基于血流储备分数和冠脉造影评估冠脉微血管阻力的血流动力学新方法.pdf
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1、临床研究基于血流储备分数和冠脉造影评估冠脉微血管阻力的血流动力学新方法陈焱1,赵帅2,3,高好考3,张瑞晨4,郭晓熊4,李玮昊4,李梓涵5,廉坤3,李成祥3,谢辛舟4(1.中国人民解放军海军第九七一医院心血管内科,山东青岛266000;2.西部战区空军医院心血管内科,四川成都610000;3.空军军医大学西京医院心血管内科,陕西西安710032;4.西北工业大学电子信息学院信息工程系,陕西西安 710100;5.空军航空大学初级飞行训练基地,辽宁锦州121000)摘要:目的探讨一种结合血流储备分数(FFR)和冠脉造影图像评估冠状动脉微血管阻力的血流动力学新方法。方法入选 2020 年 11 月
2、2021 年 6 月在空军军医大学西京医院行冠脉造影但无明显冠脉狭窄(FFR0.8)或冠脉狭窄经 PCI 术治疗后 FFR0.8,且冠脉造影 1 月内行 SPECT 静息心肌灌注显像检查的患者。共纳入 33例患者,35 支血管。基于目标血管分区总评分(summedrestscoreoftargetvessel,SRSTV)将患者分为心肌灌注正常组(SRSTV1,n=21)和心肌灌注异常组(SRSTV1,n=12)。35 支血管中,SPECT 静息心肌灌注正常组 23 支,异常组 12 支。通过多角度造影图像重建目标血管三维模型,基于 FFR 测量静息态和充血态的远近端压力,采用血流动力学方法分
3、别计算目标血管对应血流量 Q,并进一步计算微血管阻力 R、归一化微循环阻力指数 Rn、冠状动脉血流储备(CFR)和冠状动脉阻力储备(RRR)。比较两组间上述血流动力学参数的差异。结果两组患者年龄、性别、BMI、收缩压、舒张压、心率、住院天数、吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病史、心律失常史心、肌梗死史、脑血管病史、PCI 史、CABG 史、心血管病家族史、LVEF 及用药史均无统计学差异。充血态条件下,归一化微血管阻力指数 Rn在 SPECT 静息心肌灌注正常组和异常组间存在统计学差异,正常组显著低于异常组(P0.01),但在静息态条件下,Rn在两组间差异不显著。其它项目两组间有数值上差异,无统计
4、学意义。Spearman 相关分析显示:微血管阻力 R 与 SRSTV 并无显著相关性,但归一化微血管阻力指数 Rn在充血态与 SRSTV 呈现强相关关系(rho=0.602,95%CI:0.3360.779,P0.01),在静息态与 SRSTV 呈现弱相关关系(rho=0.335,95%CI:0.0020.601,P0.8)orhadcoronarystenosistreatedwithPCIwithFFR0.8,andunderwentSPECTrestingmyocardialperfusionimagingwithinonemonthofcoronaryangiography.Atot
5、alof33patientswith35bloodvesselswereincluded.Basedonthetotalrestscoreoftargetvessel(SRSTV),patients were divided into normal myocardial perfusion group(SRSTV 1,n=21)andabnormal myocardial perfusion group(SRSTV1,n=12).Among the 35 blood vessels,SPECTmyocardialperfusionatrestwasnormalin23vesselsandabn
6、ormalin12vessels.Thethree-dimensionalmodelofthetargetvesselwasreconstructedfrommultiangleangiographicimages,andthefarandnearend pressures in Resting state fMRI and congestive states were measured based on FFR.ThecorrespondingbloodflowQofthetargetvesselwascalculatedusinghemodynamicmethods,andthemicro
7、vascular resistance R,normalized microcirculation resistance index Rn,coronary flow reserve(CFR)andcoronaryresistancereserve(RRR)werefurthercalculated.Comparethedifferencesintheaforementionedhemodynamicparametersbetweenthetwogroups.RESULTSTherewasnosignificantdifferencebetweenthetwogroupsinage,gende
8、r,BMI,systolicbloodpressure,diastolicbloodpressure,heartrate,hospitalstay,smokinghistory,drinkinghistory,hypertension,diabeteshistory,arrhythmiahistory,heart,muscleinfarctionhistory,cerebrovasculardiseasehistory,PCIhistory,CABGhistory,cardiovasculardiseasefamilyhistory,LVEFandmedicationhistory.Under
9、theconditionofcongestivestate,thenormalizedmicrovascularresistanceindexRnhasstatisticaldifferencebetweenthenormalandabnormalgroupsofSPECTrestingmyocardialperfusion,andthenormalgroupissignificantlylowerthantheabnormalgroup(P0.01),butundertheconditionofRestingstatefMRI,Rnhasnosignificantdifferencebetw
10、eenthetwogroups.Thereisanumericaldifferencebetweenthetwogroupsinotheritems,which is not statistically significant.Spearman correlation analysis showed that there was nosignificantcorrelationbetweenmicrovascularresistanceRandSRSTV,butthenormalizedmicrovascularresistanceindexRnshowedastrongcorrelation
11、withSRSTVinthecongestivestate(rho=0.602,95%CI:0.3360.779,P0.01),andaweakcorrelationwithSRSTVintheRestingstatefMRI(rho=0.335,95%CI:0.0020.601,P1,n=12)。35 支血管中,SPECT 静息心肌灌注正常组 23 支,异常组 12 支(34%)。纳入标准:年龄大于 18 岁;冠状动脉造影至少 2 个体位;FFR 检查明确无显著性狭窄(FFR0.8);或经PCI 治疗后 FFR 阴性(FFR0.8);成功进行了SPECT 静息心肌灌注显像检查。排除标准:因急
12、性心衰或急性心梗前 90d 内入院;碘对比剂过敏;凝血功能差,出血风险高;合并贫血、感染性疾病或严重的肺部疾病;合并严重的室性心律失常、血流动力学波动明显;目标血管 2 体位冠状动脉造影角度差小于 25 度。1.2ICA 检查完善患者术前检查,排除相关禁忌症后,嘱患者平卧。常规消毒桡动脉和股动脉区域并铺无菌布单,优先选择右侧桡动脉进行穿刺。50g/L 盐酸利多卡因局部麻醉穿刺点部位,避开体表静脉和桡动脉,应用Seldinger法进行动脉穿刺,置入6F鞘管后通过侧管注入肝素3000U 来抗凝。沿鞘管送入5F多功能造影导管及超滑导丝至升主动脉处,拔出导丝,连接造影剂注射器,回抽排除造影导管和三通管
13、中余气,造影剂一般选用碘海醇、碘伏醇或碘克沙醇。在X线辅助下右手旋转导管,左手进退导管,使其末端先后进入左、右冠状动脉口,在不同投照角度下行多体位采集电影,充分暴露冠脉各节段的真实情况。而后退出鞘管和导丝,对患者进行包扎止血。1.3FFR 检查仪器在体外进行三次归零:导管室压力通道归零,主动脉压校零,压力导丝压校零。而后均衡主动脉压和压力导丝压,使两者处于同一基线水平。推送压力导丝通过病变,位于病变远端(23)cm,取出导引针,关闭 Y 阀,待压力曲线波形不再变动后,经冠脉或静脉持续泵入三磷酸腺苷使冠脉微血管达到最大充血扩张状态,动脉检测仪屏幕上即可显示 FFR 值,FFR 数值稳定后取最小值
14、为其检测结果。1.4血流动力学参数计算结合 FFR 测量的远近端压力值和多角度 ICA 图像重建的冠脉三维模型,通过血流动力学仿真计算新方法分别计算得到静息态和充血态下的血流量 Q、微血管阻力 R 和归一化微血管阻力指数 Rn,具体计算过程参见图 1。FFR 测量的压力数据(充血态和静息态)多角度 ICA 影像冠状动脉3D 模型血流量分配约束CFD 仿真远端(与 FFR 测量远端压力处对应)血管截面等效半径归一化微血管阻力指数充血态:Rn(hyper)静息态:R(rest)微血管阻力充血态:R(hyper)静息态:R(rest)R=Rn=RrequkPdQpp=VF*Q+EL*Q2VF=27.
15、98EL=15.03血流量充血态:Q(hyper)静息态:Q(rest)“压力流量”曲线模型reaq=Av 2u+u.u+p=0u=0图1血流动力学参数仿真计算示意图内容包括血流量 Q、微血管阻力 R 和归一化微血管阻力指数 Rn具体计算过程:基于目标血管两不同角度(角度差大于 25152心脏杂志(ChinHeartJ)2024,36(2)度)舒张末期 ICA 二维图像重建出感三维模型(包括较大的分支)9,并基于目标血管分支远端(FFR 远端测量处 2cm 血管段)的平均截面面积(A)计算血管远端截面等效半径(requ);requ=A(1)基于本课题组前期提出的“压力-流量”曲线模型10,11
16、,利用计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法仿真计算得到模型参数 VF(viscousfriction)和 EL(expansionloss)(模型远端截取位置与 FFR 测量远端压力位置相对应);将 FFR 测量得到的静息态和充血态远、近端压力值(Pd,Pa)分别带入“压力-流量”曲线模型,求解一元二次方程(公式 2)得到静息态和充血态血流量Q(rest)和 Q(hyper),进一步计算(公式 3)静息态和充血态微血管阻力 R(rest)和 R(hyper);PaPd=VFQ+ELQ2(2)R=PdQ(3)利用血管远端截面等效半径对微血管阻力计算结果
17、进行归一化(公式 4,其中 k 为常数,取值为2.3),得到充血态和静息态归一化微血管阻力指数Rn(rest)和 Rn(hyper)。Rn=Rrequk(4)与此同时,基于上述步骤方法计算得到的静息态和充血态血流量及微血管阻力,可按照定义分别计算得到冠状动脉血流储备(coronaryflowreserve,CFR)和冠状动脉阻力储备(resistivereserveratio,RRR):CFR=Q(hyper)Q(rest)(5)RRR=R(rest)R(hyper)(6)1.5SPECT 静息心肌灌注显像分析静息状态下,静脉注射 99mTc-MIBI20mCi,1h 后以心电 R 波触发 S
18、PECT 心肌血流灌注断层显像,以 8 帧/心动周期,180 度采集 32 幅原始图像,经计算机处理后重建成心脏短轴、垂直长轴及水平长轴的断层图像及室壁运动图像。采用 17 节段 5 分制进行半定量分析,基于目标血管(LAD、LCX 或 RCA)与 17 节段分区的供血关系,计算 SRSTV。1.6统计学处理用IBMSPSS25.0软件对数据进 行 统 计 处 理。计 量 资 料 正 态 性 检 验 采 用Agostino-PearsonD检验,符合正态分布的数据用均 x数标准差(s)表示,两组间比较采用t 检验;不符合正态分布的数据用中位数和四分位数表示M(P25,P75),两组间比较采用
19、Mann-WhitneyU 检验。采用 Spearman 相关分析 SRSTA(非连续型变量)与相关血流动力学参数(连续型变量)的相关性。以P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1两组患者一般临床资料比较两组患者年龄、性别、BMI、收缩压、舒张压、心率、住院天数、吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病史、心律失常史心、肌梗死史、脑血管病史、PCI 史、CABG 史、心血管病家族史、LVEF 及用药史,均无统计学差异,见表 1。表1一般临床数据资料对比项目SPECT静息心肌灌注正常组(n=21)SPECT静息心肌灌注异常组(n=12)年龄(岁)57125810男性13(62)9(75)BMI(kg/m
20、2)253253收缩压(mmHg)1322114316舒张压(mmHg)74117810心率(bpm)76117714住院天数(d)4.12.84.41.3吸烟史13(62)7(58)饮酒史10(48)5(42)高血压史9(43)5(42)糖尿病史6(29)5(42)心律失常史0(0)2(17)心肌梗死史0(0)1(8)脑血管病史0(0)0(0)PCI史7(33)6(50)CABG史0(0)0(0)心血管病家族史0(0)0(0)LVEF(%)557574阿司匹林20(95)11(92)氯吡格雷5(24)2(17)替格瑞洛8(38)8(67)他汀类20(95)12(100)质子泵抑制剂5(24)
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