Real time reduced order model for angiography fractional flow reserve.
Real time reduced order model for angiography fractional flow reserve.
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DOI：
10.1016/j.cmpb.2022.106674
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发表时间：
2022-04
影响因子：
6.1
通讯作者：
Kassab GS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hashemi J;Patel B;Chatzizisis YS;Kassab GS
血流储备分数 (FFR) 是量化冠状动脉狭窄的金标准，压力丝是测量 FFR 的金标准。最近，计算流体动力学 (CFD) 方法已被用于使用从冠状动脉造影获得的图像来较少侵入地计算 FFR。然而，这种方法计算量大，显然需要减少计算时间的解决方案。我们假设可以使用响应面法 (RSM) 派生的降阶模型 (ROM) 立即计算 FFR，以进行模拟建模，而不是计算密集型 CFD。具体来说，选择已知影响 FFR 的 11 个生理和解剖因素作为输入变量，并结合模型动脉的 CFD 进行 Plackett-Burman 分析，以确定对 FFR 最影响的一组变量。基于 Box-Behnken 设计，开发了一个数学模型来使用保留的变量集计算 FFR。该模型的保真度在 90 名具有已知压线 FFR 的患者（100 条冠状动脉）组成的队列中进行了测试。源自该 ROM 的 FFR 与压力线 FFR 具有很强的相关性，敏感性为 89.4%，特异性为 100%，曲线下面积为 0.947（p < 0.05）。 ROM方法可用于可靠地计算冠状动脉狭窄患者的FFR，并能够取代耗时的基于CFD的FFR估计，并提供实时计算方法。
Fractional flow reserve (FFR) is the gold standard for quantification of coronary stenosis and pressure wire is the gold standard for measuring FFR. Recently, computational fluid dynamics (CFD) methods have been used to compute FFR less invasively using images obtained from coronary angiography. This approach is, however, computationally intensive and solutions to reduce computation time are clearly required. We hypothesized that FFR can be calculated instantly using a reduced order model (ROM) derived using response surface method (RSM) for simulation modeling in lieu of the computationally intensive CFD. Specifically, eleven physiological and anatomical factors known to affect FFR were selected as input variables, and Plackett–Burman analysis was performed in conjunction with CFD on model arteries to identify set of variables affecting FFR the most. Based on the Box–Behnken design, a mathematical model was developed to compute FFR using the retained set of variables. The model fidelity was tested on a cohort of 90 patients (100 coronary arteries) with known pressure-wire FFR. FFR derived from this ROM had a strong correlation with pressure-wire FFR with sensitivity of 89.4%, specificity of 100% and area under curve of 0.947 (p < 0.05). The ROM method can be used to reliably calculate FFR in patients with coronary stenosis and able to replace time-consuming CFD-based FFR estimation and provide instead a real-time calculation method.
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