Определение фракционного резерва кровотока по

ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ
ФОНД АМЕРИКАНСКОЙ КАРДИОЛОГИЧЕСКОЙ КОЛЛЕГИИ, 2014.
ОПУБЛИКОВАНО ИЗДАТЕЛЬСТВОМ ELSEVIER INC.
Т. 7, № 7, 2014
ISSN 1 936-8798/$36.00
http://dx.doi.org/10.1016/j.jcin.2014.03.004
Определение фракционного резерва кровотока по данным
трехмерной количественной коронарной ангиографии
и результатам подсчета кадров для оценки перфузии
миокарда по шкале TIMI
Быстрая компьютерная модель количественной оценки функциональной значимости
умеренной обструкции коронарных артерий
Шэнсянь Ту (Shengxian Tu), доктор наук, Эмануэль Барбато (Emanuele Barbato), врач, доктор наук, Золт Кожеги
(Zsolt Koszegi), врач, доктор наук, Цзюньцин Янг (Junqing Yang), врач, Чжунхуа Сан (Zhonghua Sun), врач, Нильс Р.
Хольм (Niels R. Holm), врач, Балаш Тар (Balazs Tar), врач, Ингуан Ли (Yingguang Li), магистр наук, Дан Русинару (Dan
Rusinaru), врач, Уильям Винс (William Wijns), врач, доктор наук, Йохан Х.К. Рейбер (Johan H.C. Reiber), доктор наук
Лейден, Нидерланды; Алст, Бельгия; Ньиредьхаза, Венгрия; Гуанчжоу и Тяньцзинь, Китай; Скейби, Дания
Цели Цель настоящего исследования — представить новейшую компьютерную модель быстрого расчета миокардиального фракционного резерва кровотока (ФРК) и его оценки у больных с умеренным стенозом коронарных
артерий.
Предпосылки к проведению исследования Определение ФРК — незаменимый инструмент для качественной характеристики стеноза коронарных артерий, вызывающего ишемию. Расчет ФРК по данным рентгеновской ангиографии увеличивает полезность оценки этого параметра.
Методы У больных с умеренным коронарным стенозом в центральной лаборатории выполняли измерение ФРК с
помощью внутрикоронарного проводника с датчиком давления. Больным проводили трехмерную количественную
коронарную ангиографию (ККА). Вместе с трехмерной ККА выполняли измерение средней гиперемической объемной скорости по результатам подсчета кадров для оценки миокардиальной перфузии по шкале TIMI (Thrombolysis
In Myocardial Infarction — тромболизис при инфаркте миокарда). После этого была применена новейшая методика
определения ФРК по расчетным гидродинамическим данным. Диагностическая ценность расчета ФРК по данным
ККА оценивалась путем сравнения с контрольными значениями ФРК, полученными с помощью внутрикоронарного проводника с датчиком давления.
Результаты Расчет ФРК по данным ККА был выполнен для 77 сосудов у 68 больных. Средний диаметр стенозированного участка составил 46,6 ± 7,3%. Значения ФРК, полученные по данным ККА и инвазивным методом,
хорошо коррелировали друг с другом (r = 0,81, p < 0,001), среднее различие составило 0,00 ± 0,06 (p = 0,541).
Применение значения точки разделения ФРК ≤0,8 к ФРК, полученному по данным ККА, дало следующие результаты: 18 положительных, 50 отрицательных, 4 ложноположительных, 5 ложноотрицательных. Площадь под характеристической кривой обнаружения ФРК, полученного по данным ККА, составляет 0,93. Для определения минимального просвета сосуда этот показатель достигает 0,73, для процента сужения просвета — 0,65.
Выводы Расчет ФРК по данным ККА — новейший метод, позволяющий оценить функциональную значимость умеренного стеноза. Он может оказаться безопасным, эффективным и экономичным инструментом для оценки тяжести стеноза коронарных артерий при проведении диагностической ангиографии. (Журнал Американской коллегии
кардиологов: Интервенционная кардиология 2014;7:768-77. Фонд Американской коллегии кардиологов, 2014).
*Служба обработки изображений рентгенологического отделения медицинского центра Лейденского университета, Лейден, Нидерланды.
|Сердечно-сосудистый центр г. Алст, больница Onze-Lieve-Vrouwziekenhuis (OLV), Алст, Бельгия. ^Лаборатория интервенционной кардиологии,
Больница им. Ж. Андраша, Ньиредьхаза, Венгрия. §Кардиологическое отделение, больница провинции Гуандун, Гуанчжоу, Китай. || Кардиологическое отделение, Международная сердечно-сосудистая больница TEDA, Тяньцзинь, Китай. ^[Кардиологическое отделение, больница Орхусского
университета, Скейби, Дания. Д-р Ту и г-н Ли были наняты компанией Medis и получили должности научных сотрудников в медицинском центре
Лейденского университета (LUMC). Доктора Барбато и Винс получали гранты и гонорары за консультации, переданные сердечно-сосудистому
центру г. Алст компанией St. Jude Medical и другими производителями медицинского оборудования и лекарственных препаратов. Д-р Хольм
получал гонорары за лекции и консультации, а также грант на исследования от компании St. Jude Medical. Кроме того, он получал гонорары
от компаний Terumo и Acarix как консультант и гранты на исследования от компаний Terumo и Medtronic. Д-р Рейбер, профессор в области
медицинской визуализации, является высшим должностным лицом компании Medis и по совместительству работает в LUMC. Остальные авторы
сообщили об отсутствии конфликта интересов, имеющего отношение к содержимому данной статьи.
Рукопись получена 28 февраля 2014 г. Исправленная рукопись получена 21 марта 2014 г. Материал принят 27 марта 2014 г.
ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬ
2014:786—77
Точная оценка тяжести стеноза путем коронарной ангиографии имеет чрезвычайную важность для врачей, принимающих решение о необходимости реваскуляризации миокарда.
Определение функциональной значимости стеноза коронарных
артерий одинаково важно в отношении как симптоматики, так
и дальнейших прогнозов (1). Анатомич еские подробности, визуализируемые при коронарной ангиографии, не полностью
отражают физиологическое влияние на кровоток в целом и,
следовательно, не позволяют точно определить гемодинамическую значимость стеноза, особенно умеренного (2,3). Точным
показателем способности конкретного стеноза привести к ишемии является фракционный резерв кровотока (ФРК), определяемый по давлению. Результаты нескольких клинических исследований свидетельствуют об улучшении клинических исходов
и уменьшении количества ненужных реваскуляризаций при
совмещении определения ФРК по данным ангиографии и вмешательств на коронарных артериях с учетом ФРК (1, 2).
См. стр. 778
Несмотря на потенциальные клинические преимущества и сокращение расходов внедрение определения ФРК во многих
странах происходит медленно. Широкое применение данного
показателя требует способа точного и быстрого определения
ФРК без использования дорогих внутрикоронарных проводников с датчиками давления. Была предпринята попытка применения метода вычислительной гидродинамики (ВГД) к результатам компьютерной томографии коронарных артерий с целью
определения ФРК. Однако по итогам двух проспективных исследований точность этого метода оказалась нестабильной (4,5).
Диагностическая точность современного алгоритма расчета
ФРК по данным КТ по-прежнему остается неоптимальной (6). В
более позднем исследовании метод ВГД применялся к результатам ротационной ангиографии для расчета фактического ФРК
(7). Сообщалось о высокой точности метода, но в исследование
были включены только простые стенозы. Кроме того, расчет занимал до 24 ч, что снижало привлекательность метода.
Целью настоящего исследования является представление нового метода быстрого расчета ФРК у больных ИБС на основе
трехмерной количественной коронарной ангиографии (ККА)
и подсчета кадров для оценки миокардиальной перфузии по
шкале TIMI (Thrombolysis In Myocardial Infarction — тромболизис при инфаркте миокарда). Точность расчета ФРК по данным
ККА оценивалась у больных с умеренным стенозом путем сравнения полученных значений и контрольными, которые были измерены с использованием внутрикоронарных проводников с
датчиками давления.
Методы
Дизайн исследования. Обсервационное аналитическое исследование. Включались больные, которым выполнялась коронарная ангиография с измерением ФРК, причем во время
выполнения ангиографии вызывалась гиперемия. Эти процедуры должны были проводиться на фоне вычисления резерва
коронарного кровотока (РКК) методом подсчета кадров в условиях утвержденного исследования или стандартной клинической экспертизы. Три больницы (больница им. Ж. Андраша,
Ньиредьхаза, Венгрия; больница провинции Гуандун, Гуанчжоу,
Китай; Международная сердечно-сосудистая больница TEDA,
Тяньцзинь, Китай) предоставили ретроспективные данные
вторичного анализа. После окончания анализа данных другая
Ту и соавт.
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
769
больница (больница OLV, Алст, Бельгия), использующая рекомендации по определению ФРК в повседневной практике (8),
выполнила сбор проспективных данных для использования
в качестве независимой исследуемой группы. Исследование
было утверждено местными этическими комитетами участвующих клиник, больные дали письменное информированное согласие. Данные визуализации анализировались в центральной
лаборатории (ClinFact, Лейден, Нидерланды).
Исследуемая популяция. Во вторичный анализ последовательно включали больных, у которых в период с 1 октября 2011 г.
по 15 июня 2013 г. выполнялась диагностическая ангиография
с определением ФРК. При
этом они должны были соот- Сокращения
ветствовать следующим кри- 3D = трехмерный
териям: 1) ФРК определялся ВГД = вычислительная
при умеренных стенозах de гидродинамика
novo (уменьшение диаметра РКК = резерв коронарного
кровотока
сосуда на 40—70% при ви- ДИ = доверительный интервал
зуальной оценке) в главных СП% = процент сужения
эпикардиальных коронар- просвета
ных артериях; 2) исследуе- ФРК = фракционный резерв
мые сосуды не подвергались кровотока
стентированию; 3) данные ФРККТ = расчет фракционного
диагностической ангиогра- резерва кровотока по данным
фии не свидетельствовали компьютерной томографии
о стенозе устья левой коро- коронарных артерий
нарной артерии; 4) на пло- МКД = межквартильный
диапазон
скопанельной системе были МПП = минимальная площадь
получены 2 ангиографиче- просвета
ских снимка с углом не ме- ККА = количественная
нее 25° между ними;
коронарная ангиография
5) перед выполнением анги- TIMI = шкала тромболизиса при
ографии принимался нитрог- инфаркте миокарда
ОСП = объемная скорость
лицерин;
6) снимки как минимум в потока
одной проекции были сделаны в условиях гиперемии. Причины для исключения больных из
исследования были следующими:
1) чрезмерное перекрывание исследуемого сосуда (>90%); 2)
качество изображения в условиях гиперемии не позволяет выполнить подсчет кадров; 3) не были представлены данные, подтверждающие средний уровень артериального давления (измеряемого с помощью проводникового катетера) или гематокрит
крови. Включение участников проспективной части исследования происходило с 1 июля по 1 августа 2013 г. в рамках одного
исследовательского центра. Применялись те же критерии включения и исключения.
Стратегия расчета ФРК по данным ККА. Расчет ФРК методом
ВГД требует наличия методики извлечения анатомических моделей из данных визуализации с задействованием пограничных гемодинамических условий. Наша стратегия заключалась в
реконструкции анатомических моделей по данным трехмерной
ККА с последующим применением ВГД, используя гиперемическую скорость кровотока, определенную по данным трехмерной ККА и результатам подсчета кадров для оценки миокардиальной перфузии по шкале TIMI в пограничных условиях. При
реконструировании бифуркаций для определения распределения кровотока из исходного сосуда в два ответвления использовали рассчитанное компьютером контрольное значение нормального просвета сосуда, без учета стеноза.
Трехмерная ККА. Ангиографические снимки были получены
770
Ту и соавт.
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬ
2014:786—77
при скорости движения пленки 30 кадров/с (в 59,7% случаев)
или 15 кадров/с. Ангиография выполнялась на однопроекционных или двухпроекционных рентгеновских системах (AXIOMArtis, Siemens, Малверн, штат Пенсильвания, США; Innova, GE
Healthcare, Чалфонт, графство Бакингемшир, Великобритания;
AlluraXper, Philips Heathcare, Бест, Нидерланды; INTEGRIS,
Allura, Philips). Трехмерная ККА выполнялась с помощью прошедшего валидацию программного обеспечения (QAngio XA 3D
research, версия 1.0, Medis Special BV, Лейден, Нидерланды)
(9) опытным аналитиком, который не знал результатов измерения ФРК с использованием внутрикоронарных проводников
с датчиками давления. Ангиографическая реконструкция описывалась выше (9). В трехмерную реконструкцию включались
боковые ветви без значительного перекрытия с диаметром,
превышающим треть диаметра основного сосуда. Для оптимизации контрольного диаметра сосуда использовались модели бифуркации (10), описывающие физические взаимосвязи
основного сосуда с его ветвями. Множественные бифуркации
одного и того же исследуемого сосуда по возможности объединялись в древовидную структуру.
Были доступны следующие параметры: минимальный диаметр
просвета, контрольный диаметр сосуда, минимальная площадь
просвета (МПП), процент сужения просвета (СП%), процент
уменьшения площади, объем внутрисосудистых бляшек, индекс эксцентричности стеноза и угол бифуркации (при наличии
таковой). Объем внутрисосудистых бляшек определялся как
пространство между границей контрольного сосуда и просветом.
Объемная скорость потока. Время транспортировки контрастного вещества в реконструированном сосуде рассчитывалось в
проекциях, где визуализация проходила в условиях гиперемии,
методом подсчета кадров для оценки миокардиальной перфузии по шкале TIMI, не учитывая значения ФРК. На рис. 1E1–
1E9 показаны последовательные кадры, полученные в условиях гиперемии. При наличии снимков в условиях гиперемии в
разных проекциях используется минимальное время транспортировки. Средняя гиперемическая объемная скорость вычисляется путем деления объема просвета реконструированного
коронарного дерева на среднее время транспортировки.
Аналогичный расчет выполняется для исходных ангиограмм,
где вычисляется исходная объемная скорость. РКК вычисляется путем деления гиперемической объемной скорости на исходную.
Вычислительная гидродинамика. Реконструированная геометрическая структура затем подвергалась дискретизации (наложению сетки) с тетраэдрическими ячейками с помощью ПО
ICEM (версия 14.0, ANSYS Inc., Канонсбург, штат Пенсильвания,
США). К каждой ячейке применяли уравнения Навье-Стокса с
одновременным вычислением нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных с помощью ПО FLUENT
(версия 14.0, ANSYS Inc.). Кровь моделировалась как несжимаемая ньютоновская жидкость. Плотность и вязкость крови
определялись исходя из гематокрита конкретного больного. На
вход модели подавались средняя гиперемическая объемная
скорость и среднее давление, измеряемое с помощью проводникового катетера. К выходным данным применяли условия
полностью развитого потока. Использовался метод конечных
объемов с размером элемента 0,02-0,2 мм с автоматической
подстройкой к сложности локальной анатомии. Также использовались параллельные вычисления. После моделирования рассчитывался параметр ФРК по данным ККА — для этого среднее
давление на входе делили на среднее давление на выходе. При
включении в расчет бифуркации данный метод требует указания распределения кровотока из исходного сосуда в две ветви.
Для автоматического определения распределения кровотока в
месте бифуркации использовались значения контрольного диаметра сосуда и углов бифуркации. Чем больше был контрольный диаметр сосуда и чем больше был угол, под которым ветвь
отходила от основного сосуда, тем больше крови туда поступало.
Воспроизводимость при компьютерном моделировании.
Для проверки воспроизводимости вычислений ФРК по данным
ККА при неизменных результатах ангиографии все этапы анализа были повторены через 2 недели тем же аналитиком для 10
сосудов, отобранных в случайном порядке. Кроме того, анализ
выполнялся еще одним аналитиком, не знающим результатов.
Вариабельность результатов у одного исследователя и у разных
исследователей была включена в отчет.
Измерение ФРК с помощью внутрикоронарного проводника с датчиком давления и валидация. ФРК во всех случаях
измерялся с помощью прибора RadiAnalyzer Xpress (St. Jude
Medical, Уппсала, Швеция) и внутрикоронарного проводника
с датчиком давления (Certus, St. Jude Medical). После калибровки и выравнивания внутрикоронарный проводник помещался в стенозированный участок из дистального доступа так,
чтобы датчик давления оказался в ровном участке коронарной артерии. Гиперемия вызывалась введением аденозина
или аденозин-5’-трифосфата в количестве не менее 100 мкг
(внутрикоронарно) или 140 мкг/кг/мин (внутривенно). Датчик
возвращался в кончик проводникового катетера во избежание
колебаний давления.
При ретроспективном анализе рассчитанный ФРК по данным
ККА сравнивали с соответствующим инвазивно измеренным
ФРК в центральной лаборатории. При проспективном анализе
аналогичное сравнение выполнял независимый кардиолог в
больнице.
Статистический анализ. В случае нормального распределения
непрерывные переменные выражали в виде среднего значения ± стандартное отклонение, в случае ненормального распределения — в виде медианы (межквартильного диапазона).
Категориальные переменные выражают в процентах. Для клинически значимых расчетов данные группировали по больным,
для остальных расчетов — по сосудам. Для определения корреляции между ФРК, измеренным инвазивно и выведенным из
данных ККА, использовали коэффициент Пирсона. Для определения корреляции между ФРК и трехмерной ККА использовали
коэффициент Спирмена. Соответствие значений ФРК, измеренных инвазивно и выведенных из данных ККА, оценивалось на
графике Бланда-Альтмана. Пригодность определения ФРК по
данным ККА для прогнозирования функционально значимого стеноза оценивалась с использованием чувствительности,
специфичности, прогностических значений положительного и
отрицательного результатов и точности диагностики с учетом их
95% доверительных интервалов (ДИ). Для оценки диагностической точности определения ФРК по данным ККА и трехмерной
ККА использовалась площадь под характеристической кривой
обнаружения. Предельное значение МПП, наиболее пригодное
для прогнозирования функционально значимого стеноза, определялось с помощью индекса Юдена. Для СП% использовалось
обычное значение — 50%. Попарное сравнение значений площади под характеристической кривой обнаружения выполнялось по методу Делонга с помощью ПО MedCalc (версия 13.0,
MedCalc Software BVBA, Остенде, Бельгия). Прочие статистиче-
Tu et al.
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
ЖУРНАЛ
ТуFFR
и соавт.
J U L Y 2АМЕРИКАНСКОЙ
0 1 4 : 7 6 8 – 7 7 КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬLesion-Specific Physiological Assessment by
QCA
2014:786—77
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
771
771
ФРК = 0,85
Стеноз 54%
ФРК по данным
ККА = 0,87
Рис.
1. Расчет
ФРК по данным
результатам
подсчета кадров для оценки перфузии миокарда по шкале TIMI
Figure
1. Computation
of FFR трехмерной
From 3D QCAККА
andиTIMI
Frame Count
(A,B)
снимки
сосудов
визуализацией
стеноза
и наложением
контуров
просвета.
На arrow
рис. (B)
стрелкой
внутрико(A,B)Рентгеновские
X-ray angiography
showing
the сinterrogated
lesion
with superimposed
lumen
contours.
In (B) the
points
to the указано
location место
where измерения
the FFR was ФРК
measured
by
ронарным проводником с датчиком давления. (C) Трехмерная (3D) ангиографическая реконструкция просвета артерии и контрольного сосуда. Стрелкой указан
pressure wire. (C) Three-dimensional (3D) angiographic reconstruction of arterial lumen and reference vessel. The arrow points to the location with the maximum
участок с наибольшим сужением просвета (54%). (D) Симуляция распределения давления при гиперемии: расчетный ФРК по данным ККА составил 0,87; ФРК,
diameter stenosis (54%). (D) Simulated pressure distribution at hyperemia: The computed quantitative coronary artery (QCA) fractional flow reserve (FFR [FFRQCA]) was
измеренный инвазивным методом, составил 0,85. Стрелкой указан участок, где происходило определение ФРК по данным ККА. (E1-E9) Последовательные
кадры,
0.87, whereas
the wire-based
FFR was
The arrow
points toпри
theинфаркте
location where
the FFRQCA was reported. (E1 to E9) Consecutive angiographic image frames at
полученные
в условиях
гиперемии.
TIMI0.85.
= шкала
тромболизиса
миокарда.
hyperemia. TIMI ¼ Thrombolysis In Myocardial Infarction.
ские анализы выполнялись с помощью ПО IBM SPSS (версия
20.0, Армонк, штат Нью-Йорк, США). Непрерывные переменResults
ные сравнивались с критерием t Стьюдента. Различия считались статистически значимыми при р <0,05 для двустороннего
Baseline clinical and lesion characteristics. A total of 80
критерия.
vessels with intermediate stenosis from 71 patients were
included. Three patients were excluded on the basis of the
Результаты
aforementioned exclusion criteria, resulting in 77 vessels (49
Исходные
клинические
характеристики
стеleft anterior
descending показатели
arteries, 13 иleft
circumflex arteries,
ноза.
В целом
в исследование
были включены
сосудов
71
13 right
coronary
arteries, 2 diagonal
arteries) 80
in 68
patients
больного.
Трое
больных
были
исключены
на
основе
указанных
for analysis. The independent testing group included 22
выше критериев исключения. Количество сосудов составило
vessels in 20 patients. The clinical characteristics are listed in
77 (49 левых передних нисходящих артерий, 13 огибающих
Table левых
1. Intracoronary
of vasodilators
was
ветвей
коронарныхadministration
артерий, 13 правых
коронарных
used
in
33
vessels
(42.9%)
for
FFR
measurement
and
артерий, 2 диагональные артерии) у 68 больных. Независимая
intravenous группа
administration
applied
inбольных.
the remaining
исследуемая
включала was
22 сосуда
у 20
Клинические
показатели
в таблице
1. В ходе
измерения
44 vessels
(57.1%).приведены
Table 2 shows
the lesion
characteristics.
ФРК вазодилататоры вводили внутрикоронарно в случае 33
сосудов (42,9%). В остальные 44 сосудов (57,1%) вазодилататоры вводили внутривенно. В таблице 2 указаны характеристики
Lesions involved coronary bifurcations in 46 cases (59.7%).
стеноза.
The
interrogated
had an average
DS%, miniВ 46 случаях
(59,7%)vessels
стенозированный
участок включал
в себя
mum
lumen коронарной
diameter, and
FFR Исследуемые
of 46.6 � 7.3%,
1.51
�
бифуркацию
артерии.
сосуды
харак0.35
mm, andследующими
0.82 � 0.11 средними
mm (median:
0.84 [IQR:
0.78
to
теризовались
значениями
СП%,
минимального
диаметра
просвета
и ФРК:FFR
46,6�0.8
± 7,3%,
± 0,35
0.89
mm]),
respectively.
Abnormal
was1,51
measured
мм23
и 0,82
± 0,11
мм (медиана: 0,84 (МКД: 0,78-0,89 мм)) соin
vessels
(29.9%).
ответственно.
В 23
сосудах (29,9%)
было
патологичеCorrelation
and
agreement
between
FFRизмерено
and FFRQCA
. The
ское значение
mean
pressureФРК
at ≤0,8.
the guiding catheter tip was 86 �
Корреляция и совпадение значений ФРК, измеренных ин14
mm Hg at hyperemia. Representative examples of
вазивно и определенных по данным ККА. В условиях гипеare shown in Figures 1 and 2.
computation
of FFRQCA
ремии среднее давление
на кончике проводникового катетера
had
an
average
value
of 0.82
� 0.10
(median:
FFR
QCA 86 ± 14 мм рт. ст. Типичные
составило
примеры
расчета
ФРК
0.83
[IQR:
0.77
to
0.88]).
Figure
3
shows
agreement
по данным ККА приведены на рис. 1 и 2. Параметр ФРК по
FFR.
Good
correlation
between
FFRсоставлял
данным ККА
среднем 0,82
± 0,10
(медиана:
0,83
QCA and вwire-based
(МКД:
0,77-0,88)).
Рис. 3 демонстрирует
значений
(r
¼ 0.81;
p < 0.001)
and agreementсовпадение
(mean difference:
ФРК, измеренных инвазивно и определенных по данным ККА.
772
Ту и соавт.
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬ
2014:786—77
Таблица 1. Исходные клинические показатели (n = 68)
Таблица 2. Исходные характеристики стеноза (n = 77)
Возраст, лет
62,0 ± 9,0
Мужской пол
47 (69,1)
Средний индекс массы тела, кг/м2
27,5 (24,8-30,8)
Исследуемая артерия
Левая передняя нисходящая артерия
49 (63,6)
Огибающая ветвь левой коронарной артерии
13 (16,9)
13 (16,9)
Артериальная гипертония
47 (69,1)
Правая коронарная артерия
Гиперлипидемия
52 (76,5)
Диагональная артерия
Курение в настоящее время
16 (23,5)
Стеноз в месте бифуркации
Сахарный диабет
20 (29,4)
Фракционный резерв кровотока
Тип стенокардии
Среднее значение ± стандартное отклонение
0,82 ± 0,11
Стабильная стенокардия
52 (76,5)
Нестабильная стенокардия
9 (13,2)
Процент сужения просвета
46,6 ± 7,3
Безболевая ишемия
6 (8,8)
Процент уменьшения площади
64,6 ± 9,6
Минимальный диаметр просвета, мм
1,51 ± 0,35
Анамнез сердечно-сосудистых заболеваний
Медиана (МКД)
2 (2,6)
50 (64,9)
0,84 (0,78-0,89)
Инфаркт миокарда в анамнезе
15 (22,1)
Контрольный диаметр сосуда, мм
ЧКВ в анамнезе
22 (32,4)
Минимальная площадь просвета, мм2
2,06 (1,49-2,51)
3 (4,4)
Объем бляшек в просвете сосуда, мм3
67,8 (41,7-81,9)
Индекс эксцентричности стеноза
0,24 (0,16-0,31)
Коронарное шунтирование в анамнезе
Значения приводятся в виде среднего ± стандартное отклонение, n (%) или
медианы (МКД).
МКД = межквартильный диапазон; ЧКВ = чрескожное коронарное вмешательство.
2,82 ± 0,52
Значения приводятся в виде среднего ± стандартное отклонение, n (%) или
медианы (МКД). Количественная оценка анатомических параметров выполнялась методом трехмерной количественной коронарной ангиографии.
МКД = межквартильный диапазон.
Были обнаружены тесная корреляция (r = 0,81; p < 0,001) и
совпадение значений (среднее различие:
0,00 ± 0,06; p 0,541) ФРК, измеренных инвазивно и определенных по данным ККА.
Значение СП% в проспективной и ретроспективной группах статистически значимо не различалось (47,3 ± 7,35 и 44,6 ± 7,05;
p = 0,494). Расхождение значений ФРК, определенных по данным ККА и инвазивно, в данных группах не было статистически
значимым (0,01 ± 0,05 и –0,01 ± 0,07; p = 0,291). Различные
пути введения вазодилататоров не приводили к статистически
значимому расхождению результатов — при внутрикоронарном
и внутривенном введении они составили 0,01 ± 0,05 и –0,00
± 0,06 (p = 0,184), как и изменение скорости движения пленки
(результаты на скорости 15 и 30 кадров/с составили –0,01 ±
0,06 и 0,01 ± 0,06; p = 0,229 соответственно).
Точность определения ФРК по данным ККА при диагностике
функционально значимых стенозов. При применении значения точки разделения ФРК ≤0,8 получается, что для определения ФРК по данным ККА площадь фигуры под кривой больше (0,93 (95% ДИ: 0,86—0,99)), чем для МПП (0,73 (95% ДИ:
0,61—0,85); различие: 0,20 (95% ДИ: 0,06—0,33]; p < 0,01) и
СП (0,65 (95% ДИ: 0,51—0,79); различие: 0,28 (95% ДИ: 0,140,42]; p < 0,01) по данным трехмерной ККА (рис. 4). Применив
к значениям ФРК, полученным по данным ККА, граничное значение ≤0,8, для 77 коронарных сосудов получили следующие
результаты: 18 положительных, 50 отрицательных, 4 ложноположительных, 5 ложноотрицательных. Сравнение диагностической значимости определения ФРК по данным ККА, МПП и СП%
приведено в таблице 3. Наилучшее значения точки разделения
для МПП с учетом ФРК ≤0,80 составило 2,11 мм2. Определение ФРК по данным ККА существенно увеличило диагностическую значимость коронарной ангиографии. Общая точность,
чувствительность, специфичность, прогностическое значение
положительного и отрицательного результатов составляет 88%,
78%, 93%, 82% и 91% соответственно.
Объемная скорость и резерв коронарного кровотока. Расчетная объемная скорость составила 1,18 мл/с (МКД: 0,86—
1,49 мл/с) в начале исследования и 2,37 мл/с (МКД: 1,88—3,15
мл/с) в условиях гиперемии. Диаграмма рассеяния РКК относительно исходной ОСП представлена на рис. 5. Наблюдалась
тенденция к снижению РКК при увеличении исходной ОСП (РКК
= –0,54 x исх. ОСП + 2,97, r = –0,38; p = 0,001). Наблюдалось
значительное рассеяние, особенно в сосудах с низкой исходной ОСП.
Корреляция между ФРК и анатомическими индексами. В
таблице 4 указана корреляция между ФРК и трехмерной ККА.
Корреляция плохая или умеренная, при этом наибольшей корреляцией с ФРК обладает МПП (r = 0,40, p < 0,001). Корреляция между ФРК и СП% слабая (r = –0,26, p = 0,025). Диаграммы рассеяния приведены на рис. 6.
Вычислительные характеристики метода. При трехмерной
ККА реконструкция каждого места бифуркации занимает около минуты, включая время, необходимое на взаимодействие
с пользователем. Ко всем объектам применяется одинаковая
схема наложения сетки. В результате на каждый объект приходится в среднем 778 000 ± 456 000 ячеек. На рабочей станции с 4-ядерным процессором Intel Xeon E3-1225 с частотой
3,2 ГГц (Intel Corporation, Санта-Клара, штат Калифорния, США)
и 8 Гб ОЗУ время построения внутренней сетки после 3D-реконструкции составляет около 1 мин, время симуляции ВГД — 5
мин. Полный типовой анализ занимает менее 10 мин.
Воспроизводимость моделирования ФРК по данным ККА.
Аналитическая вариабельность при расчете ФРК по данным
ККА приведена в таблице 5. Суммирование всех источников
вариабельности приводит к тому, что при моделировании ФРК
по данным ККА при условии одинаковых ангиографических
снимков вариабельность результатов у одного исследователя
составляет 0,00 ± 0,03, у разных — 0,01 ± 0,03.
Tu et al.
Lesion-Specific Physiological Assessment by FFRQCA
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
JULY 2014:768–77
ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬ
2014:786—77
Ту и соавт.
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
773
773
ФРК = 0,60
ФРК по данным ККА
ФРК по данным
ККА = 0,59
Расстояние, мм
Рис. 2. Ангиографическая реконструкция сосудов, отходящих от ствола левой коронарной артерии, и расчет ФРК
Figure 2. Angiographic Reconstruction of the Left Coronary Tree and Computation of FFR
(A) Рентгенография сосудов визуализирует диффузное стенозирование левой передней нисходящей артерии. (B) Трехмерная ангиографическая реконструкция
и (A)
сгенерированные
сетки.
(C) Симуляция
распределения
при гиперемии.
положении,
указанном
стрелкой, расчетное
значение
ФРК по
X-ray angiography
showing
diffused stenoses
at the leftдавления
anterior descending
artery. В
(B)дистальном
Three-dimensional
angiographic
reconstruction
and the generated
meshes.
данным
ККА составило
измеренное
инвазивно
ФРК
0,60.
Симуляция
гиперемического
скорости
кровотока.
was(D)
0.59
and the wire-based
FFR wasкровотока.
0.60 at theЦвет
distalсоответствует
position indicated
by the
arrow. (E)
(C) Simulated
pressure0,59,
distribution
at hyperemia.
Theзначение
computed
FFR—QCA
Фактическое
«обратное»
распределение
ФРК
осевой
линии левой
передней
нисходящей
артерии.
Сокращения
аналогично
1. descending artery.
(D) Simulated
hyperemic
flow colored by
theвдоль
velocity
magnitude.
(E) Virtual
“reversed”
FFR pullback
along
the centerline
of the leftрис.
anterior
Abbreviations as in Figure 1.
Обсуждение
Нами
была разработана
компьютерная
модель для
быintermediate
stenosis, новая
the computed
physiological
index,
строго
ФРК
с использованием
только(rангиографиче, showed
good correlation
¼ 0.81, p <
that is,расчета
FFRQCA
ских
снимков.
Использование
модели0.00
для �коронарных
0.001)
and agreement
(mean этой
difference:
0.06, p ¼
артерий с умеренным стенозом для расчета физиологического
0.541) with the wire-based FFR. The overall accuracy of
индекса ФРК по данным ККА демонстрировало тесную корреfor the
diagnosis of ischemia defined by FFR
FFR (r = 0,81,
ляциюQCA
p < 0,001) и совпадение результатов (среднее
�0.80
was
88%,
with
negative predictive
values
различие: 0,00 ± 0,06, ppositive
0,541) and
определения
ФРК по данным
of 82%
and 91%, Общая
respectively.
ККА
и инвазивно.
точность определения ФРК по данof accuracyишемии
and precision
wasсоставила
achieved 88%.
in a
нымThe
ККА level
при диагностике
с ФРК ≤0,80
Прогностическое
значение
и отрицательного
challenging population
of положительного
only intermediate
stenoses with
результатов
составило
82% и 91%
соответственно.
average diameter
stenosis
of 46.6
� 7.3% and involving
Такая
точность
и
прецизионность
в группе
больbifurcation in as many as 64.9% ofдостигалась
cases. In such
population,
ных с умеренным стенозом (среднее сужение просвета 46,6 ±
the accuracy of MLA and DS% was 64% and 68% for the
7,3%). Кроме того, в этой группе часто наблюдается вовлечение
diagnosis
of ischemia
defined byучасток
FFR(в �0.80.
The
места
бифуркации
в стенозированный
64,9% случаев). В этой группе точность МПП и СП% составляла 64% и 68%
при диагностике ишемии с ФРК ≤0,80.
Измерение ФРК по данным ККА обладает большей диагностической точностью,
чем diagnostic
трехмернаяaccuracy
ККА, т. к. by
сочетает
опредеas
improvement
in the
FFRQCA
ление характеристик
потока
и анатомических
подробностей
compared
to 3D QCA
was contributed
by coupling
flow andв
рамках anatomical
вычислительной
Сочетание
various
detailsгидродинамики.
in the framework
of CFD.точного
It inизмерения параметров сосуда и индивидуального измерения
tegrated accurate vessel dimensions from 3D QCA and inгиперемического потока путем решения общепринятых уравdividual
hyperemic flow in solving the well-established
нений Навье-Стокса позволяет точно вычислять ФРК.
Navier-Stokes
equations,
in an accurateиспользуются
calculation
Интерактивность.
Вместоresulting
общих ограничений
of
FFR.
«фиксированные»
пограничные условия, что позволяет быстро
Online
capability.
Instead
of usingтребует
genericприблизительно
boundary con-5
выполнять
симуляцию.
Последняя
мин на каждый
объект.
Вероятно,
развитие
компьютерных
ditions,
we applied
“fixed”
boundary
conditions
that led toтехa
нологий
существенно
уменьшит
вычисления,
меfast
simulation
approach.
Theвремя
simulation
took сделав
approxiтод практически
интерактивным.
mately
5 min for
each case. It Хотя
is likely that advancements
3D-реконструкция и подсчет кадров требуют дополнительного
in computers will significantly reduce this computational
времени, эти процессы могут быть значительно упрощены в
time,
in бесперебойного
a practical online
approach. Although
случаеresulting
реализации
интегрированного
процесса.
774
774
774
Tu et al.
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
Ту и соавт.
7,42014
Lesion-Specific
Physiological Assessment by FFRQCA ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ
J UТ.
L Y7, 2№
01
: 7 6 8 ИЮЛЬ
–77
Физиологическая оценка стеноза путем
2014:786—77
Tu
et al.
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
определения
ФРК по данным ККА
Lesion-Specific Physiological Assessment by FFRQCA
JULY 2014:768–77
проспективные
ретроспективные
ФРК
ФРК по данным ККА — ФРК
ФРК по данным ККА
95% пределы согласия: –0,11—0,11
среднее
среднее различие 0,00,
стандартное отклонение 0,06, p = 0,541
Средние значения ФРК по данным ККА и ФРК
Рис.
3. Корреляция
и совпадение
результатов
ФРК по ККА
и QCA
инвазивным методом
Figure
3. Correlation
and Agreement
Between определения
FFR and the Computed
FFR
Наблюдалась тесная корреляция (r = 0,81) (A). График Бленда-Альтмана (B) демонстрирует хорошее совпадение результатов. Сокращения аналогично рис. 1.
A good correlation (r ¼ 0.81) was observed (A). Bland-Altman plot (B) shows good agreement. Abbreviations as in Figure 1.
Figure 3. Correlation and Agreement Between FFR and the Computed FFRQCA
A good correlation (r ¼ 0.81) was observed (A). Bland-Altman plot (B) shows good agreement. Abbreviations as in Figure 1.
Расчет ФРК по данным ККА при стенозировании области биadditional Стоит
time isотметить,
requiredчто
forважно
3D reconstruction
andраспреframe
фуркации.
точно оценивать
count
evaluation,
these
steps
can
be
greatly
simplified
when
a
деление кровотока в области бифуркации. Ввиду того, что соadditionalintegrated
time
is required
foris3D
reconstruction
and frame
seamless
workflow
implemented.
противление
ветвей
сосуда
неизвестно,
эту информацию
нужно
count evaluation,
these
steps can Особо
be greatly
simplified
when
извлечь
из данных
визуализации.
подчеркиваемым
новComputation
of FFR
lesions.
Of note,
it isa
QCA on bifurcation
seamless
integrated
workflow
is
implemented.
шеством
использование
при
importantпредставленного
to accurately метода
estimateявляется
flow distribution
at the
ComputationBecause
of FFRQCA
bifurcation
lesions.
Of note,
it is
определении
распределения
кровотока
контрольного
сосуда,
bifurcation.
theon
resistances
of the
daughter
branches
аimportant
не фактического
просветаestimate
артерии.flow
Объясняется это тем,
что
to accurately
the
are unknown,
this information
needs todistribution
be extractedatfrom
гипотетический
бассейн
ветви
артерии
определяется
ее проbifurcation.
Because
the
resistances
of
the
daughter
branches
the imaging
data. A highlighted
novelty
of the presented
светом
до стенозирования
(11), аneeds
его
можно
are unknown,
this
information
to be приблизительно
extracted
approach
is
the
use
of
the
reference
vessel
instead
offrom
the
измерить, используя трехмерную визуализацию
контрольного
the
imaging
data.
A
highlighted
novelty
of
the
presented
actual
arterial
lumen
to
determine
the
flow
distribution.
The
сосуда ККА. Этот бассейн не изменяется до развития коллатеapproachкровообращения,
thethe
usehypothetical
of the
vessel
instead
of the
рального
чтоreference
редко
случается
при
умеренных
rationale
isisthat
feeding
territory
of
a branch
actual
arterial
lumen
to
determine
the
flow
distribution.
The
стенозах.
точной
реконструкции
контрольного
is relatedДля
to более
its lumen
dimensions
before
narrowingсосуда
(11),
rationale
is
that
the
hypothetical
feeding
territory
of
a
branch
при
диффузном
поражении ветвей
используются
модели
which
can be approximated
by the
reference vessel
in диа3D
метра
бифуркации.
Все эти
методы позволили
добиться симуis related
to its lumen
dimensions
before narrowing
(11),
ляции,
похожей
на фактическую
коронарных
which очень
can be
approximated
by the физиологию
reference vessel
in 3D
артерий.
ФРК по
данным
ККА
МПП
Чувствительность
1 - СП
Площадь под кривой
ФРК по данным ККА
0,93
МПП
0,73
1 - СП
0,65
1 - специфичность
Figure 4. ROC Curves for the Discrimination of Functionally
Significant Stenoses
Рис.
4. Корреляция
и совпадение
результатовofопределения
Figure
4. ROC Curves
for the Discrimination
Functionally ФРК по ККА и
Areas under the
curve (AUC) for receiver-operating characteristics (ROC) for
инвазивным
методом
Significant Stenoses
the prediction of FFR �0.80 by FFRQCA and 3D QCA. MLA ¼ minimum lumen
Наблюдалась
тесная
корреляция
(r = 0,81)
(A).
График Бленда-Альтмана
area;
¼ the
percent
other
abbreviations
as in Figure
1. (B)
AreasDS%
under
curvediameter
(AUC) forstenosis;
receiver-operating
characteristics
(ROC) for
демонстрирует хорошее совпадение результатов. Сокращения аналогично
and
3D
QCA.
MLA
¼
minimum
lumen
the
prediction
of
FFR
�0.80
by
FFR
QCA
рис. 1.
area; DS% ¼ percent diameter stenosis; other abbreviations as in Figure 1.
Сравнение с определением ФРК по данным КТ. Ку (Koo) и
QCA.
This
feeding
willсообщили
not change
until collateral
соавт. (4)
и Мин
(Min)territory
и соавт. (5)
о новейшем
методе
flow
develops,
which
would
be
rather
infrequent
the case
расчета ФРК по данным КТ коронарных артерий.inВвиду
того,
QCA.
feeding
territory
not change
until
collateral
of
lesions.
applied
bifurcation
diameter
чтоintermediate
приThis
определении
ФРКWe
какwill
по
данным
КТ, так
и по
данным
flow
which
would
be ratherНавье-Стокса,
infrequent in ключевая
the
ККА develops,
используются
ВГД
и уравнения
models
to generate
more
accurate
reconstruction
of case
the
of
intermediate
lesions.
We
applied
bifurcation
diameter
разница заключается
в пограничных
условиях. При
определеreference
vessel in diffusely
diseased branches.
All of
these
models
generate
more
accurate
ofкровоthe
нии ФРКto
по
данным
оценивается
коронарный
attempts
seemed
toКТcontribute
to общий
a reconstruction
simulation
matching
ток относительно
массы
желудочка
в состоянии
покоя,
аthese
также
reference
vessel
in
diffusely
diseased
branches.
All
of
close to the actual coronary physiology.
предполагается,
что микроциркуляторное
русло в случае
макattempts
seemed
contribute
simulation
matching
Comparison
to FFRto
Koo et al. to
(4)a and
Min etПри
al.
(5) reCT. реагирует
симальной
гиперемии
предсказуемо.
вычислеclose
to
the
actual
coronary
physiology.
ported
a по
novel
approach
for the computation
of FFRCT
нии ФРК
данным
ККА гиперемический
поток определяется
Comparison
to FFR
et al. (4) andangiography
Min et al. (5)
reCT. Koo tomography
from
coronary
computed
data.
исходя из результатов трехмерной ККА и подсчета кадров
неported
a
novel
approach
for
the
computation
of
FFR
CT
посредственно
во and
время
гиперемии.
Похоже,
что определение
FFR
used CFD
to solve
Whereas
FFRCT
QCA both
from
coronary
computed
angiography
data.
ФРК по
данным
ККА точнее,
чем
определение
ФРК по was
данным
Navier-Stokes
equations,
thetomography
fundamental
difference
in
and
FFR
both
used
CFD
to
solve
Whereas
FFR
КТ. Это
может объясняться
разрешением
CT
QCA высоким
estimated рентthe
the
boundary
conditions. более
Whereas
FFRCT
геновской ангиографии
мм)
по сравнению
с компьютерNavier-Stokes
equations,
the
fundamental
difference
in
total
rest coronary
flow(0,2
relative
to ventricular
masswasand
ной boundary
томографией
коронарных
сосудовFFR
(0,6CTмм)
(12), а также
estimated
the
the
conditions.
Whereas
assumed
that
microcirculation
reacted
predictably to русла
the
влиянием
пораженияflow
дистального
микроциркуляторного
total
rest hyperemic
coronary
relative
to ventricular
mass
and
calculated
hypermaximal
condition,
FFR
QCA
(13). В этом случае
assumed
microcirculation
reactedcount
predictably
to the
the
emic
flow that
using
3D
and
directly
on
определение
ФРК
поQCA
данным
КТframe
имеет большую
погрешность,
calculated
hypermaximal
hyperemic
condition,
FFR
QCAгде It
angiographic
projections
hyperemia.
appeared that
чем определение
ФРК поduring
данным
ККА,
вмешивающиеся
emic
flowкомпенсируются
usingmore
3D QCA
andthan
frame
count.компонентом.
directly
on the
факторы
гиперемическим
Так
was
accurate
FFR
This
could
be
FFR
QCA
CT
angiographic
projections
during
hyperemia.
It
appeared
that
как гиперемический
поток
через
стенозированный
участок
explained
by the higher
image
resolution
in x-ray angiogwas mm)
moreзначение
accurate
than
This
couldвыше.
be
FFR
сосуда
снижается,
ФРК
по FFR
данным
будет
QCA
CT. ККА
raphy
(z0.2
versus
coronary
computed
tomography
Кроме того,
извлечение
точныхresolution
анатомических
данных
при
explained
by
the
higher
image
in
x-ray
angiogangiography (z0.6 mm) (12), as well as by the presence of
raphy
(z0.2
mm)
versus
coronary
computed
tomography
downstream microcirculatory disease (13). In this case,
angiography (z0.6 mm) (12), as well as by the presence of
Таблица 3. Диагностические
характеристики
данdownstream
microcirculatory
disease определения
(13). In ФРК
this поcase,
ным ККА
и анатомические
индексы
трехмерной
ККА
QCA
Table
3. Diagnostic
Performance
of FFR
QCA and 3D
Anatomical Indices
ФРК по данным
МПП ≤2,11
Table 3. Diagnostic Performance
ККА ≤0,80of FFRQCA and
мм23D QCA
FFR
�0.80
MLA �2.11 mm2
Anatomical Indices QCA
Точность
88 (81-96)
64 (53-75)
68 (57-78)
�0.80
Чувствительность FFRQCA78
(60-97)
�50%
52DS
(30-74)
Accuracy
88 (81–96)
Sensitivity
Специфичность
Accuracy
Specificity
78 (60–97)
93 (85-100)
88 (85–100)
(81–96)
93
PPV
Sensitivity
PPV
Specificity
NPV
NPV
82 (64-99)
78 (64–99)
(60–97)
82
93 (83–99)
(85–100)
91 (83-99)
91
PPV
82 (64–99)
Значения даны в виде
n (95% ДИ).
Values are n (95% CI).
64 �2.11
(53–75)mm2
MLA
83 (66-99)
83 (66–99)
56(53–75)
(42-69)
64
56
(42–69)
44(29–60)
(29-60)
83
(66–99)
44
56
(42–69)
88(77–100)
(77-100)
88
44 (29–60)
СП ≥50%
DS �50%
68 (57–78)
52 (30–74)
7468(62-86)
(57–78)
74 (62–86)
4646
52(26-67)
(30–74)
(26–67)
74(67-90)
(62–86)
7878
(67–90)
46 (26–67)
NPV
88 (77–100)
(67–90)
3d = трехмерный; 91
ДИ(83–99)
= доверительный интервал;
СП = сужение78просвета;
3d ¼ 3-dimensional; CI ¼ confidence interval; DS ¼ diameter stenosis; FFR ¼ fractional flow
ФРК = фракционный резерв кровотока; ФРК по данным ККА = фракционный
¼ CI).
computed fractional flow reserve by quantitative coronary angiography;
reserve;
FFRnQCA
Values
are
(95%
резерв
кровотока,
рассчитанный по данным количественной коронарной
MLA
¼¼minimum
lumenCIarea;
NPV ¼ negative
predictive
value; PPV
¼ positive
predictive
value;
3d
3-dimensional;
confidence
interval;
DS ¼ diameter
stenosis;
FFR ¼
flow
ангиографии; МПП =¼ минимальная
площадь
просвета;
NPV
= fractional
прогностичеQCA
¼ quantitative
coronary angiography.
fractional flow reserve by quantitative coronary angiography;
reserve;
FFRQCA ¼ computed
ское значение отрицательного результата; PPV = прогностическое значение
MLA
¼ minimum lumen
area; NPV ¼QCA
negative
predictive value; PPV
¼ positive predictive
value;
положительного
результата;
= количественная
коронарная
ангиография.
QCA ¼ quantitative coronary angiography.
Tu et al.
Lesion-Specific Physiological Assessment by FFRQCA
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
JULY 2014:768–77
Резерв коронарного кровотока
ЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯ Т. 7, № 7, 2014 ИЮЛЬ
2014:786—77
Исходная объемная скорость потока, мл/с
Рис. 3. РКК и исходная объемная скорость потока
Figure 5. CFR and Baseline Volumetric Flow Rate
Наблюдалось значительное рассеяние, особенно в сосудах с низкой исходWide
scatter was
observed,
especially
vessels with
low baseline
volumetric
ной
объемной
скоростью
потока.
РКК in
= резерв
коронарного
кровотока.
flow. CFR ¼ coronary flow reserve.
определении ФРК по данным КТ затруднено у больных с выраженной ИБС, кальцификатами в коронарных сосудах и нарушениями сердечного ритма, где определение размера просвета
сосуда
in vivo
трехмерной
ККАdiscrepancies
дает результаты,
совпаFFRCT
mayметодом
be prone
to more
with
the
дающие
с данными
внутрикоронарной
визуализации
(9). these
Еще
compensate
measured
FFR, whereas
FFRQCA can
одно
преимущество
определения
данным ККАBecause
— бы“confounders”
by the
hyperemicФРК
flowпоcomponent.
стрые вычисления.
the hyperemic flow through a stenosis supplying such
Сравнение с определением ФРК инвазивным методом. Морbe higher.
In
diseased
lower, FFR
QCA will
рис (Morris)territory
и соавт.will
(7) be
представили
модель
расчета
фактичеaddition,
extracting
accurate
anatomical
data
by
FFR
CT
ского ФРК по данным ротационной ангиографии. Значения со-is
more challenging
in patients
with advanced
andмиокарда
calcified
противления
и податливости
микрососудистого
русла
artery для
disease
and больного,
irregular heart
rhythm,
неcoronary
вычислялись
каждого
а вместо
этогоwhereas
брали
средние
значения
(12).byПолученные
нами
данные продемонin vivo lumen
sizing
3D QCA was
demonstrated
to have
стрировали
значительный
разброс значений
относительgood agreement
with intracoronary
imagingРКК
(9). The
shorter
ноcomputational
среднего в группе,
особенно
у
больных
с
низкой
исходной
.
time is also an advantage of FFRQCA
ОСП. Это говорит о том, что увеличение коронарного кровотоComparison to FFR. Morris et al. (7) presented a model to
ка в ответ на вызванную гиперемию обладает существенной
compute virtualвариабельностью.
FFR from rotational
Generic
индивидуальной
Самиangiography.
авторы признавали,
microvascular
resistance and
compliance
the distal
что
этот метод определения
фактического
ФРКfor
равняет
всех
myocardial
bed were
on averageФРК
but
«под
одну гребенку».
Этоassumed,
приводитwhich
к тому,holds
что расчетный
отличается
от значения,
инвазивным
методом,
will not apply
to everyизмеренного
individual patient
(12). Our
data
при
патологическом
сопротивлении
микроциркуляторного
русshowed
a large spread
in CFR around
the group average,
лаespecially
или наличии
дистального
коллатерального
кровотока
(12).
for patients with low baseline VFR, indicating that
При определении ФРК по данным ККА, напротив, учитывается
the increase in coronary flow as responded to hyperemia
индивидуальный гиперемический поток, позволяя делать более
varies with wide scatter in individual patients. It was also
реалистичные прогнозы физиологических явлений у каждого
admittedСущественный
by the authors
that virtual
FFR applied
a “oneбольного.
выигрыш
во времени
вычислений
и
size-fits-all” обработки
approach.однопроекционных
As a result, the или
computed
FFR
возможность
двухпроекциwas more
likely to deviate
fromтакже
wire-based
in опреcases
онных
ангиографических
снимков
говорят вFFR
пользу
деления ФРК по данным ККА.
Потенциальное клиническое значение и перспективы определения ФРК по данным ККА. Хотя измерение ФРК является
Table 4. Correlations
Between
FFR and Anatomical
Indices
безопасной
процедурой,
сохраняется
некоторый
риск поврежSpearman Rho
Таблица 4. Корреляция между ФРК и анатомическими индексами
Percent diameter stenosis
Percent area stenosis
Minimum
lumen diameter
Процент
сужения
просвета
Minimum
lumen area площади
Процент
уменьшения
Intraluminal plaque volume
Минимальный диаметр просвета
–0.26
Коэффициент
корреляции
–0.27Спирмена
p Value
0.025p
Значение
0.019
0.33
-0,26
0.003
0,025
0.40
-0,27
0.000
0,019
–0.18
0.112
0,33
0,003
Минимальная площадь просвета
0,40
0,000
Объем бляшек в просвете сосуда
-0,18
0,112
Ту и соавт.
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
775
775
with abnormally
resistance
or downstream
дения
сосудов во microcirculatory
время манипуляций
с использованием
внуcollateral circulation
(12). On
the contrary,
FFRВQCA
трикоронарного
проводника
с датчиком
давления.
ходе inисcorporates individual
flow,в странах
likely resulting
in
следования
бифуркации,hyperemic
проведенного
Балтийского
моря,
измерение
ФРК инвазивным
методом
невозможно
more realistic
prediction
of physiological
behavior
at theу
10%
причине
разрушения
внуlevel населения
of a singleпоpatient.
The
substantialбоковых
gain inветвей
computaтрикоронарным
проводником
и
нарушений
связи
с
датчиком
tional time and the ability of processing monoplane or
давления (14). Кроме того, использование таких проводников
biplane angiographic acquisitions are also advantages of
существенно повышает стоимость диагностической ангиограFFRРазработка
QCA.
фии.
алгоритма расчета ФРК по данным рентгеновPotential
clinical value
and future
of FFR
Although
QCA. этого
ской
ангиографии
увеличивает
полезность
оценки
параmeasurement of FFR is a safe procedure to perform, there is a
метра.
Определение
ФРК по vessels
даннымbyККА
с надежной
количественsmall risk of injuring
pressure
wire manipulation.
ной
размеров
сосуда —
это новейший
точный метод
In a оценкой
Nordic-Baltic
bifurcation
substudy,
FFR measurements
быстрого
ФРК иinвыявления
подробноcould notрасчета
be obtained
10% of theанатомических
population due
to side
стей,
который
можно
использовать
для
оценки
оптимальных
branch dissection by pressure wires and wiring failure (14).
ангиографических снимков и размера стента, если планируетIn addition, the use of pressure wires significantly increases
ся последующая реваскуляризация. Замена определения дифthe operational
costдавления
of diagnostic
angiography. Development
фузного
снижения
на реконструкцию
фактического
of
algorithms
that
compute
FFR
the ККА
angiographic
распределения ФРК методом ФРК поfrom
данным
позволяет
data aloneточные
can increase
utility of FFR
assessment.
наметить
цели дляthe
дальнейшего
вмешательства.
В настоящее
расчетbyФРК
по данным
ККА требует
некоempowered
reliable
quantification
of vessel
FFRQCA, время
торого
участияoffers
со стороны
dimensions,
a novelпользователя.
and accurateШирокое
tool forвнедрение
the fast
метода
потребует
значительной
его автоматизации.
Различные
computation
of FFR
plus anatomical
details that can
be used
фазы сердечного цикла сопровождаются разными характериfor assessing optimal angiographic projections and optimal
стиками кровотока, приводя к вариабельности оценки времеstent
sizing if subsequent
revascularization
is planned.
ни
транспортировки
веществ
методом подсчета
кадров.The
Мы
couldс
reconstruction
of
virtual
FFR
pullback
by
FFR
используем метод измерения средней объемной QCA
скорости
identify precise targets
for further
intervention
on the basis
одновременным
определением
времени
транспортирования
of focal, rather
thanпросвета
diffuse pressure
loss.реконструкции короконтраста
и объема
сосуда при
нарного
дерева.the
Этоcomputation
минимизирует
при quite
опреAt present,
of вариабельность
FFRQCA requires
делении
ФРКinteractions.
по данным ККА.
Это потенциально
позволяет
some user
Substantial
automation
shouldпроbe
водить
более точную
оценку
объемной
по сравнению
implemented
to enable
high
volume скорости
use. Different
cardiac
с реконструкцией одной коронарной артерии без учета кровоphases are associated with different flow profiles, resulting in
тока в боковых ветвях. Тем не менее время введения контрастvariability
in the
estimation может
of flowвлиять
transport
time by frame
ного
вещества
по-прежнему
на результат.
Следоcount.
We
used
mean
VFR,
which
integrated
вательно, использование инъектора с управлением отcontrast
ЭКГ или
transport time
and lumen
volume
by coronary
tree reconбезволновой
модуляцией
может
дополнительно
улучшить
определение
данным ККА.
Хотя стандартную
struction,ФРК
to по
minimize
the variability
of FFRдиагностичеQCA. This
скую
ангиографию
часто to
проводят
с ручным
введением
potentially
contributed
more reliable
estimation
of препаVFR
рата,
скорость
влияет на
для оценки
compared
withвведения
reconstruction
of подсчет
a singleкадров
coronary
vessel
миокардиальной перфузии по шкале TIMI незначительно (15).
neglecting the flow in the side branches. Nevertheless, timing
Значение РКК на основе подсчета кадров в условиях гипереof
contrast injection can still influence the result. Therefore,
мии тесно коррелирует с РКК на основе допплерографии (16).
the
use исследовании
of an electrocardiogram-triggered
or wave-free–
В другом
для расчета ФРК использовался
метод
modulated
injector
might
further
improve
FFR
подсчета кадров в условиях гиперемии с использованием
уравQCA, though
routineдвижения
diagnostic
angiography
is стенозах
often performed
with
нений
потока
при простых
(17). Была обнаружена
корреляция
между
измеренными
manual тесная
injections
and it has
beenрасчетными
shown thatи injection
rate
значениями.
had only minor impact on TIMI frame count (15) and CFR
Несмотря
на то,
скоростьframe
движения
и путь
введеon the basis
of что
hyperemic
countпленки
data had
a strong
ния вазодилататоров не обладали существенным влиянием на
correlation with the Doppler-wire derived CFR (16). In
разброс значений ФРК, определенных по данным ККА, нужanother
study,
frameгруппы
countнеdata
were used
to
но
признать,
чтоhyperemic
малый размер
позволяет
сделать
calculate
FFR
using
flow
equations
on
simple
lesions
(17).
окончательных выводов о чувствительности и специфичности
Goodновейшего
correlationметода
between
the calculated
andдополнительные
the measured
этого
расчета.
Необходимы
исследования
влияния этих колебаний на ФРК, определенный
values was found.
по Despite
данным that
ККА, angiographic
с использованием
и оптимиframeконтролируемых
rate and administration
зированных
процессов.were
Для дополнительной
валидации
метода
route of vasodilators
found to have minor
impact
on
определения ФРК по данным ККА необходимо многоцентровое
the deviation of FFRQCA, it should be stressed that the
обширное исследование. Наконец, для внедрения этого метода
population size was too limited to draw final conclusions
в стандартную клиническую практику необходимо уменьшить
about
the sensitivity
and — specificity
this менее
novel
время проведения
процедуры
она должна of
занимать
10 минут, включая все ручные манипуляции.
Ограничения исследования. Исследование имело ограниче-
776
Tu et al.
JACC: CARDIOVASCULAR INTERVENTIONS, VOL. 7, NO. 7, 2014
Lesion-Specific
Physiological Assessment by FFRQCAЖУРНАЛ АМЕРИКАНСКОЙ КОЛЛЕГИИ КАРДИОЛОГОВ: ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ КАРДИОАНГИОЛОГИЯJ UТ.L7,Y №
2 07,
1 42014
: 7 6 8ИЮЛЬ
–77
Ту и соавт.
2014:786—77
Процентное сужение просвета при 3D ККА, %
Физиологическая оценка стеноза путем
определения ФРК по данным ККА
Минимальная площадь просвета при 3D ККА, мм2
776
Фракционный резерв кровотока
Фракционный резерв кровотока
Рис. 6. Корреляция между ФРК и анатомическими индексами
Figure 6. Correlation Between FFR and Anatomical Indices
Наблюдалась умеренная (r = 0,40) корреляция ФРК с минимальной площадью просвета (A) и слабая корреляция (r = -0,26) с процентным сужением просвета (B).
A moderateаналогично
correlation (rрис.
¼ 0.40)
Сокращения
1. between FFR and minimum lumen area (A) and a weak correlation (r ¼ –0.26) between FFR and percent diameter stenosis (B) were
observed. Abbreviations as in Figure 1.
ния в связи с малым размером выборки. Метод определения
ФРК по данным ККА прошел валидацию только на стенозах de
novo.
Возможно method.
возникновение
ошибки
computational
Furtherсистематической
studies to test the
impactвыof
бора. Комбинирование рентгеновской ангиографии и внутриthese variants on FFRQCA using controlled and optimized
сосудистой визуализации (18) может помочь создать более точprocesses
are required.
A multicenter
largerтребования
study will
ные
анатомические
модели.
Однако это and
увеличит
Finally, the 10necessary toоснащению.
further validate
кbe
техническому
КромеFFR
того,QCA
при. внутрисосудистой
min processing
time,
including
manual interaction,
must be
визуализации
также
возможно
возникновение
искажений.
shortened for this
technique toи подсчет
be accepted
routine
Ангиографическая
реконструкция
кадровinвыполнялись
опытным
clinical
use. аналитиком в центральной лаборатории, следовательно,
точность метода
определения
ФРК
данным
ККА
Study limitations.
The study
was limited
by по
its small
sample
медицинским
и
техническим
персоналом
в
условиях
полностью
size. We only validated FFRQCA on de novo lesions. Seинтегрированного процесса нуждается в верификации.
lection bias might be involved. The fusion of x-ray angiВ исследование включали только тех больных, у которых было
ography with
intravascular
imaging
(18) might
provide
more
выполнено
измерение
ФРК и
ангиография
в условиях
гипереaccurate
anatomical models.
However,
this settingнеобходиis more
мии
плоскопанельными
системами.
Следовательно,
technically
demanding
and intravascular
imaging
itself is
not
мо
верифицировать
диагностическую
ценность
метода
определения
ФРК
по данным ККА для всех больных, проходящих
devoid of
artifacts.
диагностическую
ангиографию.
Тем не and
менее
текущие
резульThe angiographic
reconstruction
frame
count
estiтаты,
полученные
в
сложной
группе
больных
с
умеренным
стеmation were performed by an experienced analyst in a core
operated
laboratory
and, hence, the моделирования
accuracy of FFR
Таблица 5. Воспроизводимость
ФРКQCA
по данным
ККА in a
fully integrated workflow needsВариабельность
to be verifiedВариабельность
when applied
by the medical and technical staff.
результатов
результатов
у разных
исследователей
у разных
исследователей
Минимальный диаметр просвета,
0,02 ± 0,08
Table 5. Reproducibility in Modeling FFRQCA
мм
0,03 ± 0,11
Минимальная площадь просвета,
мм2
0,02 ± 0,21
Intraobserver
Variability
0,04
± 0,40
Interobserver
Контрольный диаметр сосуда, мм
0,00 ± 0,12
0,12 ± 0,16
Minimum lumen diameter, mm
Minimum lumen area, mm2
Процент сужения просвета
Reference vessel diameter, mm
Процент уменьшения площади
Percent diameter stenosis
Объем
бляшек
в просвете сосуда,
Percent
area stenosis
мм3
3
Intraluminal plaque volume, mm
Индекс эксцентриситета стеноза
Lesion eccentricity index
Средняя
скорость
потока, мл/с*
Mean flow
rate, ml/s*
ФРК
по данным ККА
FFRQCA
0.02 � 0.08
Variability
0.03 � 0.11
0.02 � 0.21
0,30 ± 2,00
0,50 ± 4,09
1,21 ± 3,82
1,52 ± 5,60
7,92
± 24,88
1.21 �
3.82
9,53
±�
20,04
1.52
5.60
0,04 ± 0,10
0,05 ± 0,09
0,12�±0.17
0,17
0.12
0,37
0.37±�0,42
0.42
0.00 � 0.12
0.30 � 2.00
7.92 � 24.88
0.04 � 0.10
0,00�±0.03
0,03
0.00
0.04 � 0.40
0.12 � 0.16
0.50 � 4.09
9.53 � 20.04
0.05 � 0.09
0,01
0.01±�0,03
0.03
Приведены
средние
значенияfor± the
стандартные
*Данные
Values are mean
� SD. *Reported
mother vesselотклонения.
if bifurcation models
were для
applied.
исходного
приfractional
использовании
бифуркации.
ФРК по данным
computed
flow reserveмоделей
by quantitative
coronary angiography.
FFRQCA ¼сосуда
ККА = расчет фракционного резерва кровотока по данным количественной
коронарной ангиографии.
нозом, внушают надежду и служат основанием для проведения
более масштабного исследования.
Among consecutive patients, we included only those with
Выводы
FFR
measurements and hyperemic projections recorded by
flat-panel
systems,
implying
the diagnostic
Расчет ФРК
по данным
ККА –that
новейший
метод, performance
позволяющий
needs to be verified
in anумеренного
all-comers population
of
FFRQCA
оценить
функциональную
значимость
стеноза. Он
undergoing
diagnostic
angiography.
Nevertheless,
the curможет оказаться
безопасным,
эффективным
и экономичным
rent
results obtained
in aтяжести
rather стеноза
challenging
patient артерий
subset
инструментом
для оценки
коронарных
при проведении
диагностической
ангиографии.and warrant a
with
moderate stenosis
are very encouraging
larger study.
Благодарность
Авторы выражают свою благодарность доктору Стилианосу А.
Conclusions
Пиксарасу (Dr. Stylianos A. Pyxaras) за его вклад в сбор данных.
is a novel на
method
that allows
the
Computation
of FFRQCA
Адрес для переписки
и запросов
перепечатку:
Доктор
Шэнсянь Ту,ofслужба
обработкиsignificance
изображений
рентгенологиassessment
the functional
of intermediate
ческого It
отделения
медицинского
центра and
Лейденского
униstenosis.
may emerge
as a safe, efficient,
cost-reducing
верситета,
Albinusdreef
2,
2333
ZA,
Лейден,
Нидерланды.
tool for evaluation of coronary stenosis severity during
E-mail: [email protected].
diagnostic
angiography.
Acknowledgment
ЛИТЕРАТУРА
The
authors
A.etPyxaras
for FAME
his contri1. De
Bruynethank
B, PijlsDr.
NH,Stylianos
Kalesan B,
al., for the
2 Trial
bution
to the dataFractional
collection.flow reserve-guided ЧКВ versus
Investigators.
medical therapy in stable coronary disease. N Engl J Med
2012;367:991-1001.
Reprint
request and correspondence: Dr. Shengxian Tu, Division
2.
ToninoProcessing,
PA, De Bruyne
B, Pijls NH,
et al., for Leiden
the FAME
Study
of Image
Department
of Radiology,
UniverInvestigators. Fractional flow reserve versus angiography for
sity Medical Center, Albinusdreef 2, 2333 ZA, Leiden, the
guiding percutaneous coronary intervention. N Engl J Med
Netherlands. E-mail: [email protected].
2009;360:213—24.
3. Kern MJ, Samady H. Current concepts of integrated coronary
physi- ology in the catheterization laboratory. J Am Coll Cardiol
REFERENCES
2010;55: 173-85.
1. De Bruyne B, Pijls NH, Kalesan B, et al., for the FAME 2 Trial Investigators. Fractional flow reserve-guided PCI versus medical therapy
in stable coronary disease. N Engl J Med 2012;367:991–1001.
2. Tonino PA, De Bruyne B, Pijls NH, et al., for the FAME Study Investigators. Fractional flow reserve versus angiography for guiding
percutaneous coronary intervention. N Engl J Med 2009;360:213–24.
3. Kern MJ, Samady H. Current concepts of integrated coronary physiology in the catheterization laboratory. J Am Coll Cardiol 2010;55:
173–85.