心臟曾經(jīng)被認(rèn)為是手術(shù)的禁區(qū)，它是現(xiàn)代外科領(lǐng)域內(nèi)最晚被打開(kāi)的器官。作為人體的發(fā)動(dòng)機(jī)，心臟不停地跳動(dòng)和充沛的血液曾讓外科醫(yī)生無(wú)法打開(kāi)心臟做手術(shù)。

著名的奧利地外科醫(yī)生西奧多·比爾羅特曾說(shuō)過(guò)：“在心臟上做手術(shù)，是對(duì)外科藝術(shù)的褻瀆，任何一個(gè)試圖進(jìn)行外科手術(shù)的人，都將落得身敗名裂的下場(chǎng)?！?/span>

而現(xiàn)在的外科醫(yī)生不僅可以安全地打開(kāi)心臟，還在追求如何以微創(chuàng)的方式治療心臟疾病。

現(xiàn)在的醫(yī)生不僅能通過(guò)二維的影像觀察心血管，醫(yī)生還可以“4D”觀察心血管影像，醫(yī)生能看到心血管的三維模型，還可以掌握血管的血流動(dòng)力情況，更加精準(zhǔn)地診斷和治療疾病。

在實(shí)現(xiàn)心臟“4D”可視的過(guò)程，適用于慢性冠心病的基于醫(yī)學(xué)影像測(cè)算冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（FFR）是目前較成熟的技術(shù)，其中主要的技術(shù)是CT-FFR和QFR。

在這個(gè)領(lǐng)域，一家名為HeartFlow的美國(guó)公司CT-FFR產(chǎn)品在2014年就獲得FDA批準(zhǔn)。目前，HeartFlow融資4.67億美元，估值15億美元。而在國(guó)內(nèi)，創(chuàng)業(yè)公司們也開(kāi)始陸續(xù)進(jìn)入這一熱門(mén)領(lǐng)域。

據(jù)動(dòng)脈網(wǎng)（微信號(hào)：vcbeat）梳理，國(guó)內(nèi)外業(yè)務(wù)中包含影像FFR測(cè)算的企業(yè)約有15家，已有一家公司產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)獲批。在本文中，我們梳理了基于影像測(cè)算FFR診斷產(chǎn)品的主要應(yīng)用場(chǎng)景，該領(lǐng)域中的主要企業(yè)，以及不同的核心技術(shù)原理。

在了解基于影像測(cè)算FFR之前，我們需要了解FFR， 也就是血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)。它的主要功能就是評(píng)估冠狀動(dòng)脈病變狹窄到底對(duì)于遠(yuǎn)端血流產(chǎn)生了多大的影響。主要適用的疾病就是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化，也就是冠心病。

根據(jù)《中國(guó)心血管報(bào)告2018》中的數(shù)據(jù)，在我國(guó)，心血管病人患者人數(shù)高達(dá)2.9億，其中冠心病患者人數(shù)達(dá)1100萬(wàn)。

冠心病，是由于動(dòng)脈粥樣硬化在冠狀動(dòng)脈中積累形成斑塊而導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈狹窄，從而降低供應(yīng)心肌的血液量造成心肌缺血的疾病。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是冠狀動(dòng)脈中形成了一層主要由脂質(zhì)、炎性細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞、結(jié)締組織、血栓和鈣沉積物等組織的沉積物，它們會(huì)堵塞血流，造成心肌缺血，也有可能脫落，造成心梗。

在冠心病的診斷中，診斷方式包括心電圖、冠脈CTA、冠脈造影、冠狀動(dòng)脈內(nèi)超聲顯像技術(shù)（IVUS）、冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（FFR）測(cè)量。

在這些診斷方法中，冠脈造影是確診冠心病較常用的方法。冠脈造影此前也穩(wěn)坐冠心病診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”頭把交椅多年。

冠脈造影通過(guò)手腕處橈動(dòng)脈穿刺，進(jìn)導(dǎo)絲直至心臟冠脈血管，然后打入造影劑，直觀的觀察造影劑在冠脈各個(gè)血管的充盈情況。出現(xiàn)充盈缺損，則證明血管有斑塊導(dǎo)致狹窄。醫(yī)生再根據(jù)血管狹窄情況，分析是否安裝支架擴(kuò)開(kāi)血管。

冠脈CTA通過(guò)CT造影及計(jì)算機(jī)三維重建呈現(xiàn)出血管的走形及狹窄程度。冠脈CTA可以部分替代冠脈造影術(shù)，但精確度并不高。

冠脈造影只能看到病變狹窄程度，但醫(yī)生漸漸發(fā)現(xiàn)影像學(xué)上病變的狹窄程度并不決定著病情的嚴(yán)重程度。

在某些時(shí)候，醫(yī)生肉眼觀察到的冠狀動(dòng)脈狹窄程度嚴(yán)重，但是并未造成心肌缺血。而有的冠狀動(dòng)脈病變從影像學(xué)觀察狹窄并不嚴(yán)重，但實(shí)際上造成了嚴(yán)重的心肌缺血。

而冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（FFR）的出現(xiàn)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。

冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（FFR）是指冠狀動(dòng)脈存在狹窄病變的情況下，該血管所供心肌區(qū)域能獲得的最大血流與同一區(qū)域正常情況下所能獲得的最大血流之比。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，影像只能讓醫(yī)生判斷狹窄程度，而FFR可以評(píng)價(jià)狹窄到底對(duì)遠(yuǎn)端血流產(chǎn)生了多大影響。所以，F(xiàn)FR還可以準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)冠脈病變與心肌缺血的關(guān)系，并進(jìn)而指導(dǎo)制定合理的治療決策，改善患者的預(yù)后。

目前臨床上測(cè)量FFR的方法是通過(guò)壓力導(dǎo)絲，壓力導(dǎo)絲通過(guò)經(jīng)橈動(dòng)脈進(jìn)入冠狀動(dòng)脈病變遠(yuǎn)端，在給患者注射腺苷/ATP誘導(dǎo)最大充血狀態(tài)時(shí)測(cè)量病變遠(yuǎn)端壓力（Pd）和主動(dòng)脈壓（Pa），從而得到FFR=Pd/Pa。

經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，F(xiàn)FR已經(jīng)獲得了醫(yī)生的認(rèn)可，在《中國(guó)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療指南（2016）》和《2014歐洲心臟學(xué)會(huì)/歐洲心胸外科協(xié)會(huì)心肌血運(yùn)重建》推薦等級(jí)均為（Ⅰ，A）。

導(dǎo)絲測(cè)量FFR雖然能夠讓醫(yī)生觀察到心臟的血流情況，但目前測(cè)量FFR的壓力導(dǎo)絲造價(jià)較高，患者進(jìn)行一次測(cè)試的費(fèi)用近萬(wàn)元。FFR技術(shù)也被雅培（收購(gòu)圣猶達(dá)）、飛利浦（收購(gòu)火山）等外企壟斷。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)FR在全球范圍內(nèi)的患者應(yīng)用率大約為6%至8%。在發(fā)達(dá)國(guó)家，F(xiàn)FR的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，2014年，英國(guó)的應(yīng)用比例為18%，美國(guó)的應(yīng)用比例達(dá)到30.8%。FFR在中國(guó)的應(yīng)用比例則不到1%。

如果沒(méi)有基于醫(yī)學(xué)影像測(cè)算FFR這一技術(shù)的出現(xiàn)，F(xiàn)FR測(cè)量的普及可能將到等待壓力導(dǎo)絲成本下降后才有可能，而這個(gè)時(shí)間可能是幾年，也有可能是十幾年。

基于醫(yī)學(xué)影像測(cè)算FFR這一診斷方式的橫空出世，則是彎道超車(chē)為醫(yī)生提供了另一種測(cè)量方法。無(wú)創(chuàng)FFR診斷無(wú)需昂貴的壓力導(dǎo)絲伸入血管，CT-FFR、QFR等方式可以基于影像測(cè)算FFR， 直接從CT、冠脈造影、OCT、IVUS等影像數(shù)據(jù)上重建冠狀動(dòng)脈的三維形狀，再計(jì)算出血流動(dòng)力。

醫(yī)生能在看到狹窄的同時(shí)評(píng)估功能學(xué)上血管是否缺血，但患者無(wú)須花費(fèi)昂貴的醫(yī)療費(fèi)用。

最早將這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)臨床落地的是美國(guó)的公司HeartFlow的FFRct(該名稱(chēng)已被注冊(cè)專(zhuān)利），該公司產(chǎn)品在2014年獲批。據(jù)悉，HeartFlow的每根血管的敏感性為84%，特異性為86%。

HeartFlow的FFRct是基于CT影像計(jì)算FFR值，但是CT-FFR不是唯一一種基于影像數(shù)據(jù)計(jì)算FFR的方法。

在測(cè)量FFR的方式中，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源、計(jì)算方法的不同，F(xiàn)FR計(jì)算方法包括了CT-FFR、QFR、腔內(nèi)影像FFR（OFR），它們將分別起到介入導(dǎo)管室的“看門(mén)人”、輔助冠脈介入治療計(jì)劃制定、優(yōu)化PCI等功能。

博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像市場(chǎng)部負(fù)責(zé)人林曉杰告訴動(dòng)脈網(wǎng)，CT-FFR、QFR的不同主要是影像來(lái)源數(shù)據(jù)的不同。

CT-FFR是根據(jù)CT影像進(jìn)行器官三維重建；而QFR是通過(guò)冠脈造影圖像進(jìn)行三維重建計(jì)算FFR；OFR則是根據(jù)OCT影像進(jìn)行計(jì)算。

不同的產(chǎn)品也有不同的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于QFR而言，它主要應(yīng)用于術(shù)中，使用場(chǎng)景是讓醫(yī)生獲悉血管狹窄后，更加清楚的判斷功能性狹窄，判斷哪一個(gè)血管分支是主要病變，支架精確的安裝位置，并輔助術(shù)者選擇支架尺寸。

對(duì)于CT-FFR來(lái)說(shuō)，行業(yè)標(biāo)桿性企業(yè)HeartFlow的產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景是充當(dāng)導(dǎo)管室的“守門(mén)人”，幫助醫(yī)生判斷患者是否需要進(jìn)行冠脈造影篩查，減少不必要的侵入式冠脈造影檢查，幫助醫(yī)生制定最佳的治療方案，由此減少醫(yī)療衛(wèi)生費(fèi)用支出。

數(shù)坤科技產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)王驍表示：“心血管疾病的評(píng)估還有治療方案的擬定是一個(gè)需要全面評(píng)估的過(guò)程，包括解剖結(jié)構(gòu)、參數(shù)測(cè)定，功能分析等等，當(dāng)醫(yī)生在評(píng)估病情的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用多種手段評(píng)估病情，CT-FFR可以讓醫(yī)生在評(píng)估患者病情的時(shí)候增加一個(gè)參考值，CT-FFR的技術(shù)研發(fā)，一個(gè)前提是對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)把控?！?/span>

也可以根據(jù)技術(shù)原理的不同對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)。

HeartFlow采用了有限元分析的方法，先計(jì)算出心臟心肌的血容量。然后將所有的冠脈重現(xiàn)出來(lái)，重現(xiàn)血管上每一個(gè)點(diǎn)的血流狀態(tài)。所以HeartFlow的計(jì)算時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，目前HeartFlow所需要的計(jì)算時(shí)間大于三個(gè)小時(shí)。

德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)的一維模式，可以直接在后處理工作站上進(jìn)行，計(jì)算時(shí)間明顯縮短，約需要30分鐘。

另一方式是采用人工智能算法的深度機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該模型利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建立冠脈解剖結(jié)構(gòu)與相對(duì)應(yīng)的血流動(dòng)力學(xué)間的關(guān)系，目前只適用于特定人群。

從具體的技術(shù)細(xì)節(jié)來(lái)看，CT-FFR目前是利用CT影像，同時(shí)利用流體動(dòng)力學(xué)的原理，計(jì)算出血液的速度和壓力，從而計(jì)算出三維的FFR。

CT-FFR技術(shù)的處理流程包括CT建模、冠脈三維重構(gòu)、血液動(dòng)力學(xué)分析等。其中會(huì)涉及AI智能圖像識(shí)別、圖形圖像處理、血?jiǎng)恿Ψ抡嫦嚓P(guān)技術(shù)。

器官三維重建和冠狀動(dòng)脈的準(zhǔn)確提取是構(gòu)成核心壁壘的技術(shù)之一。在CT影像中，冠狀動(dòng)脈非常細(xì)，寬度只有2毫米左右，加上各種運(yùn)動(dòng)偽影和噪聲，導(dǎo)致血管的的自動(dòng)化識(shí)別非常困難。

在圖像識(shí)別和處理上，運(yùn)用人工智能圖像處理可以獲得更加精準(zhǔn)有效的影像。

其次是在計(jì)算速度上，因?yàn)樯婕按罅坑?jì)算，目前主要的解決方案是將計(jì)算任務(wù)分解到多個(gè)CPU線(xiàn)程上，縮短計(jì)算時(shí)間。

雖然CT-FFR能夠?yàn)獒t(yī)生提供更加快速的疾病評(píng)估參考，但是目前來(lái)看，CT-FFR也不可避免地有自己的短板。

在某些鈣化疾病的診斷上，CT-FFR診斷準(zhǔn)確率較低。冠狀動(dòng)脈鈣化會(huì)造成在CT影像上圖像分割十分困難，也就導(dǎo)致FFR計(jì)算較難。

除此以外，對(duì)于一些復(fù)雜性病例，CT-FFR的診斷精度也同樣較低。以冠狀動(dòng)脈彌漫性長(zhǎng)病變?yōu)槔?，既往研究表明，冠狀?dòng)脈彌漫性長(zhǎng)病變占冠心病總患者約20%,冠狀動(dòng)脈彌漫性長(zhǎng)病變患者其動(dòng)脈粥樣硬化的病變范圍更加廣泛,病變呈彌漫性,而且更多累及左主干,常常伴有血管直徑小,血管成角、鈣化、扭曲等特點(diǎn)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，彌漫性長(zhǎng)病變一段血管中有多發(fā)的斑塊和血栓。針對(duì)這種復(fù)雜病例，一般的模型診斷精度會(huì)大大降低。動(dòng)脈網(wǎng)了解到，也有公司正在針對(duì)復(fù)雜病例開(kāi)發(fā)單獨(dú)的模型。

QFR：國(guó)內(nèi)已有產(chǎn)品獲得三類(lèi)注冊(cè)證

在基于影像測(cè)量FFR方面國(guó)內(nèi)產(chǎn)品唯一獲批的企業(yè)是博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像的QFR產(chǎn)品。

QFR技術(shù)，全名為定量血流分?jǐn)?shù)（Quantitative Flow Ratio）。QFR技術(shù)由博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像科技（上海）有限公司聯(lián)合上海交通大學(xué)自主研發(fā)，通過(guò)對(duì)冠脈造影進(jìn)行3D QCA計(jì)算，結(jié)合流體力學(xué)和壓力差公式，計(jì)算病變導(dǎo)致的壓降（pressure drop），從而實(shí)現(xiàn)了在靜息狀態(tài)下快速計(jì)算FFR。目前，QFR技術(shù)已通過(guò)40余項(xiàng)的臨床研究，發(fā)表40余篇著名心臟介入SCI論文，充分論證了QFR的診斷準(zhǔn)確度和對(duì)患者的遠(yuǎn)期獲益。QFR也于今年被歐洲心臟學(xué)會(huì)（ESC）寫(xiě)入歐洲心臟介入官方教材。 

據(jù)悉，博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像還將QFR技術(shù)授權(quán)至荷蘭Medis公司進(jìn)行產(chǎn)品整合。

博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像QFR產(chǎn)品

據(jù)悉，目前FAVOR III China研究和FAVOR III Europe-Japan研究正在中、日、歐60余國(guó)進(jìn)行中，F(xiàn)AVOR III China研究由阜外醫(yī)院發(fā)起，計(jì)劃入組3830例，將探索QFR指導(dǎo)相較于冠脈造影指導(dǎo)的介入治療在患者獲益上具有顯著的優(yōu)效性。

FAVOR III Europe-Japan研究計(jì)劃入組2000例，將探索QFR指導(dǎo)的介入治療患者獲益非劣于FFR指導(dǎo)的介入治療。該兩項(xiàng)研究的結(jié)果有望改寫(xiě)指南，將QFR指導(dǎo)介入治療寫(xiě)入指南推薦。

我們可以把市場(chǎng)主要的玩家分為三類(lèi)，一是人工智能企業(yè)，它們以AI技術(shù)為基礎(chǔ)拓展疾病應(yīng)用領(lǐng)域，以Arterys、數(shù)坤科技、杏脈科技為例；二是專(zhuān)注于CT-FFR的公司，以Heartflow為代表；三是專(zhuān)注于心臟影像的公司，以加拿大心血管影像公司Circle Cardiovascular Imaging、博動(dòng)醫(yī)學(xué)影像為例。

如果只評(píng)估CT-FFR這一個(gè)單一技術(shù)，整個(gè)市場(chǎng)的空間并不大。目前，Heartflow融資4.67億美元，估值15億美元。但是目前所有的廠(chǎng)家基本上都擁有產(chǎn)品拓展能力，將針對(duì)心血管影像開(kāi)發(fā)多個(gè)產(chǎn)品。

以Circle Cardiovascular Imaging為例，作為一個(gè)心血管影像平臺(tái)，它能為醫(yī)生提供心血管MRI、CT影像分析、介入手術(shù)規(guī)劃。據(jù)Circle Cardiovascular Imaging官網(wǎng)信息，其相關(guān)產(chǎn)品（非CT-FFR產(chǎn)品）在中國(guó)獲得審批注冊(cè)。

除此以外，數(shù)字化軟件開(kāi)發(fā)公司也可以與大型醫(yī)療設(shè)備合作，進(jìn)行打包銷(xiāo)售。在國(guó)外，Arterys是著名的醫(yī)學(xué)影像平臺(tái)，Arterys可以讓醫(yī)生在可視化的三維空間中采集心臟的血液流動(dòng)數(shù)據(jù)。Arterys和GE醫(yī)療達(dá)成重要合作，將合作推出下一代MRI掃描儀。

 Medis QFR產(chǎn)品由博動(dòng)醫(yī)學(xué)技術(shù)授權(quán)*如未被收錄入此表格的企業(yè)也可以聯(lián)系動(dòng)脈網(wǎng)，共同探討。

數(shù)據(jù)來(lái)源：動(dòng)脈網(wǎng)知識(shí)庫(kù)

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，F(xiàn)FR可以為患者提供具有成本效益的精確診斷方式。一次CTA的價(jià)格大約在兩三千元，而壓力導(dǎo)絲造價(jià)近萬(wàn)元。基于影像的FFR還可以幫助胸痛患者減少不必要的冠脈造影，來(lái)自Heartflow公司的數(shù)據(jù)顯示，接受侵入式檢查的患者有一半以上沒(méi)有明顯的血管阻塞。

在中國(guó)，僅去年（2018年）一年就有91.5萬(wàn)例接受PCI手術(shù)，大約有超過(guò)300萬(wàn)人接受冠脈造影檢查。在中國(guó)，心血管疾病的死亡率在逐年上升。外科手術(shù)技術(shù)在不斷發(fā)展，但是心血管疾病對(duì)人類(lèi)的威脅并未淡去。

柳葉刀雜志公布的數(shù)據(jù)顯示，心血管疾病一直是我國(guó)死亡率最高的疾病。在美國(guó)，自從1995年后，心血管疾病死亡率明顯下降。

在19世紀(jì)初，傳染病曾經(jīng)是美國(guó)死亡率最高的疾病。在上世紀(jì)上半葉，美國(guó)成功將傳染病控制，成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的傳奇，而19世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)又成功將心血管疾病死亡率降低。美國(guó)成功降低心血管死亡率的一大原因是精準(zhǔn)治療，包括高血壓的控制和治療，他汀類(lèi)藥物的廣泛使用以及溶栓和取栓支架的發(fā)明。

基于影像的FFR算法或許若是能夠在大醫(yī)院和基層醫(yī)院中落地，提升冠心病的篩查水平和術(shù)中診治精準(zhǔn)度，將有利于降低心血管疾病死亡率。

文 | 楊雪