Comparison of Fractional Flow Reserve Based on Computational Fluid Dynamics Modeling Using Coronary Angiographic Vessel Morphology Versus Invasively Measured Fractional Flow Reserve

Tröbs, Monique; Achenbach, Stephan; Röther, Jens; Redel, Thomas; Scheuering, Michael; Winneberger, David; Klingenbeck, K.; Itu, Lucian Mihai; Passerini, Tiziano; Kamen, Ali; Sharma, Puneet; Comanicìu, Dorin; Schlundt, Christian

doi:10.1016/j.amjcard.2015.10.008

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“…These include the work of Renker et al and others. [24][25][26][27][28][29][30][31] Unsurprisingly, a critical component of cFFR img is the physiological model that should be able to replicate the coronary flow and pressure during maximal hyperaemia. For both the 3D and reduced-order approaches to noninvasive FFR, adenosine administration is not required during imaging, which is generally performed under resting conditions.…”

Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

“…In practice, several methods have been used to determine the flow distribution, depending on the number of branches included in the geometrical model. One can distribute flow based on the reference vessel or proximal segments, assuming that the feeding territory of a branch is related to its calibre before narrowing 20,30,34 or else based on the downstream vascular anatomy. 35,36 A majority of studies rely on the fact that microcirculatory resistance does not change with epicardial stenosis severity; however, this will only be true if collateral flow is properly taken into account, 37 which is generally not possible.…”

Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

“…31 Additional measurements, such as brachial pressure, can be used to derive aortic pressure and incorporated into more complex heart and coronary models; see related studies [16][17][18]36 and variants. 24,[26][27][28][29][30] Other boundary condition strategies include the prescription of pressure at the inlet, coupled with Windkessel models at the outlets 11 or steady-state simulations with uniform pressure and/or flow derived from imaging data 21,22 or else measured from 3D QCA and TIMI (thrombolysis in myocardial infarction) frame count. 20 In the present work, we demonstrate the feasibility of using CCTA imaging data and coronary flow simulations entirely based on reduced-order models to predict physiological measures such as FFR.…”

Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

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Estimating the accuracy of a reduced‐order model for the calculation of fractional flow reserve (FFR)

Boileau

Pant

Roobottom

et al. 2017

Numer Methods Biomed Eng

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Image-based noninvasive fractional flow reserve (FFR) is an emergent approach to determine the functional relevance of coronary stenoses. The present work aimed to determine the feasibility of using a method based on coronary computed tomography angiography (CCTA) and reduced-order models (0D-1D) for the evaluation of coronary stenoses. The reduced-order methodology (cFFR RO ) was kept as simple as possible and did not include pressure drop or stenosis models. The geometry definition was incorporated into the physical model used to solve coronary flow and pressure. cFFRRO was assessed on a virtual cohort of 30 coronary artery stenoses in 25 vessels and compared with a standard approach based on 3D computational fluid dynamics (cFFR 3D ). In this proof-of-concept study, we sought to investigate the influence of geometry and boundary conditions on the agreement between both methods. Performance on a per-vessel level showed a good correlation between both methods (Pearson's product-moment R = 0.885, P < 0.01), when using cFFR 3D as the reference standard. The 95% limits of agreement were −0.116 and 0.08, and the mean bias was −0.018 (SD = 0.05). Our results suggest no appreciable difference between cFFR RO and cFFR 3D with respect to lesion length and/or aspect ratio. At a fixed aspect ratio, however, stenosis severity and shape appeared to be the most critical factors accounting for differences in both methods. Despite the assumptions inherent to the 1D formulation, asymmetry did not seem to affect the agreement.The choice of boundary conditions is critical in obtaining a functionally significant drop in pressure. Our initial data suggest that this approach may be part of a broader risk assessment strategy aimed at increasing the diagnostic yield of cardiac catheterisation for in-hospital evaluation of haemodynamically significant stenoses. KEYWORDSboundary conditions, coronary stenosis severity, shape and asymmetry, non-invasive fractional flow reserve, reduced-order model

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Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

Section: Noninvasive Ffrmentioning

confidence: 99%

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Estimating the accuracy of a reduced‐order model for the calculation of fractional flow reserve (FFR)

Boileau

Pant

Roobottom

et al. 2017

Numer Methods Biomed Eng

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“…They demonstrated that good results could be generated from thrombolysis in myocardial infarction (TIMI) frame counting during resting conditions, even when hyperaemia was not induced. In the same year Trobs et al published their model of computed FFR 13 . They tuned their simulations using 'published estimates of coronary microvascular resistance' and hyperemic flow was simulated based upon the assumption of a normal physiological response to adenosine.…”

Section: Why Is This?mentioning

confidence: 99%

Computing Fractional Flow Reserve From Invasive Coronary Angiography

Morris

Gunn

2017

Circ: Cardiovascular Interventions

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“…auch Daten dazu liefern, ob und wann Messungen von pd/pa ohne Hyperämi-einduktion aussagekräftig sind.Gleichzeitig werden derzeit zahlreiche Verfahren zur nichtinvasiven und druckdrahtlosen FFR-Bestimmung mittels "computational fluid dynamics" (CFD), z. B. anhand von CT-Daten[73][74][75][76], 3-dimensional rekonstruierter Koronarangiogramme[77][78][79][80][81] und OCT (optische Kohärenztomographie)-Datensätzen [82, 83] evaluiert. Allerdings sind sie noch in der Phase der Entwicklung und Validierung und nicht zum klinischen Einsatz bereit.…”

unclassified

Fraktionelle Flussreserve in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung

et al. 2016

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Die invasive Bestimmung der fraktionellen Flussreserve ("fractional flow reserve", FFR) gestattet die Ermittlung der hämodynamischen Relevanz von Stenosen der Koronararterien [1]. Empfohlen wird die Bestimmung der FFR bei Stenosen von 50-90 % des Gefäß-durchmessers, wenn kein nichtinvasiver Ischämienachweis vorliegt. Zur Messung der FFR wird ein mit Drucksensor bestückter Draht oder Mikrokatheter in die Koronararterie eingeführt. Unter maximaler Hyperämie wird dann das Verhältnis von mittlerem Blutdruck distal der Stenose (pd) zum aortalen Mitteldruck (pa) bestimmt. In der Regel wird ab einer FFR (pd/pa) von 0,80 oder weniger von einer hämodynamisch relevanten Stenose ausgegangen. Aufgrund der Resultate mehrerer randomisierter, prospektiver Studien, bei denen die Entscheidung zur Revaskularisation von der FFR abhängig gemacht wurde, hat die FFR-Messung einen hohen klinischen Stellenwert. Sie ist für Stenosen > 50 % und < 90 % Diameterreduktion bei Fehlen eines eindeutigen nichtinvasiven Ischämienachweises mit dem Empfehlungsgrad ("class of recommendation") I und dem Evidenzgrad "A" in den 2014 publizierten Leitlinien zur Koronarrevaskularisation der European Society of Cardiology versehen [2]. In einem großen Register zeigte sich, dass bei 43 % aller Patienten die FFR-Messung im Vergleich zur rein visuellen Einschät-zung von Koronarstenosen die weitere Behandlung des Patienten verändert [3]. Selbst wenn ein nichtinvasiver Ischämi-enachweis vorliegt, ändert die FFR-Messung häufig die Einschätzung der Relevanz einer Stenose [4]. Allerdings verlassen sich viele interventionelle Kardiologen trotz der Evidenz für das Verfahren eher auf den visuell eingeschätzten angiographischen Schweregrad, als die FFRMessung einzusetzen [5]. In Deutschland werden FFR-Messungen derzeit nur bei etwa 5 % aller invasiven Koronarangiographien vorgenommen [6]. Gründe hierfür sind neben dem logistischen Aufwand vermutlich das Befürchten mögli-cher Komplikationen und evtl. zudem eine gewisse Unsicherheit über die optimale Durchführung und Interpretation der FFR-Messung -gerade auch in komplexen Situationen wie bei Mehrgefäßer-krankung, Hauptstammstenosen, seriellenStenosenoderbeiPatientenmitaortokoronaren Bypassgefäßen. Weiterhin ist die Messung zwar technisch nicht sehr anspruchsvoll, doch müssen einige wichtige Punkte beachtet werden, um Fehlinterpretationen zu vermeiden. In diesem Dokument sind daher Empfehlungen zur Indikationsstellung, Durchführung und Interpretation der FFR-Messung zusammengestellt. Nicht für alle klinische Patientenkollektive und Situationen liegen aussagekräftige randomisierte Studien vor -in den FA-ME-Studien z. B. waren Patienten mit Hauptstammstenose, mit einer linksventrikulären Hypertrophie und mit einer linksventrikulären Ejektionsfraktion (LV-EF) unter 30 % ausgeschlossen, und nur Läsionen in Gefäßen mit zumindest 2,5 mm Referenzdiameter wurden berücksichtigt [7]. Dieser Expertenkonsens ist deswegen keine systematische Darstellung oder Metaanalyse aller bisher publizierten Daten, er beruht vielmehr neben der ...

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Comparison of Fractional Flow Reserve Based on Computational Fluid Dynamics Modeling Using Coronary Angiographic Vessel Morphology Versus Invasively Measured Fractional Flow Reserve

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Estimating the accuracy of a reduced‐order model for the calculation of fractional flow reserve (FFR)

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Computing Fractional Flow Reserve From Invasive Coronary Angiography

Fraktionelle Flussreserve in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung

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