冠心病是臨床最常見的心血管疾病，我國(guó)冠心病患病率和病死率逐年升高，并呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)。目前常用的影像學(xué)檢查手段為有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影（invasive coronary angiography，ICA）和冠狀動(dòng)脈CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）。ICA是診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，而CCTA陰性預(yù)測(cè)值高，常用于排除冠心病的診斷^[1,2]；但兩者僅提供解剖學(xué)信息評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄程度，并不能從功能學(xué)角度評(píng)價(jià)狹窄對(duì)心肌血供的影響，很難鑒別特異性缺血病灶。血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（fraction flow reserve，F(xiàn)FR）是冠狀動(dòng)脈存有狹窄病變時(shí)，該血管所獲得的血流量與無狹窄時(shí)所獲得的最大血流量之比，可簡(jiǎn)化為狹窄遠(yuǎn)端壓力與近端正常血管壓力之比。ICA檢查中經(jīng)壓力導(dǎo)管所測(cè)得的FFR（FFR_ICA）已成為評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈血管生理功能的金標(biāo)準(zhǔn)^[3,4]，但是其為有創(chuàng)性方法，臨床上僅有10%~20%血運(yùn)重建基于FFR_ICA進(jìn)行。近年來，基于CCTA數(shù)據(jù)應(yīng)用高級(jí)流體力學(xué)分析方法所得的FFR（FFR_CT）是通過單次檢查達(dá)到解剖和功能信息結(jié)合的新技術(shù)，無需額外的圖像采集和服用負(fù)荷藥物，成為臨床研究的新熱點(diǎn)^[5,6,7]。這種無創(chuàng)手段有潛力取代臨床指南中推薦的其他傳統(tǒng)方式，作為指導(dǎo)血運(yùn)重建術(shù)的長(zhǎng)期看門人。本綜述介紹FFR_CT的基本原理、診斷效能、臨床應(yīng)用、存在問題和未來發(fā)展方向。

一、FFRCT的基本原理

FFR_CT是將流體力學(xué)用于CCTA檢查的一種圖像后處理技術(shù)，它使用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化的CCTA圖像數(shù)據(jù)評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄的血流動(dòng)力學(xué)差異。假定血液為不可壓縮的牛頓流體，具有恒定的密度和黏度，血液流動(dòng)可應(yīng)用流體力學(xué)基本控制方程N(yùn)avier-Stokes方程計(jì)算。通過心肌體積和血流間的關(guān)系模型得出冠狀動(dòng)脈血流量，再通過血管大小和阻力間的關(guān)系模型得到靜息狀態(tài)下的冠狀動(dòng)脈循環(huán)阻力，從而推算模擬最大充血狀態(tài)下冠狀動(dòng)脈的微循環(huán)阻力。

FFR_CT的計(jì)算需要以下步驟，包括：（1）創(chuàng)建患者特異性的三維解剖冠狀動(dòng)脈樹；（2）定義入口、出口和邊界條件來構(gòu)建患者的血流動(dòng)力學(xué)模型；（3）將生理學(xué)參數(shù)和流體力學(xué)原則與解剖學(xué)模式結(jié)合計(jì)算冠狀動(dòng)脈在最大充血狀態(tài)下的血流量和血壓?；?D模型的FFR_CT運(yùn)算量很大，目前都在核心實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)里實(shí)施，其中HeartFlow的FFR_CT分析（美國(guó)，HeartFlow公司）是美國(guó)食品藥物管理局批準(zhǔn)的唯一可以商業(yè)化的軟件。降維模式計(jì)算流體力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）模型的計(jì)算量較小，需要較少的解剖學(xué)模型，可以在現(xiàn)場(chǎng)工作站進(jìn)行，常用cFFR FFR_CT分析（德國(guó)，Siemens公司，cFFR_CFD），目前在逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。目前，已有一些單中心研究基于這種降維計(jì)算模型軟件進(jìn)行FFR_CT運(yùn)算，顯示出良好的結(jié)果，且計(jì)算時(shí)間相對(duì)減少，這種方式在標(biāo)準(zhǔn)后處理工作站時(shí)間小于1 h^[8,9]。雖然這種方法節(jié)省計(jì)算時(shí)間，但在小的血管節(jié)段、分叉處病變應(yīng)用有限制。

最近出現(xiàn)了基于人工智能算法的深度機(jī)器學(xué)習(xí)模式（machine learning，ML）的FFR_CT分析算法，該算法采用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于患者CCTA解剖的幾何特征，如血管直徑、狹窄程度和血管長(zhǎng)度等，離線研究冠狀動(dòng)脈樹解剖結(jié)構(gòu)和血流動(dòng)力學(xué)間的復(fù)雜關(guān)系。目前，西門子最新軟件cFFR（德國(guó)，Siemens公司，3.0.0版本，cFFR_ML）是基于這種深度機(jī)器學(xué)習(xí)模式，它不同于以往的物理血液動(dòng)力學(xué)模型，可通過生成12 000種不同的冠狀動(dòng)脈解剖特征及隨機(jī)模擬的放置在不同分支及分叉處的狹窄以及所有位置處的FFR值進(jìn)行訓(xùn)練模型，模型學(xué)習(xí)不同的解剖特征及對(duì)應(yīng)處的FFR值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，訓(xùn)練結(jié)束后，新的CCTA數(shù)據(jù)會(huì)基于此深度學(xué)習(xí)模型迅速獲得相應(yīng)的FFR值。初步研究顯示這種機(jī)器學(xué)習(xí)模式算法的敏感度、特異度和準(zhǔn)確性分別為81.6%、83.9%、83.2%，平均執(zhí)行時(shí)間從（196.3±78.5）s下降到（2.4±0.4）s^[10]。與基于物理原則的計(jì)算流體動(dòng)力模型相比，可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)FFR_CT的評(píng)估。

二、FFRCT的臨床診斷效能

1．基于HeartFlow-FFR_CT分析的診斷效能：

FFR_CT診斷效能的研究中^[5,6,7]，均以FFR_ICA為金標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)FR_CT>0.80提示該病灶引起心肌缺血的可能性小，能增加臨床醫(yī)師推遲進(jìn)行ICA檢查的信心；FFR_CT<0.75則提示該病灶為缺血性病灶，有臨床進(jìn)行積極干預(yù)的意義，假陽(yáng)性率非常低；而FFR_CT介于0.75~0.80之間可能存有不可忽略的假陽(yáng)性病灶，是否進(jìn)行ICA檢查應(yīng)基于患者的所有信息，尤其是胸痛的程度。大多數(shù)研究均選擇FFR_CT<0.8為閾值^[5,6,7]。最初大規(guī)模評(píng)價(jià)FFR_CT臨床診斷效能的實(shí)驗(yàn)均基于HeartFlow的算法完成的。目前，3個(gè)大的多中心前瞻性研究已顯示基于CCTA數(shù)據(jù)的FFR_CT與FFR_ICA有很好的相關(guān)性，診斷效能良好。DISCOVER-FLOW是第1個(gè)評(píng)價(jià)FFR_CT診斷效能的多中心臨床實(shí)驗(yàn)，來自5個(gè)研究中心，共納入103例已知或疑有冠心病的患者和159支血管^[5]，使用第一代算法（1.1版本）。他們的研究顯示，以血管為分析單位，F(xiàn)FR_CT診斷的準(zhǔn)確性、特異度、敏感度分別為84.3%、81.6%、87.9%；以患者為分析單位，F(xiàn)FR_CT診斷的準(zhǔn)確性、特異度、敏感度分別為87.4%、81.6%、92.6%；FFR_CT與FFR_ICA相關(guān)性良好（相關(guān)系數(shù)為0.678）。DeFACTO研究納入17個(gè)研究中心的252例患者和407支血管^[6]，該研究使用第2代算法（1.2版本）。結(jié)果顯示，與CCTA相比，F(xiàn)FR_CT診斷準(zhǔn)確性（分別為64%和73%）和特異度（分別為42%和54%）均有提高，但敏感度相似（分別為84%和90%）。NXT研究通過服用硝酸甘油和美托洛爾，根據(jù)BMI指數(shù)調(diào)整CCTA掃描參數(shù)，運(yùn)用更高級(jí)算法的軟件版本（1.4版本）提高管腔邊界識(shí)別和使用更成熟的生理模型等措施獲得高質(zhì)量CCTA圖像^[7]。這些措施使得在患者和血管為分析單位FFR_CT的診斷準(zhǔn)確性大幅提高（分別為81%和86%）。與CCTA相比，F(xiàn)FR_CT顯示出很好的診斷效能，以患者和血管為分析單位的ROC曲線下面積分別為0.90和0.81、0.93和0.89。FFR_CT算法的進(jìn)步，部分程度上可以解釋3個(gè)多中心的不同結(jié)果。

2．基于cFFR-FFR_CT分析的診斷效能：

一些單中心研究通過降維計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型（cFFR）來評(píng)價(jià)FFR_CT的診斷效能。Renker等^[11]的一項(xiàng)回顧性研究納入53例患者和67支血管，以血管為分析單位，F(xiàn)FR_CT的敏感度和特異度分別為85%和85%，F(xiàn)FR_CT與FFR_ICA相關(guān)性良好（相關(guān)系數(shù)為0.66），這與前述3個(gè)大的多中心臨床研究結(jié)果相似（相關(guān)系數(shù)區(qū)間為0.63~0.82）。Coenen等^[8]回顧性評(píng)估了106例患者189支血管，顯示FFR_CT和CCTA診斷準(zhǔn)確性分別為75%和56%。與CCTA相比，F(xiàn)FR_CT的特異度明顯提高（分別為65%和38%），敏感度有相對(duì)提高（88%和81%）。同基于HeartFlow算法的研究結(jié)果相似，基于cFFR的研究結(jié)果顯示，與單獨(dú)使用CCTA相比，F(xiàn)FR_CT可以顯著提高診斷準(zhǔn)確性。Yang等^[12]研究也有相似的結(jié)果，納入72例患者和138支血管，以血管為分析單位，F(xiàn)FR_CT的診斷敏感度和特異度分別為87%和77%，CCTA相應(yīng)值分別為94%和66%。盡管單中心研究均使用一致的FFR_CT軟件，診斷準(zhǔn)確性依然有差異，可能與回顧性研究的選擇性偏倚有關(guān)?？傊?，與FFR_ICA相比，F(xiàn)FR_CT總的診斷敏感度及特異度分別為76%和84%^[13]，可以幫助疑似或已知穩(wěn)定心絞痛患者識(shí)別缺血特異性病灶，可作為有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈檢查的替代工具。

3．冠狀動(dòng)脈臨界病變的評(píng)價(jià)：

冠狀動(dòng)脈狹窄程度為30%~70%的病變稱為臨界病變，其發(fā)生率遠(yuǎn)高于重度狹窄病變。部分臨界病變是導(dǎo)致急性冠狀動(dòng)脈綜合征的罪犯病變，故評(píng)估其功能對(duì)治療決策有重要影響，是臨床診治冠心病所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。常規(guī)CCTA在鑒別冠狀動(dòng)脈臨界病變特異性缺血的能力有限，而FFR_CT可以指導(dǎo)這些患者后續(xù)的治療決策，進(jìn)一步行冠狀動(dòng)脈造影檢查、血管重建或保守治療。DISCOVER-FLOW的亞組研究納入182例患者150處臨界病灶（狹窄程度為30%~69%），結(jié)果顯示，F(xiàn)FR_CT和常規(guī)CCTA診斷的準(zhǔn)確性和特異度分別為71%和67%、63%和72%。與常規(guī)CCTA相比，F(xiàn)FR_CT能較好地發(fā)現(xiàn)病灶特異性缺血（曲線下面積分別為0.79和0.53）^[5]。在NXT研究的235例臨界病變（30%~70%）患者中，F(xiàn)FR_CT發(fā)現(xiàn)缺血性病灶的準(zhǔn)確性和特異度為80%和85%，而常規(guī)CCTA的對(duì)應(yīng)值為51%和93%，F(xiàn)FR_CT重新正確劃分了68%的假陽(yáng)性患者^[7]。在一項(xiàng)前瞻性單中心研究中，Kruk等^[14]通過采用基于工作站的降維模式（cFFR_CFD）計(jì)算FFR_CT，納入96例患者96處臨界病灶，以血管為分析單位，F(xiàn)FR_CT的敏感度和特異度分別為76%和72%；常規(guī)CCTA對(duì)應(yīng)值分別為100%和2%；ROC分析顯示CCTA的曲線下面積為0.66，F(xiàn)FR_CT則有明顯提高，其對(duì)應(yīng)值為0.84。然而，該研究中為了達(dá)到至少90%的診斷準(zhǔn)確性，將FFR_CT值應(yīng)該嚴(yán)格<0.74。

4．冠狀動(dòng)脈鈣化性病變的評(píng)價(jià)：

重度鈣化斑塊可引起嚴(yán)重的線束硬化偽影，干擾CCTA對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄程度的評(píng)估。最新的研究顯示FFR_CT結(jié)合血流剪應(yīng)力、血液流速等其他血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，可避免CCTA對(duì)鈣化斑塊的過度評(píng)估。在一項(xiàng)NXT亞組研究中，N?rgaard等^[15]通過鈣化積分（agatston score，AS）對(duì)214例患者的冠狀動(dòng)脈鈣化情況進(jìn)行評(píng)價(jià)（按照四分位數(shù)法進(jìn)行分組），評(píng)估鈣化對(duì)FFR_CT診斷效能的影響。研究顯示，在每個(gè)區(qū)組間FFR_CT的準(zhǔn)確性、敏感度、特異度差異并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；FFR_CT在重度鈣化負(fù)荷（AS：416~3 599）和中低鈣化積分（AS：0~415）中有相同的診斷效能（曲線下面積分別為0.86和0.92）。與常規(guī)CCTA相比，F(xiàn)FR_CT在每個(gè)AS積分區(qū)間都有較高的診斷準(zhǔn)確性和特異度。以血管為分析單位，與常規(guī)CCTA相比，F(xiàn)FR_CT提高了發(fā)現(xiàn)特異性缺血病灶的診斷效能（曲線下面積分別為0.91和0.71）。然而，以患者為分析單位，F(xiàn)FR_CT與常規(guī)CCTA在診斷準(zhǔn)確性上差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是納入了12%的無法診斷的病例，對(duì)整體準(zhǔn)確性產(chǎn)生了影響。在另一項(xiàng)REAL-FFRCT前瞻性研究中，43例患者中有8例（13支血管）為重度鈣化患者（AS>1 000），F(xiàn)FR_CT表現(xiàn)出與輕中度鈣化患者（AS≤1 000）相似的診斷能力（相關(guān)系數(shù)為0.81）^[16]。上述研究表明，F(xiàn)FR_CT在冠狀動(dòng)脈鈣化病變中有較高的診斷效能，優(yōu)于常規(guī)CCTA。需要注意的是，目前這些研究中納入重度鈣化患者（AS>1 000）的比例相對(duì)較少，需要更多大規(guī)模的研究來驗(yàn)證重度鈣化FFR_CT診斷效能的影響；基于人工智能算法的cFFR目前還沒有證據(jù)表明能可靠地評(píng)價(jià)重度鈣化病變。

三、臨床意義

1．指導(dǎo)患者后續(xù)診療策略：

穩(wěn)定性胸痛是常見的臨床癥狀，需通過無創(chuàng)或有創(chuàng)的檢查手段評(píng)估是否有冠心病并指導(dǎo)后續(xù)治療。PROMISE研究顯示^[17]，與其他功能檢查手段相比，僅基于CCTA指導(dǎo)的治療策略增加了50%的胸痛患者進(jìn)行介入檢查，而經(jīng)證實(shí)其中25%的患者并沒有冠心病。FFR_CT可提供冠狀動(dòng)脈的解剖和功能信息，可以解決這一問題，提高臨床檢查效率和安全。PLATFORM研究評(píng)價(jià)FFR_CT對(duì)584例疑有冠心病患者診療過程的影響^[18]。這些患者分為ICA組或傳統(tǒng)非侵入檢查組，其中約一半患者隨機(jī)進(jìn)行FFR_CT指導(dǎo)的決策管理，主要終點(diǎn)為計(jì)劃行ICA檢查組的患者在90 d內(nèi)行ICA檢查并沒有阻塞性冠心病，次要終點(diǎn)為出現(xiàn)主要心臟不良事件（major adverse cardiac events，MACE），包括死亡、心肌梗死和未計(jì)劃的血運(yùn)重建術(shù)。在主要終點(diǎn)方面，計(jì)劃行ICA檢查組，經(jīng)ICA檢查證實(shí)FFR_CT隊(duì)列中無阻塞性冠心病者24例（12%），普通醫(yī)療隊(duì)列中有137例，兩個(gè)隊(duì)列表現(xiàn)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。FFR_CT隊(duì)列組取消ICA的比率為61%，在接下來90 d隨訪期內(nèi)無MACE發(fā)生。經(jīng)1年隨訪期，基于FFR_CT證實(shí)并不需要行ICA檢查的117例患者并沒有出現(xiàn)MACE^[19]。RIPCORD試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)基于FFR_CT作出治療決策是有信心的、恰當(dāng)和合理的^[20]，其研究了FFR_CT是否有能力顯示病灶特異性缺血并影響冠心病患者的治療策略。3名介入心臟病學(xué)家回顧分析了200例患者的資料，并一致商議每例患者適合的治療方式，包括積極的藥物治療、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療+積極的藥物治療、冠狀動(dòng)脈旁路搭橋術(shù)等，或需要進(jìn)一步檢查。增加FFR_CT信息后再經(jīng)心臟病學(xué)家一致回顧研究資料和重新評(píng)估治療策略，其中23%的患者改成積極的藥物治療，經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療降低5%，冠狀動(dòng)脈旁路搭橋術(shù)增加了0.5%?？傊?2例患者改變治療策略，16例患者經(jīng)FFR_CT指導(dǎo)改變策略進(jìn)行血運(yùn)重建。N?rgaard等^[21]研究FFR_CT在臨床實(shí)際中對(duì)治療決策及其后續(xù)診斷流程的應(yīng)用和評(píng)估。在1 248例行CTA檢查，F(xiàn)FR_CT評(píng)價(jià)189例中度冠狀動(dòng)脈狹窄患者，以FFR_ICA≤0.80或瞬時(shí)無波型比值≤0.90為參考標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)FR_CT≤0.80認(rèn)為缺血性病灶，F(xiàn)FR_CT正確區(qū)分了73%的患者和70%的血管。在12個(gè)月的隨訪周期內(nèi)，F(xiàn)FR_CT>0.8推遲進(jìn)行ICA檢查的患者并未經(jīng)歷MACE?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，可以認(rèn)為臨床工作流程中實(shí)施FFR_CT對(duì)后續(xù)檢查和治療決策會(huì)產(chǎn)生積極影響，避免不必要的介入檢查。

2．社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)獲益：

在醫(yī)療資源有限的時(shí)代，社會(huì)上對(duì)既能有效診斷又節(jié)約成本的影像技術(shù)需求日益增加。一直以來，醫(yī)學(xué)影像科試圖提供有力的證據(jù)顯示影像檢查可以提高患者預(yù)后并節(jié)省醫(yī)療成本。PLATFORM的亞組研究評(píng)估了FFR_CT對(duì)成本效率和生活質(zhì)量的影響^[22]，在90 d的隨訪周期內(nèi)進(jìn)行成本核算，包括診斷技術(shù)和介入檢查的數(shù)量、住院費(fèi)用和藥物治療費(fèi)用。在計(jì)劃介入檢查組，與標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療隨訪組相比，F(xiàn)FR_CT指導(dǎo)組成本降低了32%，而在計(jì)劃非介入檢查組，成本上兩者差異并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在成本核算的校正模式上，與標(biāo)準(zhǔn)治療策略相比，F(xiàn)FR_CT指導(dǎo)治療策略仍降低20%的成本。而且在90 d隨訪周期內(nèi)，在計(jì)劃非介入檢查組，與標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療隨訪組相比，F(xiàn)FR_CT指導(dǎo)隨訪組生活質(zhì)量分?jǐn)?shù)有提高，在計(jì)劃行介入檢查組，兩者間差異并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在之后1年隨訪期后證實(shí)在計(jì)劃介入組中，CCTA和選擇性FFR_CT治療策略降低33%的成本^[19]。Kimura等^[23]分析NXT試驗(yàn)中254例患者的臨床資料，估計(jì)與原本的ICA指導(dǎo)治療策略相比，應(yīng)用FFR_CT指導(dǎo)策略會(huì)降低32%的成本和19%的心臟事件率?？傊?，對(duì)于疑似冠心病患者，在接受ICA檢查前應(yīng)用FFR_CT檢查，無論從長(zhǎng)期還是短期來看，均可減少醫(yī)療資源使用，降低成本，同時(shí)顯著提高生存質(zhì)量。

3．結(jié)合虛擬支架術(shù)指導(dǎo)介入治療策略：

冠心病患者心肌缺血的程度是心臟不良事件的重要危險(xiǎn)因素，經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療進(jìn)行血運(yùn)重建可改善患者的癥狀和臨床結(jié)果，而此技術(shù)經(jīng)常高估狹窄程度和低估病變長(zhǎng)度，F(xiàn)FR_ICA可實(shí)現(xiàn)功能評(píng)估狹窄血管，提供客觀證據(jù)，因其為有創(chuàng)檢查，臨床應(yīng)用有限。FFR_CT可發(fā)現(xiàn)特異性缺血病灶，通過虛擬支架放置來評(píng)估冠狀動(dòng)脈支架的臨床后果，幫助指導(dǎo)介入治療，作為經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療檢查的直接看門人。在一項(xiàng)包括44例患者48處病灶的單中心研究中，Kim等^[24]應(yīng)用FFR_CT虛擬模擬運(yùn)算模式來預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈支架策略的功能后果，在介入手術(shù)前后對(duì)特異性缺血病灶進(jìn)行FFR_ICA測(cè)定，在虛擬支架置入前后計(jì)算FFR_CT值。研究顯示，F(xiàn)FR_ICA和支架置入前后的FFR_CT有良好的一致性。因此，F(xiàn)FR_CT可幫助計(jì)劃行經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入支架置入術(shù)選擇目標(biāo)病灶和支架大小，并預(yù)測(cè)支架放置后的功能后果。