La Angiografía Coronaria por Tomografía Computarizada (CTA) es un método no invasivo, que permite la visualización de arterias coronarias. Estudios previos han demostrado el alto grado de precisión diagnóstica de este método, comparado con la Angiografía Coronaria Invasiva (ICA), sin embargo, la CTA tiene tendencia a sobreestimar en un 15-20% la estenosis.
Avances recientes en la Dinámica Computarizada de Líquidos, permiten la determinación del flujo y presión en arterias coronarias por CTA, durante el reposo y en estado hiper-hémico, sin necesidad de practicar otros exámenes. Es decir, que un resultado negativo tiene un valor predictivo negativo del 93-96%, para enfermedad ateromatosa coronaria.
La FFR determina la relación de flujo coronario máximo a través de una arteria estenótica y es actualmente, el único método diagnóstico para la detección si una estenosis es hemodinámicamente significativa y capaz de producir Isquemia, utilizando imágenes por CTA o ICA.
En los estudios DISCOVER-FLOW y DeFACTO, el FFR derivado de las imágenes obtenidas por CTA demostró ser superior y más preciso que las imágenes estenóticas coronarias obtenidas sin medición del FFR.
La revascularización coronaria que se realiza durante un ICA, sin medición del FFR es de menor beneficio clínico, que la obtenida con la medición del FFR y sin y con inducción del estado hiper-hémico producido con adenosina, ya que se puede observar que la disminución de flujo empieza con estenosis hasta del 40% y la reducción es más severa entre mayor es la estenosis.
“El estudio FAME 1 que incluyó 1,005 pacientes con enfermedad coronaria de varios vasos, el FFR orientó hacia una mejor revascularización en pacientes con estenosis y presentó un 28% menos de eventos cardiacos futuros severos post-colocación de stent-s, cuando el ICA se realiza conjuntamente con el FFR”.
Por otro lado, en el estudio FAME 2 con revascularización guiada por FFR, se redujo la necesidad de revascularización urgente en pacientes con enfermedad coronaria estable y lesiones hemodinámicas significativas.
En los estudios COURAGE y FAME 1, DEFER y FAME 2 se ha visto que la relación entre estenosis coronaria e isquemia miocárdica es más compleja, por ejemplo, en el estudio de medicina nuclear COURAGE, pacientes con estenosis mayor del 70% sólo el 32% presentaron isquemia severa y 42% presentaron perfusión miocárdica disminuida en grado ligero o ninguna.
Otros test para evaluar la enfermedad coronaria como la Ecocardiografía por Estrés, Resonancia Magnética, Perfusión Miocárdica Nuclear, estiman adecuadamente anormalidades de movimiento de la pared ventricular y diferencias de la Reserva de Flujo Coronario por regiones, identifican a pacientes que tiene una estenosis severa, sin embargo, estos test son poco específicos para discriminar lesiones coronarias causantes de isquemia, por ejemplo, perfusión miocárdica nuclear identifica territorios isquémicos en el 50%, pero los subestima en el 36% ó los sobreestima en el 22%.
La FFR por Tomografía también reconstruye un modelo anatómico tridimensional de arterias coronarias, que incluye información del lumen arterial, pared y espacio periarterial, la Fracción de Eyección, grosor de paredes ventriculares, espesor septum interventricular e interauricular, espacio pericárdico, arterias pulmonares, presión aórtica, resistencia microcirculación, soluciones numéricas de las leyes físicas que gobiernan la dinámica de fluidos. Esta combinación de anatomía, fisiología y dinámica de flujos, permite estimar por la computadora en forma objetiva el flujo coronario y presión.
RELACION ENTRE FORMA Y FUNCION
La data anatómica obtenida por Tomografía también contiene información del flujo sanguíneo coronario, porque en el sistema circulatorio la “función sigue a la forma”. La relación entre forma / función es universal y permite al sistema circulatorio un adecuado flujo de sangre a los órganos dependiendo de su estado fisiológico, es decir, si es durante el reposo o en ejercicio y adaptarse a enfermedades crónicas, en la que las arterias coronarias se pueden contraer o dilatar, ejemplo, ejercicio, fístula arteriovenosa.
Las “Leyes Alométricas Escalantes” que se aplican, permiten relacionar la masa con la forma, anatomía con fisiología, siendo aplicables al sistema cardiovascular y se establece una relación entre el tamaño del órgano y el flujo.
La masa del volumen miocárdico puede ser calculada y es fácilmente estimada por los datos volumétricos obtenidos por la Tomografía.
La Ley de Murray (1926) establece la relación entre tamaño del vaso, ritmo del flujo y el nivel de estrés en la superficie de la íntima arterial, para mantener la homeostasis.
La relación entre flujo y diámetro puede ser evaluada por medio de la Ley de Poiseuille’s, en la cual las arterias pueden modular su tamaño y diámetro dependiendo del flujo que llevan y el estrés detectado en el endotelio arterial es el que envía la señal. Este reflejo adaptativo persiste incluso en presencia de arterioesclerosis. En consecuencia, una arteria coronaria con bajo flujo disminuirá su calibre.
Las ramas coronarias pequeñas tienen mayor resistencia al flujo que las grandes y la resistencia de flujo distal a una estenosis, está directamente relacionada con el número y tamaño de las arterias distales.
DINÁMICA DE FLUJO
El flujo coronario y la presión pueden ser calculados por medio de la ecuación de Navier-Stokes que analiza 3 componentes de la velocidad de flujo siendo : la propiedad física de la sangre, la densidad y la viscosidad, cada uno en relación a función, posición y tiempo.
Como es virtualmente imposible representar el corazón y más de 5 billones de arterias en el cuerpo humano, ya que solo las arterias cerebrales tienen aproximadamente 860 Kms de longitud, se utilizan los métodos numéricos para resolver la dinámica de fluidos que se conocen como Métodos Computarizados de Dinámica de Fluidos (CFD).
FLUJO ARTERIAL CORONARIO
La información de FFR obtenida por la Tomografía se combina con el CFD y reconstruyen un modelo arterial para analizar con algoritmos especiales un segmento del lumen arterial y ramas hasta el límite de resolución, que permite la Tomografía. La segmentación permite obtener información topográfica de las arterias coronarias, identificar, analizar y localizar segmentariamente placas ateromatosas, esta información de millones de datos se procesa en una supercomputadora adicional.
FFR OBTENIDO POR TOMOGRAFIA
El cálculo del FFR requiere otros parámetros del corazón y sistema circulatorio, microcirculación coronaria, información aorta ascendente y de arterias coronarias epicárdicas, que se obtienen de la data tomográfica, así como fracción de eyección, presión y flujo en el origen de la aorta ascendente, origen de arterias coronarias y su relación entre presión y flujo con la microcirculación coronaria forzada por la hiperhemia con adenosina, entonces la ecuación del FFR por Tomografía incluye flujo de sangre, velocidad y presión, en reposo y en demanda del estado hiperhémico, obteniéndose también una presión promedio en aorta ascendente durante la hiperhemia.
Este cálculo matemático fisiológico solo se realiza en el laboratorio Heart-Flow en Redwood, California, donde se envían las imágenes por e-mail o en CD. El análisis dura entre una y seis horas dependiendo de la cantidad de arterias coronarias con enfermedad arterioesclerótica.
A continuación presentamos un video del método desarrollado por este laboratorio.
La FFR determina la relación de flujo coronario máximo a través de una arteria estenótica y es actualmente, el único método diagnóstico para la detección si una estenosis es hemodinámicamente significativa y capaz de producir Isquemia, utilizando imágenes por CTA o ICA.
En los estudios DISCOVER-FLOW y DeFACTO, el FFR derivado de las imágenes obtenidas por CTA demostró ser superior y más preciso que las imágenes estenóticas coronarias obtenidas sin medición del FFR.
La revascularización coronaria que se realiza durante un ICA, sin medición del FFR es de menor beneficio clínico, que la obtenida con la medición del FFR y sin y con inducción del estado hiper-hémico producido con adenosina, ya que se puede observar que la disminución de flujo empieza con estenosis hasta del 40% y la reducción es más severa entre mayor es la estenosis.
“El estudio FAME 1 que incluyó 1,005 pacientes con enfermedad coronaria de varios vasos, el FFR orientó hacia una mejor revascularización en pacientes con estenosis y presentó un 28% menos de eventos cardiacos futuros severos post-colocación de stent-s, cuando el ICA se realiza conjuntamente con el FFR”.
Por otro lado, en el estudio FAME 2 con revascularización guiada por FFR, se redujo la necesidad de revascularización urgente en pacientes con enfermedad coronaria estable y lesiones hemodinámicas significativas.
En los estudios COURAGE y FAME 1, DEFER y FAME 2 se ha visto que la relación entre estenosis coronaria e isquemia miocárdica es más compleja, por ejemplo, en el estudio de medicina nuclear COURAGE, pacientes con estenosis mayor del 70% sólo el 32% presentaron isquemia severa y 42% presentaron perfusión miocárdica disminuida en grado ligero o ninguna.
Otros test para evaluar la enfermedad coronaria como la Ecocardiografía por Estrés, Resonancia Magnética, Perfusión Miocárdica Nuclear, estiman adecuadamente anormalidades de movimiento de la pared ventricular y diferencias de la Reserva de Flujo Coronario por regiones, identifican a pacientes que tiene una estenosis severa, sin embargo, estos test son poco específicos para discriminar lesiones coronarias causantes de isquemia, por ejemplo, perfusión miocárdica nuclear identifica territorios isquémicos en el 50%, pero los subestima en el 36% ó los sobreestima en el 22%.
La FFR por Tomografía también reconstruye un modelo anatómico tridimensional de arterias coronarias, que incluye información del lumen arterial, pared y espacio periarterial, la Fracción de Eyección, grosor de paredes ventriculares, espesor septum interventricular e interauricular, espacio pericárdico, arterias pulmonares, presión aórtica, resistencia microcirculación, soluciones numéricas de las leyes físicas que gobiernan la dinámica de fluidos. Esta combinación de anatomía, fisiología y dinámica de flujos, permite estimar por la computadora en forma objetiva el flujo coronario y presión.
RELACION ENTRE FORMA Y FUNCION
La data anatómica obtenida por Tomografía también contiene información del flujo sanguíneo coronario, porque en el sistema circulatorio la “función sigue a la forma”. La relación entre forma / función es universal y permite al sistema circulatorio un adecuado flujo de sangre a los órganos dependiendo de su estado fisiológico, es decir, si es durante el reposo o en ejercicio y adaptarse a enfermedades crónicas, en la que las arterias coronarias se pueden contraer o dilatar, ejemplo, ejercicio, fístula arteriovenosa.
Las “Leyes Alométricas Escalantes” que se aplican, permiten relacionar la masa con la forma, anatomía con fisiología, siendo aplicables al sistema cardiovascular y se establece una relación entre el tamaño del órgano y el flujo.
La masa del volumen miocárdico puede ser calculada y es fácilmente estimada por los datos volumétricos obtenidos por la Tomografía.
La Ley de Murray (1926) establece la relación entre tamaño del vaso, ritmo del flujo y el nivel de estrés en la superficie de la íntima arterial, para mantener la homeostasis.
La relación entre flujo y diámetro puede ser evaluada por medio de la Ley de Poiseuille’s, en la cual las arterias pueden modular su tamaño y diámetro dependiendo del flujo que llevan y el estrés detectado en el endotelio arterial es el que envía la señal. Este reflejo adaptativo persiste incluso en presencia de arterioesclerosis. En consecuencia, una arteria coronaria con bajo flujo disminuirá su calibre.
Las ramas coronarias pequeñas tienen mayor resistencia al flujo que las grandes y la resistencia de flujo distal a una estenosis, está directamente relacionada con el número y tamaño de las arterias distales.
DINÁMICA DE FLUJO
El flujo coronario y la presión pueden ser calculados por medio de la ecuación de Navier-Stokes que analiza 3 componentes de la velocidad de flujo siendo : la propiedad física de la sangre, la densidad y la viscosidad, cada uno en relación a función, posición y tiempo.
Como es virtualmente imposible representar el corazón y más de 5 billones de arterias en el cuerpo humano, ya que solo las arterias cerebrales tienen aproximadamente 860 Kms de longitud, se utilizan los métodos numéricos para resolver la dinámica de fluidos que se conocen como Métodos Computarizados de Dinámica de Fluidos (CFD).
FLUJO ARTERIAL CORONARIO
La información de FFR obtenida por la Tomografía se combina con el CFD y reconstruyen un modelo arterial para analizar con algoritmos especiales un segmento del lumen arterial y ramas hasta el límite de resolución, que permite la Tomografía. La segmentación permite obtener información topográfica de las arterias coronarias, identificar, analizar y localizar segmentariamente placas ateromatosas, esta información de millones de datos se procesa en una supercomputadora adicional.
FFR OBTENIDO POR TOMOGRAFIA
El cálculo del FFR requiere otros parámetros del corazón y sistema circulatorio, microcirculación coronaria, información aorta ascendente y de arterias coronarias epicárdicas, que se obtienen de la data tomográfica, así como fracción de eyección, presión y flujo en el origen de la aorta ascendente, origen de arterias coronarias y su relación entre presión y flujo con la microcirculación coronaria forzada por la hiperhemia con adenosina, entonces la ecuación del FFR por Tomografía incluye flujo de sangre, velocidad y presión, en reposo y en demanda del estado hiperhémico, obteniéndose también una presión promedio en aorta ascendente durante la hiperhemia.
Este cálculo matemático fisiológico solo se realiza en el laboratorio Heart-Flow en Redwood, California, donde se envían las imágenes por e-mail o en CD. El análisis dura entre una y seis horas dependiendo de la cantidad de arterias coronarias con enfermedad arterioesclerótica.
A continuación presentamos un video del método desarrollado por este laboratorio.
LIMITACIONES
Los artefactos producidos por movimiento respiratorio, arritmia, calcificaciones extensas en arterias coronarias, pueden afectar la interpretación por Tomografía. Como la FFR requiere un modelo anatómico perfecto, estos artefactos limitan su precisión diagnóstica, otras limitaciones pueden ser la relación entre masa miocárdica total y flujo coronario, la relación de la microcirculación y diámetro de la arteria o disminución de resistencias en respuesta a la hiperhemia con adenosina.
Aún no existe información científica publicada respecto al uso del FFR por Tomografía, en la evaluación de la re-estenosis de los stents, ni de los bypasses coronarios.
POSIBILIDADES FUTURAS
Los métodos CFD aplicados a la Tomografía no invasiva pueden predecir cambios en el flujo coronario y presiones, velocidad de sangre y estos métodos se pueden aplicar a otras regiones cardiovasculares como arterias periféricas, arterias carótidas, arterias renales y determinar si una estenosis presente es hemodinamicamente significativa y si se beneficiará con una intervención (stent o injerto arterial).
Existe un nuevo método diagnóstico, llamado TOMOGRAFIA OPTICA COHERENTE INTRAVASCULAR, que complementa la información de la placa ateromatosa no calcificada obtenida por el ULTRASONIDO INTRARTERIAL y ayuda en la localización, colocación, tamaño y grado de expansión del stent intrarterial. (En próximos artículos de revisión presentaremos estos métodos).
Los artefactos producidos por movimiento respiratorio, arritmia, calcificaciones extensas en arterias coronarias, pueden afectar la interpretación por Tomografía. Como la FFR requiere un modelo anatómico perfecto, estos artefactos limitan su precisión diagnóstica, otras limitaciones pueden ser la relación entre masa miocárdica total y flujo coronario, la relación de la microcirculación y diámetro de la arteria o disminución de resistencias en respuesta a la hiperhemia con adenosina.
Aún no existe información científica publicada respecto al uso del FFR por Tomografía, en la evaluación de la re-estenosis de los stents, ni de los bypasses coronarios.
POSIBILIDADES FUTURAS
Los métodos CFD aplicados a la Tomografía no invasiva pueden predecir cambios en el flujo coronario y presiones, velocidad de sangre y estos métodos se pueden aplicar a otras regiones cardiovasculares como arterias periféricas, arterias carótidas, arterias renales y determinar si una estenosis presente es hemodinamicamente significativa y si se beneficiará con una intervención (stent o injerto arterial).
Existe un nuevo método diagnóstico, llamado TOMOGRAFIA OPTICA COHERENTE INTRAVASCULAR, que complementa la información de la placa ateromatosa no calcificada obtenida por el ULTRASONIDO INTRARTERIAL y ayuda en la localización, colocación, tamaño y grado de expansión del stent intrarterial. (En próximos artículos de revisión presentaremos estos métodos).
Muy atentamente, equipo TecniScan Científico.
REFERENCIAS
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· Meijboom W.B., Van Mieghem C.A., van Pelt N. J Am Coll Cardiol 2008; 52: 636-643
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J Am Coll Cardiol Intv. 2010;3:307-314
· Koo B.K. Erglis A., Doh J.H. J Am Coll Cardiol. 2011;58:1989-1997
· Min J.K., Leipsic J.,Pencina M.J. JAMA. 2012; 308:1237-1245
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· Kamiya A., Togawa T. Am J Physiol 1980; 239:H14-H21
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Comité Editorial: Grupo de Radiológicos TecniScan.