Quantitative coronaryAngiography (QCA)

Pierfrancesco Agostoni, MDAntwerp Cardiovascular Institute Middelheim

Ziekenhuis Netwerk AntwerpenAnversa, Belgio

• La QCA (Quantitative Coronary Angiography,

angiografia coronarica quantitativa) è una tecnica,

direttamente basata sull’esame coronarografico con

mezzo di contrasto, mediante la quale si ottengono

parametri che quantificano in modo “obiettivo” le

stenosi coronariche e i risultati immediati e a lungo

termine delle procedure interventistiche coronariche

QCA

• La QCA è basata sull’utilizzo di specifici e dedicati

software proprietari che permettono di definire in

modo sostanzialmente “operatore-indipendente”

determinate misure che quantificano il lume coronarico

QCA

Q-Angio®XA Pie-Medical CAAS II

• Pratica clinica quotidiana– Eseguita “on-line” – Permette di scegliere i materiali adeguati (in

particolare lunghezza e diametro degli stent)• Si contrappone alla stima qualitativa (“eye-balling” o

“visual estimation”) delle stenosi coronariche e dei risultati delle procedure interventistiche

• Ricerca scientifica– Eseguita “off-line”, possibilmente da operatori

indipendenti dalla procedura stessa– Permette di avere una valutazione puramente

numerica delle stenosi coronariche e delle eventuali procedure interventistiche eseguite

• Permette di uniformare, rendere obiettivi e confrontabili i dati ottenuti dai vari laboratori e nei vari studi

SCOPI

• Il primo passo per eseguire un’indagine QCA è acquisire immagini angiografiche della coronaria d’interesse di alta qualità e secondo una tecnica standardizzata

• La coronarografia fornisce un luminogramma bidimensionale di una struttura tridimensionale

– La coronarografia visualizza solo il lume coronarico, quindi non fornisce nessuna indicazione diretta sulla parete vascolare e sul processo aterosclerotico per se, ma solo sull’impatto di questo processo sul lume coronarico

– Ogni acquisizione coronarografica fornisce un’immagine radiografica in due dimensioni, mentre le coronarie si sviluppano in modo tridimensionale intorno al muscolo cardiaco

QCA

• Affinché le immagini coronarografiche descrivano nel modo più veritiero l’esatta anatomia coronarica, è necessario che il tubo radiogeno sia esattamente perpendicolare al segmento coronarico di interesse

• È consigliabile che almeno due proiezioni perpendicolari una rispetto all’altra ed entrambe al segmento coronarico d’interesse vengano ottenute

• Limitazioni:– accorciamento (“foreshortening”) di determinate

strutture rispetto alla reale anatomia– sovrapposizione (“overlap”) di strutture contigue che

può mascherare alcuni segmenti d’interesse

QCA

• Il secondo passo per eseguire un’indagine QCA è selezionare l’immagine (still-frame) su cui far l’analisi da una specifica sequenza angiografica– Minimo foreshortening e minimo overlap con altre

strutture – Paziente in ispirazione profonda (aumenta la

contrapposizione tra il nero del m.d.c. e lo sfondo radiotrasparente)

– catetere nella sequenza (il catetere è lo strumento per la calibrazione)

– Somministrazione di nitroglicerina intracoronarica– Immagine scelta in telediastole– Seconda immagine con la punta del catetere piena di

m.d.c. da usare per la calibrazione– Stenosi e catetere più possibile al centro

dell’immagine

QCA

UN ESEMPIO

UN ESEMPIO

Stent 3.0x16 mm a 20 atm Post-dilatazione con pallone NC 3.5x12 mm a 16 atm

CALIBRAZIONE

Il catetere, di cui si conosce la misura in French, quindi il diametro (per esempio, 5F = 1.7 mm, 6F = 2 mm, 7F = 2.3 mm, 8F = 2.6 mm), viene misurato Si traccia manualmente una linea centrale lungo il tratto della punta del catetere e il software automaticamente ne riconosce i margini, usando specifici algoritmi che su immagini digitali riconoscono il passaggio da pixel radioopachi (neri o grigi scuri) a pixel radiotrasparenti (grigi chiari o bianchi) secondo un’analisi densitometrica

Il software è in grado di trasformare ogni pixel in un quadrato con lati di dimensioni note (in mm)

QCA PRE-PROCEDURA (1)

Il segmento coronarico d’interesse deve includere la stenosi e i tratti di coronaria a monte e a valle considerati angiograficamente “indenni” da lesioni significative (chiamati segmenti di riferimento)

Scelta la regione d’interesse, se ne traccia manualmente la linea centrale e automaticamente il software riconosce i margini del tratto coronarico considerato (automatic contour detection)

Questo permette di ottenere una serie di diametri lungo tutto il tratto stesso, misurati in pixel e trasformati, mediante il parametro della calibrazione, in mm

QCA PRE-PROCEDURA (2)

La ricostruzione automatica del presunto lume coronarico normale viene eseguita mediante un algoritmo che crea una linea, per ogni margine coronarico, che “interpola” i tratti coronarici esenti da malattia a monte e a valle della regione di interesse, con quelli della regione d’interesse stessa, ricostruendo i bordi coronarici di riferimento (in inglese “reference segments”)

Questa tecnica si basa sul calcolo di un valore medio dei diametri del lume nei segmenti di riferimento a monte e a valle della lesione

Unità di misura

Significato

PARAMETRI MISURATI

Minimal luminal diameter (MLD)

millimetri (mm)

il punto in cui il lume del tratto coronarico considerato ha il suo

diametro minore

Lesion Lengthmillimetri

(mm)

la lunghezza della stenosi misurata dai 2 punti dove i margini coronarici cambiano direzione, creando una

“spalla” tra il tratto coronarico nomale e quello malato

PARAMETRI DERIVATI

Reference vessel diameter (RVD)

millimetri (mm)

il diametro, derivato per “interpolazione”, del tratto coronarico

se questo non fosse malato

Diameter stenosis (DS)

percentuale (%)

il rapporto tra il MLD e il RVD atteso al livello della misurazione del MLD

QCA POST-PROCEDURA (1)

QCA POST-PROCEDURA (2)

Dopo impianto di uno stent coronarico è possibile effettuare l’analisi dei margini dello stent stesso (“stent edge”)

Lo stent, essendo debolmente radioopaco, può esser visualizzato durante la fase della sequenza coronarografica in cui il mezzo di contrasto non è stato ancora iniettato nella coronaria

Si marcano, con 2 linee trasversali al lume vasale, i margini prossimale e distale dello stent e viene calcolato automaticamente il segmento dove lo stent è stato impiantato e i 5 mm prossimali e distali allo stent stesso

SegmentSegment

StentStent

proximalproximaledgeedge

distaldistaledgeedge

5 mm5 mm 5 mm5 mm

QCA POST-PROCEDURA (3)

Per gli studi riguardanti device coronarici, vengono eseguite almeno 3 analisi QCA, una prima del trattamento, una immediatamente dopo il trattamento e una al follow-up, ad una distanza pre-specificata di tempo, di solito compresa tra i 4 e i 12 mesi

Ulteriori analisi a un follow-up ancora più lungo (2-3 anni dal trattamento) possono essere effettuate, anche se sono limitate da problemi etici e/o logistici

Questo tipo di analisi permette di ottenere nuovi parametri, che valutano la performance dei device coronarici nel tempo, direttamente calcolati dai parametri misurati o derivati dalle singole acquisizioni QCA

ANALISI SERIATE

Unità di misura

Significato

PARAMETRI CALCOLATI

Acute gainmillimetri

(mm)la differenza tra il MLD post-procedurale e

il MLD pre-procedurale

Late luminal lossmillimetri

(mm)la differenza tra il MLD post-procedurale e

il MLD al follow-up

PARAMETRI DERIVATI (SOLO ANGIO FOLLOW UP)

Binary restenosispresenza / assenza

una DS>50% alla coronarografia al follow-up, nel segmento coronarico trattato

L’acute gain da un’idea dell’efficacia acuta del device nel dilatare la lesione coronarica d’interesse

Il late luminal loss è una stima di tutti quei processi che sono coinvolti nel fenomeno della restenosi coronarica dopo trattamento percutaneo (recoil acuto, rimodellamento tardivo e iperplasia intimale)

Bare Metal Stent Sirolimus Eluting Stent P

Pre-procedura

Reference vessel diameter (mm) 3.34 ± 0.72 3.28 ± 0.57 0.63

Minimal luminal diameter (mm) 1.14 ± 0.51 1.05 ± 0.51 0.35

Diameter stenosis (%) 66 ± 13 68 ± 13 0.33

Lesion Length (mm) 16.2 ± 9 18.6 ± 11 0.27

Post-procedura

Segmento

Minimal luminal diameter (mm) 2.60 ± 0.54 2.76 ± 0.51 0.15

Diameter stenosis (%) 16 ± 8 17 ± 6 0.37Edge prossimale

Minimal luminal diameter (mm) 3.08 ± 0.61 3.29 ± 0.60 0.08

Diameter stenosis (%) 7 ± 7 6 ± 8 0.48

Stent

Minimal luminal diameter (mm) 2.77 ± 0.44 2.88 ± 0.42 0.18

Diameter stenosis (%) 12 ± 11 14 ± 7 0.12

Acute gain (mm) 1.62 ± 0.58 1.83 ± 0.53 0.06

Edge distale

Minimal luminal diameter (mm) 2.83 ± 0.71 2.99 ± 0.68 0.26

Diameter stenosis (%) 8 ± 10 9 ± 11 0.58

Adapted from: Vermeersch, Agostoni et al. RRISC study. JACC 2007

Bare Metal Stent Sirolimus Eluting Stent PFollow-up

Segmento

Minimal luminal diameter (mm) 1.90 ± 0.87 2.33 ± 0.68 0.010Diameter stenosis (%) 39 ± 23 28 ± 16 0.008

Edge prossimale

Minimal luminal diameter (mm) 2.91 ± 0.79 3.10 ± 0.68 0.21Diameter stenosis (%) 10 ± 12 10 ± 10 0.83

Stent

Minimal luminal diameter (mm) 1.97 ± 0.89 2.49 ± 0.67 0.002Diameter stenosis (%) 38 ± 23 23 ± 18 0.001

Edge distale

Minimal luminal diameter (mm) 2.59 ± 0.82 2.79 ± 0.71 0.22Diameter stenosis (%) 13 ± 16 13 ± 13 0.99

Late loss (mm)

Segmento 0.70 ± 0.61 0.40 ± 0.51 0.015Edge prossimale 0.17 ± 0.55 0.17 ± 0.48 0.97Stent 0.79 ± 0.66 0.38 ± 0.51 0.001Edge distale 0.24 ± 0.50 0.19 ± 0.51 0.61

Binary restenosis

Segmento 32.6% 13.6% 0.031Stent 30.6% 11.3% 0.024

Adapted from: Vermeersch, Agostoni et al. RRISC study. JACC 2007

• CAAS - http://www.piemedicalimaging.com/ • MEDIS - http://www.medis.nl/index.htm• Reiber JHC, van der Zwet PMJ, von Land CD, et al.

Quantitative coronary arteriography: equipment and technical requirements. Developments in cardiovascular medicine  1993:137:75-111

• Serruys PW, Foley DP, de Feyter PJ. Quantitative coronary angiography in clinical practice. Boston, Kluwer Academic Publishers: 1993

• STENT BOOST - http://www.philips.com/

FURTHER RESOURCES

For further slides on these topics please feel free to visit the metcardio.org website:

http://www.metcardio.org/slides.html