在临床实践中，冠脉功能学的应用场景往往局限于术前判断某个病变是否缺血，但在手术规划、术中评估和术后优化等方面，功能学同样也大有用武之地，其中，基于功能学的虚拟支架技术可以通过术前生理学回撤测定病变处压力阶差，预估病变处理后生理学结果，进而规划介入手术方案。本文将就虚拟支架技术在PCI中的应用进行初步探讨。
研究表明，充血态下血流随病变狭窄程度的变化较大，当狭窄程度超过40%~50%时血流明显减少，而静息态下血流随病变狭窄程度的变化较小。因此解除病变后充血态时靶血管血流会显著增加，而静息态时靶血管血流的变化很小1(图1)。
图1 病变解除后充血态与静息态血流的对比
图2 串联病变在充血态下引起的血流相互作用
若在充血态下预测病变解除后的FFR，需要用球囊封闭血管测量楔形压，且推导公式非常复杂（图2），很难在临床中应用。而静息态下解除病变前后靶血管血流量基本不变，其生理学原理是冠脉的自动调节机制确保了静息血流稳定，远端微循环起到了关键调控作用，在静息状态下，微循环扩张以维持静息血流，即使严重的心外膜动脉狭窄，血流变化都很小，也因为如此，静息状态下弥漫病变或串联病变中的病变相互影响非常小。基于此原理，静息状态下量化预测弥漫病变或串联病变中单个或某几个病变的影响是可行的。
2014年，Nijjer SS等2在串联病变和/或弥漫性病变血管中利用瞬时无波形比（iFR）回撤曲线构建血管生理学图，计算病变处缺血严重程度并根据病变位置预测支架植入后iFR (iFRexp)，与实际PCI后iFR (iFRobs)进行比较，结果表明两者平均差异仅为0.016±0.004，iFRexp及iFRobs与实际术前的iFR差值相关性强(r = 0.97, p < 0.001)，由此，研究者们提出“Virtual Intervention”，即虚拟支架的雏形(图3)。
图3预测iFR与实际iFR对比
此后，Yuetsu Kikuta等展开了国际多中心研究，对串联和弥漫的临界病变进行iFR回撤测量，据此预测术后iFR结果，并定义了术后预估iFR算法：Predicted iFR=Pre-PCI iFR+ iFR gradient（iFR 变化梯度），术后再进行iFR回撤实测，对比实际与预测的术后iFR值。研究总共纳入128例患者(134条血管)，预测iFR为0.93±0.05，实际iFR为0.92±0.06，两者的误差非常小，为1.4±0.5%3。
（1）飞利浦iFR造影配准及术后iFR预测功能（图4）
图4 飞利浦iFR造影配准及术后iFR预测功能
飞利浦iFR系统可预测术后iFR的值，对于弥漫/串联病变可帮助医生更好地进行手术规划。其计算方法为：iFR预测值=术前iFR+病变两端△iFR
（2）北芯cRR虚拟支架功能（图5）
图5 cRR虚拟支架功能
cRR系统在回撤曲线的压力阶跃处进行标记并增加Marker，在两个Marker间可自动显示Pd及cRR的差值，并能够在两个Marker间增加虚拟支架，同时显示术后cRR的预测值，对于弥漫/串联病变可帮助医生更好地进行手术规划。其计算方法：cRR预测值=术前cRR+病变两端△cRR
基于NHPR技术的虚拟支架技术使得冠脉功能学的应用场景得到了进一步扩展，但由于其仍然需要侵入性操作，在临床实践中的使用还是受到一定的限制，近年来，随着计算生理学技术的不断发展，虚拟支架技术得到了更为广泛的应用（图6），并积累了更充分的循证医学证据。
图6 博动QFR虚拟支架系统
AQVA研究4入选300例患者（356支血管）1：1随机至QFR虚拟支架组或造影指导组。虚拟支架组中，术者通过虚拟支架功能，在满足残余QFR≥0.90的前提下，使用长度最短的支架策略；造影指导组，根据术者经验选择支架策略。研究结果发现虚拟支架技术指导的PCI在获得最优术后生理学结果数量及比例均优于传统的血管造影指导的PCI，绝对差值达8.5%；且虚拟支架优化了超过四分之一的患者的PCI手术计划（图7）。
图7 AQVA研究J结果
AQVA II研究5入选了305例复杂且高危（complex and high-risk procedures ,CHIP）患者，使用更新一代的QFR作为指导治疗手段。比较造影 vs 生理学（QFR/FFR）指导PCI对术后生理学的影响，按1：2随机入组造影组及生理学组，QFR组按虚拟支架规划进行手术，对于单支血管多处病变，FFR组需行多次回撤以制定干预规划。结果表明与传统造影组相比，基于生理学指导的PCI组术后FFR＞0.86的比例显著更高(77% vs. 54%)；生理组中QFR与FFR亚组术后FFR中位数无差异（0.89 vs 0.89；P=0.38)，与FFR组相比，采用QFR虚拟支架技术指导手术的患者手术时间、造影剂剂量、生理学测量次数均明显更少（P＜0.01)。（图8）
图8 AQVA II研究结果
AQVA系列研究证实了采用QFR虚拟支架技术规划介入手术，相较于造影指导可使患者获得更好的术后结果，相较于基于压力导丝的生理学技术更具简便性、经济性及安全性。
既往的一系列研究揭示，PCI术后的冠脉功能学指标能影响远期预后6,7，且根据术后功能学指标进行手术结果优化是可行的8，但是由于手术时间、辐射及造影剂的增多，术后评估在临床实践中使用率较低。虚拟支架技术通过预估病变处理后靶血管的生理学结果，从另一个角度评估术后功能学情况，进一步开拓了冠脉功能学的应用场景。
作者简介
胡洵
中山大学附属第一医院（点击进入专家个人主页）
副主任医师，硕士研究生导师。哥伦比亚大学心血管研究基金会博士后，亚太介入心脏病学会委员，中国心血管医生创新俱乐部执行委员，中国介入心脏病大会工作组成员，中国冠脉腔内影像及功能学青年医师俱乐部会员，广东省介入性心脏病学会理事，广东省医学会心血管病分会影像学组委员。
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