FFRCT对CCTA判定冠状动脉临界狭窄病变血流动力学变化的分析

冠状动脉CT血管成像 （coronary computed tomography angiography，CCTA）是一种无创性冠状动脉影像检查方法，常用于冠心病的诊断[1]。有创冠状动脉造影（invasive coronary angiography，ICA）是诊断冠心病的 “金标准”，介入冠状动脉血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）是判断冠状动脉血流动力学变化的金标准[2]。根据美国心脏病学会的冠状动脉血运重建术指南，对狭窄程度在50%～70%之间的冠状动脉病变进行FFR评估是合理的[3]。但由于FFR的有创性及高额费用使其难于普及应用,而基于CT的冠状动脉血流储备分数（FF RCT)应运而生，FFRCT在不用改变CCTA参数、无需额外影像、无需额外静脉注射药物的条件下，即可评价冠状动脉狭窄病变的血流动力学变化。目前国外已经进行了包括 DISCOVER－FLOW、DeFACTO、NXT在内的 FFRCT研究[4－6]，但国内鲜有研究报道。本研究回顾性分析同时进行CCTA和FFR的病人，以评价FFRCT对CCTA检查冠状动脉临界狭窄病变血流动力学变化的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2014年9月—2016年6月于首都医科大学附属北京安贞医院接受CCTA发现冠状动脉临界狭窄病变 （狭窄率50%～70%）并接受ICA检查、FFR检查的住院病人18例，男 13例（72.2%），女 5例（27.8%），年龄 49～76岁，平均（61±9）岁。病人基本情况见表1。共27支冠状动脉接受评价，其中22支血管（81.5%）的FFRCT≤0.80，19 支血管（70.4%）的 FFRCT≤0.80。出现下述情况者不纳入分析：①经药物治疗无法控制的持续心肌缺血症状；②心源性休克或血流动力学不稳定状态；③持续ST段抬高的心肌梗死；④抗血小板药物不耐受状态；⑤接受过经皮冠状动脉介入支架治疗者。全部病人均签署知情同意书。

1.2 CCTA检查 采用东芝AquilionONE 320层CT扫描设备行CCTA检查，所有病人均未舌下含服硝酸甘油。扫描范围从气管分叉水平到膈肌水平，FOV的范围调整到准确包括整个心脏（150 mm×150 mm～180 mm×180 m m）。探测器宽度0.5 mm，旋转时间由扫描系统自动根据心率进行调整，与之相匹配达到最佳时间分辨率，Z轴覆盖范围16 cm。扫描过程中均采用设备自带的心律不齐去除软件。管电压根据病人的体质量指数（BMI）设置，BMI≥24 kg/m2者为120 kV；BMI＜24 kg/m2者为 100 kV[7]。管电流为 400～550 mA。采用双筒高压注射器经肘正中静脉注入非离子型对比剂碘普胺（拜尔公司，含碘370 mg/m L），管电压为120 kV时，以5.0～5.5 mL/s的流率注入60～70 mL对比剂和30 mL生理盐水；管电压为100 kV时，以4.5 mL/s的流率注入50～60 mL对比剂和30 mL生理盐水。扫描时首先进行5 s的屏气，同时采集病人的心电信息，扫描设备随之自动调整扫描的心动周期数和曝光范围。在此基础上，根据病人的心率修改自动设置的扫描参数。所有病人图像均选择伪影最小的期相和绝对时相进行重建。层厚0.5 mm，层间距0.25 mm，影像重建采用软组织卷积函数。应用对比剂示踪法，在左心室层面将兴趣区（ROI）设置在降主动脉内并监测其CT值，当ROI内CT值达到200 HU时自动触发扫描。

 

表1 病人基本情况

  

病史 例（%）高血压 10（55.6）高血脂 11（61.1）糖尿病 6（33.3）吸烟史 7（38.9）高血压家族史 4（22.2）冠状动脉粥样硬化性心脏病家族史 1（5.6）糖尿病家族史 2（11.1）

采用Vitrea FX工作站对影像进行后处理，采用多平面重组、曲面重组、容积再现等技术对冠状动脉及其分支进行三维影像重组。冠状动脉狭窄的判断采用目测直径法，即血管狭窄程度=（狭窄段近心段正常血管直径－狭窄处直径）/狭窄段近心段正常血管直径×100%。由2名有经验的医师 （均具有4年以上冠状动脉CT血管成像诊断经验）在不知病人状况下对影像独立分析，对不一致的评判进行第2次共同阅片，最终达成一致意见。

1.3 FFRCT检查

1.3.1 模型建立 采用3D重建软件Mimics（Mateiralize公司）进行血管重建，其中冠状动脉的属支借助心脏和血管模块进行半自动跟踪重建。特定的冠状动脉几何结构由CCTA影像数据重建，即根据对比剂的分布确定冠状动脉几何结构的细节，并重建舒张期影像。在收缩过程中冠状动脉管腔被压缩，因而冠状动脉的解剖结构与周围组织不相区分。所有左冠状动脉和右冠状动脉的可见分支均被保留，以获得更精确的血流动力学分布情况。

2.1 CCTA和ICA测得的冠状动脉狭窄率 CCTA和ICA测得冠状动脉狭窄率分别为（58.88±10.12）%、（74.26±8.02）%。

2.2 FFRCT的诊断准确性分析 基于病变血管的FFRCT（0.73±0.09）与 FFR（0.75±0.12）的差异无统计学意义（t=0.673，P＞0.05）。以 FFR≤0.80 为心肌缺血的判定标准，FFRCT的诊断准确度为88.9%（24/27），敏感度为 100%（19/19），特异度为 62.5%（5/8），阳性预测值为86.4%（19/22），阴性预测值为100%（5/5）（表2）。Bland-Altman分析两种检查方法的一致性较好（95%CI为-0.23～0.20），96.3%（26/27）的点落在一致性界限内，3.7%（1/27）的点在一致性界限外。Spearman相关分析显示FFRCT与FFR相关（r=0.663，P＜0.001）（图 1～2）。

现已发表的有关FFRCT的临床试验已对其诊断准确性进行了评价[4-6]。其中，DISCOVER-FLOW多中心研究[4]显示，FFRCT诊断心肌缺血的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为84.3%、87.9%、82.2%、73.9%及92.2%，该研究认为FFRCT可以无创、准确地判断导致缺血的冠状动脉病变。另一项多中心前瞻性研究[5]同样证实了FFRCT的诊断价值，该研究中对于冠状动脉狭窄率为30%～70%的病人，以FFRCT≤0.80诊断心肌缺血的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为71%、82%、66%、54%、88%。 NXT多中心研究[6]结果显示采用FFRCT对临界病变导致心肌缺血具有较高的检验效能，其准确度86%、敏感度84%、特异度86%，而且与有创FFR相关性良好（r=0.82，P<0.001）。

2 结果

1.3.2 数据分析 采用COMSOL Multiphysics软件将血管模型导入后进行数据分析。从三维、层流和稳态3方面模拟血流情况。冠状动脉管壁被视为刚性且不滑移的。冠状动脉内血液被视为不可压缩的牛顿流体，并假设血液黏度为常数0.003 5 Pa·s，密度为常数1 056 kg/m3。血管阻力值由总冠状动脉流量、分支血管截面面积以及顺应性值计算而来。根据Navier Stokes控制方程和质量守恒方程进行计算。通过对回流区、壁面切应力和下游流量分布的评价，研究狭窄对冠状动脉血流分布的影响[8]。

本研究针对冠状动脉临界病变进行的FFRCT诊断准确性评价结果显示，以FFR≤0.80判定心肌缺血为标准，FFRCT的诊断准确度 88.9%、敏感度100%、特异度62.5%、阳性预测值86.4%、阴性预测值100%。Koo等[4]的DISCOVER-FLOW多中心研究中对47支冠状动脉狭窄程度在50%～69%的临界狭窄血管的FFRCT诊断缺血的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值结果为83.0%、66.7%、88.6%、66.7%及88.6%，与本研究结果相似。此外，本研究采用Bland-Altman分析显示FFRCT与FFR之间具有良好的诊断一致性。FFRCT的ROC曲线下面积达0.947，明显高于CCTA狭窄率的ROC曲线下面积。由此可见，对于冠状动脉临界狭窄病变，FFRCT具有较高的诊断效能，并与FFR具有良好的诊断一致性。FFRCT作为一种无创血流评价方法可用于指导冠状动脉临界狭窄病变的治疗策略选择。

1.4 ICA及FFR检查 在X线影像导引下将造影导管置入主动脉根部后部并撤出导丝。依序对右冠状动脉和左冠状动脉进行造影。由2名有经验的医师（均具有4年以上冠状动脉介入操作经验）在不知道病人CCTA及FFRCT的情况下进行分析，达成一致意见。FFR检查采用圣犹达医疗用品（上海）有限公司FFR测量系统。术中向冠状动脉内注射腺苷（沈阳光大制药，90 mg/支）作为微循环扩张诱导剂，剂量为左冠状动脉60μg/次，右冠状动脉40μg/次。外周静脉输入剂量180μg/kg·min，给药6 min。

对于可疑冠心病、急性冠状动脉综合征或出现急性胸痛的病人，CCTA检查是一种有效的方法。然而CCTA在诊断冠状动脉狭窄率的准确性方面受到诸多因素（例如心律不齐、呼吸运动伪影、严重冠状动脉钙化等）的影响[1]。另外，CCTA只能评价冠状动脉形态学上的变化，对于受累冠状动脉血流动力学的变化无法评价。一直以来，FFR是判断冠状动脉血流动力学变化的金标准[2-3]。近几年，随着计算机软件的开发，基于CCTA影像数据的FFRCT作为一种无创评价冠状动脉血流动力学变化的方法开始受到关注。它通过图像分割技术提取冠状动脉树和左心室的质量，获取病变部位病理生理学信息，包括斑块位置、范围、管腔狭窄程度和血流速度、平均动脉压、血液密度及黏度等参数，采用计算流体学方法模拟静息和腺苷负荷状态下冠状动脉血流速度和压力，经过复杂运算，模拟计算获得冠状动脉树上任意一点的FFRCT，进而评价冠状动脉狭窄的血流动力学变化。

 

表2 FFR与FFRCT诊断结果 例

  

FFRCT FFR 合计+-+8 6 14 10 13合计 11 16 27-3

  

图1 FFRCT与FFR的Bland-Altman分析图

2.3 FFRCT对冠状动脉缺血的诊断效能评价 FFRCT的ROC曲线下面积为0.947；以CCTA判断冠状动脉狭窄率＞50%为判定心肌缺血的标准，CCTA的ROC曲线下面积为0.500（图3）。

3 讨论

  

图2 病人男，55岁，可疑冠心病。A图为CCTA影像，可见前降支近段存在混合斑块，管腔中度狭窄（50%～70%）。B图为ICA影像，前降支病变处管腔中度狭窄，FFR=0.63。C图为FFRCT测量，FFRCT=0.73，提示为缺血病变。

  

图3 FFRCT的ROC曲线

  

图4 CCTA的ROC曲线

1例患者首选给予眼部抗病毒及抗炎治疗，眼部症状恶化，改为球后注射及口服类固醇激素治疗[16]；1例患者局部应用类固醇激素滴眼后症状改善不明显，改为静脉注射甲基泼尼松龙[13]；1例患者肌内注射醋酸甲基泼尼松龙，并同时口服泼尼松[12]；1例患者口服泼尼松龙[5]。以上4例患者眼部症状完全缓解。

1901年后推行“新政”需要相应的新式人才，张之洞、刘坤一呼吁变革：“今国蹙患深，才乏文敝，若非改弦易辙，何以拯此艰危”。[8]1901年9月，清廷颁旨：

1.5 统计学处理 采用SPSS21.1软件进行统计学分析。计数资料采用例（%）表示，计量资料采用均数±标准差（x±s）表示。FFR与FFRCT的比较采用配对t检验。以有创FFR≤0.80为心肌缺血的判定标准，计算FFRCT、CCTA狭窄率及ICA狭窄率诊断冠状动脉缺血的准确度、敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。绘制受试者操作特征（ROC）曲线并测定曲线下面积；采用Spearman检验进行相关性分析。绘制Bland-Altman图并进行一致性分析。P≤0.05为差异有统计学意义。

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本研究存在的不足：①本研究仅回顾性分析了18例病人共27支血管，样本量总量的不足使得实验结果尚不具有指导意义。②FFRCT是根据计算机软件从CCTA的原始影像测得，由于此软件尚未普及，故FFRCT仅适合在非临床环境下使用。希望未来可以联合多家医院开展大型临床实验研究并完善FFRCT数据分析软件，使得FFRCT真正用于日常的临床应用中。

综上所述，本研究通过对于冠状动脉临界狭窄病变血流动力学变化的初步评价显示，FFRCT能够提高CCTA在冠状动脉临界狭窄病变是否缺血方面的诊断能力。

精读部分，笔者按照文章段落设置，分成三个环节，每个部分设计了不同的任务；三个环节的任务设置由易到难，并且每个环节结束都有小结，忠于原文而又高于原文。第一段的阅读任务是将原因和结果匹配起来（见图1）。

参考文献：

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