计算机断层扫描衍生血流储备分数对稳定型胸痛临床管理的价值*

杨国立,马康华,罗 悦,吴 凡,杨 宝,毛 敏

(重庆医科大学附属第一医院心血管内科,重庆 400010)

心血管疾病给全球带来了巨大的健康和经济负担,根据《中国心血管健康与疾病报告2021概要》指出,当前中国的心血管疾病患病率处于持续上升阶段,2019年全国冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)现患人数约1 139万,其中城镇、农村中冠心病分别占全部死因的44.26%和46.74%,且死亡率仍呈上升趋势[1]。作为冠心病诊治的重要环节,侵入性冠状动脉造影(ICA)和冠状动脉CT血管造影(CCTA)可提供冠状动脉狭窄的解剖信息,从而参与冠心病的诊断及治疗决策的制定。其中ICA对病变严重程度的评估是根据目视评估进行的,通常通过狭窄直径百分比进行评估。然而,这种方法受到观察者间和观察者内差异的影响,解释上的差异可能导致不必要的干预,故在慢性稳定型冠心病的治疗中可能出现过度治疗,同时对于临界病变也可能存在治疗不足[2-3]。一项多中心研究通过纳入冠状动脉造影发现至少1支冠状动脉狭窄大于或等于50.0%的5 875例稳定型冠心病患者,有18.1%已行血运重建的患者并不符合血运重建适宜性标准,20.9%已行经皮冠状动脉介入(PCI)治疗不适宜和16.0%药物治疗指征选择不适宜[4]。此外,已有研究报道PCI+药物治疗的初始策略与单独药物治疗稳定型心脏病相比,远期生存率并未显著提高,且不适宜的冠状动脉造影及PCI治疗可能增加手术并发症、医疗费用和远期不良事件发生率[5]。

冠状动脉CT血流储备分数(CT-FFR)是一种将冠状动脉影像学图像重建和模拟流体力学的功能学分析相结合的技术,其以静息状态下的CCTA影像为基础,能够对冠状动脉狭窄病变进行无创性血流动力学评价。多项研究表明,CT-FFR具有CCTA检测的无创、简单和安全性,同时在指导血运重建方面能比单独的 CCTA 产生更好的临床结果,且CT-FFR已证明了其诊断冠心病的高精准度性及与血流储备分数(FFR)的良好相关性[2,6]。然而,CT-FFR与常见临床心血管危险因素的相关性,以及在计划进行ICA的患者中使用CT-FFR的替代诊断策略安全性的研究仍然较少[7]。因此,目前仍需更多用于评估CT-FFR对冠心病的临床决策及未来预后的临床研究。

本研究旨在研究CT-FFR与常见临床危险因素的相关关系及对比ICA指导的冠状动脉病变的诊断性能。此外,与ICA指导的血运重建策略相比,CT-FFR指导的血运重建策略对评估稳定型冠心病预后安全性的情况,并对 1年随访的临床结果进行回顾性分析。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2021 年 4 月 13 日至 2022年8 月 7 日就诊于本院的有症状冠状动脉疾病(CAD) 患者,CCTA 记录狭窄程度大于或等于50%,并在2022年4月13日至2023年 8 月 7日进行为期1年的回顾性审查。纳入标准:(1)年龄大于18岁且签署知情同意书;(2)稳定型胸痛高度怀疑或已确诊稳定型冠心病患者。排除标准:(1)急性冠状动脉综合征,或慢性完全闭塞性病变、严重钙化病变和扭曲病变,或起搏器植入术后、支架植入术后、人工心脏瓣膜植入术后;(2)CCTA或冠状动脉造影术禁忌证;(3)临床病情不稳定或预期寿命短于2年;(4)急性或慢性肾功能不全;(5)血栓性病变;(6)脑出血或蛛网膜下腔出血史、半年内脑卒中病史;(7)妊娠期;(8)无法遵守研究随访要求,或已参与任何其他临床试验。本研究方案遵循赫尔辛基宣言的伦理准则,并得到本院医学伦理委员会的批准,所有患者均提供了书面知情同意书。

1.2方法

1.2.1CCTA扫描机图像分析 所有患者在基线时均接受 CCTA及冠状动脉钙化扫描,并使用 64 排螺旋 CT 机进行动态容积 CT 扫描,扫描前注射320 mg/mL碘克沙醇等渗造影剂,30 mL 0.9%氯化钠溶液。扫描参数:管电压100～120 kV,自动扫描软件触发,触发域 280 HU,扫描管电流100～300 mAs,准直器宽度128 mm×0.625 mm,X线管速度0.27 s/转,矩阵512×512。请2位具有5年以上心血管CT图像诊断经验的放射科医生深入分析CCTA图像质量,观察冠状动脉狭窄程度,然后选择图像质量最佳的序列进行后续CT-FFR计算。狭窄程度定义为狭窄血管和参考血管直径的比值,CCTA狭窄超过50%的血管被转介给ICA进一步评估。

1.2.2CT-FFR分析 CT-FFR软件是由科亚医疗科技有限公司开发的用于对心肌缺血程度的无创FFR指标进行定量分析的软件(DEEPVESSEL FFR V1.0)。该软件基于CCTA,利用人工智能技术计算FFR,进而评估CAD的生理功能。CT-FFR 值是回顾性获得的,因此不会干扰本研究中的临床决策。提示冠状动脉狭窄检查方法中CCTA测量狭窄程度大于或等于50%(中度及重度狭窄),CT-FFR≤0.80,ICA显示冠状动脉狭窄大于或等于75%(重度狭窄)。

1.2.3ICA程序 ICA 由经过认证的介入心脏病专家根据社会指南进行操作[8]。使用碘造影剂,并使用最小推注量(20～120 mL),平均剂量面积乘积(DAP)为(1.17±0.72)Gy·cm2。根据手术过程中的直径减少情况定量确定狭窄程度,狭窄程度大于或等于75%作为血运重建的阳性血管造影指征。治疗策略还依赖于狭窄的位置、狭窄的长度和目标血管的直径。对于高危解剖结构、多支血管疾病或涉及左前降支(LAD)动脉的2支血管的病例,2位经验丰富的评审员共同阅读确定了适当的血运重建策略。

1.2.4观察指标 所有患者在入组后完成临床基线资料收集。患者在整个住院期间由主管医生根据病情给予最佳药物治疗及必要时行介入诊疗,至病情稳定后出院。记录住院期间的基本临床与生化指标,统计出院12个月以来的主要终点事件及次要终点事件。主要终点事件:主要不良心血管事件(MACE),包括随访期间因包括心源性死亡、非致命急性心肌梗死、脑卒中、需住院的不稳定型心绞痛和血运重建。

2 结 果

2.1患者人口特征分析 初步确定了总共 44 例受试者。在被排除的患者中,3 例患有左主干疾病,1例失访。所有剩余患者均成功进行了 CT-FFR 分析。患者的基线及血管狭窄程度特征见表1、2。最终纳入 40 例患者,其中29例冠状动脉狭窄阳性患者,在120个动脉分支中发现56个病变,其中24条LAD,16条左回旋动脉(LCX)和16条右冠状动脉(RCA)。进行ICA引导的血运重建期间,19例患者的病变血管中放置了37个支架。

表1 患者基线特征(n=40)

表2 CCTA、CT-FFR、ICA介导的冠状动脉血管狭窄情况[n(%)]

2.2风险分层 根据患者ICA和CT-FFR数据集分为4组:(1)经ICA和CT-FFR 证实均为阳性的患者23例(57.5%),病变血管数48支(85.7%);(2)经ICA证实阳性,但经CT-FFR证实阴性6例(15.0%),病变血管数8支(14.3%);(3)经ICA证实阴性,但经CT-FFR证实阳性1例(2.5%);(4)经 ICA 和 CT-FFR 证实均阴性10例(25.0%)。CT-FFR 阳性病变依据ICA危险分层的不一致率为20.70%(6例),CT-FFR 阴性病变发生率为 9.10%(1例),因此,根据 CT-FFR 阳性指征,ICA 发生率可能会降低40%(40 例患者中有16 例来自经ICA证实阳性,但经CT-FFR 证实阴性和经二者证实均为阴性组)。ICA 阳性组中的 37 个病变(66.1%)进行了血运重建,其中 4 个(7.1%)病变的 CT-FFR>0.80将暂停血运重建。而另外3 个病灶ICA证实阳性,CT-FFR证实阴性,但因不稳定型胸痛经评估最终仍然接受了血运重建(5.4%),CT-FFR值分别为 0.83、0.83和0.84,病变血管均经ICA证实为LAD重度狭窄程度(狭窄大于或等于75%)。对单个病变冠状动脉的分析显示,在24例ICA狭窄程度大于或等于75%(重度)的LAD中,17例(70.8%)患者的CT-FFR结果呈阳性。在16例狭窄程度大于或等于75%(重度)的LCX中,10例(62.5%)患者的CT-FFR结果呈阳性。而在16例狭窄程度大于或等于75%的RCA中,15例(93.8%)患者的CT-FFR结果呈阳性,显著高于LAD及LCX中CT-FFR阳性患者的比例。

2.3相关分析 为研究CT-FFR与常见心血管危险因素之间的关系,在横断面研究中进行了Spearman相关性分析。虽然CT-FFR与其他心血管危险变量之间的相关系数(r)相对较低,但ICA与CT-FFR的相关性最强(r=0.68)。此外,冠状动脉钙化分数和BUN也被发现与CT-FFR相关(r=0.34、-0.33)。见图1。

图1 CT-FFR与常见心血管危险因素之间的Spearman相关性分析

2.4诊断性能 使用ICA作为标准,CT-FFR的敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为79.3%[95%可信区间(95%CI)0.60～0.91]、90.9%(95%CI0.57～1.00)、95.8%(95%CI0.77～1.00)和62.5%(95%CI0.36～0.84)。CT-FFR 的ROC 曲线见图2。根据 ICA结果,CT-FFR 表现了出色的诊断性能[曲线下面积(AUC)为0.85,95%CI0.73～0.97]。

图2 CT-FFR预测冠状动脉缺血的ROC曲线

2.5临床结果分析 临床结果分析显示,MACE发生率为17.5%(7例患者),其中心源性死亡 1例(2.5%)、非致死性心肌梗死或二次血运重建2例(5.0%)、脑卒中2例(5.0%) 和 2 例(5.0%)全因性死亡。在记录发生MACE的 7 例患者中(表3),4 例被归类为 CT-FFR≤0.80,5例归类为 ICA冠状动脉狭窄程度大于或等于75%。特别是,CT-FFR≤0.80 且接受血运重建患者的 MACE 发生率为 18.8%(3/16),而CT-FFR>0.80且未接受血运重建患者的MACE发生率为 6.7%(1/15)。而ICA 提示冠状动脉狭窄程度大于或等于75%接受血运重建患者的MACE发生率为 21.1%(4/19),而 ICA<75%且未进行血运重建治疗的 MACE发生率为18.2%(2/11)。而在经ICA和CT-FFR证实均为阳性组中,有 6例患者在没有进行血运重建的情况下进行治疗,其中 1例患者在出院后第8个月发生非致死性心肌梗死。根据 Cox 回归分析,在ICA指导的干预措施[风险比(RR)=1.28,95%CI0.23～7.00,P=0.776]和CT-FFR指导的干预措施(RR=1.34,95%CI0.22～8.02,P=0.750)之间观察到类似的MACE发生率及危险性。

表3 12个月内的累积心血管事件发生情况[n(个月)]

3 讨 论

对本研究纳入的40例稳定型胸痛患者进行为期12个月的随访,通过Cox回归结果显示,在 CCTA 狭窄程度大于或等于50% 和 CT-FFR≤0.80的组合指导下MACE发生率与ICA狭窄程度大于或等于75%指导下的情况相似。此外,与ICA指导的解剖学指征相比,使用CT-FFR来确定冠状动脉狭窄病变也具有出色的诊断性能(AUC为0.85),同时导致侵入性诊断程序的高取消率(40%)。因此,本研究结果表明,CT-FFR 可以通过降低ICA发生率来提高 CCTA指导的侵入性检查决策的效率。此外,与单独使用 CCTA 相比,使用 CCTA 狭窄程度大于或等于50% 结合 CT-FFR≤0.80的患者在发现非缺血性病变方面具有更好的预测能力,且同时观察到相似的 MACE 发生率(与ICA相比),这与先前的研究相似,证明CT-FFR 能够更好地确定侵入性干预的适宜性,与低 MACE发生率相关[9-10]。

心血管疾病给全球带来了巨大的健康和经济负担,当前中国心血管疾病患病率及死亡率仍处于持续上升阶段[1]。多年来我国临床上一直在解剖学的指导下进行介入治疗,其中,ICA和CCTA作为主要的提供解剖信息评估冠状动脉狭窄程度的检查方法,因受限于单纯的影像学和形态解剖学信息的缺陷性,并不能确定患者是否在功能学意义上缺血[3]。因此,这种决策策略在慢性稳定型冠心病方面有可能出现过度治疗,而对于临界病变可能存在治疗不足的情况,且过度的冠心病介入治疗也明显加重了冠心病患者的经济负担[4]。随着功能学检查的不断进步,CT-FFR技术融合了解剖学角度的CT血管造影图像与功能学角度的FFR技术,利用CT血管造影技术的冠状动脉数据作为基础,通过计算流体力学模式,模拟泊肃叶定律,最终获取冠状动脉树任意点的FFR 值[11]。目前已有多项研究提示以FFR作为参考标准,CT-FFR在识别心肌缺血的病变或狭窄方面的较高诊断性能[12-14]。同时CT-FFR介导的CAD 管理与ICA介导的临床事件结果也相似,同时临床成本预计也会降低[9-10,15-16]。既往的DOUGLAS等[9]研究表明,CCTA联合CT-FFR可以明显减少ICA和PCI的数量,同时该治疗方案与常规方案相比,无论是在计划进行无创检查或有创检查的患者中,血运重建率均无显著差异。该研究随访1年的结果表明,CCTA联合CT-FFR组较常规组更可降低患者的医疗风险和经济负担,两者有类似的生活质量[15]。FAIRBAIRN等[10]研究表明,CT-FFR>0.80的稳定型心绞痛患者,在随访期的ICA及血运重建率较低,且未发生MACE。上述研究结论与本研究类似,CT-FFR诊断缺血性病变具有较高诊断性能(AUC=0.85),而血管水平诊断的敏感度、特异度和阳性预测值分别为79.3%、90.9%和95.8%。进一步证明CT-FFR 在预测冠状动脉狭窄程度的高诊断性能及改善心血管疾病预后的潜在价值。

然而,由于本研究的单中心设置及受样本数量(n=40)、随访时间等因素的影响,研究结果可能存在一定程度的偏差,因此具有一定局限性,以待有序研究范围更广的研究进一步证实。此外,尽管扫描仪技术和后处理算法有了显著改进,然而真实世界中冠状动脉病变往往比较复杂(严重钙化、串联病变、微循环病变、左主干病变、弥漫病变、血栓病变等),而CT-FFR在复杂病变的研究中证据略显单薄,研究中尚有不少亟待解决的难题,仍需进一步研究[17]。

综上所述,CT-FFR 可以作为指导血运重建的替代工具,具有较高的冠状动脉介入手术取消率和较低的MACE发生率,为CAD患者临床诊疗及预后提供更加高效、科学的预测参考,并最终改善患者预后情况。