最新:CT血流储备分数操作规范及临床应用中国专家共识.docx
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1、最新:CT血流储备分数操作规范及临床应用中国专家共识摘要CT血流储备分数(CT-FFR)技术快速发展,在心脏功能学评估方面发挥重要作用。为促进CT-FFR技术的临床应用,数十名专家在自身临床实践经验的基础上结合大量研究成果,就CT-FFR操作和图像分析及解读的若干具体问题进行讨论,最终达成共识,编撰成文。本共识主要分为CT-FFR技术简介和研究现状、CT-FFR临床应用相关要求、操作规程、诊断报告书写规范、假阳性和假阴性分析5大部分,涉及该技术操作与分析的各个环节,具有较高的临床使用价值,建议在CT-FFR临床工作中参考应用。冠心病是严重威胁国民健康的重大心血管疾病。2018年,我国发布了稳定
2、性冠心病诊断与治疗指南,该指南建议以冠状动脉病变的狭窄程度及血流储备分数(fractionalflowreserve,FFR)作为是否介入干预的策略依据,当病变狭窄90%时,建议仅对有相应缺血证据,或FFR0.8的病变进行干预【1L由于FFR是在导管室操作的有创且价格昂贵的检查技术,很难在临床普及应用。另外,FFR更适用于病变明确的高危人群在造影过程中进行缺血检测,以指导是否需要再血管化治疗,而对于中低危人群,基于冠状动脉CT血管成像(coronaryCTangiography,CCTA)进行FFR测量(CTderivedfractionalflowreserve,CT-FFR)的技术,更适用
3、于在门诊经CCTA检查后发现的冠状动脉狭窄病变(推荐30%90%狭窄)而进行缺血诊断和临床决策制定。CT-FFR技术操作更为便捷,更有利于临床的推广应用。目前我国有多家公司投入到CT-FFR的研发中,并且有多款CT-FFR产品获批用于临床。然而作为收费项目,CT-FFR在我国临床应用的适应证和操作路径尚不清晰,对于CCTA图像质量的要求不明确,诊断结果的解读存在误区和难点。因而在临床广泛应用之前,为了减少不规范、不科学、不精准的使用情况发生,我国亟需一部有关CT-FFR临床操作应用的专家共识,以帮助CT-FFR在我国更好地落地应用,使其在冠心病诊疗过程中真正发挥看门人的价值,节约医疗成本,最终
4、使广大患者获益。一.CT-FFR技术简介和研究现状(一)CPFFR的技术简介1 .基于计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)的全阶CT-FFR:以美国HeartFIow公司的国际上第一款CT-FFR分析软件为代表,它以冠状动脉的三维模型为基础,采用CFD.工程学和人工智能深度学习等技术,在静态CT影像数据上模拟心脏血流压力与血流速度,通过求解Navier-Stokes方程得到CT-FFR乙3。2 .基于CFD的降维CT-FFR:根据冠状动脉和邻近主动脉在整个心动周期中的结构变化来确定边界条件,通过求解简化的Navier-Stokes方程来计算每个截面上的压
5、力,根据压力比计算CT-FFR值。相较于基于CFD的全阶CT-FFR,其计算量较小,需要较少的解剖学模型,可直接在现场后处理工作站上进行,计算时间30min左右4。3,基于机器学习的CT-FFR:使用深度学习框架,通过生成一万多种包含随机模拟的放置在不同分支及分叉处狭窄的冠状动脉解剖特征模型,离线训练、学习不同的解剖特征及对应处的FFR值之间的对应关系,快速获得相应的FFR值5。4.基于深度学习的CT-FFR:使用预先训练好的离线深度学习算法在线计算CT-FFR值6,实现了全自动化完成冠状动脉树提取和CT-FFR的实时分析、计算,因而快速获得相应的CT-FFR值。(二)CT-FFR的研究现状2
6、011年美国HeartFIOW公司发表了临床试验DlCoVER-FLOW研究,后续又发表了DeFACTO和NXT多中心临床试验研究,从方法学上证实了CT-FFR对心肌缺血诊断的良好效能准确度达到86%左右17,89随后,PLATFORM研究回答了临床应用路径的问题,对于稳定性胸痛且计划行冠状动脉造影的患者,采用CCTA和CT-FFR指导下进行治疗,与传统有创冠状动脉造影(invasivecoronaryangiographyJCA)指导的路径相比,安全性相当,但花费更低,生活质量更高J。ADVANCE研究回答了CT-FFR对治疗策略和风险分层的问题,与最佳药物治疗相比,CT-FFR推荐的血运重
7、建决策更加精确,且能够预测心血管病事件【11】。2021年美国心脏病学院和美国心脏病学会联合多个学会发布的胸痛的评估与诊断指南中明确指出,对于急性胸痛的中危患者,在排除急性冠状动脉综合征后,CCTA有助于排除阻塞性冠心病(I类推荐A级证据)在CCTA提示冠状动脉狭窄30%90%病变中,CT-FFR可用于血管特异性缺血的诊断,并指导使用冠状动脉血管重建的决策(11a类推荐,B级证据)12。国际心血管CT协会在更新版的2021年冠状动脉CT血管成像专家共识中指出,对于稳定性冠心病,推荐CT-FFR评价30%90%狭窄病变的缺血情况,以帮助指导ICA转诊和血运重建治疗计划【3。近几年,我国也陆续开展
8、了CT-FFR临床研究。CT-FFRCHINA是中国完成的多中心临床试验,结果显示CT-FFR诊断心肌缺血的灵敏度达到90.7%,特异度达到90.4%【4】。中国多中心回顾性注册登记研究验证了CT-FFR诊断心肌缺血的良好表现3。根据中国心血管影像技术应用现状调查与医疗质量报告显示a,2017年我国二级医院(约46%)及三级医院(约92%)已经普及开展CCTA检查,但是开展心肌缺血功能学检查的缺口巨大。因此,应用CT-FFR评估心肌缺血,并以此指导下一步是否行经皮冠状动脉介入治疗,将使更多的患者受益母。二.CT-FFR临床应用相关要求(一)CT-FFR的检查适应证1.患者完成了CCTA检查,且
9、具有医学数字成像和通信(digitalimagingandcommunicationsinmedicine,DICOM)3.0横断面图像。2 .CCTA图像提示至少1支冠状动脉存在30%90%狭窄病变,且该血管管径2mmo3 .结合患者的临床特点综合判断,需要进行CT-FFR测量。4 .CCTA图像质量优良,经有经验的影像科/临床医师认可能够完成CT-FFR测量。特别说明,需要同时具备上述4条,方可开具CT-FFR检查申请单,并完成CT-FFR成像与测量和诊断报告。(二)CT-FFR对设备的硬件和人员要求1.硬件要求:有获批上市的CT-FFR软件及其操作所需服务器、电脑等基础设备;具有CT-F
10、FR诊断报告系统和彩色打印机等工作条件;具有医学图像存储与传输系统(picturearchivingandcommunicationsystem,PACS)更为理想。2.人员要求:推荐具备有冠状动脉解剖及病理生理知识且CCTA诊断经验丰富的有医师资质的影像科和临床医师操作。(三)CT-FFR对CCTA图像质量的要求CT-FFR能否成功依赖于CCTA的图像质量,这需要在CCTA检查时严格遵守操作指南,确保获得优良的图像质量详见心脏冠状动脉CT血管成像技术规范化应用中国指南171.图像伪影:主要指冠状动脉运动伪影、错层伪影(心律不齐或呼吸运动所致)、线束硬化伪影(高密度物质所致,如起搏器电极)、螺
11、旋内插伪影(指心率慢与较大的螺距或扫描床的移动不匹配所致的Z轴方向条带状模糊伪影)等,这些伪影均会影响冠状动脉树的提取和建模。研究表明,错层伪影导致CT-FFR诊断准确度由71%下降至56%M8L这些伪影虽不是绝对禁忌证,但是不推荐对有图像伪影的病变进行CT-FFR测量。2 .图像的对比度与噪声:参考指南的定义17,靶血管和靶病变处的对比度200HU,或图像噪声40HU,均为CCTA检查失败的定义,导致冠状动脉血管边界模糊,识别不清,管腔狭窄程度难以评价的CCTA图像,均会影响CT-FFR测量准确度,谨慎确定是否行CT-FFR测量。3 .CCTA图像的采集时相:根据CCTA成像指南推荐,CCT
12、A图像采集需涵盖收缩期和舒张期图像,如果其中一期图像质量较差,选择图像质量优良的一期进行CT-FFR测量。如果两期图像质量均优良,推荐首选舒张期图像进行CT-FFR测量19。(四)CT-FFR测量对靶病变的要求1.靶血管大小:受限于CCTA图像空间分辨力的不足,仅推荐对管径2mm的病变血管进行CT-FFR分析(曾2.狭窄程度:根据指南推荐,建议对管腔狭窄程度在30%90%的病变进行CT-FFR分析(图14),狭窄程度30%者无需行功能学评估,狭窄程度90%者推荐行ICA检查12。图14冠状动脉非钙化病变的CT血流储备分数(CT-FFR)测量示意图。曲面重组(CPR)图像示前降支近中段节段性非钙
13、化斑块,狭窄约70%(图IT);测量该病变以远1Cm处CT-FFR为0.72(图2),提示心肌缺血;有创冠状动脉造影(ICA)显示前降支近中段长段70%狭窄病变(图3T);测量FFR为0.74(图4),证实为缺血病变,后行冠状动脉支架治疗图58冠状动脉钙化病变的CT-FFR测量。CPR图像示前降支近中段多发钙化斑块,狭窄约70%(图5T);测量前降支中段CT-FFR为0.63(图6),提示心肌缺血;ICA显示前降支局限性重度狭窄(图7T),测量FFR为0.70,诊断心肌缺血(图8)。该病例说明,冠状动脉严重钙化并非CT-FFR检查的绝对禁忌证,应该视钙化病变的具体部位、分布、形态等确定是否行C
14、T-FFR检查3.钙化病变:荟萃分析显示在冠状动脉钙化积分(coronaryarterycalciumscore,CACS)400时,测量的CT-FFR与金标准FFR之间的相关性相对偏低2。】。但在临床实践中,针对冠状动脉钙化病变的CT-FFR检查,不能仅以CACS的绝对值作为参考,推荐综合考虑钙化病变分布、靶血管钙化严重程度、钙化形态等情况,可尝试进行CT-FFR测量,需对CT-FFR结果进行谨慎分析说明(图58)。CT-FFR后处理软件依据预设的CT阈值,对管壁斑块及管腔进行自动识别和提取,对于无钙化斑块是较为准确的,但当斑块存在钙化时,夸大了斑块体积,从而夸大了狭窄程度,导致CT-FFR
15、值可能的假阳性诊断。目前CT-FFR自动操作并未针对钙化病变进行特殊调整或校正,需要手工操作和依赖经验。当冠状动脉钙化病变严重遮挡管腔(超过管腔直径的50%100%),或钙化分布弥漫导致管腔提取困难时,可以进行手动修改,根据经验一般会选择将钙化斑块的直径擦除1323后,重新进行提取和计算,但该操作主观性较强。当钙化遮挡管腔直径小于50%时,经过这样的擦除,即可确定无有意义狭窄病变。(五)推荐应用CT-FFR的工作流程图CT-FFR的工作流程推荐见图9o首先患者需完成CCTA检查,由影像科医师进行图像后处理和结果解读,并出具CCTA诊断报告其次临床医师根据CCTA血管狭窄程度的结果,结合患者临床
16、情况综合判断患者是否需要进行CT-FFR的测量评估;再次,放射科医师接到CT-FFR申请单后判断CCTA图像质量是否满足CT-FFR测量标准,病变特征是否适合行CT-FFR测量,如无法满足测量标准,则填写回执说明情况,退回申请单,如可以满足测量标准,则完成测量并出具CT-FFR诊断报告。图9基于冠状动脉CT血管成像(CCTA)临床使用CT血流储备分数(CT-FFR)的工作流程推荐图三、CTFFR操作规程(一)CT-FFR操作流程与注意事项1.基于CFD的CT-FFR测量:基于CFD的CT-FFR系统主要包括4个功能组件和操作过程。(1)冠状动脉血管树提取组件,负责获取冠状动脉的三维解剖数据;将
17、CCTA的DICOM3.0数据导入系统后,依次提取心脏区域、左右冠状动脉、升主动脉。(2)图像切割组件,负责三维图像切割,修剪冠状动脉分支血管,进行有限元建模分析,获取边界条件数据;载入提取结果并上传数据。(3)血流动力学计算组件,负责计算血流的压力和速度,从而得到CT-FFR数值。(4)图像显示组件,负责显示三维冠状动脉的CT-FFR数值。具体操作流程详见各个软件操作说明书。2 .基于人工智能的CT-FFR测量:基于人工智能的CT-FFR操作更为便捷快速,各软件厂家基本操作过程大致相同。主要包括:(1)选择靶血管,定义中心线。(2)定义管腔,分别在曲面重组图像及横断面进行管腔轮廓编辑。(3)
18、定义狭窄病变,在靶血管上划定并编辑狭窄区域;如果狭窄区域已经确定,对管腔轮廓的每一次修改都会触发狭窄等级的重新计算,从而增加管腔编辑过程中的处理时间。(4)系统自动进行CT-FFR计算。3 .跨病变CT-FFR差值(CT-FFR):与经导管测量的FFR相对稳定不同,CT-FFR值自血管近端至远端自然下降,因此血管远端的狭窄病变,测量的CT-FFR往往高估缺血程度,甚至导致假阳性。以狭窄病变近端和远端的CT-FFR差值,即ACT-FFR来评估缺血,相当于作了基线的校正,有可能提高对灰区病变的识别准确度121】。推荐靶病变远端ICm处,作为CT-FFR远端测量点【22。关于是否以ACT-FFR评估
19、缺血及其判断缺血的界值,目前没有明确推荐,尚缺乏大样本研究。有研究报道以0.15作为判断缺血的ACT-FFR界值121】。4 .CT-FFR图像的展示和存储:CT-FFR图像的展示,应尽可能与ICA的展示位置与角度保持一致,如左主干和左前降支推荐采用左前斜位、左前斜位十头足位等,具体角度不做具体规定,以充分且分别展示好左前降支和回旋支为出发点。右冠状动脉采用左前斜位、右前斜位,分别加头足位,具体角度不做具体规定,以充分展示好右冠状动脉为出发点。建议展示和标注某支冠状动脉病变CT-FFR值的同时,采用CPR图像在其旁边展示该支血管病变。CT-FFR结果与图像均可存储于各自软件系统中,报告结果以P
20、DF文件单独打印,尚不支持将分析结果以DICOM图像形式上传医院统一管理的PACS系统。5 .操作过程中需注意以下事项:(1)评价CCTA图像质量,是否存在错层伪影、靶血管运动伪影、严重钙化病变、血管直径、分叉病变、距离冠状动脉开口部距离等明确图像质量是否满足准确测量CT-FFR需要(2)如果有舒张期和收缩期图像,建议选择图像质量优良的一期进行测量,如果两期图像质量均优良,首选舒张期图像进行测量;(3)冠状动脉血管树提取时,应该提取尽可能多、尽可能长的血管树分支;(4)冠状动脉远端切割时,确保切割平面垂直冠状动脉中心线;(5)操作人应具备心脏和冠状动脉解剖学、影像学的相关知识,具备良好的CCT
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