楊文潔，嚴福華

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科，上海 200025）

冠狀動脈CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）是診斷冠心病首選的無創(chuàng)影像檢查技術(shù)，其具有很高的陰性預(yù)測值。雖然該檢查能夠較好地提供冠脈斑塊及其狹窄程度的解剖信息，但卻無法準確評估患者血流動力學(xué)受損的嚴重程度，難以從功能學(xué)角度來評價冠狀動脈（以下簡稱冠脈）狹窄對心肌血供的影響[1]。血流儲備分數(shù)（fractional flow reserve，F(xiàn)FR）為冠狀動脈狹窄段的最大血流量與理想狀態(tài)下無狹窄時的最大血流量之比，其作為一種血流動力學(xué)指標，對冠脈缺血性狹窄的評估和介入治療的指導(dǎo)有決定性作用。以往只能通過有創(chuàng)性地測量冠脈內(nèi)壓力來獲得FFR。近年來，基于CCTA 影像學(xué)數(shù)據(jù)的FFR（CT-FFR）能同時提供冠脈的解剖學(xué)和生理學(xué)信息，評估狹窄段冠脈對應(yīng)心肌的缺血情況，已成為臨床研究和應(yīng)用的新熱點。但其屬于新的技術(shù)指標，業(yè)界對其應(yīng)用指征、技術(shù)規(guī)范等缺乏共識，妨礙了它的廣泛應(yīng)用。為推動CT-FFR技術(shù)在我國的規(guī)范化應(yīng)用，中華醫(yī)學(xué)會放射學(xué)分會質(zhì)量控制與安全管理專業(yè)委員會和江蘇省醫(yī)學(xué)會放射學(xué)分會智能影像與質(zhì)量安全學(xué)組共同撰寫了《冠狀動脈CT血流儲備分數(shù)應(yīng)用中國專家建議》（以下簡稱為冠脈CT-FFR 專家建議）[2]，并于《中華放射學(xué)雜志》上刊載。這是我國放射學(xué)界首次針對CT-FFR 發(fā)布的專家建議，其具有較高的推廣價值和指導(dǎo)意義，且國外尚無類似的專家建議。筆者將就冠狀CT-FFR 專家建議的發(fā)布背景和必要性、技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀、診斷效能、影像學(xué)表現(xiàn)和臨床應(yīng)用、檢查操作和測量中的注意事項、不足和展望等五方面，對其進行解讀。

冠脈CT-FFR 專家建議的發(fā)布背景和應(yīng)用CT-FFR 的必要性

CCTA 檢查作為被臨床廣泛應(yīng)用的冠脈無創(chuàng)性影像學(xué)檢查手段，其排除冠心?。ㄈ我夤诿}狹窄≥50%）的準確率達98%以上，即陰性預(yù)測值極高，但其診斷心肌缺血的特異度較低。一項納入18 個研究共1 535 例病例的薈萃分析顯示，以患者人數(shù)計算，CCTA 與CT-FFR 檢查診斷引起心肌缺血的冠脈斑塊的靈敏度相似（90%比94%），而特異度相差較大（43%比72%）；以病變血管分支數(shù)量計算，兩者的靈敏度分別為89%和83%,特異度為65%和77%，CCTA 的2 項特異度均明顯低于CT-FFR[3]。另一項包含5 330 例病例的薈萃分析亦發(fā)現(xiàn)，對于診斷血流動力學(xué)異常的冠心病，CT-FFR 檢查的血管水平特異度（0.78，95%CI 為0.72～0.83）明顯高于CCTA 檢查（0.61，95%CI 為0.54～0.68）[4]。由此可見，采用CT-FFR 技術(shù)進行診斷，可有效降低CCTA檢查的假陽性率，即采用CT-FFR 技術(shù)可在CCTA檢查提示中重度狹窄的病變中，精準檢出導(dǎo)致心肌缺血的病變，進而避免患者接受不必要的有創(chuàng)冠脈造影（invasive coronary angiography,ICA）檢查和經(jīng)皮冠狀動脈介入（percutaneous coronary intervention，PCI）治療，可降低患者的醫(yī)療風險和經(jīng)濟負擔，對避免過度醫(yī)療和不必要的、有創(chuàng)且昂貴的檢查，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

CT-FFR 技術(shù)的原理和發(fā)展現(xiàn)狀

“冠脈CT-FFR 專家建議”從CT-FFR 的技術(shù)原理和工作流程、分析軟件等方面介紹了CT-FFR技術(shù)。

一、技術(shù)原理

FFR 指的是在冠脈存在狹窄病變的情況下，該血管所供心肌區(qū)域能獲得的最大血流量與理論上、正常情況下同一區(qū)域所能獲得的最大血流量之比，簡化定義為心肌最大充血狀態(tài)下的狹窄遠端冠狀動脈內(nèi)平均壓與冠狀動脈口部主動脈平均壓比值。CT-FFR 是將計算流體動力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）應(yīng)用于CCTA 圖像數(shù)據(jù)中，以模擬冠脈生理狀態(tài)的圖像后處理技術(shù)。相比有創(chuàng)的FFR 檢測，CT-FFR 技術(shù)具有無創(chuàng)、便捷的特點。

二、工作流程

CT-FFR 具體實施過程中，首先錄入主動脈根部、心肌、冠脈的解剖信息，定義流入、流出的模型參數(shù)；其后，將CCTA 提供的3D 解剖學(xué)模型骨架進行分割和建模，模擬冠脈微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，并計算靜息狀態(tài)下和最大充血狀態(tài)下的冠脈微循環(huán)阻力變化。將血液設(shè)定為不可壓縮的、具有恒定密度和黏度的牛頓流體，再假設(shè)給定升主動脈的壓力或血流值，然后基于CFD 的基本原理，使用Navier-Stokes 方程對CCTA 模型進行運算，計算出基于CCTA 3D模型中每個點的靜息狀態(tài)下和最大充血狀態(tài)下的血流、壓力等數(shù)值，經(jīng)血管管腔大小與阻力間的關(guān)系模型得到靜息狀態(tài)下的冠脈循環(huán)阻力，并模擬和推算最大充血狀態(tài)下的冠脈微循環(huán)阻力[5]。

三、計算方法及數(shù)據(jù)分析

CT-FFR 的CFD 計算方法則包括滿維模型、降維模型、混合模型和機器學(xué)習(xí)。近幾年出現(xiàn)的基于機器學(xué)習(xí)算法的CT-FFR 技術(shù)，使用了多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型進行離線訓(xùn)練，可確定冠脈解剖結(jié)構(gòu)與其相應(yīng)血流動力學(xué)之間的復(fù)雜關(guān)系。該技術(shù)利用大的數(shù)據(jù)庫對該模型進行模擬訓(xùn)練，最終建立了符合CFD 規(guī)則的、可結(jié)合已知CCTA 解剖特征和FFR數(shù)值的模型[6]。這種將機器學(xué)習(xí)用于CT-FFR 分析的圖像合成、冠脈提取等環(huán)節(jié)的新技術(shù)，是業(yè)界近年來的發(fā)展趨勢[7]。

目前，CT-FFR 的數(shù)據(jù)分析方式主要有2 種，即云端分析和本地處理。云端、滿維處理的方式收費成本高昂，圖像傳遞不方便，計算速度慢，而隨著技術(shù)的發(fā)展，在本地處理的、快速CT-FFR 分析成為了可能。已有研究報道，CT-FFR 本地處理可達到與CT-FFR 云端分析相似的診斷精度[4]。

CT-FFR 的診斷效能、影像學(xué)表現(xiàn)和臨床應(yīng)用

冠脈CT-FFR 專家建議中內(nèi)容涉及CT-FFR 臨床部分的篇幅較多，筆者將其匯總，就診斷效能、影像學(xué)表現(xiàn)及臨床應(yīng)用方面進行解讀。

一、CT-FFR 技術(shù)的診斷效能

早期的多項研究，包括3 項多中心研究（diagnosis of ischemia-causing stenoses obtained via noninvasive fractional flow reserve，DISCOVER-FLOW；determination of fractional flow reserve by anatomic computed tomographic angiography，DeFACTO；analysis of coronary blood flow using ct angiography:next steps，NXT），將CT-FFR 檢查與有創(chuàng)的FFR 檢查（診斷金標準）進行比較，發(fā)現(xiàn)CT-FFR 檢查的診斷準確率達到了83%～97%，遠高于CCTA（56%～81%)[7]，且CT-FFR 檢查過程中，受檢者無需注射腺苷，故接受度更高。

冠脈CT-FFR 專家建議中還羅列了基于三維CFD、降維CFD 和機器學(xué)習(xí)的CT-FFR 檢查的診斷效能，靈敏度基本可達78%～94%，特異度可達61%～96%。該專家建議還著重指出，對于冠狀動脈狹窄程度為30%～70%的臨界病變，血管水平的CT-FFR檢查診斷缺血特異度臨界病變的靈敏度、特異度、準確率分別為74%～91%、67%～94%、69%～78%[8]，并能重新區(qū)分68%的缺血假陽性患者[9]，診斷效能較單獨的CCTA 檢查更優(yōu)。

但也有文獻報道，CT-FFR 檢查的診斷準確率隨著CT-FFR 數(shù)值的不同會有變化，如CT-FFR>0.90 時，其檢出病變中97.9%與有創(chuàng)FFR 檢查結(jié)果相符（FFR>0.80）；而CT-FFR<0.60 時,其檢出病變中僅86.4%與有創(chuàng)FFR 相符（FFR≤0.80）；CT-FFR值位于0.61～0.89 時則為灰色地帶[10]，即CT-FFR 診斷準確率較低的地帶，需結(jié)合具體病例情況和其他檢查結(jié)果而定。

二、影像學(xué)表現(xiàn)

相較于負荷超聲、負荷心臟MRI（cardiac MRI，CMR）、單光子發(fā)射計算機斷層成像（single photon emission computed tomography，SPECT）、正電子發(fā)射體層成像（positron emission tomography，PET）等心肌缺血診斷技術(shù)，CT-FFR 技術(shù)更易掌握，推廣應(yīng)用簡單、可行，且診斷效能毫不遜色于上述檢查手段。而負荷超聲心動圖檢查不能獲得定量心肌灌注的指標；CMR 檢查不能直接顯示冠狀動脈血管和狹窄情況，且檢查耗時長、技術(shù)要求高；而負荷PET檢查的圖像空間分辨率不足，不能直接顯示冠狀動脈血管，且存在靜息和負荷檢查耗時過長、放射性核素藥物不易獲取和儲存等問題。

最近的PACIFIC 研究發(fā)現(xiàn)，與CCTA、SPECT和PET 相比，CT-FFR 檢查診斷缺血病變的受試者操作特征曲線下面積值最大（0.94），明顯優(yōu)于CCTA（0.83,P<0.01）、SPECT（0.70,P<0.01）和PET（0.87,P<0.01)檢查[11]。一項包含74 個研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，CMR、PET、CT 心肌灌注和CT-FFR 的診斷靈敏度相似（血管層面，87%、86%、89%、86%；患者層面，88%、0%、88%、90%,P>0.05），靈敏度相似（血管層面，89%、88%、89%、83%；患者層面，84%、84%、87%、75%,P>0.05）；明顯優(yōu)于SPECT（靈敏度，血管層面72%，患者層面78%,P<0.05；特異度，血管層面79%，患者層面79%,P<0.05）和心臟超聲（靈敏度，血管層面62%，患者層面69%,P<0.05）[12]。亦有一較小樣本的文獻報道，CT-FFR 檢查診斷的靈敏度高于CMR（97%比47%，P<0.001），而特異度低于CMR[13]（42%比88%,P<0.001）。

三、臨床應(yīng)用

1.指導(dǎo)治療決策及預(yù)測預(yù)后：冠脈CT-FFR 專家建議指出，CT-FFR 檢查結(jié)果可指導(dǎo)冠心病患者后續(xù)臨床診療方案的制定，包括減少ICA 檢查，節(jié)約后續(xù)治療成本；評估冠心病患者的預(yù)后，預(yù)測疑似冠心病患者或急性胸痛患者的心血管嚴重不良事件發(fā)生風險，改善患者的危險分層。已有多項重量級前瞻性、多中心研究支持上述觀點。如隨訪90 d和1年的心血管嚴重不良事件ADVANCE（Assessing Diagnostic Value of Non-invasive FFRCT in Coronary Care）研究共納入了5 000 例病例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)90 d 時CT-FFR>0.80 的患者無一例發(fā)生心肌梗死，其中僅有0.6%發(fā)生了心血管嚴重不良事件；1年隨訪發(fā)現(xiàn)，CT-FFR>0.80 患者的心肌梗死發(fā)生率及死亡率均明顯低于CT-FFR<0.80 的患者，且因CT-FFR 結(jié)果而取消ICA 的患者無一例發(fā)生心血管嚴重不良事件[14]。回顧性RIPCORD（routine pressure wire assessment influence management strategy at coronary angiography for diagnosis of chest pain）研究分析了200 例穩(wěn)定型胸痛患者的CCTA檢查結(jié)果，并將之與CT-FFR 結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)44%的患者根據(jù)CT-FFR 結(jié)果而更改了臨床決策，8%的患者需再通的罪犯血管被重新分類[15]。但至目前為止，尚無隨機前瞻性、多中心大樣本研究報道CT-FFR 參與血管再通決策的長期預(yù)后，且CT-FFR檢查無法評估心肌的活性。

CT-FFR 檢查可無創(chuàng)性地在冠脈多支血管病變患者中判斷罪犯血管，重新定義需要干預(yù)的缺血特異性病變的血管數(shù)目，為選擇合適的血運重建方式提供決策依據(jù)。SYNTAX（The Synergy between PCI with Taxus and Cardiac Surgery）Ⅱ和Ⅲ期研究則發(fā)現(xiàn)，CT-FFR 聯(lián)合CCTA 檢查可同時提供解剖學(xué)和功能學(xué)信息，有利于冠脈復(fù)雜病變治療方案的選擇，與基于ICA 的治療策略選擇間的相關(guān)性系數(shù)達到0.82[16]。也有研究發(fā)現(xiàn)，CT-FFR 檢查結(jié)果改變了7%的冠脈多支病變患者的決策[17-18]。

2.指導(dǎo)PCI：采用CT-FFR 檢查結(jié)果指導(dǎo)PCI是最新且較有爭議的研究方向。冠脈CT-FFR 專家建議顯示，CT-FFR 的虛擬模擬運算模式可以模擬冠脈支架置入前、后的情況，且模擬結(jié)果與有創(chuàng)FFR檢查結(jié)果間一致性良好，采用CT-FFR 檢查預(yù)測虛擬支架置入前缺血性病變的準確率為77%，預(yù)測虛擬支架置入后殘余缺血的準確率為96%[19]，因此，專家建議有保留地建議采用CT-FFR 檢查幫助計劃行PCI 的患者選擇目標病灶和支架大小，并預(yù)測支架放置后的功能性改變。但該研究僅納入了44 例患者共48 處病變，樣本量較小，且缺乏長期預(yù)后隨訪數(shù)據(jù)。

CT-FFR 檢查預(yù)測PCI 術(shù)后情況的準確率及結(jié)局的價值尚有待進一步行大樣本及不同類型支架的研究以證實。另一方面，CT-FFR 檢查無法在PCI術(shù)中實時提供信息，而有創(chuàng)的FFR 檢查可在支架放置過程中和放置后全程分析支架放置效果。聯(lián)合有創(chuàng)性FFR 檢查的PCI 手術(shù)，操作醫(yī)師往往可用FFR 導(dǎo)絲作為導(dǎo)引絲，故有創(chuàng)性FFR 檢查作為一種冠脈腔內(nèi)成像方法，有利于觀察支架膨脹不全、異位及斑塊剝落、血栓形成、分叉病變等[20-22]，并可測量冠脈血流儲備來評價冠脈微循環(huán)，而上述特點CT-FFR 并不具備[23-24]。

CT-FFR 檢查操作和測量中的注意事項

冠脈CT-FFR 專家建議針對CT-FFR 的實際操作、應(yīng)用環(huán)節(jié)提出了建議，以幫助該技術(shù)的實際應(yīng)用。

一、優(yōu)化CCTA 圖像采集

冠脈CT-FFR 專家建議中有部分內(nèi)容闡述了CCTA 的圖像質(zhì)量和算法對CT-FFR 測量精度的影響。在2015年和2017年的NXT、PROMISE 研究中，有11%～33%的CCTA 圖像無法進行CT-FFR 分析[9,25-26]。近年來，隨著CT 檢查時間分辨率的提高、圖像質(zhì)量的提高和CT-FFR 算法的改進，CT-FFR檢查成功率大幅提高，如2020年發(fā)表的ADVANCE研究中只有3.2%的病例因CCTA 圖像質(zhì)量差而計算失敗[14]。CT-FFR 計算失敗最主要的原因是存在運動偽影[4]，其他常見原因包括圖像噪聲大，存在錯層、鈣化偽影，以及受時間分辨率、圖像層厚、管電壓及心率影響等[27-30]。硝酸甘油和美托洛爾的使用亦可在一定程度上提高CT-FFR 的診斷特異度[31]。

二、測量位置

測量位置是CT-FFR 檢查實際操作中非常重要的環(huán)節(jié)。有創(chuàng)性FFR 檢查中，一般在最大充血狀態(tài)下測量冠脈狹窄遠端20～30 mm 處的FFR 值。而冠脈CT-FFR 專家建議推薦，在CT-FFR 檢查中使用病變水平CT-FFR 值，即狹窄病變遠端20～30 mm的CT-FFR 值，判別是否為缺血特異性狹窄。鑒于目前對CT-FFR 和有創(chuàng)性FFR 檢查的對照研究比較的多為局限病變遠端某個點的FFR 值，且有創(chuàng)FFR 檢查無法測量整個冠脈樹的FFR 值，故尚無包含整個冠脈樹、點對點的FFR 對照研究。

對冠脈彌漫病變和無冠狀動脈阻塞性病變的血管，目前尚無指南推薦具體的有創(chuàng)性FFR 和CTFFR 測量步驟，故冠脈CT-FFR 專家建議推薦記錄血管水平的CT-FFR 值。

三、檢查適應(yīng)證

實際上，并非所有的冠脈斑塊狹窄病例都適合進行CT-FFR 分析。冠脈CT-FFR 專家建議指出，CT-FFR 技術(shù)最適用于分析CCTA 顯示冠脈狹窄程度為30%～70%的病變。目前對于應(yīng)用CT-FFR 技術(shù)分析支架置入、冠脈旁路移植術(shù)后患者的冠脈情況的經(jīng)驗較少，現(xiàn)有CT-FFR 軟件的測量精度存疑。對于存在微血管病變、廣泛嚴重鈣化病變、冠脈分叉病變和復(fù)雜病灶的患者，需結(jié)合其他影像學(xué)和臨床評價手段進行綜合分析。此外，值得指出的是，目前也缺乏采用CT-FFR 檢查隨訪冠脈狹窄病變患者的依據(jù)[32]。

四、CT-FFR 值的解讀

冠脈CT-FFR 專家建議推薦，病變遠端CTFFR 值>0.80 時，認為該病變不會引起缺血改變；病變遠端CT-FFR 值<0.70 的病變則被認為是缺血特異性病變，推薦進行血運重建；CT-FFR 值位于灰區(qū)（0.70～0.80）的患者是否需要血運重建，應(yīng)綜合考慮患者的臨床表現(xiàn)和其他功能影像學(xué)信息來決定。CT-FFR 值位于灰區(qū)時的信息判斷是CT-FFR 分析的難點，文獻報道顯示，CT-FFR 值位于0.70～0.80的病變，其診斷準確率僅為46%[18]。無獨有偶，有創(chuàng)性FFR 檢查中亦存在同樣問題，其FFR 值灰區(qū)為0.76～0.80。

不足與展望

冠脈鈣化斑塊造成的硬化線束偽影，不僅會干擾CCTA 檢查對冠脈狹窄程度的評估，還會影響CT-FFR 檢查的準確性。但不論鈣化積分在400 以上或以下，CT-FFR 檢查對缺血特異性病變的診斷準確率均高于單獨CCTA 檢查[33]；在鈣化積分≤1 000 患者中，CT-FFR 檢查診斷特異性缺血病變的結(jié)果與有創(chuàng)性FFR 檢查結(jié)果間的相關(guān)系數(shù)為0.81[34]。但目前發(fā)表的納入重度鈣化患者（鈣化積分>1 000）的CT-FFR 研究較少，有待進一步行大樣本研究來驗證重度鈣化對CT-FFR 診斷效能的影響。

CT-FFR 在其他復(fù)雜病變，如分叉病變、左主干病變（>50%狹窄）、單支串聯(lián)病變、嚴重三支病變等的價值尚不明確，需進一步研究。冠脈支架和冠脈旁路移植術(shù)后的病例亦不適合進行CT-FFR 分析[35-36]。

冠脈CT-FFR 專家建議指出，CT-FFR 分析的算法有待提升，結(jié)合斑塊特征進行分析，其與其他成像方法的對照比較方面仍有待深入研究。此外，筆者認為，業(yè)界亟需制定標準化的CT-FFR 操作規(guī)范，包括CCTA 掃描技術(shù)、圖像質(zhì)量標準化、測量步驟規(guī)范、診斷標準；臨床應(yīng)聯(lián)合制定統(tǒng)一的CTFFR 檢查適應(yīng)證標準，完善CT-FFR 與其他無創(chuàng)技術(shù)聯(lián)合使用的方案，并指導(dǎo)臨床診療路徑的選擇。