冠脉定量血流分数测定的临床研究进展

张传威 潘伟彪* 李恒 杜志民

长期以来，冠状动脉造影检查是临床诊断冠心病的“金标准”［1］。然而有研究表明，冠状动脉解剖上狭窄程度和生理功能上缺血情况并不完全一致［2-4］，这会导致对狭窄病变的干预不足或过度治疗。仅根据冠脉造影结果，中度狭窄（50%-70%）患者中约有1/3 的缺血被忽略，而在重度狭窄（＞70%）患者中超过20%却被过度治疗［3］。

血流储备分数（Fractional Flow Reserve，FFR）已被证实是评价冠脉狭窄生理功能学“金标准”。然而由于FFR测量存在一系列不足限制了其在临床中的广泛使用。得益于计算机科学理论的进步，尤其是人工智能的发展，诞生了基于冠脉造影的定量血流分数技术（quantitative flow ratio，QFR），它是一种快速、无创的冠脉功能评价方法，极大地弥补FFR 的不足。许多研究已证实QFR 和FFR 具有很好的一致性，将来QFR 有望替代FFR 作为冠脉生理功能学评估的“金标准”，更好地为临床服务。

1 QFR 的工作原理

第一代QFR 技术通过选择两个角度≥25°的造影图像图对主血管及分支血管进行三维重建，采用TIMI 计帧法得到血流速度和时间，进行QFR 计算。这种方法需要注射扩张微循环的药物，比如腺苷等来获得扩张微循环后的冠状动脉造影图像，因此导致临床使用受限。基于此，第二代QFR 则通过AI 算法获得单幅冠脉造影的血流速度和管腔信息，根据流体动力学算法方程模拟测定压力曲线，选取管腔两端的压力差计算单幅造影的QFR，再导入另一张造影图像，进行三维重建，最终计算得出三维状态的QFR数值。此法无需使用微循环扩张药物，且在5 分钟内得出分析结果，在临床综合实用性上有了较大提升。

2 验证QFR 与FFR 诊断效力的临床研究

国际上第一个关于QFR 的前瞻性多中心临床研究（FAVOR Pilot 研究）［5］比较了73 例患者的84 支血管中，采用3 种QFR 计算模型，即固定激发血流（fQFR），造影剂激发血流（cQFR）和腺苷激发血流（aQFR）。结果表明fQFR、cQFR 和aQFR 均与FFR 有很好的一致性，平均差异分别为0.003±0.068（P=0.66）、0.001±0.059（P=0.90）和-0.001±0.065（P=0.90），以FFR≤0.80 为阈值的总体诊断准确性分别为80%、86%和87%。

2017 年由中国医学科学院阜外医院牵头的前瞻性、多中心临床研究FAVOR II China［6］。该研究共对308 例患者328 根血管进行了QFR 和FFR 的实时分析。结果显示，QFR 在患者层面和血管层面的诊断准确率分别为92.4%和92.7%。QFR 在识别有血流动力学意义的狭窄病变方面的敏感性和特异性均显著高于定量冠脉造影（QCA）（敏感性：94.6% vs 62.4%；特异性：91.7% vs 58.1%）。QFR 的阳性预测值为85.5%，阴性预测值为97.1%。研究结果证明了QFR 在识别显著冠状动脉血流动力学狭窄方面的诊断准确性。

FAVOR II Europe-Japan 研究［7］是在欧洲和日本进行的前瞻性、观察性、多中心研究，共入选了11 个中心329 例稳定型冠心病患者，对317 个病变进行FFR、在线QFR 和二维定量分析（2D-QCA）评估。结果显示，以FFR 为参考标准，QFR 诊断冠状动脉缺血的敏感性和特异性显著高于2D-QCA（敏感性：96.5% VS 44.2%；特异性：86.9% VS 76.5%）。QFR 的ROC 曲线下面积可达0.92。在导管室实时在线计算QFR 的中位时间为5min，低于FFR 的中位时间7min。该研究结果证明在导管室内应用QFR 在线测量中度狭窄病变是可行并且准确的，且优于2D-QCA。

3 QFR 在指导冠脉血运重建中的价值

QFR 指导急性ST 段抬高型心肌梗死患者非罪犯血管的治疗：急性ST 段抬高心肌梗死（STEMI）非犯罪血管（non-IRA）在临床上是否需要干预一直存在一定的争议。最近的几个前瞻性随机对照研究比如PRAMI［8］和CvLPRIT研究［9］指出，在急性期手术中的“完全血运重建”比“单纯的罪犯血管重建”治疗策略能更好地改善患者预后。Lauri等［10］进行的回顾性、观察性、多中心研究对82 名患者91 根非罪犯血管进行QFR 和FFR 测量，结果发现对STEMI 患者基于急诊行冠脉造影时测得的QFR 具有较高的诊断准确性（AUC=0.91），研究证明对STEMI 患者急性期行PCI 期间对非罪犯血管应用QFR 进行功能学评估具有良好的诊断准确性。不仅如此，QFR 还可以结合SYNTAX 评分指导急性心肌梗死非罪犯血管的血运重建。Spitaleri 等［11］将QFR技术和SYNTAX 评分系统结合，首次提出了无创FSS 评分（noninvasive functional SYNTAX score，NI-FSS）概念并进行了多中心前瞻性研究，结果发现当患者非罪犯血管QFR≤0.8 时发生MACE 时间的概率更高（HR=2.3）。研究结果证明当患者合并有多支血管病变时，应用QFR 结合SYNTAX评分指导完全血运重建可以更好地改善患者的临床预后，延长患者的生存时间。最新的一项由中国发起的多中心随机、假对照研究FAVOR III China［12］。试验结果显示，与造影指导组相比，QFR 指导组1 年MACE 事件发生率比造影指导组低（KM 估计值：5.8% vs 8.8%），相对风险下降35%（HR 0.65，P=0.0004）。QFR 指导组心肌梗死（3.4% vs 5.7%）和缺血驱动的血运重建（2.0% vs 3.1%）发生率更低。与造影组相比，QFR 指导安全推迟了不必要的介入治疗（19.6% vs 5.2%），也可精准地找出那些目测狭窄不明显但有严重缺血的病变血管（4.4% vs 1.5%），从而改变了患者的整体治疗策略。该研究结果证明QFR 可显著改善患者1 年临床终点、提高患者的临床疗效和直接改变患者的整体治疗策略。

在心脏外科方面，QFR 也可对冠状动脉外科血运重建策略起指导指导作用。有关研究对82 例术前行冠脉造影检查后拟行冠状动脉旁路血管植入术（CAGB）患者共174支血管行QFR 测量，其中有53 支血管为QFR 阳性（≤0.8），其余121 支（69.5%）为QFR 阴性（＞0.8）。根据QFR 结果，有39 例患者的62 支血管按原计划进行心脏外科手术治疗和同期CABG。其余43 例患者的112 支血管改变了血运重建策略或未行CABG。研究结果证明QFR 指导冠状动脉外科血运重建是安全可行的，并且可以减少不必要的CABG［13］。

根据QFR 的检测原理和检测方法，现衍生出基于IVUS 的QFR--超声血流分数（ultrasonic flow ratio，UFR）和基于OCT 的QFR--光学血流分数（optical flow ratio，OFR）技术，对其诊断效能有一些小规模的临床研究，但能否广泛地应用于临床则还需更多的相关研究。

4 QFR 的临床局限性

虽然QFR 天然具备FFR 在临床中无可比拟的优势，但也存在一定的限制。首先，QFR 对冠脉造影图像质量要求非常高，图像质量不佳或不符合要求均会使降低QFR 的诊断准确性。但上述问题可经过对术者和QFR 分析师进行规范化培训来避免。其次，对某些冠脉病变类型，如分叉病变、弥漫性病变，QFR 的测量准确会受到影响，进而可能会影响介入手术策略。最后，冠脉微循环障碍亦会降低QFR 的诊断效能［14］。

QFR 因其诊断准确性高、临床操作可行性高且不良反应少等一系列优点得以在临床中普及。大量临床研究证实QFR 与FFR 具有良好的一致性，且应用场景下对临床医生友好，将来有望在临床广泛应用，为不同情况下的冠脉血运重建介入治疗提供更优的策略。