冠脈CTA模擬瞬時(shí)無(wú)波型比率(iFR-CT)評(píng)價(jià)冠脈功能性狹窄的基礎(chǔ)和臨床研究.pdf

1、目的:冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(Coronary atherosclerotic heart disease，CAD)是最常見的心臟疾病之一，嚴(yán)重危害人類身體健康。對(duì)可引起心肌缺血的冠脈疾病進(jìn)行早期診斷和治療，對(duì)于改善預(yù)后有著重要的意義。目前有許多影像學(xué)檢查方法被用于冠心病的診斷，但解剖學(xué)信息并不能完全準(zhǔn)確的反應(yīng)冠脈狹窄引起的生理學(xué)變化，因此需要將形態(tài)學(xué)信息與功能信息相聯(lián)合，對(duì)于臨床診斷冠脈功能性狹窄及指導(dǎo)冠心病患者的治療更為有意義。<

2、br>　　本研究目的是通過(guò)建立小豬不同程度慢性冠脈狹窄模型，對(duì)其冠狀動(dòng)脈計(jì)算機(jī)體層攝影血管成像（Coronary computed tomography angiography，CTA）數(shù)據(jù)進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)（Computational fluid dynamics，CFD）模擬及校驗(yàn)，探討基于冠狀動(dòng)脈CTA構(gòu)建血流動(dòng)力學(xué)模型的可行性;并將建模方法用于臨床患者，以血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(Fractional flow reserve，F(xiàn)FR)作為評(píng)價(jià)

3、心肌功能性缺血的金標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)模擬指標(biāo)-瞬時(shí)無(wú)波形比率(Instantaneous wave-free ratio derived from coronarycomputed tomography angiography，iFR-CT)診斷冠脈功能性狹窄的可行性及其用于臨床診斷冠脈功能性狹窄的效能。
　　材料和方法:1、基礎(chǔ)部分:通過(guò)將Ameroid縮窄環(huán)置入巴馬小型豬左前降支(Left anterior descending，LA

4、D)近中段制作慢性冠脈不同程度狹窄模型;模型建立后第3周起每周一次冠脈CTA檢查監(jiān)測(cè)狹窄程度、評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量，直至狹窄超過(guò)50％時(shí)為止;在最后一次冠脈CTA檢查當(dāng)日或第二日進(jìn)行侵襲性冠脈造影(Invasive coronary angiography，ICA)驗(yàn)證狹窄程度，并測(cè)量FFR值作為評(píng)價(jià)心肌功能性缺血的金標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)CFD方法建模及計(jì)算由專門實(shí)驗(yàn)室（北京工業(yè)大學(xué)生物工程實(shí)驗(yàn)室）完成，分別根據(jù)收縮期及舒張期CTA數(shù)據(jù)，利用Mimics

5、、Geomagic、SolidWorks和ANSYS Workbench軟件進(jìn)行處理，構(gòu)建血流動(dòng)力學(xué)模型后，根據(jù)公式iFR-CT=靜息態(tài)舒張末期狹窄遠(yuǎn)端平均壓(Pd)/主動(dòng)脈根部平均壓力(Pa)，計(jì)算模擬指標(biāo)iFR-CT值，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析模擬值與實(shí)測(cè)FFR值的相關(guān)性，判定建模的準(zhǔn)確性。
　　2、臨床部分:將基于動(dòng)物模型構(gòu)建血流動(dòng)力學(xué)模型的方法用于臨床患者，計(jì)算基于CAD患者冠脈CTA圖像的模擬iFR-CT值，通過(guò)ROC曲線分

6、析，判定其診斷冠脈功能性狹窄的最適臨界值及其診斷效能，并比較聯(lián)合應(yīng)用冠脈CTA與iFR-CT診斷冠脈功能性狹窄時(shí)較單獨(dú)應(yīng)用CTA時(shí)診斷效能的差異。
　　結(jié)果:1、基礎(chǔ)部分:16只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中成功建模10只，成功率為62.5％;10只中9只用于建模（1只完全閉塞者排除）;冠脈狹窄程度與心肌功能性缺血無(wú)明顯相關(guān)性（r=-0.19，p=0.624）; iFR-CT模擬值與實(shí)測(cè)FFR值均有明顯相關(guān)性，舒張期iFR-CT模擬值與實(shí)測(cè)FFR值相

7、關(guān)性高于收縮期模擬值與FFR值的相關(guān)性（收縮期r=0.680，p=0.044;舒張期r=0.751，p=0.001），模擬值略高于實(shí)測(cè)值（實(shí)測(cè)FFR值0.65±0.20;收縮期iFR-CT值0.70±0.18;舒張期iFR-CT值0.71±0.16）;收縮期與舒張期iFR-CT模擬值之間有明顯相關(guān)性(r=0.909，p=0.020)。
　　2、臨床部分:16名患者22根病變冠脈納入研究，其中病變以左前降支為主（占64％），CTA平

8、均狹窄管徑為(62.73±12.98)％，顯著鈣化斑塊占36.36％，所有病變血管TIMI分級(jí)均為3級(jí);iFR-CT與FFR均有明顯線性相關(guān)(r=0.805，p＜0.001)，顯著鈣化組兩者相關(guān)性與非顯著鈣化組兩者的相關(guān)性無(wú)明顯差異（顯著鈣化斑塊組兩者相關(guān)性r=0.964，p＜0.001，95％CI:0.788-1.000;非顯著鈣化斑塊組兩者相關(guān)性r=0.623，p=0.017，95％CI:0.112-0.897）。選取FFR≤0.8

9、作為診斷冠脈功能性狹窄的金標(biāo)準(zhǔn)，iFR-CT ROC曲線峰下面積為0.848(p=0.008)，最適臨界值為0.825，此時(shí)iFR-CT診斷冠脈功能性狹窄的準(zhǔn)確率為77.27％，敏感度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值分別為75％、78.57％、66.67％、84.61％。冠脈CTA選取平均管徑減少≥50％為陽(yáng)性臨界點(diǎn)時(shí)，聯(lián)合iFR-CT的診斷效能最大，其ROC曲線峰下面積(the area under the ROC curve，AUC

10、)為0.893(p=0.003)，明顯高于單獨(dú)應(yīng)用冠脈CTA(50％)、CTA(70％)時(shí)的AUC值（均為0.579），且P均小于0.05，此時(shí)診斷的準(zhǔn)確性、敏感性、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值分別為:86.36％、87.5％、85.7％、77.78％、92.31％。
　　結(jié)論:1、基礎(chǔ)部分:采用Ameroid縮窄環(huán)置入小豬LAD建立慢性心肌缺血模型成功率較高，能較好地模擬冠脈功能性狹窄的病變過(guò)程，滿足CTA影像觀察需要;基于冠