Koronarfysiologi: FFR, iFR/DFR/RFR, CFR, IMR

Översikt

På denna sidan beskrivs metoder som används på PCI-lab, som tillägg till koronarangiografi (kranskärlsröntgen), för att utvärdera om koronarfysiologin är normal eller patologisk: FFR, iFR, CFR, IMR.

Hjärtats arteriella försörjning består av:

  1. epikardiella kranskärl (>0,5 mm i diameter), synliga på kranskärlsröntgen
  2. koronara mikrocirkulationen (arterioler, <0,5 mm i diameter), icke synliga på kranskärlsröntgen

Den koronara mikrocirkulationen är ansvarig för regleringen av blodflödet efter hjärtmuskelns behov, genom att justera kärlresistansen (dilatera eller konstringera kärlsystemet). Hos friska människor kan blodflödet, genom att dilatera den kardiella mikrocirkulationen, ökas ungefär femfaldigt för att anpassa syrgasbehovet från kroppens viloläge till maximal ansträngning. Denna möjligheten att öka blodflödet efter behov kallas för coronary flow reserv – CFR. CFR kan dock inte skilja mellan epikardiella och mikrovaskulära problem – den metod som endast mäter den mikrovaskulära funktionen är IMR (Index of microvascular resistence).

Epikardiella kärl är inte delaktiga i kranskärlssystemets autoreglering av blodflödet hos friska människor. Epikardiella stenoser kan ändå påverka koronara flödesreserven, genom att minska blodflödet i det epikardiella kärlet, oberoende om det mikrovaskulära systemet är friskt eller inte. Hur mycket en epikardiell stenos påverkar blodflödet i kranskärlet mäts traditionellt med FFR, som jämför blodtrycket proximalt om stenosen med blodtrycket distalt om stenosen och approximerar flödet därifrån. Notera att en reducerad FFR även minskar CFR (men inte IMR). En praktisk nackdel med FFR-mätning på PCI-lab är att metoden kräver administration av adenosin. Detta kostar tid, pengar och kan i sällsynta fall medföra komplikationer. Det är därför (och av marknadsföringskäl) som det under dem senaste åren har kommit fram olika metoder som principiellt liknar FFR men som kan bidra till en viss förvirring: iFR, DFR, RFR.

Kom ihåg att det inte spelar någon roll var i koronarsystemet problemet sitter (epikardiellt eller mikrovaskulärt) – slutresultatat är det samma, nämligen otillräcklig ökning av blodflödet vid ökat behov = minskat CFR = syrebrist vid ansträngning = syrgas kommer inte fram till myokardcellen = belastningsassocierad ischemi.

Tryckgradientmätning för utredning av epikardiella stenoser.

En epikardiell stenos är “signifikant”, när stenosen minskar blodflödet så mycket att det minskade flödet orsakar ischemi. Myokardischemi kan inte mätas på PCI-lab, det borde då mätas blodflöde som surrogatparameter för ischemi. Blodflödet är dock svårt att mäta på PCI-lab, varför man istället mäter tryck, som är alltås en surrogatpametar för blodflöde som är en surrogatparameter för ischemi. Teorien bakom varför man kan ersätta flödesmätning med tryckmätning är något komplext, men man ska komma ihåg att det inte är samma sak. 12

FFR – Fractional flow reserve: Tryckgradient under hyperämi

Normalvärde: 1,0

Patologiskt: ≤0,80

FFR mäts på PCI-lab för att uppskatta den funktionella betydelsen av en kranskärlsstenos. 3

Princip: FFR är en kvot, blodtrycket mätt distalt om stenosen i kranskärlet (trycket uppmätt av trycksensorn på koronarledaren), delat med blodtrycket i kranskärlsostiet (trycket i guidekatetern), under maximal vasodilatation med adenosin.

Praktisk genomförande: Trycksensorn kopplad till katetern och trycksensorn i FFR-ledaren “nollas” (dvs trycksensorn öppnas mot luft och definieras genom ett knapptryck som noll, oberoende var i världen man befinner sig). Kranskärlet intuberas med en guidekateter. Man för en tunn metall-ledare utrustad med en trycksensor in i kateteren. När trycksensorn ligger precis vid kateterostiet ska båda mäta samma tryck (eftersom att de ligger på samma plats), detta säkerställer man (eftersom att det faktiskt uppmätta trycket kan skilja sig lite av tekniska skäl) genom att trycka på “equalize” på FFR-modulen. Man ser nu två tryckkurvor som ligger exakt ovanpå varandra.

Sedan för man in FFR-ledaren i kranskärlet förbi den stenonsen man vill mäta. Nu ser man att distala trycket “Pd” (uppmätt av FFR-ledaren) är något lägre än trycket i aorta/ostiet “Pa“. Kvoten Pd/Pa blir då <1. För att kunna uppmäta FFR-värdet ska man nu per definition ge adenosin, antigen i.v. eller i.c. (intracoronart). Adenosin kommer då (om det är korrekt administrerat) skapa en maximal perifer (i mikrovaskulära systemet) vasodilatation, adenosin gör alltså samma som koronarperfusionens autoreglering gör för att maximalt öka blodflödet vid ansträngning – och därför simulerar adenosinadministration maximal belastning. FFR värdet (kvoten Pd/Pa) är det lägsta värdet man mäter i samband med adenosinadministration. FFR ≤ 0,8 anses vara “signifikant”.

Tryckgradienter utan hyperemi

Det finns idag olika vilogradient, som betyder att mätningen görs utan att ge adenosin, alltså utan att inducera hyperemi. Principiellt är det är inget annat än FFR-mätning utan adenosin. Fördelen med dessa vilomätningar är att det är tekniskt enklare och går fortare: Man slipper ge adenosin i.c. för varje mätning, en fördel särskild vid upprepande mätningar i olika kärl, eller vid kontraindikationer mot adenosin.

Pd/Pa är det värdet man som PCI-operatör kontinuirligt ser när man går fram med tryckledaren i kranskärlet. Pd/Pa används i vardagen ofta som screeningvärdet: Är Pd/Pa nära 1 (>0,92), blir FFR mätningen sannolikt negativ, och man avstår då ofta från att ge adenosin och nöjer sig med det, eller så bekräftar man genom att mäta en annat vilovärde som är bättre validerat än Pd/Pa: IFR®,RFR®, DFR®. Vilket av dessa man använder beror i första hand på vilket företag ditt lab har kontrakt med: Phillips (iFR), Abbott (RFR), eller Boston Scientific (DFR). Se här.

Pd/Pa

Pd/Pa är inget annat än FFR utan adenosin, medelartätrycket distalt/medelartärtrycket i aorta. Pd/Pa är det värdet man som PCI-operatör kontinuerligt ser när man avancerar tryckledaren i kranskärlet. Pd/Pa används till vardags ofta som screeningvärdet: Är Pd/Pa nära 1 (>0,92), blir FFR mätningen sannolikt negativ, och man avstår då ofta från att ge adenosin och nöjer sig med det, eller så bekräftar man genom att mäta ett annat vilovärde som är bättre validerat än Pd/Pa: IFR, RFR, DFR. Vilket du använder beror i första hand på vilket företag ditt lab har kontrakt med: Phillips (iFR), Abbott (RFR), eller Boston Scientific (DFR). Problemet med Pd/Pa är att det inte är validerat i större studier; det inte finns ett accepterat cut-off värde. Se här.

iFR®

Instantaneous wave-free ratio. iFR® ägs av Phillips 4

Cutoff: Ett värd ≤ 0,89 indikerar en signifikant stenos. 56

iFR har i en non-inferiority studie validerats mot FFR. 7

RFR®

Resting full-cycle ratio. RFR® ägs av Abbott.

Cutoff: Ett värd ≤ 0,89 indikerar en signifikant stenos.

DFR®

Diastolisk hyperemia-free ratio. DFR® ägs av Boston Scientific.

Cutoff: Ett värd ≤ 0,89 indikerar en signifikant stenos.

Problem att beakta:

Nitro ska alltid ges i.c. innan mätning – för att motverka koronor vasospasm: Kranskärlet kan, spontant eller som reaktion på koronarledaren, vara spastiskt och FFR-mätningen skulle då kunna bli falskt positiv (man mäter spasm istället för en strukturell stenos).

Drift: Av tekniska skäl kan tryckvärdet som uppmäts av koronarledarens trycksensor ändras över tid, det uppmätta trycket kan bli falskt högt eller falskt lågt, detta trots att man har jämställt (“equalized”) mätvärdet i ledarsensorn med mätvärdet i katetern i början av proceduren. “Drift” är då skillnaden i mmHg mellan två tryckvärden man mäter innan och efter en FFR (eller vilogradient) mätning: 1. tryck-kvot katetertryck/ledartryck som man mäter med tryckledaren i kateterostiet efter equalizing (som per definition alltid är 0, eftersom equlizing betyder att man med knapptryck likställer dessa två värden på mätdatorn), och samma tryck-kvot som man mäter senare, med samma ledare (och såklart samma kateter), återigen på samma ställe i kateterostiet. Finns det en tryckskillnad måste detta bero på ett tekniskt fel, eftersom man mäter på samma ställe. Detta tekniska felet är alltså “drift” och beror på att den mikroskopiskt lilla trycksensorn i ledaren inte är lika tålig som trycksensorn kopplat till katetern. Detta fenomen är svårt att förutse och därför ska man efter gradientmätningen alltid “kolla drift”: Man drar ledaren tillbaka så att trycksensorn ligger i kateterostiet och observerar om man fortfarande ser samma värde som katetern mäter. Om det finns en väsentlig skillnad (en skillnad som skulle ha ändrat FFR/vilogradient-mätningens resultat) ska man göra om equalizing och mätningen.

Seriella stenoser: FFR (och iFR etc) kan inte tillförlitligt bedöma proximala stenoser som följs av en mer distal stenos i samma kärl. Finns det 2 stenoser i t.ex. LAD mäter man först distalt om den mest distala stenosen. Det FFR-värde man får är summationsvärdet av alla stenoser – grundprincipen är: Om mätningen är negativ (FFR >0,8) är ingen stenos signifikant, är mätningen positiv (FFR ≤0,8) är en eller båda stenoser signifikanta. Om det nu är viktig att veta om en eller båda stenoser är signifikanta (en vanligt förekommande fråga vid till exempel en proximal och en medial LAD stenos och diskussion om CABG) kan man mäta FFR mellan båda stenoserna – är FFR-värdet mellan stenos 1 och stenos 2 signifikant så är stenos 1 (den proximala) signifikant, men är FFR icke signifikant kan detta vara ett falskt negativt värde som orsakas av den distala stenosen. Med andra ord: En FFR-mätning mellan 2 stenoser i samma kärl kan vara falskt negativt, men inte falskt positivt. Detta innebär även att man inte med FFR kan utesluta (men diagnostisera om FFR är positiv) kranskärlsstenoser i ett kärl där seriella stenoser föreligger och den mest distala ligger såpass långt distalt att man inte kommer ut med FFR-sensorn distalt om den sista stenosen. Den pratiska lösningen vid seriella stenoser proximalt eller i mellersta delen av ett kärl hos patienter som genomgår PCI är att åtgärda den angiografiskt tätare stenosen först och sedan mäta om FFR.

Läs mer om seriella stenoser här 8.

Kateterläge: Katetern ska ligga i kranskärlet på ett sätt så att kateter-ostiet inte ligger mot kärlvägen (eller i en osteal stenos) – om katetern ligger i fel vinkel ser man att tryckkurvan dämpas – man får då för lågt blodtryck i katetern och som följd falskt högt (falsk negativ) FFR/iFR etc. En tumregel är att man på katetertryck-kurvan alltid ska kunna se en “dicrotic notch” i slutsystole. Ser man inte den är första steget att flusha katetern med NaCl (kontrast har dämpande effekt och ska inte finnas i katetern vid FFR/iFR etc mätning) och annars justera kateterläget.

Hydrostatiskt tryck: Kranskärl ligger på olika vertikala höjder.
Distala LAD ligger ca 5 cm högre än vänster kranskärls ostie, LCX ca 4 cm lägre, dvs det finns ca 9 cm höjdskillnad mellan LAD och LCX.
Detta i sig innebär en mätbar tryckskillnad vid mätning av alla vilogradienter eller FFR, eftersom referenspunkten alltid är samma: Mäter man 1 cm högre (på en patient som ligger på rygg, dvs egentligen 1 cm mer anteriort), faller trycket med 0,77 mmHg. 9 Pa (Pa=Trycket i aorta, se ovan) mäts i kateterostiet, som alltid ligger i kranskärlostiet. Om Pd mäts i distala LAD, som ligger ca 5 cm högre än referenspunkten Pa, resulterar det minskande hydrostatiska trycket att trycket i Pa faller med 5cmx0,77mmHg/cm=3,9mmHg oberoende av stenosen.
Exempel: Medelartärtrycket (Pd/Pa beräknas med MAP) i aorta är 60 mmHg. I ett friskt kärl är då medeltrycket i distala LAD 60–3,9=56,1mmHg, Pd/Pa är då 56,1mmHg/60mmHg=0,93. I LCX är då tvärtom Pd 60+(4cmx0,77mmHg/cm=3) mmHg = Pd/Pa=1,05. Samma effekt gäller vid FFR mätning (dvs Pd/Pa mätning under adenosin). Den hydrostatiska effekten gör det då mer sannolikt att en stenos faller ut positiv i LAD, och negativ i LCX och kan därmed påverka beslutet att revaskularisera.
Denna effekten är invers korrelerad till patientens systemtryck (den hydrostatiska tryckskyllnaden är alltid samma, den spelar då förhållandevis mindre roll om blodtrycket är högt, än om blodtrycket är lågt) 109 11

Läkemedelsadministration (gäller endast FFR-mätning): Kom ihåg att allt som kan gå fel kommer någon gång gå fel.

Vid i.v. adenosin-admistration kan venflonen sitta fel (subkutant) eller för perifert (adenosin har mycket kort halveringstid och behöver inom kort tid nå hjärtat för att ha effekt, en blå venflon på handryggen fungerar oftast inte, den bör sitta i armvecket eller på halsen). Ett tips är att assisterande sjuksköterska lyfter armen där venflonen ligger under adenosin-administrationen.

Vid i.c. adenosin-administration är en vanlig felkälla att katetern inte sitter korrekt i kranskärlet. Adenosin går då uppströms i aorta istället för in i kranskärlet. Adension behöver ges som snabb bolus direkt följt av en bolus på minst 10 ml NaCl, så att adenosin inte ligger kvar i katetern.

Läkemedelsdoseringen kan vara fel.

CFR-Coronary flow reserv

Normalvärde: 5

Patologiskt: < 2,0 12

Koronarflödesreserven mäter hur mycket blodflödet i kranskärlet kan ökas från viloläge till belastning. Hos friska människor kan blodflödet, genom att dilatera den kardiella mikrocirkulationen, ökas ca femfaldigt för att anpassa syrgasbehovet från kroppens viloläge till maximal ansträngning. Normalvärdet för CFR är ca 5. CFR <2,5 är definierat som patologiskt. 13. En minskning av CFR kan bero på det epikardiella systemet eller det mikrovaskulära systemet, alltså på kranskärlsstenoser (som kan identifieras på koronarangio) eller på mikrovaskulär dysfunktion. CFR kan inte skilja mellan dessa två orsaker – mäter man ett patologiskt lågt CFR noninvasivt med doppler behövs alltså kranskärlsröntgen för att identifiera en eventuell epikardiell stenos som orsak.

CFR kan mätas noninvasiv med ultraljuds-doppler. CFR kan mätas invasivt på PCI-lab med en ledare.

IMR-Index of microvascular resistence

Normalvärde:

Patologisk: >25 12

IMR är ett mått på mikrovaskulära systemets funktion. Som ovan nämnt är den koronara mikrocirkulationen ansvarig för regleringen av blodflödet efter hjärtmuskelns behov, genom att justera kärlresistansen (dilatera eller konstringera kärlsystemet). Hur mycket denna kärlresistansen kan ändras mäts med IMR.

IMR mäts invasivt på PCI-lab med en ledare i kranskärlet.

Litteratur

Standardization of Fractional Flow Reserve Measurements (JACC 2016) 14

ESC Working Group on Coronary Pathophysiology and Microcirculation position paper on ‘coronary microvascular dysfunction in cardiovascular disease’. 15

Experimental basis of determining maximum coronary, myocardial, and collateral blood flow by pressure measurements for assessing functional stenosis severity before and after percutaneous transluminal coronary angioplasty (Circ 1993) 3

Performing and Interpreting Fractional Flow Reserve Measurements in Clinical Practice: An Expert Consensus Document (2017)16

THEORY AND PRACTICAL SET-UP OF FFR (presentation 2015)

Last Updated on September 11, 2022 by Daniella Isaksén

Christian Dworeck
Latest posts by Christian Dworeck (see all)
Referenser
  1. van de Hoef TP, Siebes M, Spaan JA, Piek JJ. Fundamentals in clinical coronary physiology: why coronary flow is more important than coronary pressure. Eur Heart J. 2015 Dec 14;36(47):3312-9a. doi: 10.1093/eurheartj/ehv235. Epub 2015 Jun 1. PMID: 26033981.[↩]
  2. van de Hoef TP, Nolte F, Rolandi MC, Piek JJ, van den Wijngaard JP, Spaan JA, Siebes M. Coronary pressure-flow relations as basis for the understanding of coronary physiology. J Mol Cell Cardiol. 2012 Apr;52(4):786-93. doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.07.025. Epub 2011 Aug 10. PMID: 21840314.[↩]
  3. Pijls NH, van Son JA, Kirkeeide RL, De Bruyne B, Gould KL. Experimental basis of determining maximum coronary, myocardial, and collateral blood flow by pressure measurements for assessing functional stenosis severity before and after percutaneous transluminal coronary angioplasty. Circulation. 1993 Apr;87(4):1354-67. doi: 10.1161/01.cir.87.4.1354. PMID: 8462157.[↩][↩]
  4. Sen S, Escaned J, Malik IS, Mikhail GW, Foale RA, Mila R, Tarkin J, Petraco R, Broyd C, Jabbour R, Sethi A, Baker CS, Bellamy M, Al-Bustami M, Hackett D, Khan M, Lefroy D, Parker KH, Hughes AD, Francis DP, Di Mario C, Mayet J, Davies JE. Development and validation of a new adenosine-independent index of stenosis severity from coronary wave-intensity analysis: results of the ADVISE (ADenosine Vasodilator Independent Stenosis Evaluation) study. J Am Coll Cardiol. 2012 Apr 10;59(15):1392-402. doi: 10.1016/j.jacc.2011.11.003. Epub 2011 Dec 7. PMID: 22154731.[↩]
  5. Petraco R, Escaned J, Sen S, Nijjer S, Asrress KN, Echavarria-Pinto M, Lockie T, Khawaja MZ, Cuevas C, Foin N, Broyd C, Foale RA, Hadjiloizou N, Malik IS, Mikhail GW, Sethi A, Kaprielian R, Baker CS, Lefroy D, Bellamy M, Al-Bustami M, Khan MA, Hughes AD, Francis DP, Mayet J, Di Mario C, Redwood S, Davies JE. Classification performance of instantaneous wave-free ratio (iFR) and fractional flow reserve in a clinical population of intermediate coronary stenoses: results of the ADVISE registry. EuroIntervention. 2013 May 20;9(1):91-101. doi: 10.4244/EIJV9I1A14. PMID: 22917666.[↩]
  6. Härle T, Bojara W, Meyer S, Elsässer A. Comparison of instantaneous wave-free ratio (iFR) and fractional flow reserve (FFR)–first real world experience. Int J Cardiol. 2015 Nov 15;199:1-7. doi: 10.1016/j.ijcard.2015.07.003. Epub 2015 Jul 6. PMID: 26179896.[↩]
  7. Götberg M, Christiansen EH, Gudmundsdottir IJ, Sandhall L, Danielewicz M, Jakobsen L, Olsson SE, Öhagen P, Olsson H, Omerovic E, Calais F, Lindroos P, Maeng M, Tödt T, Venetsanos D, James SK, Kåregren A, Nilsson M, Carlsson J, Hauer D, Jensen J, Karlsson AC, Panayi G, Erlinge D, Fröbert O; iFR-SWEDEHEART Investigators. Instantaneous Wave-free Ratio versus Fractional Flow Reserve to Guide PCI. N Engl J Med. 2017 May 11;376(19):1813-1823. doi: 10.1056/NEJMoa1616540. Epub 2017 Mar 18. PMID: 28317438.[↩]
  8. De Bruyne B, Pijls NH, Heyndrickx GR, Hodeige D, Kirkeeide R, Gould KL. Pressure-derived fractional flow reserve to assess serial epicardial stenoses: theoretical basis and animal validation. Circulation. 2000;101(15):1840-1847. doi:10.1161/01.cir.101.15.1840[↩]
  9. Kawaguchi Y, Ito K, Kin H, Shirai Y, Okazaki A, Miyajima K, Watanabe T, Tatsuguchi M, Wakabayashi Y, Maekawa Y. Impact of Hydrostatic Pressure Variations Caused by Height Differences in Supine and Prone Positions on Fractional Flow Reserve Values in the Coronary Circulation. J Interv Cardiol. 2019 Sep 2;2019:4532862. doi: 10.1155/2019/4532862. PMID: 31772532; PMCID: PMC6766341.[↩][↩]
  10. Härle T, Luz M, Meyer S, Kronberg K, Nickau B, Escaned J, Davies J, Elsässer A. Effect of Coronary Anatomy and Hydrostatic Pressure on Intracoronary Indices of Stenosis Severity. JACC Cardiovasc Interv. 2017 Apr 24;10(8):764-773. doi: 10.1016/j.jcin.2016.12.024. Epub 2017 Mar 29. PMID: 28365266.[↩]
  11. Härle T, Meyer S, Bojara W, Vahldiek F, Elsässer A. Intracoronary pressure measurement differences between anterior and posterior coronary territories. Herz. 2017 Jun;42(4):395-402. English. doi: 10.1007/s00059-016-4471-z. Epub 2016 Aug 31. PMID: 27582367.[↩]
  12. Knuuti J, Wijns W, Saraste A, et al. 2019 ESC Guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes. Eur Heart J. 2020;41(3):407–477. doi:10.1093/eurheartj/ehz425[↩][↩]
  13. Padro T, Manfrini O, Bugiardini R, et al. ESC Working Group on Coronary Pathophysiology and Microcirculation position paper on ‘coronary microvascular dysfunction in cardiovascular disease’. Cardiovasc Res. 2020;116(4):741-755. doi:10.1093/cvr/cvaa003[↩]
  14. Toth GG, Johnson NP, Jeremias A, Pellicano M, Vranckx P, Fearon WF, Barbato E, Kern MJ, Pijls NH, De Bruyne B. Standardization of Fractional Flow Reserve Measurements. J Am Coll Cardiol. 2016 Aug 16;68(7):742-53. doi: 10.1016/j.jacc.2016.05.067. PMID: 27515335.[↩]
  15. Padro T, Manfrini O, Bugiardini R, et al. ESC Working Group on Coronary Pathophysiology and Microcirculation position paper on ‘coronary microvascular dysfunction in cardiovascular disease’. Cardiovasc Res. 2020;116(4):741-755. doi:10.1093/cvr/cvaa003[↩]
  16. Achenbach S, Rudolph T, Rieber J, Eggebrecht H, Richardt G, Schmitz T, Werner N, Boenner F, Möllmann H. Performing and Interpreting Fractional Flow Reserve Measurements in Clinical Practice: An Expert Consensus Document. Interv Cardiol. 2017 Sep;12(2):97-109. doi: 10.15420/icr.2017:13:2. PMID: 29588737; PMCID: PMC5808579.[↩]

Leave a Reply