2020, Vol. 29
2 杭州脉流科技有限公司，杭州 310052;
3 西安第四军医大学西京医院心内科，西安 710032;
4 首都医科大学附属北京安贞医院心内科，北京 100029;
5 温州医科大学附属第三临床学院心内科，温州 325099;
6 浙江大学医学院附属金华医院心内科，金华 321000
2 ArteryFlow Technology Co., Ltd., Hangzhou 310052, China;
3 Department of Cardiology, Xijing Hospital, the Fourth Military Medical University, Xi 'an 710032, China;
4 Department of Cardiology, Beijing Anzhen Hospital, Capital Medical University 100029, China;
5 Department of Cardiology, The Third Clinical Institute Affiliated to Wenzhou Medical University, Wenzhou 325099, China;
6 Department of Cardiology, Affiliated Jinhua Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Jinhua 321000, China
目前，血流储备分数(FFR)作为冠状动脉狭窄是否需要干预的功能学金标准被医生所接受，但FFR存在有创、费用高等缺点。冠状动脉CTA已经基本普及，使用冠状动脉CTA可以快速筛选严重狭窄的冠状动脉患者[1]。但冠状动脉CTA有较高的阴性预测值，对于阳性病变仅狭窄程度无法准确估算[2]。如何使用冠状动脉CTA通过流体力学基本算法快速、准确得到仿真的FFR值成为研究热点。美国HeartFlow公司的ADVANCE注册研究[3-4]发现与FFR-CT值异常的患者相比，FFR-CT为阴性的患者的血运重建较少，且有降低主要不良心血管疾病事件(MACE)和显著降低心血管疾病死亡或心肌梗死的趋势。FFR-CT与有创FFR具有较高的相关性和准确性，特别是从无创的角度或者是减少医疗费用来看，更具有优越性。
DISCOVER-FLOW研究[5]分析103例患者(159支血管)，狭窄特异性从单纯冠状动脉CTA分析法的39.6%提高到FFR-CT的82.2%；诊断准确性由58.5%提高到84.3%；在诊断准确性上提高了44%，而且降低了59%的假阳性率。随后HeartFlow重新优化了算法，并且进行了NXT研究[6]，对于可疑稳定型冠状动脉疾病和中度血管狭窄的患者，FFR-CT与冠状动脉CTA相比，准确度均高于单纯冠状动脉CTA，分别为81%和53%，80%和51%。PLATFORM研究[7-9]发现对于计划进行有创造影检查的病例中，常规护理组有73.3%的患者发现无显著冠脉狭窄，FFR-CT组中根据结果减少61%有创造影检查，降低治疗的成本，且并不影响常规检查和FFR-CT处理的病例中各种接受血运重建患者的比例，两组的临床结局及患者生活质量相当。在PACIFIC临床研究[10]中，将208例稳定型心绞痛患者进行FFR-CT与CTA，SPECT，PET这些无创影像学检查的头对头的对比研究，以有创FFR≤0.80为标准，FFR-CT的准确率最高(准确率为87%，敏感率为90%和特异性为86%)。但是该公司计算FFR-CT的软件复杂和缓慢，需要计算能力强大的服务器运算和专业的技术人员操作，该软件对一个病例进行完整的FFR-CT分析大约需要6 h以上时间，需要大量的计算资源和人力资源[11]。
本研究采用快速重构的方法重构冠状动脉三维模型，用简化边界模型来分配血管流量，采用优化的FFR-CT算法用于回顾性病例计算并且对照有创FFR，评估此FFR-CT算法的有效性和准确性。
1 资料与方法 1.1 一般资料回顾性分析2015年11月至2017年8月在单中心接受冠状动脉CTA、经两位经验丰富的放射科医师评估血管狭窄程度为30%~90%的病变；且3个月内接受有创冠状动脉血管造影及FFR检查的患者；剔除冠状动脉CTA数据不完整、冠状动脉支架、冠状动脉搭桥、数据有伪影的患者。共入选47例患者61支血管，34处为前降支病变，6处为回旋支病变，17处为右冠状动脉病变，2处为第一对角支病变，2处为第一钝缘支病变。基本情况：年龄(67±8)岁，其中男性患者28例。身体质量指数(24±3)kg/m2，收缩压和舒张压分别(134±15)和(74±4)mmHg。血常规中红细胞浓度(340±20)g/L和血红蛋白(150±30)g/L，钙化积分(175±220)。
1.2 FFR值测量用St. Jude压力导丝(雅培，美国)通过6F指引导管输送到冠脉中，获取静息状态下冠状动脉狭窄远端压力与主动脉根部或者冠状动脉口部压力的比值后，经过静脉输入腺苷(140 μg/(kg·min), 持续3~6 min)以激发最大充血状态，记录压差最大时候的FFR值[12]。FFR具体的测定方法可按照文献[13]完成。
1.3 FFR-CT计算过程将DICOM格式的冠状动脉CTA数据导入到FFR-CT计算软件中，重构得到STL格式的三维图像。进行三维实体网格划分，为兼顾计算的精度和计效率，本研究按0.2 mm划分心脏血管模型网格。为满足FFR-CT的计算，使用了患者做冠状动脉CTA检查时的血压、心率以及左心室的体积[14]。
运用AccuFFR®ct系统进行流体动力学(CFD)分析计算。计算原则：冠状动脉血流的雷诺数Re在层流范围内、血液的黏性系数为常数(0.0035 Pa•s)、密度(1 056 kg/m3)、按FFR-CT的常规来假设血液为牛顿流体、不考虑能量方程、重力忽略不计、控制流动是不可压缩Navier-Stokes方程。在网格划分血管的基础上做边界条件的设置和CFD的仿真，并计算得出血液的压力、流速，从而得到FFR-CT值。
1.4 统计学方法采用SPSS 19.0(IBM, 美国)及Medcalc 15.6(MedCalc Software Ltd，比利时)统计学分析软件进行分析。计量资料以均数±标准差(Mean±SD)表示。以FFR为诊断金标准，计算分析FFR-CT在诊断冠状动脉功能性缺血狭窄的准确性、敏感度、特异度、阳性预测值(PPV)及阴性预测值(NPV)。绘制Bland-Altman分析图以及FFR-CT的受试者操作特征(ROC)曲线，并计算曲线下面积(AUC)。变量间的相关性分析用Pearson相关系数分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果以FFR≤0.80为冠状动脉功能性缺血狭窄为标准进行分析，FFR-CT与导丝测量的FFR对比，对于每个患者其准确率性为91.5%，敏感性为88.2%，特异性为93.3%，PPV为88.2%，NPV为93.3%；对于每根血管相应的值分别为88.5%、88.2%、88.6%、75%和95.1%。其中计算FFR-CT的时间[重构(30±27)min，CFD计算(5±2) min]较其他算法更加快速[11]。
关于患者和血管方面的FFR-CT计算值与标准的FFR有创测量值的相关性很高(r = 0.71，P < 0.0001和r = 0.62, P < 0.0001)(图 1)。由Bland-Altman分析图可以看出FFR-CT计算值与标准的FFR有创测量值的一致性较好(图 2)。以FFR > 0.80作为判定心肌非缺血的临界值，绘制关于FFR-CT的ROC曲线，得到患者和血管的AUC分别为0.90(P < 0.0001)和0.89(P < 0.0001)(图 3)。FFR-CT计算结果与导丝测量FFR值的对比，冠状动脉CTA显示RCA中部(红色箭头)的中度狭窄程度(图 4A)；冠状动脉系统中FFR-CT分布及计算的FFR-CT值为0.85(红色箭头)(图 4B)，表明RCA为无缺血情况发生，有创冠状动脉造影中RCA中段狭窄(红色箭头)，测量的FFR值为0.85(图 4C)。
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| 图 1 FFR-CT值与FFR测量值的关系：(A)针对不同的患者；(B)针对不同的血管。 Fig 1 The relationship between FFR-CT and FFR measurement: (A) for different patients; (B) for different blood vessels. |
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| 图 2 分别对(A)患者或者(B)血管进行的Bland-Altman分析图 Fig 2 Bland-Altman analysis of (A) patients or (B) blood vessels. |
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| 图 3 FFR-CT计算值的AUC结果分析，分别对(A)患者或者(B)血管进行分析 Fig 3 Analysis of AUC results of FFR-CT for (A) patients or (B) blood vessels |
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| 图 4 FFR-CT结果与导丝测量FFR的对比 Fig 4 Comparison of FFR-CT results with FFR measured by guide wire |
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本研究采用的FFR-CT计算的新方法对每根血管计算的准确率为88.5%，优于HeartFlow进行的三次著名临床试验(DISCOVER-FLOW为84.3%，DeFACTO为73%，NXT试验为86%)。通过本回顾性研究表明，此FFR-CT算法在进行冠脉狭窄无创功能学评估上是快速和准确的。目前我们正在进行一个更大的前瞻性、多中心的FFR-CT对稳定冠心病患者的诊断效能的研究。
致谢: 感谢CTO老伙计团队提供的冠状动脉CTA和FFR病例数据。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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