重磅丨欧洲心脏杂志EHJ刊登涂圣贤教授综述：
影像计算FFR逐步进入临床实践
近日，European Heart Journal（IF=24.889）在线刊登了一篇来自中国作者撰写的临床综述，题为“Fractional Flow Reserve in clinical practice: from wire-based invasive measurement to image-based computation”。本文通讯作者为QFR与OFR技术发明人、上海交大-博动医学影像联合实验室主任涂圣贤博士。此文详细阐述了目前导管室中冠脉生理功能评估技术的发展趋势，重点介绍了基于影像计算FFR的各种技术的分类、原理、临床验证结果、临床应用和未来展望，并将全球各计算方法的临床验证数据进行了对比分析。该综述在权威心脏临床期刊的发表，表明了中国研究者在计算冠脉生理学领域的国际领先地位，也标志着博动公司的QFR及OFR技术的全球领先性获得国际临床工作者的极大认可。
背景：影像计算FFR成为热点
为冠心病患者选择最合适的治疗方法与患者术后远期预后直接相关，欧洲和中国冠心病介入治疗指南均以最高级别（I,A）推荐在血运重建前采用FFR或iFR对冠脉生理学功能进行评估。然而，由于FFR和iFR存在的诸多缺点，导致其实际临床应用仍相当少，渗透率低。因此，基于影像计算的多种无导丝/无腺苷的FFR技术应运而生，基于影像的计算FFR技术有望大幅拓展冠脉生理学的临床应用渗透率，进而提升患者预后。
图1：基于冠脉造影的QFR（B）、基于腔内影像OCT的OFR（C&D）（图片来自EHJ综述文章）
计算FFR的分类：多种技术优势互补
文中提到，按照影像来源的不同，介入导管室术中基于影像学的FFR计算方法主要分为三类：基于冠脉造影的FFR、基于OCT的FFR和基于IVUS的FFR。诸如此类方法，一般都是通过冠状动脉几何模型的三维重建、边界条件的定义和血流动力学计算等三个步骤实现FFR的计算。
冠脉几何模型三维重建过程中，基于冠脉造影的三维管腔重建可以解决二维造影的短缩、偏心等缺陷。而基于腔内影像（如IVUS、OCT）的管腔三维重建则提供了更精准的管腔结构与分支开口面积，从而可采用阶差法（step-down）计算获得更准确的参考血管管腔。
计算FFR所采用的两种常用的血流动力学模型为三维 Navier-Stokes方程（3D CFD）和降维血流动力学方程。这两种方法各有优势，3D CFD模型可以计算更精细的血流动力学，但是其计算时间过长；而相反的，降维血流动力学方程的计算时间更短，因此更适合应用于临床；目前介入导管室里商用化的计算FFR技术基本都是采用了降维血流动力学方程进行计算。
计算FFR的临床验证：博动QFR表现出色
计算FFR技术大部分采用传统压力导丝测量的FFR为“参考标准”进行临床验证。从验证结果上看，计算FFR产生假阳性和假阴性的原因尚不完全明确，其部分原因也可能是基于压力导丝FFR测量自身存在的缺陷导致的误差，文中也详细列举了心外膜血管与微循环问题耦合而引起的误差情况；因此，影像计算的FFR在临界值附近的准确度和可重复性相对较低，这可以看作是计算FFR理论上的“天花板效应”。此外，计算FFR的总分析所需时长直接关系到其临床可用行。
本综述对各种影像计算FFR技术的临床验证研究进行了汇总分析，研究发现，上海交大-博动医学影像联合实验室研发的QFR技术是目前临床研究证据最充足、分析所用时长最短的造影FFR技术，目前已经过包括FAVOR Pilot、FAVOR II China、FAVOR II Europe-Japan等在内的16项（截止投稿时）研究超过3千例患者3887条血管的验证。以FFR为“参考标准”，QFR技术诊断准确度在86~97%之间。
另外，基于腔内影像的计算FFR技术目前发表的临床验证数据仅有一些回顾性研究数据，诊断准确度在90~92%。博动公司最新开发的基于OCT影像的OFR技术是目前唯一实现商用化的、临床验证最充分的基于腔内影像的计算FFR技术，总分析时长仅为1分钟。
在2019年8月于巴黎召开的ESC 2019年会上，欧洲心脏病学临床医生的重要培训教材——介入心脏病学PCR-EAPCI TEXTBOOK（欧洲心脏病学会官方教科书）再次修订并发布，涂圣贤教授受邀撰写了《无创计算冠心病生理学评估》（Computational non-invasive physiological assessment of coronary disease）章节，上海交大-博动医学影像联合实验室研发的QFR与OFR两项中国原创冠脉生理学评估技术也正式写入该教科书 ，标志着计算冠脉生理学评估在欧洲逐渐走向介入导管室常规使用。
博动公司研发的QFR技术的总计算时长仅需要几秒钟，总分析时长缩短至5分钟以内，满足临床需求。基于腔内影像的FFR技术中，博动OFR技术的总分析时长约为1分钟，计算时长也仅需若干秒。另外，我们需要明确的是“计算时长”和“总分析时长”（包括计算机算法计算时间、分析员理解图像于与手动交互操作时间）是不同的，文中也分析了各项计算FFR技术的总分析时长。总体来说，博动公司研发的QFR技术的分析时长，在所有可行造影FFR技术里表现最好，详情请阅读原文附录。
据统计，截止2019年12月，基于博动公司的QFR、OFR、CT-QFR技术共合计发表36篇研究论文、5篇综述、5篇重要期刊主编评论，被写入1篇专家共识、1本欧洲介入医生教科书（ESC PCR-EAPCI TEXTBOOK）、2本国内心脏介入著作（《心脏病学实践2019》、《血管内超声》第二版）。其中发表2篇European Heart Journal、1篇JACC、7篇JACC Intervention、1篇JACC Imaging、6篇EuroIntervention，已发表文献总影响因子超过350分。
博动QFR/OFR/CT-QFR已发表文献及影响因子统计：
可通过链接查看已发表文献列表：http://www.pulse-imaging.com/research
计算FFR的临床应用：博动QFR潜力巨大
计算冠脉功能学的临床应用一直受到临床极大的关注与讨论，在这篇重要综述中，中外作者在提出了三方面的主要临床应用。
1. 诊断型介入导管室的优化工具
基于冠脉造影的FFR提供了很好的冠脉功能学评估工具，在介入导管室中，其可潜在地降低因为误诊而导致再次进行冠脉造影的几率。最新一项研究中发现，利用QFR进行心肌缺血诊断，可降低50%的再次冠脉造影的发生率。
2. 指导急性心肌梗死患者的非罪犯病变的介入干预
基于FFR指导的完全血运重建已经被证明具有更好的临床获益，但对于ACS患者，一般需要进行择期造影并采用压力导丝进行FFR测量，其主要原因是若在急性期进行FFR测量，急性期微循环功能紊乱可能导致无法获得最大充血。但是基于影像计算的FFR似乎在急性期测量也可以得到高的诊断精度，有效避免了择期造影再行FFR测量的情况，大大节约了医疗资源。在iSTEMI 子研究中发现，ACS患者急性期非罪犯病变QFR值与择期（平均时间为首次PCI后13天）QFR值的一致性达到93%；若以择期FFR值为参考标准，ACS患者急性期非罪犯病变的QFR值的诊断准确度也达到84%。
3. PCI优化
已有研究证明了PCI术后冠脉FFR仍然小于0.90的患者的预后总体较差。基于影像的FFR也可能成为非常理想的PCI术后优化工具。其中，基于腔内影像的FFR（如OFR技术）的空间分辨率更高，可以很准确评估支架贴壁不良或扩张不良而引起的血流动力学意义，所以在PCI术后评估中具有更高的诊断准确度。另一方面，计算FFR同时包含准确的三维重建数据，可用于更准确地优化支架治疗，包括选择支架尺寸与最佳投照体位等。
未来展望
影像计算FFR在完成了临床验证后，仍需要更多随机对照临床试验去证明应用影像计算冠脉功能学指导PCI的临床价值和卫生经济学效益。目前，有三项正在进行中的RCT研究（FAVOR III China 、FAVOR III Europe-Japan和QVAS-FAVOR IV ）将验证应用QFR作为生理学评估工具指导稳定性冠心病患者的介入干预或者手术搭桥策略是否能使患者远期获益。其中，FAVOR III China研究将评估QFR指导PCI的患者临床预后（MACE）是否优效于临床常规造影指导的PCI。FAVOR III Europe-Japan研究将评估QFR指导PCI的患者临床预后是否非劣效于FFR指导的PCI。FAVOR IV-QVAS研究将应用QFR技术指导冠脉外科搭桥治疗提供循证医学证据，有望使无创冠脉生理学检查真正进入冠脉外科治疗指南提供有力证据。总之，基于影像的计算FFR的临床应用和临床接受度有望得到进一步拓展，并有望进入诊疗指南，提升患者预后。
同时，影像计算FFR还面临多个现实挑战，包括如何保证影像质量以确保更精准的FFR计算，如何开发更精准的可以反映冠脉血流动力学个性化特征的边界条件，从而避免个体化差异造成的系统误差等，因此，中国临床专家和研发团队一直在共同努力，推动该技术从技术走向临床指南。