Arq Bras CardiolArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de CardiologiamcMsDcm8xntCkcnR7BJRmxcS0066-782X20150004000080000810.5935/abc.20140211Original ArticlesComparison between MDCT and Grayscale IVUS in a Quantitative Analysis of
Coronary Lumen in Segments with or without Atherosclerotic PlaquesFalcãoJoão L. A. A.1FalcãoBreno A. A.1GurudevanSwaminatha V2CamposCarlos M.1SilvaExpedito R.1Kalil-FilhoRoberto1RochitteCarlos E.1ShiozakiAfonso A.1Coelho-FilhoOtavio R.1LemosPedro A.1University of São Paulo Medical SchoolMedical SchoolHeart InstituteSão PauloSPBrazilHeart Institute (InCor), University of São Paulo
Medical School (USP), São Paulo, SP - BrazilUniversidade de São PauloCedars-Sinai Heart InstituteLos AngelesCaliforniaUnited StatesCedars-Sinai Heart Institute, Los Angeles,
California, USA –United StatesCedars Sinai Medical CenterMailing Address: Ricardo João Westphal, Rua dos
Escultores 200, City Boaçava. Postal Code 05469-010. São Paulo, SP - Brazil. E-mail:
pedro.lemos@incor.usp.br;
pedroaln@cardiol.br
Author contributions
Conception and design of the research: Falcão JLAA, Silva ER, Rochitte CE, Lemos
PA. Acquisition of data: Falcão JLAA, Falcão BAA, Gurudevan SV, Campos CM, Silva
ER, Shiozaki AA, Coelho-Filho OR, Lemos PA. Analysis and interpretation of the
data: Falcão JLAA, Falcão BAA, Gurudevan SV, Campos CM, Rochitte CE, Shiozaki AA,
Coelho-Filho OR, Lemos PA. Statistical analysis: Falcão JLAA, Rochitte CE, Lemos
PA. Obtaining financing: Falcão JLAA, Rochitte CE, Lemos PA. Writing of the
manuscript: Falcão JLAA, Kalil Filho R, Lemos PA. Critical revision of the
manuscript for intellectual content: Falcão JLAA, Kalil Filho R, Rochitte CE,
Lemos PA.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
2701201504201510404315323030620141306201413102014This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative
Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted
non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the
original work is properly cited.Background:
The diagnostic accuracy of 64-slice MDCT in comparison with IVUS has been poorly
described and is mainly restricted to reports analyzing segments with documented
atherosclerotic plaques.
Objectives:
We compared 64-slice multidetector computed tomography (MDCT) with gray scale
intravascular ultrasound (IVUS) for the evaluation of coronary lumen dimensions in
the context of a comprehensive analysis, including segments with absent or mild
disease.
Methods:
The 64-slice MDCT was performed within 72 h before the IVUS imaging, which was
obtained for at least one coronary, regardless of the presence of luminal stenosis
at angiography. A total of 21 patients were included, with 70 imaged vessels
(total length 114.6 ± 38.3 mm per patient). A coronary plaque was diagnosed in
segments with plaque burden > 40%.
Results:
At patient, vessel, and segment levels, average lumen area, minimal lumen area,
and minimal lumen diameter were highly correlated between IVUS and 64-slice MDCT
(p < 0.01). However, 64-slice MDCT tended to underestimate the lumen size with
a relatively wide dispersion of the differences. The comparison between 64-slice
MDCT and IVUS lumen measurements was not substantially affected by the presence or
absence of an underlying plaque. In addition, 64-slice MDCT showed good global
accuracy for the detection of IVUS parameters associated with flow-limiting
lesions.
Conclusions:
In a comprehensive, multi-territory, and whole-artery analysis, the assessment of
coronary lumen by 64-slice MDCT compared with coronary IVUS showed a good overall
diagnostic ability, regardless of the presence or absence of underlying
atherosclerotic plaques.
A total of 21 patients (70 vessels; total length 114.6 ± 38.3 mm per patient) underwent
64-slice MDCT and IVUS imaging. At patient, vessel, and segment levels, average lumen
area, minimal lumen area, and minimal lumen diameter were highly correlated between IVUS
and 64-slice MDCT. The comparison between 64-slice MDCT and IVUS lumen measurements was
not substantially affected by the presence or absence of an underlying plaque (defined
as IVUS plaque burden > 40%). In addition, 64-slice MDCT showed good global accuracy
for the detection of IVUS parameters associated with flow‑limiting lesions.
List of Abbreviations
EEL External elastic lamina
HU Hounsfield unit
IVUS Intravascular ultrasound
MDCT Multidetector computed
ROC Receiver operating characteristic
CTA Computed tomography angiography
Introduction
Multidetector computed tomography (MDCT) is a reliable noninvasive method for the
detection of coronary luminal stenosis. However, most validation studies have compared
MDCT with catheter-based angiography, a method that is known to have limitations1,2. Intravascular ultrasound (IVUS) is currently considered the gold standard
for the in vivo assessment of coronary luminal dimensions. Compared
with quantitative angiography, morphologic data from IVUS imaging have shown a better
correlation with coronary flow measurements and noninvasive detection of ischemia3. Moreover, IVUS is a valuable prognostic parameter
for patients deferred from coronary angioplasty4.
A number of studies have previously compared MDCT with intravascular ultrasound,
indicating a good conformity between these two methods5,6. Recent meta-analysis
data showed that, compared with IVUS, coronary computed tomography angiography (CTA)
appears to be highly accurate for the estimation of luminal area, percentage of area
stenosis, plaque volume, and plaque area and for the detection of plaque7. However, most studies evaluated specific regions
of interest within the coronary tree, restricting the analysis to segments with
atherosclerotic plaques by IVUS5,6,7. It is important to note that, in clinical practice, MDCT images are
commonly analyzed following an all-segment scheme without the aid of a coronary map to
focus the assessment on specific regions of interest.
It is important to evaluate the diagnostic performance of MDCT in a comprehensive
manner, including both coronary segments with atherosclerosis as well as portions
without significant disease. Therefore, the present study compared 64-slice MDCT with
IVUS for the quantitative assessment of coronary luminal dimensions following an
inclusive, whole-artery analytic strategy.
MethodsOverall Protocol Design and Study Population
The study included patients with known coronary artery disease who were scheduled for
elective coronary stent implantation. Intravascular ultrasound examination was
performed at the time of the percutaneous procedure, before any therapeutic
intervention. At least one major epicardial vessel without previous angioplasty or
surgical treatment was examined with IVUS, but operators were strongly encouraged to
acquire IVUS images from all three coronary territories. MDCT was performed 72 h
prior to the IVUS procedure as part of the study protocol. The study protocol was
approved by the local ethics committee, and written informed consent was obtained
from each patient.
Ivus Imaging and Analysis
The IVUS examination was carried out after the administration of intracoronary
nitrate, utilizing a 20 MHz electronic multi-array 2.9F catheter (Eagle Eye®, Volcano
Corporation Inc., San Diego, CA, USA) connected to a dedicated console (InVision
Gold®, Volcano Corporation Inc., San Diego, CA, USA). Acquisition was performed
during motorized pullback at a constant speed of 0.5 mm/s (R-100® pullback device,
Volcano Corporation Inc., San Diego, Ca, USA). Off-line IVUS analyses were performed
by operators blinded to other patients’ characteristics, using a dedicated software
(pcVH 2.2 ®; Volcano Corporation Inc., San Diego, CA, USA) for the measurement of
vessels. The luminal and external elastic lamina (EEL) boundaries were traced
semi‑automatically to obtain area measurements. Total plaque plus media area was
calculated as EEL area minus lumen area. Plaque burden was calculated as the plaque
plus media area divided by the EEL area, multiplied by 100. A coronary plaque was
diagnosed to be present in all segments with plaque burden > 40%. A coronary
segment was considered to be free of atherosclerosis or having only mild
atherosclerotic plaque when the plaque burden was ≤ 40%.
Multidetector Computer Tomography
Patients with a heart rate greater than 65 bpm received up to 15 mg of intravenous
metoprolol before the acquisition of MDCT images, unless contraindicated. Sublingual
nitrate was given to all patients prior to the acquisition of MDCT images8. All scans were performed utilizing a 64-slice
MDCT scanner (Aquillion 64TM, Toshiba Medical Systems, Japan). Acquisition protocols
were applied as previously described9.
Patients first underwent calcium scanning performed with prospective
electrocardiogram gating and a detector collimation of 64 x 3.0 mm. The trigger delay
for prospective gating was adjusted to the heart rate in order to obtain the images
during the rest period of the coronary arteries. Only patients with a total calcium
score < 600 were included. After calcium scanning, the CT coronary angiography
protocol was performed using a 64 x 0.5 mm detector collimation and a minimum gantry
rotation time of 400 ms, and the scanner settings including pitch were adjusted
according to patient’s sex and weight9. After
the intravenous injection of contrast medium (Iopamidol, 370 mg iodine/ml, Bracco)
and after reaching a threshold of 180 Hounsfield units (HU), at the descending aorta,
the helical scan for CT coronary angiography was performed.
Quantitative coronary analysis was performed with a dedicated workstation (Vitrea2,
v3.9 loaded with the Coronary Vessel Probe and SURE Plaque software; all by Vital
Images Inc, Plymouth, MN, USA). All analyses were performed by operators blinded to
clinical and IVUS characteristics, following a predefined analytic plan. First, the
average lumen attenuation was measured in the ascending aorta (at the level of the
coronary ostia) and used as the parameter to set the threshold for the detection of
the coronary lumen borders. Then, the lumen and the vessel borders were
semiautomatically reconstructed for the measurement of their areas (Figure 1); thus, permitting the calculation of the
plaque plus media area (vessel area minus lumen area) and the percent of plaque
burden (plaque plus media area divided by the vessel area, multiplied by 100).
Schematic representation of quantitative coronary analysis by 64-slice MDCT
(above) and IVUS (below). The upper images show the longitudinal reconstruction
for both methods. The lower images show illustrative vessel cross-sections with
the outer vessel and lumen (inner) boundaries tracings.
IVUS and MDCT Imaging Coregistration and Segment Analysis
Intravascular ultrasound and 64-slice MDCT images were matched by using reproducible
vessel landmarks (e.g., aorto-ostial junction, side branches, etc.) as anatomical
axial references. Visible landmarks through the target vessel length were annotated
for both IVUS and 64-slice MDCT, and all vessel portions were carefully scrutinized
to match the exact counterpart (Figure 1). The
left main coronary was computed as a separate vessel for analysis. Repeated
measurements by the same operators were performed for 27 segments, randomly selected,
and correlation coefficients were used to determine intra-observer and inter-observer
variability.
Statistical Analysis
The present study is an exploratory analysis without a prior formal sample size
calculation. Nevertheless, the chosen sample size of 20 patients would be sufficient
to demonstrate a significant correlation of any given continuous parameter with a
Pearson coefficient of 0.65at an alfa of 0.05 and a power of 0.9. Statistical
analyses were performed with software SPSS 21 (IBM Corp. Released 2012, IBM SPSS
Statistics for Windows, Version 21.0. Armonk, NY, USA). Categorical variables are
presented as percentages and continuous variables as means and standard deviations.
Continuous variables were analyzed for correlation using the Pearson’s correlation
test. The method proposed by Bland and Altman10,11 was utilized to
evaluate the differences between the measurements of 64-slice MDCT and IVUS for mean
lumen area, minimal lumen area, and minimal lumen diameter. In Bland and Altman’s
method, the average of the two measurements (64-slice MDCT and IVUS) is plotted
against the difference between them (64-slice MDCT minus IVUS) with 95% limits of
agreement calculated to evaluate the measurement concordance. For all comparison
tests, p < 0.05 was considered significant.
Results
The study population consisted of 21 patients with 70 imaged vessels (3.3 vessels per
patient) and a final total length of 114.6 ± 38.3 mm per patient (ranging from 39.5 mm
to 181.0 mm) (Table 1). All patients had
coronary artery disease with percutaneous coronary intervention indication. Men were 71%
of the study population, and mean age was 56 years. There was a high prevalence of
diabetes mellitus (48%) and hypertension (71%) (Table
1).
Patients characteristics (n = 21)
Age, years
56.6 ± 9.5
Male
71.4
Weight, kg
69.2 ± 9.9
Height, cm
161.2 ± 7.3
Diabetes
47.6
Hypertension
71.4
Previous myocardial infarction
38.1
Multivessel disease
38.1
Stable coronary disease
52.3
Total length of analyzed vessels, mm
114.6 ± 38.3
Imaged vessel (n = 70)
Left main
24.3
Left anterior descending
25.7
Diagonal
1.4
Left circumflex
22.9
Obtuse marginal
1.4
Right coronary
24.3
Numbers are mean ± standard deviation or percentage.
All CT scans were considered of diagnostic quality and all vessel segments > 2 mm
were considered for analysis (there were no unevaluable segments). A total of 72 plaques
were identified by IVUS (plaque burden > 40%) with 95 remaining coronary segments
without plaque or with mild atherosclerotic disease (plaque burden ≤ 40%).
At patient and vessel levels, the measurements of average lumen area and minimal lumen
area were highly correlated between IVUS and 64-slice MDCT (correlation coefficient:
patient level 0.75 and 0.78, vessel level 0.91 and 0.93, p < 0.01 for all
comparisons) (Table 2). At the patient level
there was a moderate correlation between minimal lumen diameter measured by IVUS and by
64-slice MDCT (correlation coefficient: 0.64, p = 0.002) (Table 2). At the segment level, the correlation between 64-slice
MDCT and IVUS was similar in segments with or without a plaque burden > 40% (Table 2). However, the average absolute difference
in measurements tended to be larger among coronary segments without atherosclerotic
plaque (Table 2 and Figure 3). Overall, 64-slice MDCT underestimated the lumen size with
a relatively wide dispersion of the differences (Table
2 and Figure 2). The correlation
coefficients for repeated IVUS and 64-slice MDCT lumen area tracings were 0.90 and 0.91,
respectively Table 3 shows the diagnostic performance of 64-slice MDCT for detecting
luminal areas < 4.0 mm2 and lumen diameters < 1.8 mm by IVUS, cutoff
values previously shown to be markers of flow-restrictive coronary lesions3. Interestingly, the accuracy to detect these IVUS
luminal cutoffs was not notably affected by the presence or absence of atherosclerotic
plaques (Table 3).
Quantitative coronary lumen parameters by IVUS and by 64-slice MDCT at
patient, vessel, and segment levels
64-slice MDCT sensitivity, specificity, negative predictive value, positive
predictive value, and global predictive accuracy <xref ref-type="table-fn" rid="TFN01">*</xref> for the detection of luminal area < 4.0 mm<sup>2</sup>
and luminal diameter < 1.8 mm by IVUS <xref ref-type="table-fn" rid="TFN02">†</xref>
Global predictive accuracy calculated as the area under the receiver operating
characteristic curve (C-index)
IVUS parameters previously shown to be associated with flow-limiting
lesions.(3)
Bland-Altman graphs for 64-slice MDCT and IVUS measurements at patient and
vessel levels. Mean lumen area (A), minimal lumen area (B), and minimal lumen
diameter (C) in per-patient (left) and per-vessel analyses (right). The solid
lines represent the mean difference in measurements, and the traced lines
represent the upper and lower 95% confidence intervals for the difference in
measurements.
Bland-Altman graphs for 64-slice MDCT and IVUS measurements at segment level.
Mean lumen area (A), minimal lumen area (B), and minimal lumen diameter (C) for
segments without significant plaques (IVUS plaque burden ≤ 40%; left) and for
segments with atherosclerotic plaque (IVUS plaque burden > 40%; right). The
solid lines represent the mean difference in measurements, and the traced lines
represent the upper and lower 95% confidence intervals for the diference in
measurements.
Discussion
Currently, the primary clinical role of 64-slice MDCT is the evaluation of coronary
luminal obstructions. This study reports that the assessment of coronary lumen by
64-slice MDCT shows excellent correlation with IVUS, with a good overall diagnostic
ability to quantify coronary luminal dimensions regardless of the presence or absence of
underlying atherosclerotic plaques.
Al though signi f icant ly cor related wi th IVUS, the measurements by 64-slice MDCT
slightly underestimate the lumen area and the minimal lumen diameter with a relatively
wide margin of error. In a previous study, Cademartiri et al. showed that lumen
attenuation measured by CTA significantly affected the measured plaque attenuation12. The higher the lumen attenuation, the higher the
plaque attenuation is. In contrast, calcium attenuation and surrounding fat attenuation
were not significantly affected. On the basis of this finding, a semiautomatic tool for
tracing coronary lumen and plaque borders based on aortic lumen attenuation could
underestimate the luminal area of segments with plaque and reduce the specificity of CTA
to identify non-significantly diseased segments by IVUS. Nevertheless, 64-slice MDCT
showed a good global predictive accuracy for the detection of an IVUS luminal area <
4.0 mm2 and an IVUS minimal lumen diameter < 1.8 mm, parameters previously
shown to be markers of flow-limiting coronary lesions3. In particular, 64-slice MDCT showed excellent sensitivity and negative
predictive value for the identification of patients or vessels with the above
characteristics at the expense of poor specificity and positive predictive value. These
findings reinforce the primary clinical role of 64-slice MDCT for screening and ruling
out, rather than ruling in, coronary luminal obstruction.
Our findings were obtained in the context of a blinded whole-artery 64-slice MDCT
assessment, with no previous indication for focusing on a specific plaque-containing
segment. It is important to highlight that this analytic approach emulates the way
64-slice MDCT is interpreted in clinical practice. The fact that the diagnostic
performance of 64-slice MDCT for lumen assessment was not substantially different for
segments with or without plaques when using IVUS is reassuring and strengthens the value
of 64-slice MDCT as a clinical tool. It must be emphasized that the assessment of
segments with minimal coronary disease is of clinical relevance, because of the
potential impact on future disease progression and acute events and because of the
importance of analyzing segments beyond the stenosis site when planning the therapeutic
strategy.
Limitations
It must be emphasized that the present study is mainly a methodological analysis with
limited immediate clinical application. The main limitation of our study is the
relatively small sample size included in the analysis. The patient population analyzed
had a relatively high risk profile, which may limit our ability to extrapolate the
results of this study to other clinical scenarios. Exclusion of patients with coronary
calcium score > 600 could have overestimated the correlation between IVUS and CTA for
measurements of coronary lumen area. In a previous study, the presence of calcification
was found to be independently correlated to coronary CTA inaccuracy in evaluating
coronary lumen area13. Each patient contributed
with multiple measurements; thus, affecting data independence. Nonetheless, such
limitation is a drawback potentially found in every study aiming to evaluate the imaging
of coronary atherosclerotic disease.
Conclusion
This study demonstrates that 64-slice MDCT has a good correlation with IVUS for the
evaluation of the coronary artery lumen in segments with significant plaques as well as
in segments without plaques. Our data suggest that 64-slice MDCT can be used by the
clinician to comprehensively define coronary artery anatomy in patients with coronary
artery disease, thereby improving clinical risk stratification and facilitating
effective clinical care.
Funding Sources: Pedro A. Lemos has received research grants from The State
of São Paulo Research Foundation (FAPESP), Sao Paulo, Brazil, and from the National
Council for Scientific and Technological Development (CNPq), Brazil. João L. A. Falcão
has received a Doctorate Scholarship from FAPESP.
Sources of Funding
This study was funded by Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
(FAPESP).
Study Association
This article is part of the doctoral thesis of João Luiz de Alencar Araripe Falcão by
Universidade de São Paulo.
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angiographyJACC Cardiovasc Imaging2014714958Comparação da TCMD e da USIV em escala de cinza na Análise Quantitativa
da Luz Coronária em Segmentos com ou sem Placas AteroscleróticasFalcãoJoão L. A. A.1FalcãoBreno A. A.1GurudevanSwaminatha V2CamposCarlos M.1SilvaExpedito R.1Kalil-FilhoRoberto1RochitteCarlos E.1ShiozakiAfonso A.1Coelho-FilhoOtavio R.1LemosPedro A.1Instituto do Coração (InCor), Universidade de São
Paulo Escola de Medicina (USP), São Paulo, SP - BrasilCedars-Sinai Heart Institute, Los Angeles,
California, USA – United StatesCorrespondência: Ricardo João Westphal, Rua dos
Escultores 200, City Boaçava. CEP 05469-010. São Paulo, SP - Brasil. E-mail:
pedro.lemos@incor.usp.br;
pedroaln@cardiol.br
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Falcão JLAA, Silva ER, Rochitte CE, Lemos PA.
Obtenção de dados: Falcão JLAA, Falcão BAA, Gurudevan SV, Campos CM, Silva ER,
Shiozaki AA, Coelho-Filho OR, Lemos PA. Análise e interpretação dos dados: Falcão
JLAA, Falcão BAA, Gurudevan SV, Campos CM, Rochitte CE, Shiozaki AA, Coelho-Filho
OR, Lemos PA. Análise estatística: Falcão JLAA, Rochitte CE, Lemos PA. Obtenção de
Financiamento: Falcão JLAA, Rochitte CE, Lemos PA. Redação do manuscrito: Falcão
JLAA, Kalil Filho R, Lemos PA. Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo
intelectual importante: Falcão JLAA, Kalil Filho R, Rochitte CE, Lemos PA.
Potencial conflito de interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Fundamento:
A comparação do rigor diagnóstico da TCMD e da USIV foi pouco descrita, estando
restrita principalmente a estudos que avaliaram segmentos com placas
ateroscleróticas já documentadas.
Objetivos:
Este estudo objetiva avaliar o desempenho diagnóstico da tomografia
computadorizada com 64 colunas de detectores (tomografia computadorizada
multidetector- TCMD) e da ultrassonografia intravascular (USIV) em escala de cinza
na verificação das dimensões da luz coronária, em um contexto mais amplo,
incluindo também segmentos coronários sadios e com patologia leve.
Métodos:
A TCMD foi realizada em todos os pacientes antes da realização da USIV, com um
intervalo < 72 horas entre os dois exames. Imagens de USIV foram obtidas de
pelo menos uma coronária, independente da presença de estenose luminal durante a
angiografia. Um total de 21 pacientes foram incluídos, com imagens de 70 vasos
(comprimento total 114,6 ± 38.3 mm por paciente). Placas coronárias foram
diagnosticada em segmentos com carga de placas > 40%.
Resultados:
Uma alta correlação entre as medidas de TCMD e USIV para área luminar média, área
luminar mínima e diâmetro luminar mínimo foi encontrada no nível de paciente, vaso
e segmento (p-valor < 0,01 para todas as correlações). A TCMD, no entanto,
tendeu a subestimar o tamanho luminar com uma dispersão de diferenças
relativamente ampla. A comparação entre as medidas da luz por TCMD e USIV não foi
substancialmente afetada pela presença ou ausência de placa subjacente. Além
disso, a TCMD mostrou boa precisão geral na detecção de parâmetros associados a
lesões limitantes de fluxo.
Conclusão:
Em uma análise compreensiva e multi-focal da luz coronária, demonstramos bom
desempenho diagnóstico da TCMD, quando comparada a USIV, independente da presença
de placas ateroscleróticas adjacentes.
Um total de 21 pacientes (70 artérias; comprimento total de 114,6 ± 38.3 mm por
paciente) foram submetidos a TCMD ou USIV. Uma alta correlação entre as medidas de
TCMD e USIV para área luminar média, área luminar mínima e diâmetro luminar mínimo
foi encontrada no nível de paciente, vaso e segmento (p-valor < 0,01 para todas as
correlações). A comparação entre a TCMD e a USIV não foi afetada substancialmente
pela ausência ou presença de placas ateroscleróticas (definida pela carga de placas
> 40% pela USIV). Além disso, a TCMD mostrou bom desempenho geral na detecção de
parâmetros associados a lesões limitantes de fluxo.
Lista de Abreviações
ATC Angiografia por tomografia computadorizada
LEE Lâmina elástica externa
TCMD Tomografia computadorizada multidetector
UH Unidade Hounsfield
USIV Ultrassonografia intravascular
Introdução
A tomografia computadorizada com 64 colunas de detectores (tomografia computadorizada
multidetector‑ TCMD) é um método seguro e não-invasivo para detecção de estenose da
luz coronária. Entretanto, a maioria dos estudos de validação do método compararam a
TCMD com a angiografia por cateterismo, conhecida por suas limitações1,2. A ultrassonografia intravascular (USIV) é atualmente considerada o
padrão de referência para avaliação das dimensões da luz coronária. Dados
morfológicos provenientes da USIV mostram melhor correlação com as medidas de fluxo
coronário e detecção de isquemia, quando comparados com a angiografia
quantitativa3. Além disso, a USIV
representa um valioso parâmetro prognóstico para pacientes impedidos de realizar
angioplastia coronária4.
Estudos anteriores compararam a TCMD com a USIV, indicando boa correlação entre estes
dois métodos5,6. Uma meta-análise recente concluiu que, quando comparada com a
USIV, a angiografia por tomografia computadorizada (ATC) é altamente precisa em
estimar a área luminar, porcentagem de área de estenose, volume da placa, área da
placa e detecção da placa7. Entretanto, a
maioria dos estudos tenderam a analisar “regiões de interesse” específicas dentro da
árvore coronária, restringindo a avaliação a segmentos coronários com placas
ateroscleróticas5-7. É importante notar que tal abordagem não
traduz o modo pelo qual a TCMD é interpretada na clínica. Na prática, imagens de TCMD
são geralmente analisadas seguindo um esquema de segmento total, sem o auxílio de um
mapa coronariano para a análise de regiões de interesse específicas.
É importante avaliar a performance diagnóstica da TCMD de uma maneira compreensiva,
incluindo tanto segmentos coronários com aterosclerose quanto segmentos sadios. O
presente estudo, portanto, tem como objetivo comparar a TCMD e a USIV em uma análise
quantitativa das dimensões da luz coronária, seguida de uma estratégia analítica para
artéria total.
MétodosDesenho De Protocolo e População de Estudo
Este estudo incluiu pacientes com doença arterial coronariana conhecida,
encaminhados para realização de implante de stent coronário seletivo. O exame com
USIV foi realizado no momento do procedimento percutâneo, antes de qualquer
intervenção terapêutica. Pelo menos uma artéria não tratada anteriormente via
angiografia ou cirurgia foi examinada pela USIV. Porém, os técnicos foram
instruídos para adquirir imagens de USIV dos três territórios coronarianos. A TCMD
foi realizada 72 horas anteriormente a USIV. O protocolo de estudo foi aprovado
pelo comitê de ética local e o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido foi
obtido de cada paciente.
Aquisição de Imagens e Análise da Ultrassonografia Intravascular
O exame da USIV foi realizado após a administração de nitrato intra-coronariano,
utilizando um catéter 20 MHz electronic multi-array 2.9F (Eagle Eye®, Volcano
Corporation Inc., São Diego, CA, EUA) conectado ao painel de controle (InVision
Gold®, Volcano Corporation Inc., São Diego, CA, EUA). A aquisição de imagens foi
efetuada com o auxílio do pullback automático em velocidade
constante de 0.5 mm/s (R-100® pullback device, Volcano Corporation Inc., São
Diego, Ca, EUA). A análise foi realizada por técnicos que desconheciam as outras
características dos pacientes, usando software específico (pcVH 2.2 ®; Volcano
Corporation Inc., São Diego, CA, EUA) para a medida das dimensões dos vasos. Os
limites da luz e da lâmina elástica externa (LEE) foram traçados de maneira
semi-automática para obtenção de medidas de área. A área total de placa mais área
média foi calculada como área da LEE menos a área da luz. A carga de placas foi
calculada como a área de placa mais área média dividida pela área da LEE e
multiplicada por 100. Uma placa coronária foi diagnosticada nos segmentos onde a
carga de placas foi < 40%. Um segmento coronário foi considerado livre de
aterosclerose ou como tendo doença leve quando a carga de placas foi ≤ 40%.
Tomografia Computadorizada Multidetector
Pacientes com uma taxa cardíaca maior que 65 bpm receberam até 15 mg de metoprolol
intravenoso (se não contra-indicado) antes da aquisição de imagens por TCMD.
Nitrato sublingual foi administrado a todos os pacientes antes da aquisição de
imagens8. As
imagens foram feitas utilizando tomografia computadorizada com 64 colunas de
detectores (Aquillion 64TM, Toshiba Medical Systems, Japão) e os protocolos de
aquisição foram realizados como descrito anteriormente9. A aquisição de imagens para a determinação do escore de
cálcio foi realizada após varredura inicial, através de aquisição prospectiva,
sincronizada pelo ECG (colimação: 4 x 3mm). O atraso de ativação para o
gating prospectivo foi ajustado à taxa cardíaca para se obter
imagens durante o período de descanso das artérias coronárias. Foram incluídos
somente pacientes com escore de cálcio < 600. Após a varredura para cálcio, o
protocolo de angiografia coronária foi realizado utilizando-se detector de
colimação e tempo mínimo de rotação do gantry de 400 ms. Os parâmetros do
tomógrafo foram ajustados de acordo com o sexo e idade do paciente9. Após injeção de contraste (Iopamidol, 370
mg iodo/ml, Bracco), a tomografia coronária foi iniciada quando o limiar de 180
unidades Hounsfield (UH) foi obtido na aorta descendente.
A análise quantitativa da coronária foi realizada com painel de controle
apropriado (Vitrea2, v3.9 equipado com sonda para vaso coronário e o software SURE
Plaque; todos da Vital Images Inc, Plymouth, MN, EUA). Todas as análises foram
realizadas por um técnico que desconhecia as características clínicas e da USIV,
seguindo protocolo pré-estabelecido. Primeiramente, a atenuação luminar média foi
medida na aorta descendente (em nível do óstio coronário) e usada como parâmetro
para definir o limiar de detecção das bordas da luz coronária. A seguir, os
limites da luz e dos vasos foram reconstruídos semi-automaticamente para a medida
de suas áreas (Figura 1), o que permitiu o
cálculo da placa mais área média (área do vaso menos área da luz) e a porcentagem
de carga de placas (placa mais área média dividido por área do vaso e multiplicado
por 100).
Representação esquemática da análise quantitativa coronariana por TCMD
(acima) e USIV (abaixo). As imagens superiores mostram a reconstrução
longitudinal dos vasos. As imagens inferiores mostram cortes de artérias,
sinalizando as bordas externa do vaso e interna da luz arterial.
Registro de Imagens da TCMD e da USIV e Análise de Segmentos
As imagens da TCMD e da USIV foram pareadas usando pontos de referência comuns
(ex., junção óstio-aorta, ramos laterais, etc.) como referências anatômicas
axiais. Os pontos de referência visíveis ao longo do vaso em questão foram
demarcados nas imagens de ambas TCMD e USIV e os segmentos de vasos foram
analisados cuidadosamente para pareamento das imagens (Figura 1). A coronária principal esquerda foi considerada como
um vaso separado para análise. Medidas repetidas de 27 segmentos foram realizadas
pelos mesmos técnicos selecionados aleatoriamente e os coeficientes de correlação
foram utilizados para determinar a variabilidade intra-observador e
inter-observador.
Análise Estatística
Considerando-se o caráter exploratório do estudo, não foram realizadas medidas de
cálculo amostral. Entretanto, o tamanho da amostra com 20 pacientes foi suficiente
para demonstrar uma correlação significativa de qualquer parâmetro selecionado com
um coeficiente de Pearson de 0,65, com um alfa de 0,05 e poder de 0,9. A análise
estatística foi conduzida com o software SPSS 21 (IBM Corp. 2012. IBM SPSS
Statistics para Windows, Versão 21.0. Armonk, NY: IBM Corp.). Variáveis
categóricas foram apresentadas como porcentagens e variáveis contínuas como média
e desvio padrão. Variáveis contínuas foram analisadas pelo teste de correlação de
Pearson. O método proposto por Bland e Altman10,11 foi utilizado
para avaliar as diferenças entre as medidas de TCMD e IVUS para área luminar
média, área luminar mínima, diâmetro luminar mínimo. No método de Bland e Altman,
a média entre duas medidas (TCMD e USIV) foi plotada contra a diferença entre elas
(TCMD menos IVUS), com os limites de 95% de concordância sendo calculados para
avaliar as medidas de concordância. Um valor p < 0,05 foi considerado
significativo para todas as comparações.
Resultados
Este estudo analisou imagens de 21 pacientes, com um total de 70 vasos (3,3 artérias
por paciente), resultando em um comprimento final total de 114,6 ± 38.3 mm por
paciente (entre 39.5 - 181.0 mm por paciente) (Tabela 1). Todos os pacientes apresentaram doença arterial coronariana com
indicação para intervenção coronária percutânea. A maioria dos pacientes era do sexo
masculino (71%) e com alta prevalência de diabetes mellitus (48%) e hipertensão (71%)
(Tabela 1). A média de idade dos pacientes
foi de 56 anos.
Características dos pacientes (n=21)
Idade, anos
56,6 ± 9,5
Sexo masculino
71,4
Peso, kg
69,2 ± 9,9
Altura, cm
161,2 ± 7,3
Diabetes
47,6
Hipertensão
71,4
Infarto do miocárdio prévio
38,1
Doença Arterial
38,1
Doença coronariana estável
52,3
Comprimento total de artérias analisado, mm
114,6 ± 38,3
Imagens de artérias (n = 70)
Tronco da coronária esquerda
24,3
Descendente anterior
25,7
Ramo diagonal
1,4
Circunflexa esquerda
22,9
Marginal Obtusa
1,4
Coronária direita
24,3
Valores estão representados como média ± desvio padrão ou porcentagem
Todas as tomografias mostraram boa qualidade diagnóstica e foram analisados todos os
segmentos de vasos > 2 mm (ou seja, 100% dos segmentos obtidos). Um total de 72
placas foram identificadas por USIV (carga de placas > 40%). O restante dos 95
segmentos coronários mostraram ausência de placas ou doença aterosclerótica leve
(carga de placas < 40%).
A TCMD e a USIV se mostraram métodos com boa correlação quanto às medidas de área
luminar média e área luminar mínima, em diferentes níveis de análise: nível do
paciente e nível do vaso (coeficiente de correlação‑ paciente: 0,75 e 0,78; vaso 0,91
e 0,93, p-valor < 0.01 para todas as comparações) (Tabela 2). Uma correlação moderada entre a TCMD e as USIV foi
encontrada para o diâmetro luminar mínimo, em nível de paciente (coeficiente de
correlação: 0,64, p = 0,002- Tabela 2) e
correlação semelhante foi encontrada para segmentos com carga de placas < ou >
40%, em nível de segmentos (Tabela 2).
Entretanto, a diferença absoluta média foi maior quando os segmentos coronários não
apresentavam placas ateroscleróticas (Tabela
2 e Figura 3). Destacamos uma
tendência da TCMD em subestimar a área da luz com um ampla dispersão das diferenças,
em todos os níveis de análise (Tabela 2 e
Figura 2). Os coeficientes de correlação
para medidas repetidas dos traçados da luz foram de 0,90 e 0,91 para USIV e TCMD,
respectivamente.
Parâmetros quantitativos da luz coronária obtidos por USIV e TCMD,
analisados por paciente, artéria e segmento
Gráficos de Bland-Altman para medidas de TCMD e USIV no nível de paciente e
vaso. Área luminar média (A), área luminar mínima (B), diâmetro luminar mínimo
(C) por paciente (esquerda) e vaso (direita). As linhas contínuas representam a
diferença média entre as medidas e as linhas tracejadas representam o intervalo
de confiança de 95% para as diferenças entre as medidas.
Gráficos de Bland-Altman para medidas de TCMD e USIV no nível de segmento.
Área luminar média (A), área luminar mínima (B), diâmetro luminar mínimo (C)
para segmentos sem placas significantes (carga de placas pela USIV < 40%-
esquerda) e para segmentos com placas ateroscleróticas (carga de placas pela
USIV > 40%- direita). As linhas contínuas representam a diferença média entre
as medidas e as linhas tracejadas representam o intervalo de confiança de 95%
para as diferenças entre as medidas.
A Tabela 3 mostra a performance diagnóstica
da TCMD na detecção de áreas da luz < 4.0 mm2 e diâmetro da luz <
1.8 mm (quando medidos por USIV). Estes valores limite foram previamente
identificados como marcadores de lesões coronárias restritivas de fluxo3. Interessantemente, a precisão de detecção dos
valores limites não foi significantemente afetada pela presença ou ausência de placas
ateroscleróticas (Tabela 3).
Sensibilidade, especificidade, valor preditivo negativo, valor preditivo
positivo e precisão preditiva global<xref ref-type="table-fn" rid="TFN03">*</xref> da TCMD na detecção da área luminar < 4.0 mm<sup>2</sup> e do
diâmetro luminar < 1.8 mm (valores determinados pela USIV<xref ref-type="table-fn" rid="TFN04">†</xref>)
Precisão preditiva global foi calculada como a área sob a curva de
características de operação do receptor (C-index)
Parâmetros da USIV previamente associados com lesões limitantes de
fluxo.(3)
Discussão
A principal função clínica da TCMD tem sido a avaliação de obstruções da luz
coronária. Este estudo mostra uma excelente correlação entre a TCMD e a USIV na
análise da luz coronária, incluindo boa capacidade diagnóstica da TCMD em quantificar
as dimensões da luz coronária, independente da presença ou ausência de placas
ateroscleróticas adjacentes.
Apesar da correlação significativa às medidas da USIV, identificamos uma tendência da
TCMD em subestimar a área da luz e o diâmetro luminar mínimo, com uma margem de erro
relativamente ampla. Em um estudo anterior, Cademartiri et al. mostraram que a
atenuação radiológica da luz arterial afeta significativamente a medida da placa
aterosclerótica12. Foi mostrado que quanto
maior a atenuação luminar, maior a atenuação da placa. No entanto, a atenuação de
cálcio e de gordura local não foram afetadas significantemente. A partir destes
achados temos que uma ferramenta semi-automática, baseada na atenuação da luz
arterial, para traçar as bordas da luz e das placas coronárias, poderia subestimar a
área da luz de segmentos contendo placas e reduzir a especificidade da ATC em
identificar segmentos com doença leve. No entanto, a TCMD mostrou uma boa precisão na
detecção de áreas da luz < 4.0 mm2 e diâmetros luminar mínimos < 1.8
mm (baseados em USIV), parâmetros previamente demonstrados como marcadores de lesões
coronárias limitantes de fluxo3. A TCMD mostrou excelente sensibilidade e
valor preditivo negativo na identificação de pacientes ou vasos com as
características descritas acima, às custas de baixa especificidade e valor preditivo
positivo. Estes achados acentuam o papel principal da TCMD na triagem e exclusão, e
não na identificação, de obstruções da luz coronária.
Nossos resultados foram obtidos a partir a avaliação de toda extensão arterial por
TCMD. Nenhuma informação prévia a respeito do paciente ou indicação para focar em
determinados segmentos foi fornecida ao técnico de imagens. É importante ressaltar
que tal abordagem analítica segue o modo pelo qual a TCMD é interpretada na prática
clínica. O fato de que o desempenho diagnóstico da TCMD na avaliação da luz arterial
foi semelhante ao da USIV, independente da presença de placas ateroscleróticas,
assegura o valor da TCMD como ferramenta clínica.
É importante notar que a avaliação de segmentos com doença coronária leve tem
relevância clínica, visto seu potencial impacto sobre a progressão da doença e a
ocorrência de eventos coronários agudos, bem como, devido a importância de se
analisar segmentos além do ponto de maior estenose, quando se planeja uma estratégia
terapêutica invasiva.
Limitações
Destacamos que o presente estudo trata-se de uma análise metodológica, com limitadas
implicações imediatas para a prática clínica. A principal limitação deste deve-se ao
reduzido tamanho da amostra de pacientes utilizado na análise. A população de
pacientes analisada apresentou um perfil de alto-risco, limitando o poder de
extrapolação dos resultados para outras situações clínicas. A exclusão de pacientes
com escore de cálcio coronariano >600 pode ter superestimado a correlação entre
USIV e ATC nas medidas de área da luz coronária. Um estudo anterior mostrou que a
presença de calcificação estava independentemente correlacionada a imprecisão da ATC
coronária em avaliar a área da luz coronária13. Várias medições foram realizadas em cada paciente, podendo assim afetar a
independência dos dados. No entanto, tal limitação é uma desvantagem potencialmente
encontrada em qualquer estudo com o objetivo de avaliar doença aterosclerótica
coronariana por imagem.
Conclusão
Este estudo mostrou uma boa correlação entre os métodos de TCMD e de USIV na
avaliação da luz arterial coronária. Tal correlação mostrou-se verdadeira tanto em
segmentos com placas significantes quanto em segmentos sadios. Nossos dados sugerem
que a TCMD pode ser utilizada na clínica para se definir a anatomia de artérias
coronárias em pacientes com doença coronariana, melhorando assim a classificação do
risco clínico e facilitando o cuidado clínico efetivo.
Fontes de financiamento: Pedro A. Lemos possui financiamento da Fundação
de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), São Paulo, Brasil e do Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Brasil. João L. A.
Falcão possui uma bolsa de Doutorado da FAPESP.
Fontes de financiamento
O presente estudo foi financiado por Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de
São Paulo (FAPESP).
Vinculação acadêmica
Este artigo é parte de tese de doutorado de João Luiz de Alencar Araripe Falcão
pela Universidade de São Paulo.