定量血流分數(shù)的臨床應用及研究進展

方舟 羊鎮(zhèn)宇，2

(1.南京醫(yī)科大學研究生院附屬無錫臨床醫(yī)學院，江蘇 無錫 214023；2.南京醫(yī)科大學附屬無錫市人民醫(yī)院心內(nèi)科，江蘇 無錫 214023)

Sones醫(yī)師于1959年首次完成了選擇性冠狀動脈造影(coronary angiography，CAG)，此后CAG經(jīng)過了數(shù)十年的長遠發(fā)展，目前已成為診斷冠心病并評估冠狀動脈狹窄程度的“金標準”[1]。在CAG的指導下，臨床醫(yī)生對冠心病患者是否應積極行經(jīng)皮冠脈介入術(shù)(percutaneous coronary intervention，PCI)有了更充分的證據(jù)，尤其是在急性冠脈綜合征領(lǐng)域中，PCI治療可顯著地改善患者的預后及生活質(zhì)量[2]。但隨著PCI技術(shù)的應用和推廣，CAG的局限性逐漸暴露，例如無法反映斑塊的病理學性質(zhì)且無法評估狹窄處下游的血流灌注狀態(tài)[3]，冠狀動脈功能學評估作為新的依據(jù)及補充應運而生。國內(nèi)外指南均指出，對于CAG顯示冠狀動脈狹窄程度在90%以下的穩(wěn)定型心絞痛患者，需結(jié)合冠狀動脈功能學評估來決定是否行PCI[4-5]。冠狀動脈血流儲備分數(shù)(fractional flow reserve，F(xiàn)FR)雖然作為目前評價冠狀動脈功能學的金標準，但其規(guī)范操作較為復雜，測量時使用的腺苷或三磷酸腺苷等藥物易引起患者心悸、低血壓、胸悶和呼吸困難[6]等不良反應。昂貴的壓力導絲更是限制了其在臨床上的廣泛應用。定量血流分數(shù)(quantitative flow ratio，QFR)作為評估冠狀動脈功能學的新型手段，彌補了FFR的不足。

1 QFR的測定原理

QFR測定的基本原理如下：(1)正常心外膜冠狀動脈的壓力保持恒定；(2)冠狀動脈壓力下降程度由病變的狹窄形狀和狹窄處的流量決定，應用流體動力學分析狹窄處的幾何形狀及流量即可得到相應的壓力變化；(3)通過造影圖像計算機三維定量分析(3D-QCA)可重建狹窄處的幾何形狀；(4)主要冠狀動脈的流速隨動脈的變細而逐漸下降，通過冠狀動脈平均流速和3D-QCA重建得到的參考冠狀動脈直徑可計算出該血管任意節(jié)段的流速。具體測定時通過3D-QCA分析CAG圖像，從而得到血管狹窄處的幾何形狀數(shù)據(jù)以及狹窄前后的流速，再使用相應的計算機軟件計算出狹窄兩端的壓力變化，從而測得QFR[7]。

2 QFR的臨床應用

2.1 指導穩(wěn)定性冠心病的治療

以往對于穩(wěn)定性冠心病患者的PCI治療策略都基于CAG，對于CAG提示冠狀動脈病變但血管功能尚可的患者容易造成過度醫(yī)療，植入過多的支架，反而不利于術(shù)后恢復。QFR的出現(xiàn)打破了這一局面。韓國有關(guān)研究對110例穩(wěn)定性冠心病患者行PCI治療，其中79例患者在QFR聯(lián)合CAG指導下行PCI，其余患者作為對照組在CAG指導下接受PCI治療。對兩組患者PCI前后的運動時間進行分析發(fā)現(xiàn)，試驗組患者的絕對運動時間和相對運動時間顯著高于對照組患者(97.7 s vs 12.5 s，P<0.01；25.4% vs 3.6%，P=0.01)。研究者得出結(jié)論：對于穩(wěn)定性冠心病的PCI治療方案，QFR指導下的PCI治療方案顯著優(yōu)于無QFR指導的PCI治療方案[8]。

2.2 指導ST段抬高心肌梗死患者中非罪犯血管的治療

對于ST段抬高心肌梗死患者在接受PCI治療時是否需積極地干預非罪犯血管一直在臨床上飽受爭議。Francesco博士進行的回顧性多中心研究對共計82例患者的非罪犯血管進行QFR測定，分析發(fā)現(xiàn)：在中等狹窄程度(平均FFR 0.82±0.09)的血管中，QFR的準確性很高(AUC 0.91，95%CI0.85～0.97)；在FFR處于0.75～0.85之外的病變血管中，QFR的診斷準確性>95%。由此筆者認為，QFR在評估首次PCI期間非罪犯血管的功能性方面具有良好的診斷準確性[9]。除了回顧性研究，也有相關(guān)的干預性研究對共計186例患有微血管功能障礙的ST段抬高心肌梗死患者進行了試驗，其中的45例患者在首次PCI期間測量QFR和FFR，發(fā)現(xiàn)FFR和QFR分別確定了16個和17個非罪犯血管有潛在的流量減少，這個研究證明QFR是指導臨床醫(yī)生對ST段抬高心肌梗死患者的非罪犯血管進行冠狀動脈重建術(shù)的可靠工具[10]。

2.3 指導心肌橋的治療

由于心肌橋患者的壁冠狀動脈狹窄程度隨心臟的收縮舒展不斷變化，是否對患有心肌橋的患者積極進行手術(shù)干預是一個臨床難題。有關(guān)研究納入了45例接受過CAG的有癥狀的心肌橋患者進行回顧分析，并計算了心臟收縮期的QFR、舒張期的QFR以及平均時間的QFR(TA-QFR)，分析發(fā)現(xiàn)TA-QFR(AUC 0.91，95%CI0.79～0.98)明顯優(yōu)于舒張期的QFR(AUC 0.69，95%CI0.53～0.82)和收縮期的QFR(AUC 0.87，95%CI0.74～0.95)，TA-QFR能有效地評估心肌橋患者的血管功能，用于指導手術(shù)治療[11]。

2.4 評估預后

冠心病患者的預后雖然受多種因素的影響，但QFR作為反映血管功能狀態(tài)的指標必然在評估預后方面具有重要意義。有研究者對PROSPECT和IBIS-4研究中的數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)：數(shù)值在0.80～0.97的QFR是主要心血管不良事件的獨立預測因素。QFR可提供除斑塊形態(tài)以外的功能學信息，以此預測5年內(nèi)的主要心血管不良事件[12]。此外，有研究者對167例CAG提示無明顯狹窄的患者進行了前降支、回旋支以及右冠狀動脈的QFR測算，并進行了為期7年的隨訪，研究結(jié)果認為3條冠狀動脈中至少有1條的QFR值≤0.80被認為是長時間內(nèi)主要不良心血管和腦血管事件的最強預測因子[13]。日本的相關(guān)研究則是將3條冠狀動脈血管的QFR總和作為預測因素，發(fā)現(xiàn)QFR總和可穩(wěn)定地預測冠心病患者的主要心血管不良事件風險，其預后意義可能比常規(guī)CAG評分更可靠[14]。同時有研究表明，QFR可作為預測ST段抬高心肌梗死后微血管功能障礙的有效預測因素[15]。

2.5 用于對支架效果的評估

QFR除了可對病變血管狹窄程度進行評估外，同樣可運用于對植入支架效果的評估。FANTOMⅡ試驗運用QFR技術(shù)對235例接受了Fantom西羅莫司洗脫生物可吸收支架治療的患者在術(shù)后6、9和24個月進行支架效果評估，以此研究可吸收支架的實際效果[16]。此外，荷蘭阿姆斯特丹大學學術(shù)醫(yī)學中心也進行過相關(guān)研究，將QFR作為評價標準，以此來比較BuMA Supreme生物可降解聚合物西羅莫司洗脫支架與耐用聚合物佐他莫司洗脫支架的治療效果[17]。

3 QFR的重要進展

根據(jù)QFR的測定原理和測定方式發(fā)現(xiàn)，QFR技術(shù)的關(guān)鍵在于通過3D-QCA來分析獲得目標血管的形態(tài)學參數(shù)。那么任何能提供血管形態(tài)學參數(shù)的圖像理論上都可用于QFR的計算，因此誕生了基于光學相干斷層成像(optical coherence tomography，OCT)以及血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasound，IVUS)圖像來計算QFR的方式。

3.1 基于IVUS的QFR——超聲血流分數(shù)

3.1.1 概述

IVUS通過將微型超聲探頭送入血管腔內(nèi)，從而提供血管橫截面圖像。在臨床應用中，IVUS能精確地測定冠狀動脈管腔的直徑和判斷病變狹窄程度及斑塊性質(zhì)，在指導冠心病介入治療方面有顯著作用[18]?；贗VUS的QFR——超聲血流分數(shù)(ultrasonic flow ratio，UFR)的測定原理與QFR基本相似，通過特殊的計算機軟件對IVUS獲得的血管橫截面圖像進行三維重建，從而獲得目標血管完整的幾何參數(shù)，進而計算出UFR數(shù)值。

3.1.2 UFR的診斷有效性

目前已有多個研究中心對UFR的有效性和準確性展開研究，但結(jié)論仍存在一些爭議。Cristiano博士等對24例患者的34支血管進行了研究分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基于IVUS的QFR與血管病變程度顯著相關(guān)(r=0.79，P<0.001)，并且與“金標準”FFR表現(xiàn)出良好的一致性?；贗VUS的QFR的總體準確性、敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為91%、89%、92%、80%和96%[19]。此外另一項研究將UFR、標準FFR以及IVUS衍生的最小管腔面積與心肌缺血的關(guān)聯(lián)性進行研究比較，發(fā)現(xiàn)相比單純反映血管解剖學參數(shù)的最小管腔面積，UFR更有鑒定心肌缺血的價值[20]。

然而在這些研究中，關(guān)于UFR診斷有效性的結(jié)果所選取的研究對象均是穩(wěn)定性冠心病患者，并且樣本量較少，因此很可能高估UFR的有效性和特異性。此外，由于IVUS所獲得的是血管的橫截面圖像，即使通過三維重建也無法精確地反映血管的彎曲程度，這樣所造成的誤差是否在可接受范圍內(nèi)，需更多的臨床研究來驗證。

3.2 基于OCT的QFR——光學血流分數(shù)

3.2.1 概述

OCT是一種依靠光的相干性來獲取人體器官斷層圖像的成像方式。OCT可反映纖維斑塊、鈣化斑塊及脂質(zhì)斑塊等組織學特征，還可用于診斷夾層、組織脫垂、血栓及支架貼壁不良[21]。2018年有學者提出了將血管內(nèi)OCT和QFR相結(jié)合的理念[22]，在隨后的1年內(nèi)，涂圣賢教授進一步研發(fā)出了基于OCT的QFR——光學血流分數(shù)(optical flow ratio，OFR)技術(shù)。OFR的測定原理與UFR相同，通過對OCT圖像的分析重建目標血管，運用流體力學原理進而計算出OFR數(shù)值。

3.2.2 OFR的診斷有效性

魏宇等的一項研究將118例患者的125條血管都進行了OFR和FFR的測定，以FFR為參考標準分析發(fā)現(xiàn)，OFR識別FFR≤0.80的準確性、敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為90%、87%、92%、92%和88%[23]。此外，另一項研究分析了OFR、QFR和FFR的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)OFR與FFR的相關(guān)性和一致性比QFR更顯著(r=0.87 vs 0.77，P<0.001)[24]。綜上所述，兩項研究均表明OFR具有評估冠狀動脈功能學的能力，但OFR能否順利地應對臨床中的各種復雜情況，還需對其進行更多的相關(guān)研究。

4 小結(jié)

冠狀動脈的功能學評估在指導PCI治療以及預測患者預后方面有重要意義。QFR作為一種優(yōu)異的冠狀動脈功能學評估方式，在越來越多的臨床研究的驗證下，不斷拓展并證明了其廣闊的臨床應用前景。同時可展望，在未來更多的臨床研究支持下，“基于IVUS的QFR”和“基于OCT的QFR”會得到更為長遠的發(fā)展。