Диагностическая ценность определения фракционного резерва кровотока: внимание, реология крови!
https://doi.org/10.29001/2073-8552-2025-40-4-19-27
Аннотация
Оценка гемодинамической (функциональной) значимости стеноза коронарных артерий (КА) приобретает ключевую роль в выборе тактики лечения ишемической болезни сердца (ИБС). В связи с этим широкое распространение получили инвазивные методы оценки функциональной значимости стенозов, основанные на катетеризации артерий в ходе ангиографического обследования пациентов. Для этой цели также стали использоваться диагностические технологии, совмещающие возможности коронарной ангиографии и математического моделирования гемодинамики в сосудах. Настоящая работа представляет собой аналитический обзор литературы, посвященный проблеме оценки гемодинамической значимости стенозов КА при ИБС с помощью метода определения фракционного резерва кровотока (ФРК). В материалах представлены сведения о биофизической основе метода определения ФРК, особенностях практического применения и диагностической ценности. При этом существенное внимание уделено реологическим свойствам крови и особенно ее интегральной характеристике – динамической вязкости. Поскольку она является основой гемодинамического сопротивления кровотока, особенно в регионарных сосудах и микроциркуляции, этот фактор может оказывать влияние на интерпретацию результатов оценки значимости коронарных стенозов.
Ключевые слова
Об авторах
И. С. БессоновРоссия
Бессонов Иван Сергеевич, д-р мед. наук, заведующий лабораторией рентгенэндоваскулярных методов диагностики и лечения, научный отдел инструментальных методов исследования, Тюменский кардиологический научный центр, Томский НИМЦ.
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
И. О. Стародумов
Россия
Стародумов Илья Олегович - канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория моделирования многофазных физико-биологических сред, Уральский федеральный университет.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
А. А. Шадрин
Россия
Шадрин Артем Алексеевич - младший научный сотрудник, лаборатория рентгенэндоваскулярных методов диагностики и лечения, научный отдел инструментальных методов исследования, аспирант, Тюменский кардиологический научный центр, Томский НИМЦ.
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
К. Е. Махаева
Россия
Махаева Ксения Евгеньевна - инженер-исследователь, лаборатория моделирования многофазных физико-биологических сред, УрФУ.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
П. В. Микушин
Россия
Микушин Павел Владимирович - младший научный сотрудник, лаборатория моделирования многофазных физико-биологических сред, УрФУ; аспирант, МФТИ.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19; 141701, Московская область, Долгопрудный, Институтский переулок, 9
А. В. Муравьев
Россия
Муравьев Алексей Васильевич - д-р биол. наук, профессор, кафедра медико-биологических основ спорта, ЯГПУ им. К.Д. Ушинского.
150000, Ярославль, ул. Республиканская, 108/1
В. В. Честухин
Россия
Честухин Василий Васильевич - д-р мед. наук, профессор, научный консультант, отделение рентгенэндоваскулярной диагностики и хирургии, НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ.
129090, Москва, пл. Б. Сухаревская, 3
Ф. А. Бляхман
Россия
Бляхман Феликс Абрамович - д-р биол. наук, профессор, кафедра медицинской физики и цифровых технологий, УГМУ Минздрава России, Екатеринбург; профессор, институт естественных наук и математики, УрФУ.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19; 620028, Екатеринбург, ул. Репина, 3
Список литературы
1. Tonino P.A., Fearon W.F., De Bruyne B., Oldroyd K.G., Leesar M.A., Ver Lee P.N. et al. Angiographic versus functional severity of coronary artery stenoses in the FAME study: fractional flow reserve versus angiography in multivessel evaluation. J. Am. Coll. Cardiol. 2010;55:2816– 2821. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2009.11.096
2. Pijls N.H., Fearon W.F., Tonino P.A., Siebert U., Ikeno F., Bornschein B. et al. Fractional flow reserve versus angiography for guiding percutaneous coronary intervention in patients with multivessel coronary artery disease: 2-year follow-up of the FAME (Fractional Flow Reserve Versus Angiography for Multivessel Evaluation) study. J. Am. Coll. Cardiol. 2010;56:177–184. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2010.04.012
3. Haney A.C., Salatzki J., Hund H., Friedrich M.G., Giannitsis E., Frey N. et al. Prognostic value of negative stress cardiac magnetic resonance imaging in patients with moderate-severe coronary artery stenosis. Front. Cardiovasc. Med. 2023;10:1264374. https://doi.org/10.3389/fcvm.2023.1264374
4. Picano E., Ciampi Q., Gaibazzi N., Landi P., Carpeggiani C., Cortigiani L. et al. The clinical use of stress echocardiography in chronic coronary syndromes and beyond coronary artery disease: a clinical consensus statement from the European Association of Cardiovascular Imaging of the ESC. Eur. Heart J. Cardiovasc. Imaging. 2024;25(2):e65– e90. https://doi.org/10.1093/ehjci/jead250
5. Лупанов В.П. Выбор неинвазивной нагрузочной пробы в диагностике ишемической болезни сердца (научный обзор). Медицинский Совет. 2018;16:62–70. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2018-16-62-70
6. Nørgaard B.L., Jensen J.M., Blanke P., Sand N.P., Rabbat M., Leipsic J. Coronary CT angiography derived fractional flow reserve: The game changer in noninvasive testing. Curr. Cardiol. Rep. 2017;19:112. https://doi.org/10.1007/s11886-017-0923-1
7. Pijls N.H., de Bruyne B., Peels K., van der Voort P.H., Bonnier H.J., Bartunek J. et al. Measurement of fractional flow reserve to assess the functional severity of coronary-artery stenoses. N. Engl. J. Med. 1996;334:1703–1708. https://doi.org/10.1056/NEJM199606273342604
8. Суюндукова А.Т., Демкин В.П., Мочула А.В., Гуля М.О., Мальцева А.Н., Завадовский К.В. Современные математические методы моделирования коронарного кровотока: история вопроса и клиническое значение. Кардиология. 2023;63(3):77–84. https://doi.org/10.18087/cardio.2023.3.n1930
9. Pijls N.H., Van Gelder B., Van der Voort P., Peels K., Bracke F.A., Bonnier H.J. et al. Fractional flow reserve. A useful index to evaluate the influence of an epicardial coronary stenosis on myocardial blood flow. Circulation. 1995;92:3183–3193. https://doi.org/10.1161/01.cir.92.11.3183
10. Bech G.J., De Bruyne B., Pijls N.H., de Muinck E.D., Hoorntje J.C., Escaned J. et al. Fractional flow reserve to determine the appropriateness of angioplasty in moderate coronary stenosis: a randomized trial. Circulation. 2001;103:2928–2934. https://doi.org/10.1161/01.cir.103.24.2928
11. Tonino P.A., De Bruyne B., Pijls N.H., Siebert U., Ikeno F., van' t Veer M. et al. Fractional flow reserve versus angiography for guiding percutaneous coronary intervention. N. Engl. J. Med. 2009;360:213–224. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0807611
12. Elbadawi A., Sedhom R., Ghoweba M., Etewa A.M., Kayani W., Rahman F. Contemporary use of coronary physiology in cardiology. Cardiol. Ther. 2023;12:589–614. https://doi.org/10.1007/s40119-02300329-2
13. De Bruyne B., Pijls N.H., Kalesan B., Barbato E., Tonino P.A., Piroth Z. et al. Fractional flow reserve-guided PCI versus medical therapy in stable coronary disease. N. Engl. J. Med. 2012;367:991–1001. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1205361
14. Meuwissen M., Chamuleau S.A., Siebes M., Schotborgh C.E., Koch K.T., de Winter R.J. et al. Role of variability in microvascular resistance on fractional flow reserve and coronary blood flow velocity reserve in intermediate coronary lesions. Circulation. 2001;103:184–187. https://doi.org/10.1161/01.cir.103.2.184
15. Meuwissen M., Siebes M., Chamuleau S., Tijssen J., Spaan J., Piek J. Intracoronary pressure and flow velocity for hemodynamic evaluation of coronary stenoses. Expert Rev. Cardiovasc. Ther. 2003;1:471–479. https://doi.org/10.1586/14779072.1.3.471
16. Bishop A.H., Samady H. Fractional flow reserve: critical review of an important physiologic adjunct to angiography. Am. Heart J. 2004;147:792– 802. https://doi.org/10.1016/j.ahj.2003.12.009
17. Demkin V.P., Mochula A.V., Zavadovsky K.V., Suyundukova A.T., Gulya M.O., Maltseva A.N. The influence of dynamic blood viscosity on coronary blood flow in stenotic artery. Russ. Phys. J. 2022;64:2364– 2370. https://doi.org/10.1007/s11182-022-02590-9
18. Gashi K. The impact of model assumptions on coronary blood flow computations. [Phd. Thesis 1, Biomedical Engineering]. Technische Universiteit Eindhoven. 2019. DOI: 10.3929/ethz-b-000402106. URL: https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/127280784/20190626_Gashi.pdf (10.12.2024).
19. Akdi A., Çetin E.H., Çakmak Karaaslan Ö., Erdöl M.A., Özilhan M.O., Maden O., Aras D. The role of whole blood viscosity estimated by De Simone’s Formula in Evaluation of Fractional Flow Reserve. E. J. Cardiovasc. Med. 2022;10(1):18–24. https://doi.org/10.32596/ejcm.galenos.2022.2021-11-059
20. Roux E., Bougaran P., Dufourcq P., Couffinhal T. Fluid shear stress sensing by the endothelial layer. Front. Physiol. 2020;11:861. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00861
21. Alexy T., Detterich J., Connes P., Toth K., Nader E., Kenyeres P. et al. Physical properties of blood and their relationship to clinical conditions. Front. Physiol. 2022;13:906768. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.906768
22. Ahmed S. Study of blood flow with effects of slip in arterial stenosis due to presence of transverse magnetic field. Int. J. Manag. Inf. Technol. 2013;4:215–226. https://doi.org/10.24297/ijmit.v4i2.1902
23. Picart C., Piau J.M., Galliard H., Carpentier P. Human blood shear yield stress and its hematocrit dependence. J. Rheol. 1998;42:1–12. https://doi.org/10.1122/1.550883
24. Clifford P.S. Local control of blood flow. Adv Physiol Educ. 2011;35(1):5–15. https://doi.org/10.1152/advan.00074.2010
25. Popel A.S., Johnson P.C. Microcirculation and Hemorheology. Annu. Rev. Fluid. Mech. 2005;37(1):43–69. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.37.042604.133933
26. Nader E., Skinner S., Romana M., Fort R., Lemonne N., Guillot N. et al. Blood rheology: Key parameters, impact on blood flow, role in sickle cell disease and effects of exercise. Front. Physiol. 2019;10:1329. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01329
27. Антонов В.Ф., Козлова Е.К., Черныш А.М. Физика и биофизика; 2-е изд., испр. и доп. М.: ГЕОТАР-Медиа; 2023:472.
28. Mahalingam A., Gawandalkar U.U., Kini G., Buradi A., Araki T., Ikeda N. et al. Numerical analysis of the effect of turbulence transition on the hemodynamic parameters in human coronary arteries. Cardiovasc. Diagn. Ther. 2016;6:208–220. https://doi.org/10.21037/cdt.2016.03.08
29. Pandey R., Kumar M., Majdoubi J., Rahimi-Gorji M., Srivastav V.K. A review study on blood in human coronary artery: Numerical approach. Comput. Methods Programs Biomed. 2020;187:105243. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2019.105243
30. James M.E., Papavassiliou D.V., O’Rear E.A. Use of computational fluid dynamics to analyze blood flow, hemolysis and sublethal damage to red blood cells in a bileaflet artificial heart valve. Fluids. 2019;4(1):19. https://doi.org/10.3390/fluids4010019
31. Jahangiri M., Saghafian M., Sadeghi M.R. Numerical study of turbulent pulsatile blood flow through stenosed artery using fluid-solid interaction. Comput. Math. Methods Med. 2015;2015:515613. https://doi.org/10.1155/2015/515613
32. Cokelet G.R., Brown J.R., Codd S.L., Seymour J.D. Magnetic resonance microscopy determined velocity and hematocrit distributions in a Couette viscometer. Biorheology. 2005;42:385–399.
33. Balogh P., Bagchi P. The cell-free layer in simulated microvascular networks. J. Fluid Mech. 2019;864:768–806. https://doi.org/10.1017/jfm.2019.45
34. Gracka M., Lima R., Miranda J.M., Student S., Melka B., Ostrowski Z. Red blood cells tracking and cell-free layer formation in a microchannel with hyperbolic contraction: A CFD model validation. Comput. Methods Programs Biomed. 2022;226:107117. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2022.107117
35. Starodumov I., Makhaeva K., Zubarev A., Bessonov I., Sokolov S., Mikushin P. et al. Modeling of local hematocrit for blood flow in stenotic coronary vessels. Fluids. 2023;8:230. https://doi.org/10.3390/fluids8080230
36. Sulaiman N., Soon J., Leipsic J. Coronary CT angiography-derived fractional flow reserve. Curr. Radiol. Rep. 2016;4(8):46. https://doi.org/10.1007/s40134-016-0170-z
37. Li Y., Chen H. The application of quantitative flow ratio via 3-dimensional coronary angiography in clinical cardiology: A review. Discov. Med. 2022;33:129–135. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36274241/ (11.12.2024).
38. Cortes C., Carrasco-Moraleja M., Aparisi A., Rodriguez-Gabella T., Campo A., Gutiérrez H. et al. Quantitative flow ratio-Meta-analysis and systematic review. Catheter Cardiovasc. Interv. 2021;97(5):807–814. https://doi.org/10.1002/ccd.28857
39. Hu F., Ding D., Westra J., Li Y., Yu W., Wang Z. et al. Diagnostic accuracy of optical flow ratio: an individual patient-data meta-analysis. EuroIntervention. 2023;19:e145–e154. https://doi.org/10.4244/EIJ-D-22-01098
40. Xing Z., Pei J., Huang J., Hu X., Gao S. Diagnostic performance of QFR for the evaluation of intermediate coronary artery stenosis confirmed by fractional flow reserve. Braz. J. Cardiovasc. Surg. 2019;34:165–172. https://doi.org/10.21470/1678-9741-2018-0234
41. Huang J., Emori H., Ding D., Kubo T., Yu W., Huang P. et al. Diagnostic performance of intracoronary optical coherence tomography-based versus angiography-based fractional flow reserve for the evaluation of coronary lesions. EuroIntervention. 2020;16:568–576. https://doi.org/10.4244/EIJ-D-19-01034
42. Asher A., Wragg A., Davies C. Review: FFRCT Changing the Face of Cardiac CT. Curr. Cardiovasc. Imaging Rep. 2020;13:38. https://doi.org/10.1007/s12410-020-09548-w
43. Westerhof N., Boer C., Lamberts R.R., Sipkema P. Crosstalk between cardiac muscle and coronary vasculature. Physiol. Rev. 2006;86:1263– 1308. https://doi.org/10.1152/physrev.00029.2005
44. Честухин В.В., Бляхман Ф.А. Коронарный парадокс. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2022;24(4):145–151. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2022-4-145-151
45. Mirramezani M., Diamond S.L., Litt H.I., Shadden S.C. Reduced order models for transstenotic pressure drop in the coronary arteries. J. Biomech. Eng. 2019;141:031005. https://doi.org/10.1115/1.4042184
46. Karthikeyan J.S. Effect of bolus viscosity on carbohydrate digestion and glucose absorption processes: an in vitro gastrointestinal study and development of a mathematical model. Rutgers, The State University of New Jersey. Publication date: 2019/10. https://doi.org/10.7282/t3-fnpsan96
47. Fossan F.E., Mariscal-Harana J., Alastruey J., Hellevik L.R. Optimization of topological complexity for one-dimensional arterial blood flow models. J. R. Soc. Interface. 2018;15:20180546. https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0546
48. Scoccia A., Bedogni F., Biscaglia S., Tebaldi M., Tumscitz C., Campo G. Angiography-based fractional flow reserve: state of the art. Curr. Cardiol. Rep. 2022;24:667–678. https://doi.org/10.1007/s11886-022-01687-4
Рецензия
Для цитирования:
Бессонов И.С., Стародумов И.О., Шадрин А.А., Махаева К.Е., Микушин П.В., Муравьев А.В., Честухин В.В., Бляхман Ф.А. Диагностическая ценность определения фракционного резерва кровотока: внимание, реология крови! Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2025;40(4):19-27. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2025-40-4-19-27
For citation:
Bessonov I.S., Starodumov I.O., Shadrin A.A., Makhaeva K.E., Mikushin P.V., Muravyov A.V., Chestukhin V.V., Blyakhman F.A. Diagnostic value of the fractional flow reserve: attention, blood rheology! Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2025;40(4):19-27. (In Russ.) https://doi.org/10.29001/2073-8552-2025-40-4-19-27
JATS XML


.png)

























