Fractional Flow Reserve or Intravascular Ultrasonography to Guide PCI

Suhyeon Kwon

Glossary

  • coronary artery: 관상동맥, 심장에 혈액을 공급하는 동맥

  • coronary artery disease(CAD): 관상동맥 질환, 관상동맥이라는 심장혈관에 동맥경화증이 진행되면서 혈관이 막힘으로써 심장이 운동하거나 일을 해야할 때 충분한 혈류 공급이 이뤄지지 않아 심장 근육에 상대적인 빈혈이 생기는 경우

  • percutaneous coronary intervention(PCI): 경피적 관상동맥 중재술, 막힌 관상동액의 협착 부위를 넓혀주는 시술

  • coronary angiography: 관상동맥 조영술, 관상동맥을 x선을 이용해서 촬영하는 진단 방법

  • fractional flow reserve(FFR): 동맥협착이 있는 부분에서 혈액의 흐름 정도를 측정하여 심장혈관의 협착 정도를 평가하는 방법

  • intravascular ultrasonography(IVUS): 혈관 내 초음파 촬영

Overview

  • 관상동맥 질환(CAD)을 진단하고, 경피적 관상동맥 중재술(PCI) 여부를 결정하기 위해 관상동맥조영술(coronary angiography)을 이용하나, 추가 정보를 얻기 위해 IVUS와 FFR을 이용하기도 함

  • 그러나 임상 결과와 관련하여 IVUS와 FFR의 차이에 관한 데이터가 부족함. 따라서 이 논문에서는 IVUS와 FFR의 임상 결과를 비교하고자 함

  • 초기 목표는 FFR이 IVUS보다 우수하다는 것을 증명하는 것이었음. 그러나 약물 방출 스텐트 사용시 IVUS의 임상 결과를 개선할 수 있다는 연구 결과로 인해, IVUS에 대한 FFR의 비열등성(Noninferiority)을 평가하는 것으로 목표를 수정함

  • FFR이 더 적은 스텐트 배치와 더 적은 의료 자원의 소비로 이어질 것으로 예상된다는 점을 고려할 때, FFR의 비열등성을 증명하는 본 연구는 정당화될 수 있음

Methods

  • 한국과 중국의 18개 기관에서 수행됨

  • 허혈성 심장질환이 의심되고, 중간 협착증을 가지고 있는 19세 이상의 환자들을 대상으로 함

  • noncardiac coexisting illness을 가지고 있거나, 기대 여명이 2년 이하인 경우 제외함

  • 실험에 참여한 환자들은 1:1 비율로 FFR 그룹과 IVUS 그룹에 무작위 배정됨

  • 실험 기관과 당뇨병 유무에 따라 층화 추출함

  • 가정: 24개월 내 primary outcome의 발생률이 FFR 그룹에서 10%, IVUS 그룹에서 12%이다.

  • 귀무가설(H0): FFR 그룹과 IVUS 그룹의 primary outcome 발생률 차이가 2.5%(noninferiority margin)이다.

  • sample size: 1700

  • 검정력(power): 0.9 (90%)

  • type 1 error rate: 0.05 (5%)

  • 단측검정 + 95% 신뢰구간 이용

\[ n_A=\kappa n_B \;\text{ and }\; n_B=\left(\frac{p_A(1-p_A)}{\kappa}+p_B(1-p_B)\right) \left(\frac{z_{1-\alpha}+z_{1-\beta}}{p_A-p_B-\delta}\right)^2\] \[1-\beta= \Phi\left(z-z_{1-\alpha/2}\right)+\Phi\left(-z-z_{1-\alpha/2}\right) \quad ,\quad z=\frac{p_A-p_B-\delta}{\sqrt{\frac{p_A(1-p_A)}{n_A}+\frac{p_B(1-p_B)}{n_B}}}\] where

\(\kappa=n_A/n_B\) is the matching ratio
\(\Phi\) is the standard Normal distribution function
\(\Phi^{-1}\) is the standard Normal quantile function
\(\alpha\) is Type I error
\(\beta\) is Type II error, meaning \(1-\beta\) is power
\(\delta\) is the testing margin

pA=0.10
pB=0.12
delta=0.025
kappa=1
alpha=0.05
beta=0.10
(nB=(pA*(1-pA)/kappa+pB*(1-pB))*((qnorm(1-alpha)+qnorm(1-beta))/(pA-pB-delta))^2)
ceiling(nB) 
z=(pA-pB-delta)/sqrt(pA*(1-pA)/nB/kappa+pB*(1-pB)/nB)
(Power=pnorm(z-qnorm(1-alpha))+pnorm(-z-qnorm(1-alpha)))

nB = 828

z = 0.90

Methods

  • primary outcome

    • death (사망)

    • myocardial infarction (심근 경색)

    • revascularization (혈관재형성)

  • key secondary outcome

    • 환자별, 혈관별로 배치된 스텐트 개수, 뇌졸중 등
  1. Cox proportional-hazards model: 실험 장소와 당뇨병 유무에 따라 primary outcome 발생률 분석
    • proportional-hazards model의 가정은 scaled된 Schoenfeld residuals 양측 검정으로 평가
  2. Kaplan-Meier: 첫 사건이 발생하기까지의 시간 분석
  3. 모든 결과는 intention-to-treat&per-protocol / per-patient&per-vessel에 따라 분석
  4. 결측치나 부적절한 데이터는 제거

Results

  • 총 1682명의 환자를 FFR 그룹(838명)과 IVUS 그룹(844명)으로 무작위 배정함

  • 환자들의 평균 나이는 65세이며, 554명의 환자(32.9%)가 당뇨병을 가지고 있음

  • target vessel은 61.9%의 환자에서 좌전하행관상동맥이었으며, 두 그룹에서의 병변 길이, 기준 혈관의 직경, 표적 병변의 협착 직경은 유사함

  • PCI를 받은 환자는 IVUS 그룹(65.3%)에서 FFR 그룹(44.4%)보다 더 많았음

    • 전체 스텐트 개수와 길이는 두 그룹에서 유사함

  • per-vessel 분석에서는, PCI의 빈도가 IVUS 그룹이 FFR 그룹보다 높았음

  • 환자 중 19명은 측정 실패, 44명은 프로토콜 위반

    • 11명: revascularization 기준을 만족하지 않는 병변에 PCI 수행

    • 28명: revascularization 기준을 만족했으나 PCI 연기

    • 5명: 약물 방출 스텐트를 사용하지 않고 PCI 수행

Results

  • 99.2%의 환자들에 대해 추적 관찰 완료, 14명 실패

  • 연구 기간동안 primary outcome은 FFR 그룹에서 67명(8.1%), IVUS 그룹에서 71명(8.5%)에게 발생함

    • 95% 단측 신뢰구간: 1.8%p

    • 97.5% 단측 신뢰구간: 2.2%p

    • P=0.01

  • Schoenfeld residuals 검증의 통계량이 유의하지 않으므로 proportional-hazards model의 가정은 위배되지 않음

  • primary outcome 발생에 대한 hazard ratio는 0.96

    • 95% 단측 신뢰구간: 1.27

    • 97.5% 단측 신뢰구간: 1.35

  • secondary outcomes의 발생은 두 그룹에서 유사하며, 당뇨병 유무와 intention-to-treat&per-protocol 분석에서도 유사함

  • 52.9%의 환자에서 PCI가 성공했으며, FFR 그룹(50.1%)과 IVUS 그룹(54.8%)에서도 유사한 수치를 보임

Discussion

  • primary outcome 측면에서 FFR이 IVUS에 대해 비열등함

    • IVUS 그룹보다 FFR 그룹에서 target-vessel PCI가 더 적게 수행되었고, 이는 더 적은 스텐트 배치와 더 적은 이중 항혈소판제 투여로 이어질 수 있음

  • low-risk 환자를 대상으로 실험을 진행하여 high-risk 환자들에 적용이 어려움

  • 수술 의사들은 지정된 그룹에 대해 알고 있었음

  • revascularization 빈도는 PCI 기준에 따라 다름

  • 아시아인에 한해 연구가 진행됨

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