池黎彤　劉挨師

CT-FFR對冠狀動脈狹窄功能評價的臨床價值

池黎彤1劉挨師2*

CT冠狀動脈血流儲備分數(shù)（CT-FFR）可無創(chuàng)性檢查冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病），是一種結(jié)合了解剖與功能的檢查方法。CT-FFR是基于冠狀動脈CT血管成像（CCTA）的影像數(shù)據(jù)測得的，具有CCTA和冠狀動脈血流儲備分數(shù)（FFR）的優(yōu)勢。CT-FFR從解剖學方面評估病變的狹窄程度，同時可以從血流動力學方面測定狹窄冠狀動脈是否存在缺血及缺血的嚴重程度。綜述總結(jié)了CT-FFR的優(yōu)勢、診段效能及其臨床應用。

冠心??；冠狀動脈；體層攝影術(shù)，X線計算機；CT血管成像；血流儲備分數(shù)

DOI:10.19300/j.2016.Z4078

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病簡稱冠心?。╟oronary artery disease，CAD），其發(fā)病率不斷增高且發(fā)病年齡日趨年輕化，目前已成為危及人們生命的“隱形殺手”，因此對CAD的早期診斷、精準治療已成為醫(yī)學界人士不懈追求的目標。一直以來冠狀動脈造影（coronary angiography，CAG）是冠狀動脈血管形態(tài)評價的金標準。CAG可以實時動態(tài)評價冠狀動脈的解剖畸形及其阻塞性病變的部位、程度、范圍。但CAG反映冠狀動脈病變的血流動力學或生理學意義有限，特別是對于中度冠狀動脈狹窄［1］。冠狀動脈CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）、冠狀動脈 MR血管成像（coronary MR angiography，CMRA）、血管內(nèi)超聲（intravascular ultrasound，IVUS）、光學相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）等亦是檢查冠狀動脈的方法，但這些檢查方法只能提供冠狀動脈的解剖學信息，包括粥樣硬化斑塊性質(zhì)分析和冠狀動脈狹窄程度評價，而冠狀動脈血管狹窄是否引起癥狀性心肌缺血，即是否存在血流動力學的改變不得而知。由血管重建和強化藥物治療的臨床轉(zhuǎn)歸 （Clinical Outcomes UtilizingRevascularizationandAggressiveDrug Evaluation，COURAGE）研究項目的子項目分析得出，40%的受試者在CAG上顯示為冠狀動脈顯著狹窄，但沒有誘發(fā)缺血或在單光子發(fā)射體層成像（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）上僅有小的灌注缺損［2］，由此可見，CAG會過度評估病變的嚴重性。因此，確定冠狀動脈病變的血流動力學變化具有重要意義。這就需要利用冠狀動脈功能學檢測方法來判斷冠狀動脈狹窄是否對遠端血流產(chǎn)生影響。

1　FFR的概念

1993年荷蘭科學家Nico pijls提出冠狀動脈血流儲備分數(shù)（fractional flow reserve，F(xiàn)FR）的概念:狹窄冠狀動脈支配區(qū)域心肌的最大血流量與理論上同一支冠狀動脈無狹窄時心肌所能獲得的最大血流量的比值，可簡化為冠狀動脈狹窄遠端壓力和狹窄近端壓力的比值。FFR是冠狀動脈狹窄的功能學指標。

1.1FFR的測量方法及意義通過測定狹窄冠狀動脈壓力來反映血流量的改變。測定前需要擴血管藥物（腺苷、罌粟堿等）來誘發(fā)冠狀動脈的最大充血反應。然后由導引導管將壓力導絲由肘動脈或者股動脈送入到狹窄冠狀動脈，壓力導絲通過狹窄病變后經(jīng)由其壓力感受器測量狹窄遠端壓力（Pd），導引導管同步獲得近端壓力（Pa），即得出FFR=Pd/Pa［3］。正常血管，遠端壓力和近端壓力相等，F(xiàn)FR等于1.0；血管存在狹窄時，狹窄遠端血管壓力小于近端血管壓力，F(xiàn)FR＜1.0。大量臨床研究包括血流儲備分數(shù)與造影對多支血管病變評價比較（fractional flow reserve versus angiography in multivessel evaluation，F(xiàn)AME）得出FFR的臨界值是0.75。如果FFR＜0.75提示該病變有臨床干預意義；如果FFR＞0.8，提示該病變引起心肌缺血的可能性很小，僅需藥物治療；FFR數(shù)值在0.75～0.80之間時需要結(jié)合病人臨床情況及其他檢查結(jié)果綜合判斷是否考慮介入治療［4］。FFR能夠為臨床診斷及治療提供重要信息并減少不必要的介入治療。在FAME研究中共納入1 005例多支病變的CAD病人，由FFR指導的血管重建相比由CAG引導的血運重建，前者減少了冠狀動脈支架不良事件發(fā)生率，同樣也減少了醫(yī)療成本［5-6］。

1.2FFR的局限性①FFR測量是有創(chuàng)性的，導引導管和壓力導絲在操作過程中可能會對血管造成損害；②FFR測量時服用擴血管藥物，少數(shù)病人會有不良反應；③FFR測量過程相關(guān)程序本身錯誤及校準不當會影響FFR值的準確性；④FFR測量時輻射劑量大且費用昂貴，其費用相當于血管內(nèi)超聲的檢查費用［6］。所以，尋找一種無創(chuàng)、經(jīng)濟、能評估狹窄冠狀動脈解剖及功能的“一站式”方法是急需解決的問題?；贑T的FFR（CT-FFR）無疑成為一種“理想”的工具。

2　CT-FFR原理

CT-FFR是將流體動力學應用于CCTA檢查，在靜息狀態(tài)下的CCTA影像數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，模擬出冠狀動脈最大充血狀態(tài)，然后按傳統(tǒng)方法重建冠狀動脈樹與心室肌結(jié)構(gòu)的三維模型，并以此來計算冠狀動脈血流及壓力情況［7］。其中血流經(jīng)過納維-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）變換被模擬為牛頓流體，從而計算FFR值。通過在模型上整合血管壁的彈性，模擬冠狀動脈的自身調(diào)節(jié)和血流量、腺苷介導下冠狀動脈的最大充血狀態(tài)，將多種因素相互整合從而計算平均冠狀動脈狹窄遠端壓力與平均主動脈壓力的比值［8］，即CT-FFR。

CT-FFR技術(shù)應基于3個關(guān)鍵原則：①冠狀動脈供血應滿足靜息時心肌需求。堅持這一原則，才能計算靜息時心肌所需冠狀動脈總血流量；②休息時微循環(huán)阻力成反比而不是線性地正比于滋養(yǎng)血管的大??；③微循環(huán)可預先反映正常冠狀動脈血流的最大充血狀態(tài)［9］。

3　CT-FFR的優(yōu)勢

CT-FFR是一種將解剖及功能評估結(jié)合為一體的冠狀動脈病變檢測方法，它匯集了CCTA和FFR的諸多優(yōu)勢，對于甄別“罪犯”血管，指導血運重建提供幫助，從而展現(xiàn)出良好的應用前景。

3.1 解剖結(jié)合功能評估CT-FFR是一種將FFR分析與CCTA解剖成像相結(jié)合，可從解剖學-生理學角度評估病變的新技術(shù)。CCTA具有較高的時間及空間分辨力，可以直觀且準確地提供冠狀動脈的解剖學信息，具有可靠的陰性預測值。其同時可無創(chuàng)、重復地評價斑塊性質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)冠狀動脈鈣化斑塊、非鈣化斑塊、混合斑塊。CCTA對冠狀動脈鈣化性斑塊的評估準確性較其他性質(zhì)斑塊要低，通常會過度評估冠狀動脈鈣化斑塊導致狹窄的嚴重性。CT-FFR可檢測冠狀動脈血流儲備 （coronary flow reserve，CFR）、血流剪切應力等其他血流動力學指標，可以通過分析血液流速，對冠狀動脈旁路血管的血流停滯及血管功能進行評價，從而避免了CCTA對鈣化斑塊的過度評估。因此，CCTA被認為是一種有潛在價值的冠狀動脈成像方法［10］。由CCTA的影像數(shù)據(jù)計算得出的FFR可對病變部位的血流動力學改變進行評估，通過檢測狹窄冠狀動脈來判斷所供應心肌是否缺血及其嚴重性。CT-FFR不僅可以判斷病變冠狀動脈的解剖形態(tài)，還可以對其進行功能性評估。更重要的是，與傳統(tǒng)FFR相比，CT-FFR可對多支血管進行測定并具有可重復性［11］。

3.2 無創(chuàng)性CT-FFR無需導絲進行測量，故避免了測量過程中器械對血管的損害。利用CCTA進行的影像掃描過程所受的輻射劑量低于傳統(tǒng)FFR測量過程。CT-FFR不需要誘發(fā)冠狀動脈最大充血狀態(tài)，所以無需服用擴血管藥物，避免了病人的不良反應。

3.3與傳統(tǒng)FFR有良好的相關(guān)性基于前瞻性、隨機對照試驗研究結(jié)果，F(xiàn)FR測定已經(jīng)成為評價冠狀動脈血管生理學功能的“金標準”［12］。采用解剖學CT血管成像確定血流儲備分數(shù) （determination of fractional flow reserve by anatomic computed tomographic angiography，DeFACTO）的兩組研究證實［3］：①CCTA影像顯示前降支病變管腔狹窄率大于50%，CAG證實狹窄率為57%。由CCTA影像測得該病變的CTFFR值是0.62，有明顯血流動力學改變，傳統(tǒng)FFR測量值是0.65。②右冠狀動脈中段在CCTA影像上狹窄率大于50%，CAG顯示狹窄率為62%。CT-FFR測得值是0.87，與傳統(tǒng)FFR值0.86相近。因此，無創(chuàng)的CT-FFR有望代替有創(chuàng)性FFR而作為功能性評價冠狀動脈的金標準。

3.4模擬支架更真實冠狀動脈狹窄可表現(xiàn)為多支多處，且冠狀動脈狹窄的形狀差異較大。冠狀動脈的狹窄程度與其CT-FFR值不呈線性關(guān)系，而是曲線樣改變。所以運用計算流體力學方法和血流動力學基本原理在簡化了的幾何模型上模擬病變冠狀動脈，進而考慮支架和病變冠狀動脈擴張產(chǎn)生的不規(guī)則變形、冠狀動脈支架在狹窄血管內(nèi)擴張過程、支架植入后血管和支架內(nèi)的血流狀況，使計算支架模型更加接近真實情況。降低支架擴張對血管的損傷，提高臨床經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）的療效及預后。

3.5較高的診斷效能CCTA可以直觀準確地提供冠狀動脈的解剖學信息，且能無創(chuàng)觀察導致冠狀動脈狹窄的斑塊性質(zhì)，但由于鈣化性斑塊的部分容積效應，會導致測量的冠狀動脈狹窄管徑小于真實的管徑，從而高估病變狹窄程度。而CT-FFR的功能評估可改善這一問題。CT-FFR結(jié)合CCTA具有90%的敏感度［13］。一項多中心研究［14］對252例CAD病人進行了比較分析，137例（54.4%）采用傳統(tǒng)FFR檢查證實存在顯著狹窄。通過對每例病人分析得出CT-FFR的診斷準確度為73%（95%CI：67%～78%）、敏感度為90%（95%CI：84%～95%）、特異度為54% （95%CI：46%～83%）；其明顯高于單獨CCTA的診斷（準確度50%、敏感度84%、特異度42%）。CT-FFR 與CCTA單獨成像相比，其不但無創(chuàng)且提高了診斷的準確性。CT-FFR可以對引起血流動力學改變的病變精確定位，對于引起心肌缺血的狹窄部位有較高的檢出率［15］。除此之外，CT-FFR對臨界病變（冠狀動脈狹窄程度介于50%～70%）的診斷有重要意義。Pijls等［16］報道，在5年的隨訪中，CAD病人經(jīng)無創(chuàng)檢查證實存在臨界性狹窄但無缺血證據(jù)，預后評估指標是FFR表明的心肌缺血，這些病人行PCI后其療效比FFR證實的無缺血的未進行PCI的病人效果差。所以，對于冠狀動脈解剖學上臨界病變是否行支架植入的證據(jù)尚有不足。冠狀動脈狹窄程度容易受主觀因素的影響，且不能提供狹窄血管的血流動力學信息。CT-FFR可從功能角度對冠狀動脈臨界病變進行評價。提供冠狀動脈狹窄病人的心肌缺血情況為臨床植入支架提供支持［17-18］。

4　CT-FFR的臨床應用

4.1評估缺血嚴重程度CT-FFR可以對冠狀動脈臨界狹窄病變的缺血嚴重程度做出準確評估［3］。在DeFACTO的研究中，對CAD病人的CT臨界狹窄程度的評價發(fā)現(xiàn)CT-FFR的敏感度是CCTA的2倍多（82%比37%），同時特異度保持不變（66%）［19］。CT-FFR的高陰性預測值可作為成功排除可能需要血運重建的臨界狹窄病變的有效方法［19-20］，從而指導臨床治療。

4.2同時行解剖學和功能學評估對于冠狀動脈病變形態(tài)學不嚴重而臨床癥狀較重的病人，臨床醫(yī)師無法采用CCTA與CAG對其進行準確評價，而CT-FFR在對病變冠狀動脈解剖學進行評估的同時還可對其血流動力學改變進行評估，檢測是否存在心肌缺血，所以可參考CT-FFR決定是否行PCI。CT-FFR已被證實可減少冠狀動脈支架的植入率，并改善心臟功能［21］，是臨床對冠狀動脈病變的治療及預后評估的重要指標。

4.3定位多支病變中的“罪犯”血管多支病變診斷的最終目的是找出引起心肌缺血的病變血管，并采取對應治療措施。單純CAG無法準確判斷出有功能意義的狹窄病變。多支病變中并非所有病變血管都會引起心肌缺血。Tonino等［22］發(fā)現(xiàn)FAME研究中509例CAG提示冠狀動脈多支病變的病人中僅235例（46%）存在功能性的多支病變。可見，精準定位“罪犯”血管后指導的血運重建可以減少支架植入數(shù)目，降低醫(yī)療花費，并可能減少需要搭橋的病人比例。對于多支病變的介入治療，CT-FFR具有重要的指導作用。

5　CT-FFR的局限性

CT-FFR的基礎(chǔ)是CCTA影像，CT影像質(zhì)量的影響因素包括錯層偽影、運動偽影、冠狀動脈的鈣化偽影和影像噪聲等。在DeFACTO研究中，11%的病人影像被判斷為無法評估而未納入研究。鑒于CT-FFR高度依賴CCTA影像建模，出色的影像質(zhì)量才能保證CCTA的測量［3］。除此以外，相對于傳統(tǒng)FFR，CT-FFR的診斷性能可能受到病人微循環(huán)個體差異的影響，個人的生理條件可能會影響如流體密度和黏度等假定參數(shù)［23］。CT-FFR后期數(shù)據(jù)處理耗時較長，大約需要幾個小時。目前，CT-FFR的評價僅限用于特定人群，這些病人均經(jīng)CAG檢查確診或患有潛在的冠狀動脈疾病［24］。因此，CT-FFR向更廣泛的CAD病人推廣并成為一種CCTA檢查重要的輔助手段仍在探索中。

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（收稿2016-01-11）

The clinical value of CT-FFR in the evaluation of the function of coronary artery stenosis

CHI Litong，LIU Aishi.Graduate School of Medical Sciences，Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010050，China；Department of Radiology，Affiliated Hospital of Inner Mongolian Medical University

Fractional flow reserve derived from coronary computed tomography angiography（CT-FFR）is a noninvasive method for evaluation of coronary atherosclerotic artery disease（CAD）.It integratesthe advantages of coronary conputed tomography angiography（CCTA）and fractional flow reserve（FFR），and provides both anatomical and functional information of coronary artery.CT-FFR not only can assesse the degree of anatomical coronary artery stenosis，but also can determine whether presence of ischemia and the severity of ischemia.In this review we summarized the advantages and efficacy of CT-FFR and its clinical application.

Coronary artery disease；Coronary artery；Tomography，X-ray computed；Computed tomography angiography；Fractional flow reserve Int J Med Radiol，2016，39（3）：250-253

1內(nèi)蒙古醫(yī)科大學研究生院，呼和浩特 010050；2內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院CT室

劉挨師，E-mail：liuaishi@sina.com
*審校者