Validation of a new model of non-invasive functional assessment of coronary lesions by computer tomography fractional flow reserve

Computed tomography of coronary arteries (CTCA) is emerging as the gold standard in the initial evaluation of chest pain. The aim of this study is to calculate the diagnostic performance and clinical usefulness of numerical models of arterial channels flow to assess non-invasive coronary fractional flow reserve by computed tomography (FFRct) compared to assessment by invasive angiography (FFR). Computation of FFR from CTCA images was performed on 39 vessels in 32 patients who followed the usual clinical protocol including invasive coronary angiography and FFR following the usual clinical protocol. From the segmentation of the CTCA images, 3D geometry is obtained, and computational fluid dynamics techniques are applied to accurately reproduce the circulation of blood considering steady and unsteady circulatory conditions. Additional parameters as wall shear stress, stenosis resistance index and ΔFFRct were also calculated. The results obtained show a good correlation between FFRct and invasive FFR, without obtaining false positives values. In addition, no differences were observed between the simulations considering steady conditions or those considering the transient. Additional parameters as wall shear stress, stenosis resistance, and ΔFFRct also showed a good correlation with the invasive values. This new model for calculating the FFRct from non-invasive 3D medical images of coronary tree has shown good agreement with those obtained using invasive techniques. Parameters as wall shear stress, stenosis resistance and ΔFFRct provide useful information that could be helpful in medical decision-making in those situations with FFR values close to the cut-off zone. La tomografía computarizada de arterias coronarias (TCAC) se perfila como el estándar de oro en la evaluación inicial del dolor torácico. El objetivo de este estudio es evaluar el rendimiento diagnóstico y la utilidad clínica de los modelos numéricos de flujo de los canales arteriales para evaluar la reserva fraccional de flujo coronario no invasiva, mediante tomografía computarizada (FFRtc) en comparación con la evaluación mediante angiografía invasiva (FFR). Se realizó el cálculo de FFR a partir de imágenes de TCAC en 39 vasos de 32 pacientes que siguieron el protocolo clínico habitual, incluida la angiografía coronaria invasiva y la FFR. A partir de la segmentación de las imágenes TCAC, se obtuvo la geometría 3D y se aplicaron técnicas de dinámica de fluidos computacional para reproducir con precisión la circulación de la sangre, considerando condiciones circulatorias estables e inestables. También se calcularon parámetros adicionales como la tensión de cizallamiento de la pared, el índice de resistencia a la estenosis y el ΔFFRtc. Los resultados obtenidos muestran una buena correlación entre la FFRtc y la FFR invasiva, sin obtenerse falsos positivos. Además, no se observaron diferencias entre las simulaciones considerando condiciones estacionarias o las que consideraron transitorias. Parámetros adicionales como la tensión de cizallamiento de la pared, el índice de resistencia a la estenosis y el ΔFFRtc también mostraron una buena correlación con los valores invasivos. Este nuevo modelo para el cálculo de la FFRtc a partir de imágenes médicas 3D no invasivas del árbol coronario ha mostrado una buena concordancia con las obtenidas mediante técnicas invasivas. Parámetros como la tensión de cizallamiento de la pared, el índice de resistencia a la estenosis y ΔFFRtc brindan información útil que podría ayudar en la toma de decisiones médicas en aquellas situaciones con valores de la FFR cercanos a la zona de corte.