冠脈CTA模擬瞬時無波型比率(iFR-CT)評價冠脈功能性狹窄的基礎和臨床研究.pdf

1、目的:冠狀動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，嚴重危害人類身體健康。對可引起心肌缺血的冠脈疾病進行早期診斷和治療，對于改善預后有著重要的意義。目前有許多影像學檢查方法被用于冠心病的診斷，但解剖學信息并不能完全準確的反應冠脈狹窄引起的生理學變化，因此需要將形態(tài)學信息與功能信息相聯合，對于臨床診斷冠脈功能性狹窄及指導冠心病患者的治療更為有意義。<

2、br>　　本研究目的是通過建立小豬不同程度慢性冠脈狹窄模型，對其冠狀動脈計算機體層攝影血管成像（Coronary computed tomography angiography，CTA）數據進行血流動力學（Computational fluid dynamics，CFD）模擬及校驗，探討基于冠狀動脈CTA構建血流動力學模型的可行性;并將建模方法用于臨床患者，以血流儲備分數(Fractional flow reserve，FFR)作為評價

3、心肌功能性缺血的金標準，評價模擬指標-瞬時無波形比率(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、基礎部分:通過將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)測狹窄程度、評價圖像質量，直至狹窄超過50％時為止;在最后一次冠脈CTA檢查當日或第二日進行侵襲性冠脈造影(Invasive coronary angiography，ICA)驗證狹窄程度，并測量FFR值作為評價心肌功能性缺血的金標準;通過CFD方法建模及計算由專門實驗室（北京工業(yè)大學生物工程實驗室）完成，分別根據收縮期及舒張期CTA數據，利用Mimics

5、、Geomagic、SolidWorks和ANSYS Workbench軟件進行處理，構建血流動力學模型后，根據公式iFR-CT=靜息態(tài)舒張末期狹窄遠端平均壓(Pd)/主動脈根部平均壓力(Pa)，計算模擬指標iFR-CT值，并通過統(tǒng)計學方法分析模擬值與實測FFR值的相關性，判定建模的準確性。
　　2、臨床部分:將基于動物模型構建血流動力學模型的方法用于臨床患者，計算基于CAD患者冠脈CTA圖像的模擬iFR-CT值，通過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，并比較聯合應用冠脈CTA與iFR-CT診斷冠脈功能性狹窄時較單獨應用CTA時診斷效能的差異。
　　結果:1、基礎部分:16只實驗動物中成功建模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明顯相關性（r=-0.19，p=0.624）; iFR-CT模擬值與實測FFR值均有明顯相關性，舒張期iFR-CT模擬值與實測FFR值相

7、關性高于收縮期模擬值與FFR值的相關性（收縮期r=0.680，p=0.044;舒張期r=0.751，p=0.001），模擬值略高于實測值（實測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分級均為3級;iFR-CT與FFR均有明顯線性相關(r=0.805，p＜0.001)，顯著鈣化組兩者相關性與非顯著鈣化組兩者的相關性無明顯差異（顯著鈣化斑塊組兩者相關性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準，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iFR-CT診斷冠脈功能性狹窄的準確率為77.27％，敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為75％、78.57％、66.67％、84.61％。冠脈CTA選取平均管徑減少≥50％為陽性臨界點時，聯合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)，明顯高于單獨應用冠脈CTA(50％)、CTA(70％)時的AUC值（均為0.579），且P均小于0.05，此時診斷的準確性、敏感性、特異性、陽性預測值及陰性預測值分別為:86.36％、87.5％、85.7％、77.78％、92.31％。
　　結論:1、基礎部分: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程，滿足CTA影像觀察需要;基于冠