冠脉血流储备和血流储备分数

冠脉血流储备和血流储备分数
长期以来冠脉造影一直作为诊断冠心病的“金标准”。

冠脉造影中冠状动脉狭窄的严重程度也是决定是否进行血运重建的主要标准。

但冠脉造影不能提供血管管壁的信息，也无法准确界定狭窄的功能意义。

因此，冠状动脉功能评价在冠心病诊治过程中的重要性愈发受到了重视。

目前临床应用的冠脉功能评价技术有两种，即冠状动脉血流储备(Coronary Flow Reserve, CFR) 和血流储备分数(Fractional Flow Reserve , FFR)。

冠脉血流担负着为心肌供氧的任务。

当氧需增加或在神经体液因素的调节和药物作用下，冠状动脉会发生扩张，冠脉血流从静息状态增加到充血状态。

这种冠脉血流增加的能力被称作冠状动脉血流储备(Coronary Flow Reserve, CFR)。

冠状动脉血流的阻力来源于三个部分:心外膜血管(R1)、小动脉(R2)以及心肌内毛细血管(R3)。

当冠脉没有动脉粥样硬化时，R1可以忽略不计。

直径在400μm以上动脉产生的阻力很小。

冠脉阻力的调节主要来源于直径400μm以下的小动脉(R2)。

正常情况下，冠脉血流可以增加3倍以上。

在压力和氧需发生改变的情况下冠脉可以通过自我调节(autoregulation)使基础血流保持稳定状态。

在一定的生理性压力范围内，灌注压可以变化，但冠脉血流保持不变。

当心外膜冠脉存在着限制血流的病变时，远端的微血管扩张以维持静息状态下的基础血流。

当管腔狭窄到一定程度后，可以使冠脉储备和自我调节丧失，因而导致了静息状态下冠脉血流的降低。

此外，左室肥厚、心肌缺血和糖尿病等可以影响到微循环R3阻力，即便冠脉心外膜血管没有狭窄，也使冠脉储备降低。

因此，CFR受心外膜冠脉狭窄程度和微循环功能的双重影响。

正常的冠状动脉灌注压等于主动脉压和左室舒张压或中心静脉压的差值。

在狭窄的冠脉中，血流通过狭窄时由于摩擦力、血流分流、湍流、涡流等造成能量损失以及压力衰减。

压力衰减和冠脉血流之间呈现二次方程的关系
(?P=fQ+sQ2)。

当冠脉达到最大充血状态时，冠脉的压力和血流之间呈现线性关系，即狭窄远端与近端的压力之比等于其流量之比。

血流储备分数(FFR，Fractional Flow Reserve)是指狭窄的冠状动脉所能达到最大血流量和理论上不存在任何狭窄时该血管能达到的最大血流量之比。

由此可见，FFR反映了心外膜冠脉狭窄对血流动力学造成的影响。

FFR和CFR是在药物诱发充血反应后通过放置在冠脉内的特制导丝分别对压力和血流速度进行测定以反映冠脉流量的改变。

两者既有联系又有诸多差别。

FFR值的测定可以理解为通过测定压力来反映血流量的改变。

FFR的原始计算公式比较复杂。

但在实际检测过程中只需要测定狭窄病变远端的冠脉压力(Pd)和主动脉压(Pa)并获得两者的比值即可。

所有冠脉的正常FFR值为1.0。

FFR值为0.7意味着处于充血状态时，跨过的狭窄冠脉血流量只有没有狭窄时的70%。

FFR检测常用Radi PressureWire，该导丝直径0.014英寸，距导丝头端3cm有压力传感器。

指引导管到位后FFR检测时应首先在冠脉内注射硝酸甘油以消除冠脉痉挛的影响。

送入压力导丝后进行压力校正，然后继续前送导丝使之位于所测病变的远端。

此时可诱发充血反应。

常用诱发药物包括腺苷、罂粟碱和ATP。

其中腺苷静脉滴注是目前公认的标准方法。

标准的滴注速率为140μg/kg/min。

如果不能诱发最大充血反应则可能会高估FFR值而低估病变实际的严重程度。

为了更精确地捕捉FFR的最低值，有时需要将默认的三个心动周期测定平均动脉压变更为单个心动周期的压力测定。

相比其它评价心肌缺血的手段，FFR具有更高的空间分辨率，可以判断单个病变的功能意义，也包括了其它血管所提供侧枝循环的状况。

当采用FFR<0.75为界值时，其诊断心肌缺血的准确度为93%，特异度100%，敏感度88%。

FFR检测操作简便，重复性高，不受血压、心率和心肌收缩力的影响，所测值的变异小于CFR。

冠脉微循环的状态对于FFR的测定也会产生影响，微循环受损后所测FFR会更高。

但FFR的测定并不能提供冠脉微循环的信息。

FFR在冠心病的诊治方面具有重要的指导作用。

FFR对于6天以上急性心梗患者诊断心肌缺血的敏感度和特异度分别为82%和87%。

研究还发现，在狭窄程度相同的情况下，FFR值高的患者其左室收缩功能更好。

FFR可用于判断支架术后患者的预后。

对750例支架术后患者随访发现，支架植入后即刻的FFR是发生心血管事件的独立预测因素。

研究中36%的患者FFR正常(>0.95)，其6个月事件发生率为5%，而FFR<0.80的患者其事件发生率为30%。

近年来FFR在临界病变、多支病变中的应用价值引起了广泛关注。

DEFER研究5年随访发现，对于FFR>0.75的临界病变予以药物治疗后其每年的死亡和心梗发生率小于1%，疗效和介入干预组相当。

FAME研究2年随访显示，如果以FFR指导多支病变的介入治疗可以显著减少心血管不良事件，同时也使支架植入数和医疗费用减少。

此外，对于左主干和弥漫病变的处理，FFR也具有一定价值。

在54名左主干病变患者中评价了FFR的作用。

其中30例FFR<0.75的进行外科手术。

对于
FFR?0.75的24名患者
进行药物治疗后，3年随访没有发现两组在无事件生存率上的差别。

药物治疗组无一例死亡或心梗。

对于弥漫病变或者一支血管的多处狭窄，一处病变的FFR判定受到其它病变的影响。

这种影响因素包括病变的相对位置、严重程度和病变距离以及血流速度。

如果病变相互距离大于血管直径的6倍以上，狭窄基本产生独立的作用。

测定每个病变的FFR在理论上是可行的，但十分复杂。

临床上，可以通过压力导丝的回撤来发现最为显著的压力阶差，以便首先进行治疗。

CFR是通过检测血流速度来反映血流量的方法。

目前主要有两种方法。

一种采用多普勒导丝测定，所测值为CFRDoppl，另一种采用热稀释法测定，所测值为
CFRthermo。

冠脉内多普勒血流速度的测定是根据多普勒效应的原理。

多普勒导丝(FloWire)头端具有能发射和接受超声波的晶体(频率15 MHz)。

多普勒信号发射频率和到达移动的红细胞的反射频率之间存在差异，即多普勒频移。

通过频移可以计算血流速度。

理想的多普勒频谱信号在每个心动周期中呈现致密的、易重复的、规则的包络线。

连续记录基线平均峰值流速(APV)并存贮。

通过冠脉内注射药物(例如腺苷左冠18&micro;g，右冠12&micro;g)后诱发充血反应，获得最大充血状态下APV。

其与基线APV之比即为CFRDoppl。

检测时应当将多普勒导丝深入靶病变远端2-3cm，同时在整个检测过程中保持传感器和指引导管位置相对固定。

在10%至15%的病例中，多普勒信号获得不良，可能需要调整导丝位置。

PressureWire可以在测定FFR的同时采用热稀释法测定CFR(CFRthermo)。

距离导丝头端3cm的温度传感器其精确度为0.02摄氏度。

导丝的推送杆作为第二个温度计。

检测时在冠脉内快速注射3ml 常温生理盐水。

导丝可以感知血液和生理盐水之间的温差，并且可以计算生理盐水离开指引导管至传感器的时间，即平均传导时间(Transit mean time, Tmn) 。

基线和充血时各重复3次检测，取基线和充血时各自的Tmn平均值，两者之比为即为CFRthermo。

测定CFRthermo要注意指引导管、传感器位置、注射技术、充血反应以及分支血管对测定结果的影响。

不能使用带侧孔的指引导管。

导丝的传感器尽量放置在狭窄的远端。

如果指引导管头端距离传感器距离5cm以内，测定的平均Tmn变异较大。

注射生理盐水要迅速而均匀。

注射时间如果>0.6 s需要重新注射。

当所测狭窄近端存在分支血管可能会高估CFR值。

尤其当分支开口距离狭窄较近，而狭窄又位于血管的中远段时，这种误差更为显著。

采用热稀释法测定CFR时要求稳态充血反应至少在30秒以上，因此不建议采用冠脉内注射腺
苷的方法诱发充血反应。

CFRthermo的检测成功率略低于CFRDoppl，两者分别为87%和91%。

两者间在数值上有一定差别。

CFRthermo与CFRDoppl的绝对差值为17?14%。

在26%的研究
以上。

两者换算公式为CFRthermo=0.84×CFRDoppl+0.17 (r=0.80; 对象中，两者的差值在20%
P<0.0001)。

早期的动物研究和人体研究中，测定的CFR正常值为3.5至5。

在冠脉造影正常的具有胸痛以及冠心病危险因素的成人中所测CFR值为2.7?0.6。

CFR<2.0时，其诊断可逆行心肌缺血的敏感度为86%至92%，特异度为89%至100%，准确度为89%至96%。

在冠脉造影正常的高血压或主动脉狭窄患者中，CFR有所降低，其中部分原因是心肌肥厚和微循环异常。

CFR受心外膜血管和微循环两者的共同影响。

当CFR异常时，无法区分何种成分异常，因此在临床应用上更适用于评价冠脉没有狭窄时的微循环功能(如X综合征)。

此外，CFR受血流动力学、负荷状态以及心肌收缩力的影响，重复性差。

例如心动过速可以增加基础血流而降低充血时的血流，心率每增加15次，CFR降低10%。

如果用静脉内腺苷注射的方法诱发充血反应，动脉压降低10%至15%，因此CFR会被低估10%至15%。

CFR对于介入治疗也具有一定指导意义。

DEBATE研究中，球囊扩张术后
CFR?2.5同时残余狭窄?35%预后良好。

与冠脉内支架植入相比，CFR指导下的球囊成形术在1年时的无事件生存率相似，支架植入和球囊成形术分别为86.6%比85.6%。

CFR对于临界病变治疗也具有一定指导作用。

在ILIAS研究中，191例多支病变患者均存在一支具有严重狭窄而需要介入治疗的血管。

而另一支冠脉存在着临界病变。

其中182例因CFR>2或SPECT阴性而推迟PCI治疗。

到1年随访时，推迟组发生19例事件。

CFR预
)。

测事件的能力大于SPECT(RR分别为3.9和0.5
CFR也可以用来评价急性心梗患者的微循环状况。

有研究把CFR>1.3作为微循环正常的临界值。

但也有研究表面CFR和心肌活力之间没有确定的关系。

与CFR不同，时相性的冠脉血流速度表现以及APV的趋势可以预测心肌活力。

此外，多普勒导丝结合冠脉造影图像可以对于内皮功能不全进行检测。

冠脉内注射乙酰胆碱后如出现冠脉痉挛和血流减慢则提示内皮功能不全。

为了使CFR检测能更好反映冠脉狭窄的功能意义，Gould等引入了相对
CFR(rCFR)这样一个概念。

相对CFR是具有狭窄的冠脉的最大血流和正常冠脉的最大血流之比，其正常值为。

研究表明，rCFR不受血压和心率的影响。

但是rCFR也具有一定的局限性。

rCFR0.8至1.0
测定的前提是各部分心肌的微循环功能必须是一致的。

因此，对于心梗后以及左室局限性活动异常、心肌纤维化的患者测定rCFR没有意义。

此外，对于三支病变患者由于无法找到正常的参考血管，因此也无法正确计算rCFR。

理想的冠脉循环的评价手段应当提供冠脉功能的综合信息、准确度高、不受血流动力学改变的影响、操作简便、安全性高、解读方便。

FFR和CFR的检测反映了冠脉循环的不同侧面。

FFR主要反映冠脉狭窄引起的压力改变。

CFR主要反映了冠脉整体功能状态，特别当冠脉大血管没有明显狭窄时，反映了冠脉微循环状态。

两者的结合可以更全面地评价冠脉功能状态。

FFR相对来说操作更为简单，结果解释更方便。

加之DEFER以及FAME等研究结果的公布明确了其对治疗的指导作用，所以似乎更受关注和推荐。

2010年ESC/EACTS血运重建指南已经将FFR在缺血相关血管不明时的使用列为I类适应证。

但我们同时还应当认识到，在冠脉微循环的评价方面，CFR的作用是FFR所无法替代的。

对于冠脉压力和血流速度这两个基本生理学指标的研究，将更好地揭示它们在易损斑块、微血管疾病和内皮功能不全这些病理生理过程中所起到的作用。

临床医生通过更好地了解动脉粥样硬化以及缺血性和非缺血性心肌病患者的冠脉循环，将有助于改善这些患者的长期预后。