori di cateterizzazione nel prossimo futuro sono QFR e FFRangio. La convalida del QFR (Quantitative Flow Ratio, Medis Medical Imaging Systems) è stata riportata nello studio FAVOR II China, che ha riferito che l’accuratezza diagnostica del QFR a livello dei vasi nell’identificare stenosi coronariche emodinamicamente significative era del 97.7% e l’accuratezza diagnostica a livello del paziente era del 92,4% (P<0,001 per entrambi).6 Inoltre, lo studio FAVOR II Europe-Japan ha dimostrato che la QFR aveva una sensibilità e specificità superiori rispetto alla QCA 2-D con FFR come gold standard: 88% vs 46% e 88% vs 77% (P<0,001 per entrambi). L’accuratezza diagnostica complessiva della QFR era dell’88%.7 Per la FFRangio (CathWorks), la sensibilità, la specificità e l’accuratezza diagnostica della FFRangio erano rispettivamente dell’88%, 95% e 93%.5 La forte concordanza con la FFR invasiva, basata su fili, renderà probabilmente questi metodi ampiamente disponibili, ma naturalmente i primi risultati favorevoli richiedono una conferma. Una volta confermati in studi più ampi e per uno spettro più ampio di lesioni coronariche, la FFR angio-derivata dovrebbe diventare una parte di routine dell’angiografia diagnostica.

La precisione nel calcolo della FFR non invasiva si basa sull’implementazione di complessi metodi di calcolo che possono differire tra i vari metodi concorrenti. In contrasto con la FFRCT, che crea un modello 3D completo e dettagliato dell’albero coronarico dalle scansioni CTA, Tu et al8 hanno costruito la geometria dei vasi dall’angiografia di routine, applicando un modello più semplice per il flusso, derivato dalla divisione dei rami coronarici (invece di usare una stima del flusso dalla massa miocardica)2, e un metodo di calcolo algebrico approssimativo da studi sperimentali di flusso attraverso modelli di stenosi arteriosa singola8 (al contrario delle equazioni CFD) per risolvere la caduta di pressione e FFR (Figura 5). Poiché Tu et al8 non impiegano le complicate equazioni di Navier-Stokes, il tempo di calcolo è quasi istantaneo una volta che la geometria è segmentata in “sotto segmenti” dal rendering 3D. Pellicano et al5 hanno costruito la geometria dell’arteria 3D dalla sola angiografia di routing, applicando un’analisi rapida del flusso in cui tutte le stenosi sono convertite in resistenze in un modello forfettario, mentre le leggi di scala (dei rami) sono utilizzate per stimare la resistenza del letto microcircolatorio.

La concorrenza per un metodo vincente di FFR derivato dall’angiografia è in corso, con diverse aziende che utilizzano diversi modelli e diverse ipotesi riguardanti gli input di flusso e resistenza (Tabella 1A-B). Un esempio è il QFR che utilizza diverse ipotesi relative alle variabili di flusso. fQFR è il flusso iperemico specificato, assumendo una velocità di flusso fissa di 0,35 m/s. cQFR è il flusso iperemico “virtuale”, determinato da un modello basato sul conteggio dei frame TIMI, mettendo in relazione il flusso misurato in condizioni di base con il flusso iperemico. Infine, aQFR è la variabile del flusso iperemico direttamente misurato. Da questi presupposti, il QFR dà risultati altamente comparabili al FFR invasivo.

Svantaggi del FFR angio-derivato

I calcoli in laboratorio del FFR angio-derivato sono veloci e hanno il potenziale di fornire la valutazione wireless della lesione FFR ad ogni procedura angiografica. Altri vantaggi del FFR angio-derivato sono ovvi. Non c’è bisogno di inserire un filo guida a pressione. L’iperemia farmacologica non è necessaria. È quasi indipendente dall’operatore. Il FFR angio-derivato è anche co-registrato sull’angiogramma con risultati accurati e riproducibili. Inoltre, la ricostruzione 3D dell’albero coronarico può migliorare l’identificazione dei diametri dei vasi di riferimento per la selezione del dimensionamento dello stent e, infine, prevedere i risultati anatomici e fisiologici.5

Limitazioni del FFR angio-derivato

I requisiti di acquisizione delle immagini e l’interfaccia utente di un sistema FFR basato sulle immagini dovrebbero essere perfettamente integrati nel lavoro standard del laboratorio di cateterizzazione. L’acquisizione dei dati dovrebbe disturbare minimamente l’angiografia di routine. La FFR angio-derivata dovrebbe richiedere solo l’acquisizione di 2 o 3 proiezioni radiografiche convenzionali in cui le lesioni possono essere viste chiaramente. È importante visualizzare l’intero albero coronarico sullo schermo e ottimizzare l’opacizzazione dei vasi. Immagini scadenti o segmenti sovrapposti limiteranno l’accuratezza del FFR angio-derivato. Gli angoli di acquisizione dell’immagine necessari per la FFR angio-derivata sono gli stessi utilizzati per le procedure di routine. Sono necessarie immagini ad alta risoluzione a >10 fotogrammi/sec.5

Sul piano tecnico, la resistenza microvascolare coronarica (CMV) è un presupposto fondamentale per calcolare la pressione dal flusso. La CMV in uno studio è stata derivata da misurazioni invasive, cosa che limiterà l’accettazione futura.9 Con l’accumulo di serie di dati, si spera che la CMV invasiva non sia necessaria. Un metodo FFR derivato dall’angiografia, il vFFR9,10, richiede un’angiografia rotazionale, che non è ancora ampiamente disponibile, e può produrre segmentazioni coronariche asimmetriche – una preoccupazione per un’analisi accurata.

Infine, il tempo necessario per acquisire ed elaborare i dati per produrre la FFR angio-derivata è probabilmente più lungo del tempo di calcolo di 3 minuti. Il tempo di acquisizione dovrebbe realisticamente includere il tempo per superare le difficoltà di imaging dell’anatomia complessa, eliminare gli artefatti, caricare lo studio per l’analisi CFD e creare la mesh volumetrica. Inoltre, ci saranno probabilmente errori specifici del paziente relativi alla fisiologia coronarica anormale che può spiegare outliers nelle correlazioni tra angiografia-derivato e misurazioni FFR invasiva.11

FFR angio-derivato è attualmente riportato per i risultati off-line, ma, recentemente, applicazioni on-line sono stati presentati anche. Quando la tecnologia FFRCT e la FFR angio-derivata diventeranno più disponibili, cambieranno radicalmente il modo in cui viene eseguita l’angiografia diagnostica, nello stesso modo in cui la FFR invasiva ha cambiato il modo in cui ci avviciniamo ai pazienti che necessitano di PCI.

1. Douglas PS, De Bruyne B, Pontone G, et al. 1-Year Outcomes of FFRCT-Guided Care in Patients With Suspected Coronary Disease: Lo studio PLATFORM. 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. Fluidodinamica computazionale applicata alla tomografia computerizzata cardiaca per la quantificazione non invasiva della riserva di flusso frazionale: basi scientifiche. J Am Coll Cardiol. 2013; 61(22): 2233-2241.
3. Norgaard BL, Leipsic J, Gaur S, et al. Prestazioni diagnostiche della riserva di flusso frazionale non invasiva derivata dall’angiografia della tomografia computerizzata coronarica nel sospetto di malattia coronarica. J Am Coll Cardiol. 2014; 63: 1145-1155.
4. Min JK, Leipsic J, Pencina MJ, et al. Accuratezza diagnostica della riserva di flusso frazionale da angiografia CT anatomica. JAMA. 2012; 308: 1237-1234.
5. Pellicano M, Lavi I, Bruyne B, et al. Studio di convalida della riserva di flusso frazionale basata sull’immagine durante l’angiografia coronarica. Circ Cardiovasc Interv. 2017; 10: e005259. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.116.005259.
6. Xu B, Tu S, Qiao S, et al. Accuratezza diagnostica delle misure quantitative del rapporto di flusso basate sull’angiografia per la valutazione online della stenosi coronarica. 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. Presentato a: 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. Riserva di flusso frazionale “virtuale” (calcolata): sfide e limiti attuali. 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.

Discorso: Dr. Kern è un consulente per Abiomed, Merit Medical, Abbott Vascular, Philips Volcano, ACIST Medical, Opsens Inc. e Heartflow Inc.