Fast virtual functional assessment of intermediate coronary lesions using routine angiographic data and blood flow simulation in humans: comparison with pressure wire – fractional flow reserve

Papafaklis, Michail I.; Muramatsu, Takashi; Ishibashi, Yutaka; Λάκκας, Λάμπρος; Nakatani, Shimpei; Bourantas, Christos V.; Ligthart, Jürgen; Onuma, Yoshinobu; Echavarría‐Pinto, Mauro; Tsirka, Georgia; Kotsia, Anna; Nikas, Dimitrios; Mogabgab, Owen; Geuns, Robert Jan van; Naka, Katerina K.; Fotiadis, Dimitrios I.; Brilakis, Emmanouil S.; García‐García, Héctor M.; Escaned, Javier; Zijlstra, Felix; Michalis, Lampros K.; Serruys, Patrick W.

doi:10.4244/eijy14m07_01

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“…Most existing FFR computation methods for invasive coronary angiography predominantly rely on computational fluid dynamics 5, 6, 16. Inherited limitations of these methods may exist related to generating theoretical boundary conditions to create a “one‐size‐fits‐all”, and to long computation time for blood flow simulations.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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Diagnostic Performance of In‐Procedure Angiography‐Derived Quantitative Flow Reserve Compared to Pressure‐Derived Fractional Flow Reserve: The FAVOR II Europe‐Japan Study

Westra

Andersen

Campo

et al. 2018

JAHA

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270

305

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BackgroundQuantitative flow ratio (QFR) is a novel modality for physiological lesion assessment based on 3‐dimensional vessel reconstructions and contrast flow velocity estimates. We evaluated the value of online QFR during routine invasive coronary angiography for procedural feasibility, diagnostic performance, and agreement with pressure‐wire–derived fractional flow reserve (FFR) as a gold standard in an international multicenter study.Methods and Results FAVOR II E‐J (Functional Assessment by Various Flow Reconstructions II Europe‐Japan) was a prospective, observational, investigator‐initiated study. Patients with stable angina pectoris were enrolled in 11 international centers. FFR and online QFR computation were performed in all eligible lesions. An independent core lab performed 2‐dimensional quantitative coronary angiography (2D‐QCA) analysis of all lesions assessed with QFR and FFR. The primary comparison was sensitivity and specificity of QFR compared with 2D‐QCA using FFR as a reference standard. A total of 329 patients were enrolled. Paired assessment of FFR, QFR, and 2D‐QCA was available for 317 lesions. Mean FFR, QFR, and percent diameter stenosis were 0.83±0.09, 0.82±10, and 45±10%, respectively. FFR was ≤0.80 in 104 (33%) lesions. Sensitivity and specificity by QFR was significantly higher than by 2D‐QCA (sensitivity, 86.5% (78.4–92.4) versus 44.2% (34.5–54.3); P<0.001; specificity, 86.9% (81.6–91.1) versus 76.5% (70.3–82.0); P=0.002). Area under the receiver curve was significantly higher for QFR compared with 2D‐QCA (area under the receiver curve, 0.92 [0.89–0.96] versus 0.64 [0.57–0.70]; P<0.001). Median time to QFR was significantly lower than median time to FFR (time to QFR, 5.0 minutes [interquartile range, –6.1] versus time to FFR, 7.0 minutes [interquartile range, 5.0–10.0]; P<0.001).ConclusionsOnline computation of QFR in the catheterization laboratory is clinically feasible and is superior to angiographic assessment for evaluation of intermediary coronary artery stenosis using FFR as a reference standard.Clinical Trial Registration URL: https://www.clinicaltrials.gov. Unique identifier: NCT02959814.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…To further expand the use of physiological‐guided percutaneous coronary intervention, coronary computed tomography angiography– and invasive coronary angiography–based computation methods were developed for less‐invasive FFR approximation 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Diagnostic Performance of In‐Procedure Angiography‐Derived Quantitative Flow Reserve Compared to Pressure‐Derived Fractional Flow Reserve: The FAVOR II Europe‐Japan Study

Westra

Andersen

Campo

et al. 2018

JAHA

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270

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“…Improvements on virtual FFR estimation (Morris et al, 2013;Papafaklis et al, 2014;Tu et al, 2014;Morris et al, 2015) or virtual stenting (Larrabide et al, 2012) could make these technologies available for intraoperative decision making. Real-time simulation of deployment of stent deployment and computation of the resulting hemodynamic changes by the help of 3D/4D reconstructions can be set as the next targets for clinical tool development.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…Virtual FFR via non-invasive imaging (CCTA, MRA) could pave the way for a non-invasive diagnosis of moderate stenosis. On the other hand, it is also feasible to calculate virtual FFR from the 3D reconstruction obtained from invasive X-ray coronary angiography (Morris et al, 2013;Papafaklis et al, 2014;Tu et al, 2014).…”

Section: Necessity and Potential Uses Of Coronary Artery Reconstructionmentioning

confidence: 99%

Reconstruction of coronary arteries from X-ray angiography: A review

Çimen

Gooya

Graß

et al. 2016

Medical Image Analysis

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Despite continuous progress in X-ray angiography systems, X-ray coronary angiography is fundamentally limited by its 2D representation of moving coronary arterial trees, which can negatively impact assessment of coronary artery disease and guidance of percutaneous coronary intervention. To provide clinicians with 3D/3D+time information of coronary arteries, methods computing reconstructions of coronary arteries from X-ray angiography are required. Because of several aspects (e.g. cardiac and respiratory motion, type of X-ray system), reconstruction from X-ray coronary angiography has led to vast amount of research and it still remains as a challenging and dynamic research area. In this paper, we review the state-of-the-art approaches on reconstruction of high-contrast coronary arteries from X-ray angiography. We mainly focus on the theoretical features in model-based (modelling) and tomographic reconstruction of coronary arteries, and discuss the evaluation strategies. We also discuss the potential role of reconstructions in clinical decision making and interventional guidance, and highlight areas for future research.

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“…auch Daten dazu liefern, ob und wann Messungen von pd/pa ohne Hyperämi-einduktion aussagekräftig sind.Gleichzeitig werden derzeit zahlreiche Verfahren zur nichtinvasiven und druckdrahtlosen FFR-Bestimmung mittels "computational fluid dynamics" (CFD), z. B. anhand von CT-Daten[73][74][75][76], 3-dimensional rekonstruierter Koronarangiogramme[77][78][79][80][81] und OCT (optische Kohärenztomographie)-Datensätzen [82, 83] evaluiert. Allerdings sind sie noch in der Phase der Entwicklung und Validierung und nicht zum klinischen Einsatz bereit.…”

unclassified

Fraktionelle Flussreserve in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung

et al. 2016

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Die invasive Bestimmung der fraktionellen Flussreserve ("fractional flow reserve", FFR) gestattet die Ermittlung der hämodynamischen Relevanz von Stenosen der Koronararterien [1]. Empfohlen wird die Bestimmung der FFR bei Stenosen von 50-90 % des Gefäß-durchmessers, wenn kein nichtinvasiver Ischämienachweis vorliegt. Zur Messung der FFR wird ein mit Drucksensor bestückter Draht oder Mikrokatheter in die Koronararterie eingeführt. Unter maximaler Hyperämie wird dann das Verhältnis von mittlerem Blutdruck distal der Stenose (pd) zum aortalen Mitteldruck (pa) bestimmt. In der Regel wird ab einer FFR (pd/pa) von 0,80 oder weniger von einer hämodynamisch relevanten Stenose ausgegangen. Aufgrund der Resultate mehrerer randomisierter, prospektiver Studien, bei denen die Entscheidung zur Revaskularisation von der FFR abhängig gemacht wurde, hat die FFR-Messung einen hohen klinischen Stellenwert. Sie ist für Stenosen > 50 % und < 90 % Diameterreduktion bei Fehlen eines eindeutigen nichtinvasiven Ischämienachweises mit dem Empfehlungsgrad ("class of recommendation") I und dem Evidenzgrad "A" in den 2014 publizierten Leitlinien zur Koronarrevaskularisation der European Society of Cardiology versehen [2]. In einem großen Register zeigte sich, dass bei 43 % aller Patienten die FFR-Messung im Vergleich zur rein visuellen Einschät-zung von Koronarstenosen die weitere Behandlung des Patienten verändert [3]. Selbst wenn ein nichtinvasiver Ischämi-enachweis vorliegt, ändert die FFR-Messung häufig die Einschätzung der Relevanz einer Stenose [4]. Allerdings verlassen sich viele interventionelle Kardiologen trotz der Evidenz für das Verfahren eher auf den visuell eingeschätzten angiographischen Schweregrad, als die FFRMessung einzusetzen [5]. In Deutschland werden FFR-Messungen derzeit nur bei etwa 5 % aller invasiven Koronarangiographien vorgenommen [6]. Gründe hierfür sind neben dem logistischen Aufwand vermutlich das Befürchten mögli-cher Komplikationen und evtl. zudem eine gewisse Unsicherheit über die optimale Durchführung und Interpretation der FFR-Messung -gerade auch in komplexen Situationen wie bei Mehrgefäßer-krankung, Hauptstammstenosen, seriellenStenosenoderbeiPatientenmitaortokoronaren Bypassgefäßen. Weiterhin ist die Messung zwar technisch nicht sehr anspruchsvoll, doch müssen einige wichtige Punkte beachtet werden, um Fehlinterpretationen zu vermeiden. In diesem Dokument sind daher Empfehlungen zur Indikationsstellung, Durchführung und Interpretation der FFR-Messung zusammengestellt. Nicht für alle klinische Patientenkollektive und Situationen liegen aussagekräftige randomisierte Studien vor -in den FA-ME-Studien z. B. waren Patienten mit Hauptstammstenose, mit einer linksventrikulären Hypertrophie und mit einer linksventrikulären Ejektionsfraktion (LV-EF) unter 30 % ausgeschlossen, und nur Läsionen in Gefäßen mit zumindest 2,5 mm Referenzdiameter wurden berücksichtigt [7]. Dieser Expertenkonsens ist deswegen keine systematische Darstellung oder Metaanalyse aller bisher publizierten Daten, er beruht vielmehr neben der ...

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Fast virtual functional assessment of intermediate coronary lesions using routine angiographic data and blood flow simulation in humans: comparison with pressure wire – fractional flow reserve

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Diagnostic Performance of In‐Procedure Angiography‐Derived Quantitative Flow Reserve Compared to Pressure‐Derived Fractional Flow Reserve: The FAVOR II Europe‐Japan Study

Diagnostic Performance of In‐Procedure Angiography‐Derived Quantitative Flow Reserve Compared to Pressure‐Derived Fractional Flow Reserve: The FAVOR II Europe‐Japan Study

Reconstruction of coronary arteries from X-ray angiography: A review

Fraktionelle Flussreserve in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung

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