血管内超声测定定量血流分数对临界病变冠状动脉介入手术策略的价值

李军,马晓海,邱威

冠状动脉造影(coronary angiography,CA)只能反映血管腔造影剂填充的轮廓,当病变偏向管腔一侧或呈不规则形状,造影投照的局限性就会体现出来,CA的“金标准”也受到质疑[1]。血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)能够精确测定管腔面积判断病变性质及狭窄程度,以管腔面积≤3 mm2或 IVUS管腔面积≤4 mm2并且斑块负荷≥70%作为血管显著狭窄引起心肌缺血的诊断标准,对提高冠状动脉病变的认知和指导介入治疗方面起到至关重要的作用[2-3]。因此,越来越多的心内科医师把血管内超声作为介入手术指导策略的金标准。定量血流分数(quantitative flow ratio,QFR)测量系统基于冠状动脉血管造影的影像定量计算获得,用于患者冠状动脉病变血管的功能学评价。QFR反映临床当前情况下心肌灌注/缺血程度,帮助临床医师识别冠状动脉病变,评估狭窄是否导致冠状动脉下游心肌缺血,越来越多心内科医师将其视为冠状动脉功能学诊断标准。

本研究旨在以IVUS作为金标准,探究无创的QFR系统评价冠状动脉临界狭窄,分析对行经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)手术策略的诊断价值,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 回顾性分析首都医科大学附属北京安贞医院2022年2—10月在导管室完成CA,并对靶病变血管进行IVUS检查或 PCI手术的患者110例。

排除标准:(1)冠状动脉开口病变;(2)全程弥漫病变;(3)血管严重迂曲;(4)造影导管与冠状动脉开口同轴不良,造影剂未能团注。

1.2 冠状动脉造影及PCI治疗 冠状动脉造影术均在医院导管室完成,首先将导管经患者桡动脉插入,送达左、右冠状动脉开口,并向冠状动脉注射造影剂,在X线透视下,使冠状动脉显影,从而清楚地反映冠状动脉狭窄病变的位置、程度、范围和数量等(图1A)。在不同体位下的血管显影,可以准确客观地诊断血管狭窄情况。在确定狭窄需要治疗时进行PCI手术,包括经皮冠状动脉腔内成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty,PTCA)和经皮冠状动脉支架植入术(percutaneous coronary stent implantation,PCSI)。PTCA是将特制的球囊导管送达病变处进行扩张,使狭窄的血管扩张成形,之后再将支架送至狭窄部位释放,以避免再次阻塞,使血流通畅,顺利地为心肌供血。

注:A.冠状动脉造影关键帧示前降支近段狭窄(箭头处);B.IVUS腔内影像为图1A箭头所指截面影像,显示环形纤维斑块,管腔面积2.63 mm2,斑块负荷82%,外弹力膜面积15.24 mm2;C.CA前降支主支及分支QFR测量结果,主支0.76;D.QFR结果示血管最窄处QFR具体参数,最小管腔直径1.10 mm,最大直径狭窄率46%,最大面积狭窄率71%。

1.3 IVUS检查方法和测量指标 所有患者IVUS测定均参照美国心脏病学会制定的 IVUS 测定技术标准[4]。采用波士顿公司生产的OptiCross HD 60MHz冠状动脉成像导管,置入目标血管病变以远至少10 mm处,注入硝酸甘油200 μg,然后以 0.5 mm/s 速度自动撤回,同时记录图像,分别由2位有经验的医师测量最小管腔面积(minimum lumen area,MLA)及斑块负荷(plaque burden,PB)、管腔最小直径、管腔最大直径、血管外弹力膜面积(图1B)参数。根据参考管腔定义,选择无脂质斑块,斑块负荷<50%,管腔面积最大的血管段为参考血管,QFR≤ 0.8 组和 QFR > 0.8 组IVUS各项指标的正常参考值,见表1。

表1 IVUS测定技术检测指标正常参考值

1.4 QFR测定 QFR是基于冠状动脉造影的无导丝血流储备分数(fractional flow reserve,FFR)快速分析方法,系统结合CA定量分析和心肌梗死溶栓治疗实验计帧法,对单体位或双体位(投照角度差≥25°)的血管造影序列采用优化的冠状动脉三维重建技术及血流力学算法,通过模拟计算获得目标血管段冠状动脉主支及分支的血流分数,用于评估冠状动脉狭窄病变心肌缺血的严重程度。本研究应用QFR 测量平台[版本 AngioPlus2.0.2.0,博动医学影像科技(上海)有限公司]。在事先未获知IVUS参数的情况下,独立的对病变血管进行分析(图1C、1D)。

2 结 果

2.1 IVUS检查结果及参数比较 110例患者中,IVUS图像伪影严重13例,血管严重迂曲18例,造影显示全程病变或图像质量不佳24例,最终共纳入55例、55处病变血管符合研究标准,其中男38例(69.1%),女17例(30.9%),年龄37～80(59.5±8.9)岁。经IVUS指导冠状动脉造影和/或介入治疗患者，分析IVUS参数:MLA(3.32±0.74)mm2,对应PB(70.0±9.0)%,计算QFR值为0.75±0.12。QFR≤0.8组和QFR>0.8组患者性别、年龄、最小管腔处外弹力膜面积比较差异无统计学意义(P>0.05)。QFR≤0.8组MLA小于QFR>0.8组,差异有统计学意义(P<0.001),对应冠状动脉截面的最大斑块负荷、最大面积狭窄率高于QFR>0.8组,亦有统计学意义(P<0.01),见表2。

表2 QFR≤0.8组和QFR>0.8组患者一般资料及血管内超声参数比较

2.2 QFR与IVUS评价冠状动脉狭窄缺血的一致性 以IVUS最小管腔面积≤3 mm2或IVUS最小管腔面积≤4 mm2并且IVUS斑块负荷≥70%作为血管显著狭窄引起心肌缺血诊断标准时,QFR≤0.8表明心肌缺血需要干预,与IVUS评价冠状动脉狭窄缺血的一致性良好(Kappa=0.656,P<0.001,95%CI0.452～0.860),见表3。QFR的敏感度为0.853,特异度为0.810,阳性预测值为87.9%,阴性预测值为77.3%。

表3 QFR与IVUS手术策略比较 [例(%)]

2.3 QFR与MLA、PB的相关性 QFR值和MLA的线性回归分析结果显示,MLA和QFR值之间存在极显著的中度正相关关系(r=0.566,P<0.001),见图2。

图2 QFR与MLA的相关性

QFR值和PB的线性回归分析结果显示,PB和QFR值之间存在轻度负相关关系(r=-0.371,P=0.005),见图3。

图3 QFR与PB的相关性

最小管腔面积对QFR值的影响比斑块负荷更显著,符合本研究的假设。

3 讨 论

CA一直被认为是冠心病诊断的“金标准”。但是当病变偏向管腔一侧或呈不规则形状,造影投照会有局限性[1]。IVUS通过导管技术将微型超声探头送入血管病变远端,再通过回撤超声探头,显示血管横截面图像,提供在体血管腔内影像。IVUS能够精确测定管腔面积、判断病变性质及狭窄程度,为介入医师分析斑块稳定性并决定手术策略起到至关重要的作用[3]。因此,心内科医师逐渐把IVUS作为介入手术指导策略的金标准。

但有研究表明,心肌缺血是制定冠心病治疗策略的重要决定因素,CA或腔内影像仅能对病变的解剖学进行评价,不能客观地评价病变与心肌缺血之间的关系。FFR作为一种有创的基于压力导丝测量血流功能学的方法逐渐进入临床应用,使患者得到更精准的诊断,被视为冠状动脉功能学诊断“金标准”[5-6]。FFR定义心肌缺血的临界值为0.75或0.80,目前多采用后者[7]。FFR的应用证实“病变与心肌缺血不能画等号”。FFR检查需要注射血管扩张药物,并使用额外的压力导丝,手术耗时长且复杂,还会产生不良反应,因此风险和费用都相对较高。基于CA获得的血管造影数据,通过血流动力学分析,实现术中在线实时获得虚拟FFR值的新技术——QFR应运而生。QFR技术通过对X线冠状动脉造影图像的流体力学算法,得到QFR值,反映临床当前情况下心肌灌注/缺血程度,帮助临床医师评估冠状动脉狭窄是否导致冠状动脉下游心肌的缺血。QFR将传统冠状动脉造影的诊断准确度从59.6%提高至92.7%,数据传输和分析过程仅需4.36 min[8]。FAVOR II研究结果证实,以FFR为金标准,QFR在判断冠状动脉狭窄存在功能学意义的准确度达到了92.4%。”QFR(≤0.8或>0.8)判定心肌是否缺血的结果与FFR(≤0.8或>0.8)金标准判定结果相一致[9]。综上,本研究以QFR≤0.8和QFR>0.8作为患者分组依据。

多项回顾性研究验证了IVUS参数与FFR的关系,均提示血管狭窄严重程度与FFR呈负相关[10-11]。本研究通过比较QFR与IVUS最小管腔面积、斑块负荷的相关性,分析QFR对血管显著狭窄病变的诊断价值,也在一定程度上验证了IVUS参数与FFR的相关性。

本研究未利用QFR的三维重建分析血流动力学,只通过QFR值, IVUS管腔面积和斑块负荷这些直接决定手术策略的参数进行分析,未考虑直径狭窄率、面积狭窄率等参数,是本研究的不足之处。而且QFR无法在开口病变、全程弥漫病变、血管严重迂曲情况下,做出精确诊断。QFR选取图像序列时,要求造影导管与冠状动脉开口同轴良好,造影剂团注,这些都提高了术者的操作要求。QFR作为一种评价冠状动脉狭窄功能学的新方法,其高诊断精度、计算的便利性和经济性及与FFR的良好相关性展示了QFR未来广阔的临床应用前景[12],但是对于冠状动脉血管的评价以及手术策略的指导,更应结合患者的临床情况、相关辅助检查及社会经济因素进行综合考虑[13]。IVUS可以评价斑块结构性质及稳定性,进而预测患者远期临床不良事件的发生,而多项研究证实PCI前QFR与FFR具有很好的相关性[14],QFR可以评价血管的血流动力学情况。因此,QFR与 IVUS相结合的新辅助方式也将是学术界重点关心的方面,两者互相取长补短可能会使患者有更大的获益,但这需要进一步的大型临床试验提供更多的论证。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

李军:酝酿和设计研究方案,实施研究过程,采集数据,论文撰写及修改;马晓海:提出研究思路,论文审核,对知识性内容作责备性批阅;邱威:实施研究过程,资料搜集整理,对试验数据进行统计学分析