Outcomes of anatomical vs. functional testing for coronary artery disease : Lessons from the PROMISE trial

Stable patients with suspected myocardial ischemia: comparison of machine-learning computed tomography-based fractional flow reserve and stress perfusion cardiovascular magnetic resonance imaging to detect myocardial ischemia

BACKGROUND

Machine-Learning Computed Tomography-Based Fractional Flow Reserve (CT-FFR_ML) is a novel tool for the assessment of hemodynamic relevance of coronary artery stenoses. We examined the diagnostic performance of CT-FFR_ML compared to stress perfusion cardiovascular magnetic resonance (CMR) and tested if there is an additional value of CT-FFR_ML over coronary computed tomography angiography (cCTA).

METHODS

Our retrospective analysis included 269 vessels in 141 patients (mean age 67 ± 9 years, 78% males) who underwent clinically indicated cCTA and subsequent stress perfusion CMR within a period of 2 months. CT-FFR_ML values were calculated from standard cCTA.

RESULTS

CT-FFR_ML revealed no hemodynamic significance in 79% of the patients having ≥ 50% stenosis in cCTA. Chi² values for the statistical relationship between CT-FFR_ML and stress perfusion CMR was significant (p < 0.0001). CT-FFR_ML and cCTA (≥ 70% stenosis) provided a per patient sensitivity of 88% (95%CI 64-99%) and 59% (95%CI 33-82%); specificity of 90% (95%CI 84-95%) and 85% (95%CI 78-91%); positive predictive value of 56% (95%CI 42-69%) and 36% (95%CI 24-50%); negative predictive value of 98% (95%CI 94-100%) and 94% (95%CI 90-96%); accuracy of 90% (95%CI 84-94%) and 82% (95%CI 75-88%) when compared to stress perfusion CMR. The accuracy of cCTA (≥ 50% stenosis) was 19% (95%CI 13-27%). The AUCs were 0.89 for CT-FFR_ML and 0.74 for cCTA (≥ 70% stenosis) and therefore significantly different (p < 0.05).

CONCLUSION

CT-FFR_ML compared to stress perfusion CMR as the reference standard shows high diagnostic power in the identification of patients with hemodynamically significant coronary artery stenosis. This could support the role of cCTA as gatekeeper for further downstream testing and may reduce the number of patients undergoing unnecessary invasive workup.

Werden die Karten der CT-Koronarangiographie mit der FFRCT neu gemischt?

Die koronare Computertomographie-Angiographie (CCTA) besitzt, insbesondere aufgrund ihres hohen negativen prädiktiven Werts und der hohen Sensitivität, bereits einen hohen Stellenwert in der Primärdiagnostik der koronaren Herzkrankheit (KHK) bei allerdings limitierter Spezifität. Invasiv lässt sich die Spezifität der Herzkatheteruntersuchung (HKU) mit der „fractional flow reserve“ (FFR) mittels Nachweises der hämodynamischen Relevanz einer morphologisch nachgewiesenen Koronarstenose gut erhöhen. Neue, entweder auf „computational fluid dynamics“ (CFD) oder „machine learning“ (ML) basierende, nicht-invasive Methoden der FFR-Bestimmung in der CT (FFRCT) zeigen vielversprechende Ergebnisse. Die Möglichkeit des Einsatzes der CCTA wird aber v. a. von der Bildqualität und der Möglichkeit einer guten Segmentierung der Koronararterien bestimmt, die in 7–12 % der CCTA für die Anwendung der FFRCT nicht ausreicht, obwohl eine rein morphologische Beurteilung meist möglich ist. Beim Verschluss eines Koronargefäßes, z. B. zur Beurteilung des Kollateralflusses, kann die FFRCT ebenfalls nicht angewendet werden. Die FFRCT ist somit allein kein „game changer“ bei der Diagnose der chronischen KHK („chronic conorary syndrome“, CCS), sondern vielmehr ist es der ergänzende Einsatz zur CCTA bei nicht eindeutigen Fällen. Außerdem gibt es bisher nur einen kommerziellen Anbieter der FFRCT, bei dem die Analyse zeitlich verzögert („off-site“) erfolgt, was den akuten Nutzen bisher noch einschränkt. Es gibt allerdings auch On-site-Lösungen, die jedoch bisher nur für wissenschaftliche Zwecke und nicht klinisch eingesetzt werden dürfen. Eine sinnvolle Ergänzung zur rein morphologischen Beurteilung stellt die FFRCT aber auf jeden Fall dar. Wenn On-site-FFRCT-Lösungen auch kommerziell verfügbar sind, werden sie die Wertigkeit der CCTA im klinischen Alltag zur Primärdiagnostik des CCS in jedem Fall noch weiter erhöhen helfen.

Infarct characterization using CT

Myocardial infarction (MI) is a major cause of death and disability worldwide. The incidence is not expected to diminish, despite better prevention, diagnosis and treatment, because of the ageing population in industrialized countries and unhealthy lifestyles in developing countries. Nowadays it is highly requested an imaging tool able to evaluate MI and viability. Technology improvements determined an expansion of clinical indications from coronary plaque evaluation to functional applications (perfusion, ischemia and viability after MI) integrating additional phases and information in the mainstream examination. Cardiac computed tomography (CCT) and cardiac MR (CMR) employ different contrast media, but may characterize MI with overlapping imaging findings due to the similar kinetics and tissue distribution of gadolinium and iodinated contrast media. CCT may detect first-pass perfusion defects, dynamic perfusion after pharmacological stress, and delayed enhancement (DE) of non-viable territories.