冠脉血流储备分数

冠脉血流储备分数---机制与进展北京大学第一医院心血管内科作者：李建平2010-12-21冠状动脉造影长久以来一直被认为是评价冠状动脉狭窄性病变的“金标准”。然而，随着对冠状动脉血流动力学及病理生理学的研究不断深入，单纯冠状动脉造影已不能满足临床对狭窄性病变解剖特征和生理功能评价的需要。尤其当我们遇到临界病变、多支血管病变以及分叉病变等情况时，治疗策略的选择显得尤为重要，而此时单纯冠脉造影检查无法为我们提供足够的信息和证据。随着IVUS以及OCT等影像技术的出现，使我们对狭窄程度的判断、病变性质的评估以及治疗策略的选择更为准确和合理，但由于技术本身的局限，这些检查无法评价病变的功能意义，换言之即无法评价冠脉狭窄病变是否引起明显心肌缺血。因此，我们需要一种检测手段，可以在术中评价冠脉病变和心肌缺血的关系。正是基于上述原因，冠脉血流储备的评估逐渐浮出水面，并越来越受到广泛的关注，同时大规模临床研究证实基于冠脉血流储备分数(FractionalFlowReserve,FFR)的介入策略的选择，可以使患者更为明显的获益。本文从冠脉血流储备分数的基本原理、检测方法以及临床进展向大家进行介绍。血流储备分数的基本原理首先，为了更好的理解冠脉血流储备分数，我们先简单复习一下冠脉的循环系统。冠状动脉系统可以被看作由两部分组成：一部分为直径为数毫米到400um的较大冠脉，又被称为“传导血管”，其对血流的阻力非常小；另一组成部分为分支成树枝样的较小冠脉及直径＜400um的小动脉和毛细血管，又被称为“阻力血管”。顾名思义，其对心肌血流灌注起到显著的控制作用(见图一)。冠脉循环的两个特征对理解狭窄病变的功能检测十分必要，即正常情况下压力传导的恒定性和微循环的可调控性。根据Ohm'S定律，心肌血流量(Qmyo)等于跨心肌压力阶差(Pd—Pv)与跨心肌阻力(Rmyo)的比值，即Qmyo=(Pd—Pv)/Rmyo。Pd为病变远段压力，Pv是中心静脉压力，非狭窄冠脉的病变远段压力等于冠脉口部压力(Pa)。在生理状况下，中心静脉压力等于或几乎等于0，跨心肌阻力取决于大的冠脉阻力和微循环阻力，正常冠脉对跨心肌阻力的影响可以忽略不计，跨心肌阻力主要取决于微循环的功能状态，即心肌最大血流量主要取决于微循环的扩张能力。当大的冠状动脉存在明显病变时，因产生黏滞摩擦、层流、湍流和微涡流而增加冠脉阻力，使Pd降低致灌注压下降，进而降低心肌血流量。在此原理下，1974年Gould等首次提出了冠脉血流储备的概念，即冠脉最大血流量与基础状态下血流量的比值。但由于其无法区别大的冠脉狭窄和微血管阻力对血流量的影响，故不能成为评价冠状动脉狭窄程度的特异性参数，且测量结果易受血流动力学参数和心室负荷异常的影响，因此未能在临床实践中广泛应用。为了克服上述缺陷，1995年，Pijls等首次提出冠脉血流储备分数的概念。冠脉血流储备分数被定义为狭窄冠脉支配区域心肌最大血流量与理论上同一支冠脉无狭窄时处心肌所能获得的最大血流量的比值，即FFR=QSmax/QNmax=(pd-pv)/RsF(pa-pv)/Rn。当使用某些药物(如腺苷)，诱发最大充血状态，也就是使微循环阻力降到最低时Rs=Rn,而由于Pv相对于Pa和Pd来说可疑忽略不计，因此，上述公式就被化简为FFR=Pd/Pa。理论上，冠脉血流储备分数，不受血流动力学因素(如血压、心率以及心肌收缩力等)的影响，可以用于多支血管病变且重复性较好，因此其在临床实践中得到广泛应用。血流储备分数的检测和判读从上述FFR计算公式的推导过程可以看出，冠脉血流储备分数的评价取决于狭窄近、远端压力的测量和最大充血状态的诱发。压力导丝的操作性能类似于PCI导丝，其头端3cm处镶有压力感受器，能感受血管内压力的变化，并可用于各种PCI操作。操作时应注意在压力感受器出导管口1〜2mm处时，校正压力使Pa二Pd,而后将导丝通过靶病变使感受器至少在病变远段3〜5cm处，此时常用腺苷或三磷酸腺苷诱发最大充血状态，分别记录稳态的基础和最大充血相的压力曲线和冠脉血流储备分数数值(见图2)。术中应常规予普通肝素抗凝，保证ACT大于250秒。冠脉血流储备分数的理论正常值为1.0。当FFR〈0.75是其定义心肌缺血的界值，提示该病变具有临床干预意义，其预测的敏感性88%，特异性100%。FFR〉0.8则提示该病变不引起明显心肌缺血，因此无需介入干预。血流储备分数的临床进展临界病变的评价由于冠脉造影检查本身的局限，无法对临界病变进行更为有效地评估。因此，对于临界病变的治疗策略，多依赖于无创检查以及其他有创影像学检查结果。研究显示，冠脉血流储备分数检查与无创缺血评价具有良好的相关性，同时对于临界病变，冠脉血流储备分数优于包括运动平板实验、负荷心肌核素检查以及负荷超声心动图检查等在内的无创评价。DEFER研究纳入325例单支临界病变患者，FFR<0.75患者均行PCI治疗作为对照组；FFR〉0.75患者随机分为药物治疗组和PCI治疗组。5年的无主要心脏不良事件存活率药物治疗组与PCI组相似，但均显著高于对照组(80%,73%VS63%,P=0.03)，而心源性死亡和急性心肌梗死的发生率则显著低于对照组(3.3%，7.9%VS15.7%；P=0.003)，随访分析显示FFR>0.75的病变每年死亡或心肌梗死的风险<1%，支架植入并不能减少不良事件发生风险。因此在2009年ACC/AHA/SACIPCI指南更新中建议，对于临界病变，FFR可以替代无创性功能检查在心导管室快速指导决定治疗策略。多支血管病变的策略选择多支血管病变的策略选择是近年来研究和争论的热点，由于患者存在明显的异质性，且包括核素显像在内的无创评价无法准确定位罪犯血管，因此治疗策略的制定往往为经验性。而冠脉血流储备分数的测定理论上可以更好的进行功能评价，以作出合理的策略选择。FAME研究是目前唯一一项大规模多中心前瞻性研究，共纳入多支血管病变患者1005例，随机分为造影指导组和FFR指导组，在造影指导组，所有造影血管直径狭窄>50%的病变均植入药物洗脱支架，而在FFR指导组中，所有病变均行FFR测定，仅对FFRW0.8病变植入药物洗脱支架。与造影指导组相比，FFR指导组不仅减少了植入支架数量和对比剂用量、降低了治疗费用和住院时间，同时也减少了1年主要MACE发生率(13.2%VS18.4%，P=0.02)、死亡和心肌梗死(7.3%%VS11%，P=0.04)以及MACE总数(76VS113，P=0.02)。而FAME研究2年的随访结果与1年时结果相似，且FFR指导组进一步降低的心肌再梗死率(6.1%VS9.7%，P=0.03)。FAME研究的2年的结果进一步支持了FFR在多支血管病变的治疗策略选择中重要的临床意义。左主干病变的评价左主干病变由于其解剖位置的重要性，对其治疗策略的选择往往非常慎重。由于冠脉造影技术本身的局限，往往无法准确评估狭窄程度及其对心肌血供的影尽管IVUS等有创影像技术可以更为准确的评估狭窄程度和斑块负荷，但仍不能明确其功能学意义，因此FFR可能在左主干病变的评价中提供更多的信息。多项临床研究提示，左主干病变中以FFR为指导的策略选择是安全有效的。Hamilos等对213名左主干病变患者进行FFR指导下的策略选择，对FFR20.8的患者(n=138)进行药物治疗，而FFR〈0.8的患者(n=75)进行CABG治疗，平均随访5年，5年生存率和无事件生存率两组间无明显差异。心肌梗死患者中的应用由于心肌梗死后正常心肌组织被瘢痕组织代替，梗死相关血管所供应的功能性心肌的数量较前减少，因此，尽管冠脉存在明显病变，FFR不一定降隔部位的微血管功能不受梗死部位的影因此对于非梗死相关血管的治疗策略仍可以应用FFR进行评估和指导。分叉病变的评价在分叉病变中，由于主支和边支的重叠、支架丝覆盖及立体投影等因素，边支开口病变在冠脉造影中评价非常困难。同时，关于FFR指导分叉病变PCI治疗的临床研究也非常有限。Koo等对主支支架植入术后边支受累的患者进行FFR检查，仅对FFR〈0.75的患者进行对吻球囊扩张，随访6个月后重复行FFR检查，其中95%的病变的FFR〉0.75。CABG静脉桥通畅性预测理论上，CABG桥血管病变的FFR测定与自身血管无明显差异，但遗憾的是目前缺乏临床证据支持对桥血管病变拟行干预时应进行FFR检查。然而，对于需进行CABG治疗的多支血管病变患者，有研究证实，FFR可以预测桥血管的远期通畅性。Botman等对450支冠脉血流储备分数〉0.8的血管接受大隐静脉搭桥移植术的患者进行了1年的随访发现，桥血管闭塞率高达25%。目前推测，明显的竞争血流是桥血管提前闭塞的可能机制。PCI术后预后的评价：对于支架植入术后的评估，显然单纯冠脉造影无法准确评估支架膨胀和贴壁情况。研究显示，冠脉造影显示支架膨胀良好的患者中，约有40-70%的患者经IVUS证实存在支架膨胀不全。而作为支架植入术后评价的金标准，IVUS与FFR具有良好的相关性。在一项多中心注册研究中，共入选750例接受PCI治疗的冠心病患者，支架植入术后FFR与6个月预后明显相关。FFR〉0.95的患者主要心脏不良事件率4.9%；0.90〜0.95的主要心脏不良事件率6.2%；<0.90的主要心脏不良事件率20.3%；<0.80的主要心脏不良事件率高达29.5%。因此，可以考虑将FFR>0.95作为评价支架植入术后的重要指标。总之，冠脉血流储备分数作为冠脉血流功能学检查，可以有效地评估冠脉病变的意义，并帮助我们制定更为合理的治疗策略。但由于其本身的局限，在某些特定情况下（如严重微循环障碍、血管痉挛、中心静脉压升高等），无法真实反映血流受限程度。因此，对于治疗策略的选择，我们更应综合全面的评估患者的临床情况，结合相关辅助检查以及社