ArchivDÄ-TitelSupplement: PerspektivenKardiologie 1/2019iFR-Messung: Hämodynamische Relevanz von Koronarläsionen

Supplement: Perspektiven der Kardiologie

iFR-Messung: Hämodynamische Relevanz von Koronarläsionen

Dtsch Arztebl 2019; 116(15): [30]; DOI: 10.3238/PersKardio..2019.04.12.06

Lehmann, Ralf

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Die Messung der iFR („instantaneous wave-free ratio“) ist eine leicht anwendbare Methode zur invasiven Evaluation von Koronarstenosen ohne Vasodilatanzien. Nach bisherigen Studien ist sie der bislang genutzten Fraktionelle-Flussreserve-(FFR-)Messung mindestens klinisch ebenbürtig.

Foto: Philips
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Die Koronarangiografie gilt weiterhin als Goldstandard in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung. In den letzten Jahren hat sich aber zunehmend die Erkenntnis durchgesetzt, dass die rein morphologische beziehungsweise visuelle Beurteilung von Koronarstenosen als Entscheidungsgrundlage für die notwendige Therapie (PTCA, ACVB, rein medikamentös) häufig nicht ausreichend ist.

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Dies gilt insbesondere für Patienten mit stabiler koronarer Herzerkrankung und intermediären Stenosen. In dieser Situation wird ein nichtinvasiver oder auch ein invasiver Ischämietest zur Indikationsstellung einer Revaskularisierung gefordert.

Pathophysiologisch zielt jeder nichtinvasive wie auch invasive Ischämietest auf die Erfassung einer potenziell limitierten koronaren Flussreserve ab. Die koronare Flussreserve ist das Maß dafür, inwieweit der Blutfluss im koronaren Gefäßbett unter Belastung gesteigert werden kann. Diese Funktion wird durch die Beschaffenheit der epikardialen Gefäße und die Funktionalität der Mikrozirkulation bestimmt. Da alle revaskularisierenden Maßnahmen nur im epikardialen Kompartiment angreifen, ist dieses Kompartiment zur Therapieentscheidung auch isoliert zu beurteilen.

Die intrakoronare Flussmessung in Form der fraktionellen Flussreserve (FFR) wurde vor 25 Jahren erstmals als koronarphysiologisches Verfahren zur Beurteilung der hämodynamischen Relevanz von Koronarstenosen ausführlich dargestellt (1).

Die FFR ist definiert als das Verhältnis des maximalen Blutflusses in einem Koronargefäß mit Stenose im Vergleich zum theoretisch maximalen Blutfluss im gleichen Gefäß ohne Stenose.

Die FFR wird aus dem Verhältnis des mittleren Koronararteriendruckes distal (Pd) einer Läsion im Verhältnis zum mittleren Aortendruck (Pa) unter maximaler Hyperämie bestimmt (Grafik 1). Als therapierelevanter Cut-off in der Entscheidung zur Revaskularisierung hat sich ein Wert von 0,80 etabliert (2).

Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie
Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie
Grafik 1
Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie

Durchführung der FFR-Messung

Es sind mehrere Systeme verschiedener Hersteller zur intrakoronaren Druckdrahtmessung erhältlich. Dabei wird der Messdraht, dessen Drucksensor sich circa 3 cm proximal der Drahtspitze befindet, analog zu einem konventionellen PTCA-Draht platziert. Vorher erfolgt die Gabe von Heparin und (intrakoronar) Nitroglycerin. Nach Druckangleich („Normalisierung“) des Druckdrahtes an der Spitze des Führungskatheters wird der Draht möglichst distal im zu vermessenden Gefäß platziert.

Eine Hyperämie wird idealerweise mittels kontinuierlich intravenös appliziertem Adenosin in einer Dosierung von 140 µg/kg Körpergewicht (zentrale Vene) bis 170 µg/kg Körpergewicht (periphere Vene) induziert. Die Messung kann bei maximaler Hyperämie („steady-state“) nach 2–3 Minuten durchgeführt werden.

Die Druckdrahtmessung macht sich zunutze, dass sich der koronare Perfusionsdruck im Zustand der maximalen Hyperämie mit minimalem Gefäßwiderstand bei zunehmender epikardialer Stenosierung linear zum koronaren Fluss verändert.

Technisch ist die intrakoronare Druckmessung deutlich einfacher und reproduzierbarer als die intrakoronare Flussmessung.

FFR: Datenlage und Leitlinien

Die exzellente Datenlage mit dem klaren Nachweis der besseren Stratifizierung zwischen interventionell und rein konservativ zu behandelnden Patienten mit Reduktion von Stentimplantation hat schon vor 5 Jahren zu einer starken IA-Leitlinienempfehlung geführt (3), welche die FFR-Messung vor der elektiven Revaskularisierung bei fehlendem Ischämienachweis obligat fordert.

Diese Empfehlung beruht vorwiegend auf der DEFER- (2) und der FAME-Studie (4), die einen Behandlungsvorteil der PTCA nur von hämodynamisch relevanten Stenosen (FFR < 0,80) zeigen konnten. Durch den konsequenten Einsatz der FFR-Messung werden Patienten gezielter behandelt und Stents eingespart.

Zusätzlich konnte in der FAME-2-Studie der prognostische Benefit der interventionellen Therapie gegenüber der rein konservativen Therapie bei einer FFR < 0,80 nachgewiesen werden (5). Mittlerweile ist dieser Effekt auch über 5 Jahre persistierend nachgewiesen (6).

Limitation des Verfahrens

Die reale Verbreitung des Verfahrens und die Häufigkeit der Anwendung sind aber gemessen an der sehr guten Datenlage und der klaren Leitlinienempfehlung weiterhin unverständlich niedrig.

Bei der Anwendung von Adenosin können bradykarde Herzrhythmusstörungen bis hin zur Asystolie auftreten. Aufgrund der kurzen Halbwertszeit klingt die pharmakologische Wirkung sehr rasch ab und die kardialen Effekte sind prompt regredient. Allerdings lassen sich in diesen Situationen keine validen Messwerte ableiten.

Zusätzlich kann die systemische Gefäßerweiterung zu Hautrötungen, Flush-Symptomatik, Atembeschwerden beziehungsweise Bronchospasmen, Angina pectoris, Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit und Kribbelgefühl führen und so die Untersuchung für den Patienten sehr unangenehm machen.

Neben diesen Nebenwirkungen führen der zusätzliche Zeitaufwand und die Kosten der Untersuchung (Druckdraht und Adenosin) bei einer zum Teil nicht adäquaten Vergütungssituation zu einer deutlichen Unterrepräsentation der Untersuchungsmethode – bezogen auf den Empfehlungsgrad.

iFR – „instaneous wave-free ratio“

Etablierung der „adenosinfreien“ Bestimmung der hämodynamischen Relevanz von Koronarstenosen: Der neu entwickelte Index der iFR („instantaneous wave-free ratio“) hat als Nicht-Hyperämie abhängiger Parameter das Feld der Koronarphysiologie neu in den Fokus gebracht. Im Gegensatz zur FFR, die den Pd/Pa in der hyperämischen Phase als Mittelwert über Systole und Diastole bestimmt, wird die iFR unter Ruhedurchblutungsbedingungen bestimmt. Die Bestimmung erfolgt während der „wellenfreien Phase“ der Diastole (Grafik 2). In dieser Phase herrscht der niedrigste und konstante Gefäßwiderstand, der eng mit dem mittleren Gefäßwiderstand über Systole und Diastole in der Hyperämie korreliert. Der koronare Fluss ist in dieser wellenfreien Phase der Diastole, also dem iFR-Fenster, sogar circa 30 % höher als im FFR-Fenster über Systole und Diastole (7). Diese Tatsache lässt die Hypothese zu, dass die iFR epikardial bedingte Limitationen der koronaren Flussreserve noch sensitiver zu erkennen vermag als die FFR. Ein großer praktischer Vorteil der iFR gegenüber der FFR scheint weiterhin zu sein, dass es keinen „Crosstalk“ zwischen sequenziellen Stenosen oder Stenosen in benachbarten Segmenten gibt. Dies ist in der Tatsache begründet, dass die iFR fokale Sprünge nur in der Phase des basalen Flusses beurteilt und diese unabhängig von weiteren Stenosen immer reproduzierbar ist.

Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole
Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole
Grafik 2
Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole

Während die FFR pathophysiologisch sehr gut verstanden ist, ist es für die iFR sehr viel schwieriger zu erklären, welches pathophysiologische Korrelat eigentlich gemessen wird.

Die FFR misst den maximal zu erreichenden Blutfluss mit einer Stenose prozentual zum maximalen Blutfluss desselben Gefäßes ohne Stenosierung. Die iFR lässt als Definition nur das Verhältnis des Druckes distal einer Stenose zum aortalen Druck in der wellenfreien Phase der Diastole zu.

In der IDEAL-Studie wurde die Betrachtung des Verhältnisses von Druck und Blutfluss auf Patienten mit koronarer Herzerkrankung übertragen (8). Bei 301 Patienten wurden der transstenotische Druckgradient, die koronare Flussgeschwindigkeit und der mikrovaskuläre Widerstand (MVR) bestimmt.

Es konnte bestätigt werden, dass mit zunehmender Stenosierung der transstenostische Druckgradient steigt. Das gilt sowohl in Ruhe als auch in der Hyperämie. Gleichzeitig fällt mit zunehmender Stenosierung der hyperämische Fluss, während der Ruhefluss durch Reduktion des MVR durch die koronare Autoregulation konstant gehalten wird.

Dies zeigt, dass in Ruhe der Druckgradient gut geeignet ist, Stenosen zu detektieren, während Flussmessungen in Ruhe ungeeignet sind.

iFR: Datenlage und Leitlinien

Für die iFR war dann der prognoserelevante „Cut-off“ neu zu verifizieren. Die ADVISE-Studien (7, 9) waren die ersten großen systematischen Vergleiche zwischen iFR und FFR. Aus diesen Studien wurde initial die sogenannte Hybridstrategie entwickelt. In diesem Rahmen wurde ein „iFR-Graubereich“ definiert, der zwischen 0,86 und 0,93 lag. Bei diesbezüglichen Messwerten wurde zusätzlich Adenosin appliziert, um die FFR zu bestimmen. Durch diesen Ansatz konnte aber mindestens 60–70 % der Patienten die Adenosingabe erspart werden.

Mittlerweile liegen mit der iFR-SWEDEHEART- und der DEFINE-FLAIR-Studie mit insgesamt 4 500 Patienten die größten koronarphysiologischen Studien überhaupt vor (1012). Hier konnte eindeutig mindestens die Nichtunterlegenheit der iFR (Cut-off 0,89) im direkten Vergleich zur FFR (Cut-off 0,80) belegt werden. Im Vergleich zur FFR werden weitere Stents eingespart.

Die gepoolten Subgruppenanalysen weisen darauf hin, dass die iFR in speziellen klinischen Situationen wie bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom noch besser zwischen interventionell und konservativ zu behandelnden Patienten stratifiziert als die FFR.

So ist festzuhalten, dass die Evidenzlage für die iFR exzellent ist und das Hybridverfahren beziehungsweise der „iFR-Graubereich“ durch den iFR-Cutt-off von 0,89 abgelöst wurde. Mittlerweile ist die iFR in den aktuellen Leitlinien der myokardialen Revaskularisierung analog zur FFR mit einer IA-Empfehlung belegt (13).

Aktuelle Entwicklungen

Im nächsten Schritt galt es, das Verfahren von der reinen Indikationsstellung zum exakten „Guiding“ der Intervention weiterzuentwickeln.

Wie schon erwähnt, ist es nicht möglich, mittels FFR-Messung unter hyperämischen Bedingungen hintereinandergeschaltete Stenosen isoliert zu beurteilen. In der Hyperämie existiert ein erheblicher „cross-talk“ zwischen 2 Stenosen in einem Gefäß, aber auch zwischen 2 Stenosen in benachbarten Gefäßabschnitten. Dies ist in der Tatsache begründet, dass die zweite Stenose das Erreichen der Hyperämie für die erste Stenose imitiert.

Da die iFR diese Limitation nicht aufweist und weiterhin als „Beat-to-beat“-Verfahren analysierbar und messbar ist, kann über einen Rückzugsgradienten ein exaktes Mapping eines Gefäßes erfolgen (14). Durch diese computergestützte Coregistrierung lässt sich mittels einer „virtuellen“ PTCA der hämodynamische Effekt der Intervention exakt simulieren (Abbildung 1).

Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern
Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern
Abbildung 1
Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern

Dies erfolgt durch die punktgenaue Übertragung der einzelnen Messwerte auf das angiografische Bild. „Virtuelle PTCA“ bedeutet, den avisierten Behandlungsabschnitt (d. h. Stentbereich) festzulegen. Computergestützt kann der damit zu erreichende iFR-Messwert nach Stent-PTCA vorhergesagt werden.

Nach unseren Erfahrungen mit der Nutzung dieses neuen Verfahrens zeigen sich sehr gut vorhersehbare und reproduzierbare Ergebnisse.

Klinisches Beispiel

Die Abbildungen 2–4 zeigen ein anschauliches Fallbeispiel, das auch die Vorteile der iFR- versus der FFR-Messung illustriert. Zielgefäß der Messung war in diesem Fall der RIVA mit einer intermediären Ostiumstenose sowie einer medialen und distalen hochgradigen Stenose. Der Messdraht konnte aufgrund der Schlängelung des Gefäßes nicht über die distale Stenose gebracht werden, was eine FFR-Messung durch die fehlende Möglichkeit der Induktion einer Hyperämie für die mediale und ostiale Stenose nicht auswertbar gemacht hätte.

Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
Abbildung 2
Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
Abbildung 3
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung
Abbildung 4
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung

Mit der iFR-Messung konnte ein deutlicher Drucksprung über der medialen Stenose detektiert werden (Abbildung 3). Über der ostialen Stenose (Läsion 1) konnte aber eine hämodynamisch relevante Druckänderung ausgeschlossen werden, sodass für diese Läsion kein Revaskularisierungsbedarf bestand.

Nach Stent-PTCA der Läsionen 2 und 3 (medial und distal) konnte der Messdraht distal im Gefäß platziert werden (Abbildung 4). Die iFR zeigt mit 0,90 einen kontinuierlichen Anstieg bis zum Führungskatheter ohne fokalen Sprung.

Dieses Messergebnis demonstriert das Vorliegen einer diffusen Koronarsklerose über das gesamte Gefäß, schließt aber ein weiteres Interventionsziel aus.

Fazit

  • Die iFR-Messung hat sich durch die überzeugende Datenlage als invasives Verfahren zur therapeutischen Entscheidungsfindung etabliert und ist somit als Goldstandard zur Beurteilung der hämodynamischen Wirksamkeit einer Koronarstenose anzusehen.
  • Das iFR-Verfahren erlaubt den Verzicht auf die Adenosingabe, Verkürzung der Prozedurzeit, Reduktion von Kosten und Reduktion von Nebenwirkungen und Risiken. Dieses Verfahren wird helfen, die weiterhin existierende geringe Verbreitung der Koronarphysiologie zu erhöhen.
  • Bei angiografisch intermediären Koronarstenosen können durch eine iFR-Messung unnötige Interventionen vermieden werden.
  • Generell muss trotz aller Fortentwicklung der nichtinvasiven Verfahren festgehalten werden, dass eine genaue Läsionszuordnung einer Ischämie nur durch die invasive Koronarphysiologie möglich ist.
  • Diese direkte Gefäß- und Stenosezuordnung einer potenziell vorliegenden Ischämie kann direkt im Herzkatheterlabor, also am Ort der therapeutischen Entscheidung, erfolgen.
  • Zu beachten bleibt, dass die iFR-Messung immer in das Mosaik der Klinik und weiterer Befunde integriert werden muss, um die bestmögliche Therapieentscheidung zu treffen.

DOI: 10.3238/PersKardio..2019.04.12.06

Prof. Dr. med. Ralf Lehmann

Medizinische Klinik I,

Kardiologie, Angiologie, Internistische Intensivmedizin,

Asklepios Kliniken Langen-Seligenstadt GmbH


Interessenkonflikt: Der Autor erhielt Vortragshonorare von der Firma Philips Volcano.

Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit1519

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Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern
Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern
Abbildung 1
Darstellung einer virtuellen PTCA: Die iFR würde sich durch die Stent- PTCA an den markierten Regionen von 0,68 auf 0,95 verbessern
Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
Abbildung 2
Fallbeispiel mit einer diffusen Erkrankung des RIVAs mit 3 zu beurteilenden Stenosen
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
Abbildung 3
iFR-Drucksprung über Läsion 2 (Abbildung 2); kein Drucksprung über Läsion 1
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung
Abbildung 4
Vergleich der iFR-Messung vor Stent-PTCA-Läsion 2 und 3 aus Abbildung 2 (linke Seite) versus nach Stent- PTCA (rechte Seite) mit distaler Druckdrahtplatzierung
Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie
Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie
Grafik 1
Messung der FFR durch Bestimmung des Drucks distal der zu vermessenden Stenose (Pd) im Verhältnis zum aortalen Druck (Pa) unter Hyperämie
Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole
Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole
Grafik 2
Bestimmung der iFR in der wellenfreien Periode der Diastole
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