《Frontiers in Neurology》：Noninvasive MRA-derived fractional flow for intracranial stenosis: methodological evaluation and hemodynamic insights
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本研究旨在评价一种基于磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）的无创血流分数（fractional flow，FF）计算方法（MRA-FF），以评估颅内动脉粥样硬化性狭窄（intracranial network>
本研究旨在评价一种基于磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）的无创血流分数（fractional flow，FF）计算方法（MRA-FF），以评估颅内动脉粥样硬化性狭窄（intracranial network>intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）的血流动力学严重程度。当前，用于量化ICAS血流动力学严重程度的FF方法存在有创性或需要血管造影的局限性。本研究主要评价MRA-FF与既定参考标准的一致性，并探索性评估其反映血流动力学相关损伤的能力。
研究人员回顾性纳入50例ICAS患者，利用患者特异性血流边界条件从三维血管模型计算MRA-FF。采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）评价MRA-FF与有创压力导丝衍生FF（pressure-wire-derived FF，PW-FF，n=18）及血管造影衍生FF（DSA-FF，n=50）的一致性。采用双单侧检验（two one-sided tests，TOST；δ=±0.05）评价MRA-FF与DSA-FF的等效性。在具有可用灌注成像数据的亚组（n=38）中，通过受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）分析探索性评价MRA-FF鉴别低灌注的能力。
研究结果显示，MRA-FF与PW-FF呈中等到良好一致性（ICC=0.743；95%CI，0.437–0.895），与DSA-FF呈良好一致性（ICC=0.784；95%CI，0.649–0.871）。TOST证实MRA-FF与DSA-FF等效（差异的90%CI，?0.016至0.035；p<0.01）。在灌注亚组中，低灌注患者的MRA-FF低于非低灌注患者（p=0.022）。鉴别低灌注的ROC曲线下面积为0.723（95%CI，0.54–0.90）。在该数据集中，探索性最佳截断值为0.855。
研究表明，MRA-FF与有创及血管造影参考方法具有良好一致性，并在探索性分析中显示出鉴别低灌注的能力。这些发现支持完全无创FF方法在功能评估和血流动力学特征描述方面的可行性及潜在临床应用价值，但尚需进一步外部验证。
**研究背景与意义**
血流分数（FF）定义为狭窄远端与近端压力的比值，可提供病变特异性血流动力学严重程度的生理学评估，是冠状动脉疾病功能评估的基石。随着对脑血管病理生理学认识的深入，FF的概念已被拓展至颅内动脉粥样硬化性狭窄（ICAS）。既往研究表明，具有相似血管造影狭窄程度的患者可能表现出显著不同的下游灌注和缺血风险，这种差异凸显了基于解剖学管理的局限性，并强调了在脑血管实践中需要病变特异性功能指标的必要性。然而，将FF转化应用于颅内循环面临实际挑战：当前的采集方法，无论是有创压力导丝测量还是基于数字减影血管造影（DSA）的计算方法，均需要动脉入路和对比剂注射，这些要求带来手术风险、潜在毒性及显著成本，共同限制了现有FF技术用于大规模筛查、连续监测或长期随访。磁共振血管成像（MRA）提供了一种无创替代方案。作为一种无需辐射和对比剂的常规成像技术，MRA在安全性、可及性和可重复性方面具有固有利势。关键的是，基于图像的血管建模和计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）的最新进展使得FF可直接从标准MRA数据衍生。本研究旨在系统验证MRA衍生FF（MRA-FF）的定量准确性及其在ICAS患者中辨别血流动力学异常的能力。
该论文发表在《Frontiers in Neurology》。本研究的主要意义在于：首次系统验证了MRA-FF与有创及血管造影参考方法的一致性，证实其作为一种完全无创的功能评估工具的可行性，为ICAS患者的功能评估和血流动力学特征描述提供了新的技术路径，有望扩展至不适宜有创评估或反复对比剂暴露患者的纵向监测和筛查。
**关键技术方法**
本研究纳入中国人民解放军总医院2021年1月至2024年6月因ICAS致缺血性卒中或短暂性脑缺血发作住院的患者。主要技术方法包括：（1）MRA数据采集：采用3.0 T MR扫描仪行三维时间飞跃法（3D TOF）MRA；（2）TCD数据采集：采用经颅多普勒（transcranial Doppler，TCD）获取患者特异性流入流速条件，用于CFD分析；（3）PW-FF测量：采用0.014英寸压力导丝记录狭窄近端和远端压力；（4）DSA-FF计算：采用AccuICAD软件，基于TIMI帧计数法获取患者特异性血流速度，求解流体动力学方程；（5）MRA-FF计算：采用MIMICS软件从MRA DICOM数据重建三维血管模型，应用多面体体素网格，以TCD测量的患者特异性平均流速作为入口边界条件，以围手术期测量的患者特异性动脉血压作为参考压力，出口采用基于Murray定律的分流边界条件，采用有限体积法在STAR-CCM+中进行稳态血流动力学模拟，MRA-FF定义为计算所得狭窄远端与近端压力之比（P
distal/P
proximal）；（6）灌注成像：采用动脉自旋标记技术，设置1.5 s和2.5 s两个标记后延迟时间获取灌注图像，生成定量脑血流量（cerebral blood flow，CBF）图。
**研究结果**
**MRA-FF与PW-FF的一致性比较**：在18例同时接受压力导丝测量的患者中，MRA-FF和PW-FF均值分别为0.69±0.16和0.70±0.12。两种测量显示中等到良好一致性，ICC为0.743（95%CI，0.437–0.895）。Bland-Altman分析显示平均差异为0.016（95%CI，?0.036–0.068），95%一致性界限（limits of agreement，LoA）范围为?0.189至0.221。回归分析未检测到显著比例偏倚（斜率p=0.10）。
**MRA-FF与DSA-FF的一致性 comparison**：在全部50例患者中，MRA-FF和DSA-FF均值分别为0.74±0.17和0.73±0.16。两种测量显示良好一致性，ICC为0.784（95%CI，0.649–0.871）。Bland-Altman分析显示平均差异为?0.010（95%CI，?0.041–0.021），95% LoA范围为?0.223至0.204，未检测到显著比例偏倚（斜率p=0.953）。TOST程序证实两种方法具有统计学等效性，差异的90%CI（?0.016–0.035）完全位于预设δ范围内（p<0.01）。
**MRA-FF对术前低灌注的鉴别性能**：在38例具有足够质量术前灌注成像数据的患者中，23例（60.5%）在目标区域表现出低灌注。低灌注组MRA-FF中位数显著低于正常灌注组[0.74（IQR 0.63–0.80）vs. 0.86（IQR 0.74–0.93）；Mann-Whitney U=249.5；p=0.022]，效应量Cliff's delta=?0.45（95%CI，?0.71至?0.06）。MRA-FF鉴别低灌注的ROC曲线AUC为0.723（95%CI，0.54–0.90），具有中等鉴别能力。探索性最佳FF截断值为0.855，对应灵敏度95.7%（95%CI，86.9–100%）和特异度53.3%（95%CI，26.7–80.0%）。
**讨论与结论**
本研究证实了通过将患者特异性血流条件应用于常规MRA数据衍生的血管模型，可以计算出具有生理学意义的血流分数（MRA-FF）。该方法规避了血管内对比剂注射和导管插入，在安全性、可重复性和纵向随访方面具有优势，非常适用于需要反复评估病变相关功能状态的临床场景，有望在特定背景下减轻手术负担。
研究人员指出，MRA-FF的设计目的并非取代已有的有创测量，而是通过提供可轻松整合入常规成像工作流的完全无创功能指标，补充当前以解剖学为中心的诊断框架。在术前灌注成像亚组中，低灌注患者的MRA-FF值显著更低，ROC分析显示MRA-FF具有中等鉴别低灌注的能力，以高灵敏度和中等特异度为特征。MRA-FF相对较高的阴性预测值提示，在该队列或可比的临床环境中，阴性结果可能有助于排除血流动力学显著狭窄。然而，灌注和FF代表不同的功能构念：FF表征特定血流条件下狭窄施加的局部血流动力学约束，而灌注成像反映的是受侧支循环和自身调节机制影响的整合组织水平血供。因此，异常的FF不一定指示异常灌注，反之亦然。ROC分析和相应阈值应被解释为探索性和数据集特异性的，在更广泛的临床应用前仍需外部验证。
研究所采用的血流动力学模型依赖于计算流体力学建模中广泛接受的简化假设，包括将血液视为不可压缩牛顿流体、假设血管壁为刚性无滑移边界、采用稳态模拟忽略脉动效应等。尽管这些假设省略了某些生理学细节，但模型整合了个体化血管几何形态、TCD衍生的流入条件以及患者特异性血压测量等患者特异性成分。此外，FF本质上代表狭窄两端的压力比值而非绝对压力，使其对详细流动特性相对不敏感。基于Murray定律的流量分配同样反映了脑动脉建模中广泛使用的经验策略，旨在保持血管树内的相对变化而非显式模拟微血管调节。
本研究存在局限性：压力导丝验证亚组样本量较小（n=18），限制了一致性估计的精确性；灌注成像亚组中结局事件数量有限（n=23），导致ROC曲线呈阶梯状外观，表明衍生截断值和相关性能指标具有数据集特异性，在获得外部验证前应审慎解释。
**研究结论**：本研究证实了基于MRA的完全无创方法用于ICAS功能评估的可行性。MRA-FF与有创压力导丝测量和经过验证的血管造影计算方法显示良好一致性，并与该队列中的灌注异常相关。这些发现支持MRA-FF作为ICAS功能特征描述和风险分层的补充性无创参考的潜在作用，但在更广泛的临床应用之前仍需进一步外部验证。
