定量血流分数对冠状动脉血流动力学的评估价值△

甘 鹏，杨峻青，郑君惠，谈文开，庄 健，张 群，刘勇东，刘 勇，费洪文，黄美萍，黄育铭

［1.广东省心血管病研究所介入导管室广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080；2.广东省心血管病研究所放射科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080；3.广东省心血管病研究所心内科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080；4.广东省心血管病研究所小儿心脏外科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080；5.广东省心血管病研究所心血管辅助诊断科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080］

冠状动脉造影是冠状动脉狭窄诊断的“金标准”，但冠状动脉狭窄程度与心肌缺血程度是非直线相关，通过视觉判断是无法准确反映心肌缺血状态，无法预警缺血性心脏事件，尤其对于冠状动脉狭窄处于临界状态（狭窄程度50%～75%）的患者是否需要进行血运重建，临床上往往需要根据血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）来判断［1］。许多医院使用FFR 来评估冠状动脉的生理功能［2］，大量的研究都已经证实FFR的可靠性，使用FFR指导冠状动脉介入治疗既可以减少支架植入的数量，又可以改善临床结果［3］，但是压力导丝的成本与诱导血管最大充血引起胸闷等问题制约着FFR 的使用与推广［4］。最近，计算流体动力学基于冠状动脉造影的三维重建，同时使用有限元分析系统计算病变血管FFR数值的新方法［5］。上海交通大学研发的定量血流分数（quantitative flow ratio，QFR）是基于冠状动脉造影影像的无导丝FFR快速分析系统，是评估冠状动脉功能学标准的划时代科技产品。QFR 融入人工智能血流定量，精确分析狭窄冠状动脉的功能学指标，是无创、精确评估冠状动脉生理功能指标的“新标准”。QFR目前已经开展多中心研究，包括FAVOR 研究和WIFI 研究，大部分研究结果在90%以上［6］，大部分研究结果是在研发团队指导下选择固定体位进行QFR计算，在真实性上缺乏可靠性，同时QFR 结果缺乏单中心的专职医师和技术员的操作分析结果，到目前为止QFR的诊断准确性还尚未得到更充分的验证，所以本研究拟以FFR作为“金标准”，探讨单中心QFR在的诊断血管血流动力学的准确性和与FFR的相关性。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾性分析2017年1月12日至2018年3月7日期间在广东省人民医院因怀疑冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）而进行冠状动脉造影检查的患者的临床资料。纳入标准：（1）血管的直径狭窄率介于30%和90%之间；（2）靶血管参考段直径≥2 mm。排除标准：（1）72 h 内出现心肌梗死的患者；（2）严重心力衰竭的患者；（3）造影剂或腺苷过敏的患者；（4）血清肌酐浓度＞150 μmol/L 的患者；（5）肾小球滤过率<45 mL·kg-1·1.73 m-2的患者；（6）病变血管段距离主动脉<3 mm 的患者；（7）病变血管段在开口位置的患者；（8）病变血管段属于严重重叠或迂曲的患者；（9）病变血管段属于心肌桥血管的患者；（10）造影图像质量差，无法进行QFR 与定量冠状动脉造影（quantitative coronary angiography，QCA）的检测（例如，频繁的心房颤动）；（11）无法进行FFR 检查的患者。本研究通过广东省人民医院伦理委员会审核，所有患者均免签署知情同意书。

1.2 冠状动脉造影与定量冠状动脉造影分析方法

采用单球管数字减影血管造影机以15 帧/s 记录造影图像，视场角（FOV）为20 cm×20 cm-22 cm×22 cm，矩阵为512×512，管电流为500～800 mA，管电压为60～120 kV，造影剂通过高压注射泵以4 mL/s的流速注射。本研究使用QCA 软件（北京思创科技有限公司，中国北京）分析病变血管的定量冠状动脉造影数值［8］。

1.3 血流储备分数测量方法

FFR 是狭窄冠状动脉支配区域心肌的最大血流量与理论上同一支冠状动脉无狭窄时心肌所能获得的最大血流量的比值，可简化为冠状动脉狭窄远端压力和狭窄近端压力的比值。大量的研究指出FFR 是冠状动脉狭窄的功能学指标，同时相关研究指出功能学在FFR<0.80 时为心肌缺血［8］。本研究使用RadiAnalyzer Xpress 仪器和Certus 压力导丝（圣犹达医疗）测量血管的FFR 数值［7］。

1.4 定量血流分数分析方法

本研究的QFR 使用QFR 系统（AngioPlus，搏动医疗影像技术上海有限公司，中国上海）［8］进行测量。本研究选择两名训练良好的中级QFR 技术员分析血管的QFR 数值，同时由一名高级QFR 技术员核实所有QFR 的准确性。在每次分析QFR 之前，研究者告知技术员测量血管的位置，以便于在同一位置比较血管的检测数值。

1.5 统计学分析

技术员在不知道FFR数值的前提下，对病变血管进行QFR 和QCA 数值分析，采用（）表示正态分布的计量数据，采用［M（P25～P75）］表示非正态分布的计量数据；采用［n（%）］表示计数数据。同时研究QFR 和QCA 对冠状动脉狭窄分析的敏感性、特异性、阳性预测值（positive predictive value，PPV）、阴性预测值（negative predictive value，NPV）、阳性似然比（positive likelihood ratio，+LR）和阴性似然比（negative likelihood ratio，-LR）。使用Clop⁃per-Pearson 计算QFR 与FFR 的相关性，使用双侧95%置信区间（CI）评价QFR 与QCA 的统计学意义。使用SPSS 22.0 对所有数据进行分析，并做二次验证。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者的基线资料

共有52 例患者符合研究标准入选本研究，患者的年龄为（62.8±8.65）岁，左心室射血分数为63.05%±9.34%，体质量指数为（24.65±3.11）kg/m2；12 例患者为女性，13 例糖尿病患者，35 例原发性高血压（高血压）患者，6例高血脂症患者，11例吸烟患者，1 例患者有冠心病家族史，1 例患者有既往心肌梗死史，12 例患者有既往经皮冠状动脉介入治疗史，2 例患者有冠状动脉旁路移植史。

2.2 患者的冠状动脉造影特征和血管血流储备分数特征

在61 例受试血管中，有52 列（85.2%）成功完成FFR、QFR 和QCA 分析。患者的冠状动脉造影特征和血管FFR 特征，详见表1。QFR、QCA 和FFR测量情况见图1。

图1 QFR，QCA 和FFR 的测量过程图（A、B 是前降支动脉的QFR 轮廓描绘结果，C 是前降支动脉的三维重建，D 是前降支动脉直径与轮廓拟合情况，E 是前降支的QCA 分析情况，F 是血管FFR 测量曲线）

表1 患者冠状动脉造影特征和血管FFR 特征

2.3 受试者工作特征曲线分析结果

图2 分别是QFR 与QCA 的ROC 曲线分析结果，曲线下面积分别是66.8 和47.2，QFR 的诊断准确效能比QCA 更高。

图2 QFR 与QCA 的ROC 曲线图

2.4 相关分析结果

Clopper-Pearson 方法计算QFR 与FFR 的相关系数，他们之间的相关系数是0.79（P<0.01），表示QFR 和FFR 之间有很好的相关性，见图3。

图3 QFR 与FFR 的相关性散点图

2.5 QFR 和QCA 血管生理功能学诊断性能比较

QFR 在诊断血管功能学的准确率为83.3（95%CI：72.2～92.6），其中有4 例（7.7%）为FFR>0.80 而QFR≤0.80，3 例（5.8%）为FFR≤0.80 但QFR>0.80。QFR 与QCA 诊断冠状动脉生理功能学的敏感性、特异性及PPV、NPV、+LR 和-LR 比较，详见表2。

表2 QFR≤0.8 和QCA 直径狭窄≥50%与FFR≤0.8 的诊断性能比较

3 讨论

本研究主要是以FFR作为参考标准，研究QFR与QCA 在诊断冠状动脉功能学同阴性和同阳性的准确性与一致性，同时以敏感性与特异性等方法分析QFR 与QCA 的可靠性。

QFR 是基于冠状动脉造影图分析与计算血管的生理功能学的技术，其核心内容包括血管三维重建学与血流动力学［6，8］。国内、外已经开展多项多中心大规模的关于QFR 的研究，而QFR 在诊断冠状动脉生理学同阴性和同阳性的准确率各有不同，其中FAVOR Pilot 研究、WIFI II 研究、FAVOR ll China 研究和FAVOR ll Europe-Japan 研究中报道QFR 的准确率分别为0.92（95%CI：0.86～0.97）、0.86（95%CI：0.81～0.91）、0.96（95%CI：0.93～0.98）和0.92（95%CI：0.89～0.96）［6］，但是都能证实了QFR 在判断冠状动脉生理功能学阴阳性上具有较高的准确性，并具有临床应用价值。

FFR 是通过测量冠状动脉近端与远端的压力，再经过公式计算出冠状动脉生理学数值的方法［9-10］。在临床上使用FFR 时需要压力导丝，同时使用腺苷诱导血管最大充血，压力导丝的成本与患者对腺苷的不适是影响FFR 推广与使用的原因。QFR 是基于冠状动脉造影后分析与计算病变血管生理功能学的工具，其减少使用压力导丝的成本，避免因压力导丝进入冠状动脉后引起的不适情况，同时避免患者因腺苷引起的过敏反应或者充血引起的生理不适等［11-14］。

在本研究中，QFR 诊断血管生理学同阴性和同阳性的准确率为83.3（95%CI：72.2～92.6），显著高于QCA 的准确率61.1（95%CI：48.1～74.1）。与FAVOR ll China 研究不同，本研究选择的是大于25°的两个造影图，而没有选择两个推荐的体位进行QFR 分析，其准确率同样高于预设的目标（74%）［6］。在本研究中，QFR 准确率的提高主要有以下原因：（1）选择充盈、清晰的造影图像，便于血管轮廓的识别与血流动力学的计算；（2）在分析QFR 前，选择与FFR 相同位置进行分析，尽量减少误差；（3）分析QFR 前，选择两个血管短缩最小与重叠最小的造影图，从而三维重建出与真实血管相仿的模型；（4）选择心动周期相同的造影图进行三维重建，避免三维重建时血管配准错误；（5）选择病变处最狭窄的点作为重建配准点；（6）多处短缩的血管，选择病变处短缩最小的造影图；（7）多处重叠的血管，选择病变处重叠最小的造影图；（8）感兴趣段尽量选择正常段到正常段；（9）弥漫病变的血管在配准时尽量选择自动识别法；（10）使用正常段法时避免正常段在迂曲处或者选择迂曲最小处。

本研究存在一个潜在局限性是每个检测指标下的患者样本量较少，但对比的检测均提示QFR与QCA 之间有差异，我们将在未来的研究里开展更大样本的研究，专注于QFR 与QCA 样本的检测，提高样本数量。

综上所述，QFR 和FFR 在诊断冠状动脉血流动力学之间有很好的相关性，QFR 对冠状动脉狭窄的诊断准确性高于QCA，在冠状动脉血流动力学诊断方面具有临床应用价值。