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. 2022 Nov 1;119(5):705–713. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20220176
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Ajustando a RFR por Preditores de Discordância, “A RFR Ajustada”: Uma Metodologia Alternativa para Melhorar a Capacidade Diagnóstica dos Índices Coronarianos

Diego Fernández-Rodríguez 1,2,, Juan Casanova-Sandoval 1,2, Ignacio Barriuso 1,2, Kristian Rivera 1,2, Imanol Otaegui 3, Bruno García del Blanco 3, Teresa Gil Jiménez 4, Manuel López-Pérez 4, Marcos Rodríguez-Esteban 5, Francisco Torres-Saura 6, Víctor Jiménez Díaz 7, Raymundo Ocaranza-Sánchez 8, Vicente Peral Disdier 9, Guillermo Sánchez Elvira 10, Fernando Worner 1,2
PMCID: PMC9750217  PMID: 36074485

Resumo

Fundamento

Os limiares de corte para a “relação do ciclo completo de repouso” (RFR) oscilam em diferentes séries, sugerindo que as características da população podem influenciá-los. Da mesma forma, foram documentados preditores de discordância entre a RFR e a reserva de fluxo fracionado (FFR). O Estudo RECOPA, mostrou que a capacidade diagnóstica está reduzida na “zona cinzenta” da RFR, tornando necessária a realização de FFR para descartar ou confirmar isquemia.

Objetivos

Determinar os preditores de discordância, integrar as informações que eles fornecem em um índice clínico-fisiológico: a “RFR Ajustada”, e comparar sua concordância com o FFR.

Métodos

Usando dados do Estudo RECOPA, os preditores de discordância em relação à FFR foram determinados na “zona cinzenta” da RFR (0,86 a 0,92) para construir um índice (“RFR Ajustada”) que pesaria a RFR juntamente com os preditores de discordância e avaliar sua concordância com a FFR.

Resultados

Foram avaliadas 156 lesões em 141 pacientes. Os preditores de discordância foram: doença renal crônica, cardiopatia isquêmica prévia, lesões não envolvendo a artéria descendente anterior esquerda e síndrome coronariana aguda. Embora limitada, a “RFR Ajustada” melhorou a capacidade diagnóstica em comparação com a RFR na “zona cinzenta” (AUC-RFR = 0,651 versus AUC-“RFR Ajustada” = 0,749), mostrando também uma melhora em todos os índices diagnósticos quando foram estabelecidos limiares de corte otimizados (sensibilidade: 59% a 68%; especificidade: 62% a 75%; acurácia diagnóstica: 60% a 71%; razão de verossimilhança positiva: 1,51 a 2,34; razão de verossimilhança negativa: 0,64 a 0,37).

Conclusões

Ajustar a RFR integrando as informações fornecidas pelos preditores de discordância para obter a “RFR Ajustada” melhorou a capacidade diagnóstica em nossa população. Mais estudos são necessários para avaliar se os índices clínico-fisiológicos melhoram a capacidade diagnóstica da RFR ou de outros índices coronarianos.

Palavras-chave: Angina, Reserva de Fluxo Fracionado, Relação do Ciclo Completo de Repouso, Sensibilidade, Especificidade

Introdução

Os índices da fisiologia coronária são uma ferramenta essencial na tomada de decisão relacionados a pacientes com doença isquêmica do coração.1,2 Na prática clínica, são utilizados de forma dicotômica para determinar o significado funcional das lesões coronárias.3,4 No entanto, a escolha dos limiares de corte usando a análise da curva característica de operação do receptor (ROC) significa que alterações mínimas no limiar de corte podem levar a alterações relevantes na sensibilidade e especificidade.57 Além disso, os limiares de corte otimizados variam entre séries, sugerindo que a heterogeneidade das populações estudadas pode influenciar a capacidade diagnóstica desses índices.57

O conceito de “zona cinzenta” na reserva de fluxo coronariano ou reserva de fluxo fracionado (FFR)8,9 refere-se a uma faixa de valores próximos ao limiar de corte cujos extremos têm altos valores preditivos para confirmar ou descartar isquemia. Esse conceito também tem sido estudado com índices de repouso não hiperêmicos.10,11 O estudo de Casanova-Sandoval et al.11 foi um estudo de validação da “relação do ciclo completo de repouso” (RFR) contra a FFR na “vida real” que também avaliou a utilidade de uma estratégia híbrida de RFR e FFR para a avaliação funcional de estenoses na “zona cinzenta”.11

Por outro lado, existe um interesse crescente em determinar os preditores de discordância entre índices de repouso não hiperêmicos e FFR. Estudos recentes12,13 identificaram alguns deles para a RFR. No entanto, até onde sabemos, as informações desses preditores não têm sido utilizadas para melhorar a capacidade diagnóstica dos índices coronarianos em geral ou dos índices de repouso não hiperêmicos em particular.

Portanto, o objetivo do presente estudo foi o de determinar preditores de discordância entre RFR e FFR e integrar essas informações para construir um índice modificado de RFR, a “RFR Ajustada”, que permite melhorar a capacidade diagnóstica em relação à RFR na “zona cinzenta”.

Materiais e métodos

População do estudo

A população deste estudo foi selecionada usando dados do Casanova-Sandoval et al., cujos detalhes e resultados já foram publicados.11 Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética de cada local, atendendo aos requisitos e às normas da Declaração de Helsinque e suas alterações posteriores, bem como aos regulamentos de proteção de dados aplicáveis.

Resumidamente, o estudo de Casanova-Sandoval et al.11 foi um estudo de validação de RFR versus FFR na prática padrão, onde 380 lesões coronárias em 311 pacientes foram avaliadas funcionalmente por pressão, obtendo valores de RFR e FFR. Os limiares para detecção de isquemia foram RFR ≤ 0,89 e FFR ≤ 0,80, com níveis de correlação (R2 = 0,81; p < 0,001), sensibilidade (76%) e especificidade (80%), semelhantes aos relatados por outros estudos da “vida real”. Porém, sua aplicação na população do estudo apresentou valores preditivos limitados (valor preditivo positivo [VPP] = 68%; valor preditivo negativo [VPN] = 80%). Assim, foi determinada uma “zona cinzenta” (RFR de 0,86 a 0,92) para avaliar o impacto funcional das estenoses usando ambas as técnicas (estratégia híbrida RFR-FFR), possibilitando a obtenção de altos valores preditivos (VPP = 91%; VPN = 92%) e a redução da administração de vasodilatadores em 58%.

Uma vez que os valores extremos da RFR permitem obter uma concordância muito alta, concentrando a discrepância entre ambas as técnicas na “zona cinzenta”, foram selecionadas apenas lesões com RFR de 0,86 a 0,92, incluindo um total de 156 lesões, correspondendo a 141 pacientes.

Determinação dos Preditores de Discordância e Estabelecimento da “RFR Ajustada”

A RFR14 é um índice de repouso não hiperêmico que avalia a significância hemodinâmica das estenoses coronarianas, identificando a relação mínima entre a pressão coronária distal à estenose (Pd) e a pressão aórtica (Pa) ao longo do ciclo cardíaco. O limiar de corte de RFR ≤ 0,89 é considerado o mais adequado para determinar a presença de isquemia, apesar das variações nos limiares de corte otimizados relatadas nas diferentes séries1117. Na tentativa de afinar a concordância com a FFR na “zona cinzenta” (RFR de 0,86 a 0,92),11 foi realizada uma análise para determinar os preditores de discordância entre as duas técnicas, e as informações fornecidas por elas foram então incluídas na construção de um novo índice: a “RFR Ajustada”.

Primeiro, as lesões foram agrupadas em 4 grupos de acordo com o resultado do estudo funcional: RFR-/FFR- (verdadeiro negativo), RFR+/FFR- (falso positivo [FP]), RFR-/FFR+ (falso negativo [FN]) e RFR+/FFR+ (verdadeiro positivo), comparando as características clínicas e angiográficas entre cada grupo. Posteriormente, foram selecionados os grupos com resultados discordantes: RFR+/FFR- (FP) e RFR-/FFR+ (FN); preditores independentes de discordância foram então determinados para cada grupo. Por fim, foi construída a “RFR Ajustada”, incluindo a RFR e os preditores de discordância, atribuindo-lhes seus correspondentes coeficientes de ponderação.

Análise estatística

Foram realizadas as análises estatísticas no software SPSS versão 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, EUA), com valores bicaudais de p < 0,05 considerados estatisticamente significativos. As variáveis categóricas foram apresentadas como números e frequências relativas (porcentagens), e as variáveis contínuas como média (desvio padrão) ou mediana com intervalo ou intervalo interquartil dependendo de sua distribuição. As variáveis contínuas foram comparadas pelo teste t de Student para amostras não pareadas e as variáveis categóricas foram comparadas pelo teste qui-quadrado ou teste exato de Fisher, conforme apropriado. Foram usados os testes U de Mann–Whitney para dados não paramétricos.

Para identificar preditores de discordância, tanto para FP quanto para FN, foram utilizados modelos de regressão logística binária, incluindo na análise multivariada final aqueles preditores com valores ≤ 0,10 na análise univariada. Os resultados foram dados como odds ratio (OR) com intervalo de confiança de 95% (IC 95%). Uma vez obtidos os preditores de discordância, foi construída a “RFR Ajustada” por meio de regressão linear para estabelecer um modelo preditivo de FFR que contempla o valor da RFR e os preditores de discordância, atribuindo-lhes um coeficiente que ponderou sua relevância usando o seguinte algoritmo:

p(y=FFR)=RFR Ajustada=βcte+βRFRRFR++βnXn “RFR Ajustada”:

* Os coeficientes ponderados (βi) podiam ser positivos ou negativos, dependendo se os preditores eram fatores protetores ou de risco para ser FN ou FP.

Por fim, foram realizadas análises de sensibilidade e especificidade, estimando-se também o limiar de corte otimizado da “RFR Ajustada” para obter um valor de FFR ≤ 0,80, usando a análise da curva ROC. Razões de verossimilhança positiva e negativa (LR+ e LR-) também foram calculadas para RFR e “RFR Ajustada”, considerando a utilidade do teste da maneira seguinte:14

  • LR+: < 2 (não útil); 2 a 5 (moderado); 5 a 10 (bom); > 10 (excelente).

  • LR−: > 0,5 (não útil); 0,5 a 0,2 (moderado); 0,2 a 0,1 (bom); < 0,1 (excelente).

Resultados

O presente estudo incluiu 141 pacientes, com um total de 156 lesões. Uma única lesão foi investigada na maioria dos pacientes, sendo 4 o número máximo de lesões avaliadas em 1 paciente.

Características clínicas e angiográficas

As características basais por paciente são apresentadas na Tabela 1. A Tabela 2 mostra as características basais por lesão dos 4 grupos de comparação, observando-se que os FPs (RFR+/FFR-) tinham idade mais avançada, com maior prevalência de doença renal crônica e maior porcentagem de cardiopatia isquêmica crônica prévia. Em relação aos FNs (RFR-/FFR+), foi encontrada maior prevalência de tabagismo ativo e síndrome coronariana aguda. A Tabela 3 também mostra, por lesão, as características angiográficas e fisiológicas dos grupos de comparação, observando que os FNs (RFR-/FFR+) apresentaram maior porcentagem de lesões não envolvendo a artéria descendente anterior esquerda em comparação a todos os outros grupos. O segmento coronariano especificamente afetado é apresentado no Material Suplementar. Além disso, foi observado um gradiente nos valores de RFR e de Pd/Pa entre os 4 braços de comparação.

Tabela 1. Características basais por paciente.

Pacientes (n=141)
Idade, (anos), média (DP) 65,82 (12,3)
Sexo feminino, n (%) 39 (27,7%)
IMC, (kg/m2), média (DP) 28,0 (4,8%)
Hipertensão, n (%) 104 (73,8%)
Dislipidemia, n (%) 93 (66%)
Diabetes mellitus, n (%) 50 (35,5%)
Tabagismo atual, n (%) 26 (18,4%)
Cardiopatia isquêmica crônica prévia, n (%) 40 (28,4%)
Doença cerebrovascular, n (%) 13 (9,2%)
Fibrilação atrial, n (%) 15 (10,6%)
Doença vascular periférica, n (%) 13 (9,2%)
DPOC, n (%) 9 (6,4%)
Taxa de filtração glomerular, (mL/min/1,73 m2), média (DP) 74,0 (31,2)
Doença renal crônica, (taxa de filtração glomerular < 60 ml/min/1,73 m2), n (%) 51 (36,7%)
Indicação clínica, n (%)
– Angina estável 102 (72,3%)
– SCA sem supradesnivelamento do segmento ST: lesão culpada 21 (14,9%)
– SCA sem supradesnivelamento do segmento ST: lesão não-culpada 10 (7,1%)
– SCA com supradesnivelamento do segmento ST: lesão não-culpada 8 (5,7%)
Lesões/paciente, (n), mediana (mínimo-máximo) 1 (1-4)

DP: desvio padrão; DPOC: doença pulmonar obstrutiva crônica; IMC: índice de massa corporal; SCA: síndrome coronariana aguda.

Tabela 2. Características basais por lesão.

VN: RFR-/FFR-
(n=60)
FP: RFR+/FFR-
(n=41)
FN: RFR-/FFR+
(n=21)
VP: RFR+/FFR+
(n=34)
Valor p
Idade, (anos), média (DP) 63,0 (14,0) 71,5 (10,3) 62,1 (8,7) 66,2 (10,9) 0,002
Sexo feminino, n (%) 18 (30,0%) 13 (31,7%) 5 (23,8%) 4 (11,8%) 0,182
IMC, (Kg/m2), média (DP) 27,8 (4,6) 27,7 (4,8) 29,2 (5,5) 27,8 (4,2) 0,647
Hipertensão, n (%) 43 (71,7%) 30 (73,2%) 18 (85,7%) 24 (70,6%) 0,600
Dislipidemia, n (%) 38 (63,3%) 25 (61,0%) 13 (61,9%) 22 (64,7%) 0,989
Diabetes mellitus, n (%) 20 (33,3%) 18 (43,9%) 4 (19,0%) 14 (41,2%) 0,229
Tabagismo atual, n (%) 14 (23,3%) 3 (7,3%) 9 (42,9%) 7 (20,6%) 0,013
Cardiopatia isquêmica crônica prévia, n (%) 26 (43,3%) 5 (12,2%) 8 (38,1%) 7 (20,6%) 0,004
Doença cerebrovascular, n (%) 5 (8,3%) 5 (12,2%) 2 (9,5%) 2 (5,9%) 0,862
Fibrilação atrial, n (%) 4 (6,7%) 6 (14,6%) 1 (4,8%) 4 (11,8%) 0,468
Doença vascular periférica, n (%) 5 (8,3%) 4 (9,8%) 0 (0%) 6 (17,6%) 0,181
DPOC, n (%) 6 (10,0%) 0 (0%) 0 (0%) 4 (11,8%) 0,061
Taxa de filtração glomerular, (mL/min/1,73 m2), média (DP) 78,4 (33,0) 57,5 (26,0) 90,1 (20,4) 74,4 (29,5) < 0,001
Doença renal crônica, (taxa de filtração glomerular < 60 ml/min/1,73 m2), n (%) 19 (31,7%) 26 (63,4%) 2 (9,5%) 9 (26,5%) < 0,001
Indicação clínica, n (%) 0,012
- Angina estável 46 (76,7%) 33 (80,5%) 9 (42,9%) 24 (70,6%)
- Síndrome coronariana aguda 14 (23,3%) 8 (19,5%) 12 (57,1%) 10 (29,4%)

DP: desvio padrão; DPOC: doença pulmonar obstrutiva crônica; FFR: reserva de fluxo fracionado; FN: falso negativo; FP: falso positivo; IMC: índice de massa corporal; RFR: relação do ciclo completo de repouso; VN: verdadeiro negativo; VP: verdadeiro positivo.

Tabela 3. Características angiográficas e fisiológicas por lesão.

VN: RFR-/FFR-
(n=60)
FP: RFR+/FFR-
(n=41)
FN: RFR-/FFR+
(n=21)
VP: RFR+/FFR+ (n=34) Valor p
Administração de adenosina, n (%) 0,343
- Adenosina intravenosa 18 (30,0%) 17 (51,5%) 10 (47,6%) 10 (29,4%)
- Adenosina intracoronária 42 (70,0%) 24 (58,5%) 11 (52,4%) 24 (70,6%)
Tamanho do cateter guia, n (%) 0,574
- 5 French 2 (3,3%) 2 (4,9%) 0 (0%) 1 82,9%)
- 6 French 58 (96,7%) 39 (95,1%) 21 (100%) 32 (94,1%)
- 7 French 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%) 1 (2,9%)
Vaso acometido, n (%) 0,019
- DAE 43 (71,7%) 33 (80,5%) 11 (52,4%) 30 (88,2%)
- Não DAE 17 (28,3%) 8 (19,5%) 10 (47,6%) 4 (11,8%)
Porcentagem de estenose, (%), média (DP) 57 (11) 57 (10) 61 (10) 61 (9) 0,136
Comprimento do vaso, n (%) 0,716
- <12 mm 30 (50,0%) 17 (41,5%) 11 (52,4%) 13 (38,2%)
- 12 a 25 mm 23 (38,3%) 20 (48,8%) 9 (42,9%) 14 (44,1%)
- >25 mm 7 (11,7%) 4 (9,8%) 1 (4,8%) 6 (17,6%)
Diâmetro do vaso, (mm), média (DP) 3,01 (0,53) 2,89 (0,37) 2,93 (0,53) 2,92 (0,45) 0,636
Índices coronarianos, média (DP)
- RFR 0,91 (0,01) 0,88 (0,01) 0,91 (0,01) 0,87 (0,01) <0,001
- Pd/Pa 0,93 (0,02) 0,92 (0,02) 0,92 (0,02) 0,90 (0,03) <0,001
- FFR 0,86 (0,03) 0,85 (0,03) 0,76 (0,04) 0,76 (0,03) <0,001

DAE: acometimento da artéria descendente anterior esquerda; DP: desvio padrão; FFR: reserva de fluxo fracionado; FN: falso negativo; FP: falso positivo; não DAE: não acometimento da artéria descendente anterior esquerda; Pd/Pa: relação entre a pressão coronária distal e a pressão aórtica; RFR: relação do ciclo completo de repouso; VN: verdadeiro negativo; VP: verdadeiro positivo.

Determinação de preditores de discordância

A Tabela 4 mostra os preditores independentes de discordância para FP e FN. Em relação aos FPs (RFR+/FFR-), a doença renal crônica foi identificada como fator de risco independente para discordância (OR 3,224; 1,386 a 7,501; p = 0,007). Em contrapartida, a história de cardiopatia isquêmica crônica mostrou-se fator de proteção contra a discordância (OR 0,296; 0,102 a 0,858; p = 0,025). Em relação aos FNs (RFR-/FFR+), o contexto clínico de síndrome coronariana aguda (OR 3,687; 1,247 a 10,899; p = 0,018) e lesões em local diferente da artéria descendente anterior esquerda (OR 3,529; 1,231 a 10,118; p = 0,019) foram, por fim, identificados como fatores de risco independentes para discordância.

Tabela 4. Preditores independentes de discordância.

RFR+/FFR- (falsos positivos)
Análise univariada OR IC (95%) Valor p Análise multivariada OR IC (95%) Valor p
DRC 4,911 2,298-10,498 <0,001 DRC 3,224 1,386-7,501 0,007
Idade ≥ 75 anos 3,981 1,862-8,511 <0,001 CIC prévia 0,296 0,102-0,858 0,025
Lesões não DAE 0,657 0,274-1,576 0,345
SCA 0,532 0,224-1,266 0,150
CIC prévia 0,251 0,091-0,688 0,005
Tabagismo atual 0,224 0,064-0,688 0,005
RFR-/FFR+ (falsos negativos)
Análise univariada OR IC (95%) Valor p Análise multivariada OR IC (95%) Valor p
SCA 4,292 1,658-11,107 0,002 SCA 3,687 1,247-10,899 0,018
Tabagismo atual 3,469 1,314-9,154 0,009 Lesões não DAE 3,529 1,231-10,118 0,019
Lesões não DAE 3,323 1,285-8,594 0,010
CIC prévia 1,157 0,603-4,091 0,352
DRC 0,158 0,035-0,706 0,003
Idade ≥ 75 anos 0,103 0,013-0,796 0,003

CIC: cardiopatia isquêmica crônica; DRC: doença renal crônica; FFR: reserva de fluxo fracionado; IC: intervalo de confiança; lesões não DAE: lesões que não acometem a artéria descendente anterior esquerda; OR: odds ratio; RFR: relação do ciclo completo de repouso; SCA: síndrome coronariana aguda.

Geração da “RFR Ajustada”

Por fim, o valor da RFR e os preditores independentes foram incluídos no modelo para gerar a “RFR Ajustada”. O algoritmo com os coeficientes correspondentes a cada preditor é mostrado abaixo:

RFRAjustada=0,009+0,912*RFR+0,023*DRC0,019*nãoDAE0,017*SCA0,005*CIC prévia “RFR Ajustada”:

* RFR: “relação do ciclo completo de repouso”; DRC: doença renal crônica (taxa de filtração glomerular < 60 ml/min/1,73 m2); não DAE: lesões que não acometem a artéria descendente anterior esquerda; SCA: síndrome coronariana aguda; CIC prévia: histórico de cardiopatia isquêmica crônica.

Este algoritmo mostra que a doença renal crônica (fator de risco para FP) é inserida com sinal positivo. As lesões que não acometem a artéria descendente anterior esquerda e a indicação de síndrome coronariana aguda (ambos fatores de risco para FN), bem como o histórico de cardiopatia isquêmica crônica (fator de proteção para FP), são inseridos com sinal negativo.

Análise de sensibilidade e especificidade

A Figura 1 mostra as curvas ROC comparativas para a RFR e a “RFR Ajustada”. Observou-se aumento da área sob a curva (AUC) da “RFR Ajustada” em relação à RFR, de 0,651 para 0,749, determinando como limiar de corte otimizado uma “RFR Ajustada” de ≤ 0,8172 para detectar valores de FFR ≤ 0,80. Da mesma forma, a Figura 2 compara as tabelas de contingência de ambos os índices de acordo com os limiares de corte estabelecidos, com melhora na sensibilidade variando de 59% a 68%, especificidade variando de 62% a 75%, acurácia diagnóstica variando de 60% a 71%, VPP variando de 45% a 56% e VPN variando de 74% a 83%. De particular interesse é a melhora nas LRs, onde encontramos que, com o novo índice, LR+ aumentou de 1,51 para 2,34 e LR- diminuiu de 0,64 para 0,37. Desta maneira, a “RFR Ajustada” tem utilidade satisfatória em relação à RFR, que não é útil para discriminar pacientes na “zona cinzenta”.

Figura 1. Curvas ROC de RFR versus FFR ≤ 0,80 e “RFR Ajustada” e FFR ≤ 0,80. AUC: área sob a curva; FFR: reserva de fluxo fracionado; ROC: característica de operação do receptor; RFR: relação do ciclo completo de repouso. A curva ROC mostrou uma AUC de 0,651 (0,559 a 0,744; p = 0,002) para a RFR, melhorando a AUC para a “RFR Ajustada” para 0,749 (0,669 a 0,828; p < 0,001) e estabelecendo um valor de 0,8172 como limite de corte otimizado para a “RFR Ajustada”.

Figura 1

Figura 2. Comparação dos parâmetros diagnósticos de acordo com as Tabelas 2 × 2 para os limiares de corte de RFR (≤ 0,89) e “RFR Ajustada” (≤ 0,8172) versus FFR (≤ 0,80). FFR: reserva de fluxo fracionado; FN: falso negativo; FP: falso positivo; LR+: razão de verossimilhança positiva; LR-: razão de verossimilhança negativa; RFR: relação do ciclo completo de repouso; VN: verdadeiro negativo; VP: verdadeiro positivo; VPN: valor preditivo negativo; VPP: valor preditivo positivo.

Figura 2

Discussão

Os principais achados do estudo foram: a) doença renal crônica, acometimento de outras artérias que não a descendente anterior esquerda, indicação de síndrome coronariana aguda e histórico de cardiopatia isquêmica crônica mostraram-se como preditores independentes de discordância na “zona cinzenta” da RFR em relação à FFR; e b) a modificação da RFR com a inclusão de preditores independentes de discordância (“RFR Ajustada”) possibilitou melhorar a capacidade diagnóstica do teste para os valores da “zona cinzenta”.

Seleção da população-alvo: Por que a “zona cinzenta”?

Qualquer índice quantitativo contínuo utilizado de forma dicotômica envolve algum grau de incerteza diagnóstica em valores próximos ao limiar de corte estabelecido.18 O conceito de “zona cinzenta” para índices da fisiologia coronária surge de estudos de validação da FFR para a detecção de isquemia induzida por estenoses coronarianas epicárdicas.8,9,19,20 Este conceito foi subsequentemente estendido a outros índices de repouso não hiperêmicos como o instantaneous wave-free ratio e a RFR, mostrando que os valores extremos de índices de repouso não hiperêmicos apresentaram concordância muito alta com a FFR e, em valores próximos ao limiar de corte (“zona cinzenta”), a capacidade diagnóstica diminuiu.10,11 Visto que é plausível que os poucos resultados discordantes entre RFR e FFR em caso de valores extremos de RFR estejam relacionados principalmente a erros na técnica de medição, optou-se por restringir a determinação dos preditores de discordância à “zona cinzenta” da RFR.

Além disso, é relevante a proporção de pacientes avaliados por estudo fisiológico invasivo que se encontram na “zona cinzenta”, mostrando nos dados de RFR e instantaneous wave-free ratio que esta proporção de pacientes pode ultrapassar 40%.10,11 Portanto, consideramos essencial o desenvolvimento de ferramentas diagnósticas que possibilitem refinar o diagnóstico de índices de repouso não hiperêmicos e eventualmente outros índices fisiológicos invasivos, seja de circulação epicárdica ou microcirculação coronariana, para essa faixa de valores.

Avaliação dos preditores de discordância: O território coronariano acometido prediz falsos positivos ou falsos negativos?

Considerando o tamanho limitado da amostra e a heterogeneidade das populações de estudo avaliadas pelos preditores de discordância entre RFR e FFR, é razoável que não sejam observados exatamente os mesmos preditores.12,13 Nossos achados mostram resultados semelhantes aos já relatados por Goto et al.12 e Kato et al.13 em relação à doença renal crônica como fator de risco para FP. Também encontramos síndrome coronariana aguda como fator de risco para FN e histórico de cardiopatia isquêmica crônica como fator protetor contra FP e não encontramos doença arterial periférica, sexo ou dimensões corporais, avaliadas como área de superfície corporal ou como índice de massa corporal, em nosso caso, como preditores de discordância, como foi o caso em estudos anteriores.

No entanto, um dos achados mais marcantes de ambos os estudos anteriores foi o de que as lesões da artéria descendente anterior esquerda comportaram-se como fator de risco para FP.12,13 Especificamente, o estudo de Kato et al.13 verificou que lesões que não acometiam a artéria descendente anterior esquerda se comportaram como fator de risco para FN, de forma semelhante aos nossos resultados. No presente estudo, no caso de variáveis complementares (por exemplo, presença ou ausência de doença renal crônica), optamos por avaliar o comportamento da variável menos comum como preditor de discordância. Considerando essa abordagem quanto à localização das lesões coronarianas (envolvimento versus não envolvimento da artéria descendente anterior esquerda), verificamos que, em pesquisas anteriores,12,13 a maioria das estenoses avaliadas envolvia a artéria descendente anterior esquerda, seguindo a prática padrão.11,1517 Portanto, hipotetizamos que a condição de fator de risco para FP ou FN de acordo com a localização das estenoses coronarianas apresentaria aspectos complementares e, como a maioria das lesões corresponde à artéria descendente anterior esquerda, pareceu-nos mais adequado avaliar, como preditor de discordância, a de menor prevalência na prática padrão que, para lesões coronárias, é o envolvimento de outros territórios que não a artéria descendente anterior esquerda.

Geração da “RFR Ajustada”: Por que ajustar para fatores de discordância?

Até o momento, estudos sobre índices da fisiologia coronária invasivos não consideraram integrar as informações fornecidas por parâmetros clínicos, e nosso trabalho é o primeiro a tentar isso. No entanto, o desenvolvimento de índices clínico-fisiológicos apresenta a questão de quais parâmetros incluir para reforçar os resultados dos índices coronarianos. Visto que os preditores de discordância são aqueles que contêm informações sobre as características específicas dos FPs e FNs, optamos por incluir apenas esses parâmetros em um índice global que possibilitaria reduzir erros na classificação diagnóstica dos pacientes.

No algoritmo proposto, as informações fornecidas pelos preditores independentes de discordância, juntamente com a RFR, foram integradas por meio de um modelo de regressão. O modelo subsequentemente atribuiu uma constante para o algoritmo e os coeficientes com seu sinal correspondente (positivo ou negativo) para cada variável. Por fim, o modelo foi avaliado, estabelecendo como limiar de corte otimizado um valor de “RFR Ajustada” ≤ 0,8172 para detectar valores de FFR ≤ 0,80.

Com base no exposto, o algoritmo deve ser interpretado da maneira seguinte. Para a “RFR Ajustada”, a variável com maior peso é a RFR, pois possui o maior coeficiente (+0,912), que pode ser modificado de forma incremental ou decrescente dependendo se o paciente possui algum ou todos os preditores de discordância. A presença de doença renal crônica (fator de risco para FP) aumenta o valor final da “RFR Ajustada”, facilitando a reclassificação do paciente como negativo, enquanto cardiopatia isquêmica crônica prévia (fator de proteção contra FP) o diminui, dificultando reclassificar o paciente negativo. De modo semelhante, lesões em territórios diferentes da artéria descendente anterior esquerda e síndrome coronariana aguda (ambos fatores de risco para FN) reduzem o valor final da “RFR Ajustada”, facilitando a reclassificação do paciente como positivo. Além disso, o algoritmo orienta não apenas a direção na qual reclassificar os pacientes, mas também de ponderar a influência dos preditores, de acordo com o peso de seus coeficientes.

Utilidade da “RFR Ajustada”: O desenvolvimento de índices clínico-fisiológicos pode ser clinicamente relevante?

A integração do resultado de um teste com as características clínicas do paciente é comum em diverso ambientes. Como exemplo, a estimativa mais precisa da função renal é obtida pela combinação dos valores de creatinina sérica com outros parâmetros como idade, peso e sexo.21 A “RFR Ajustada” permite uma capacidade diagnóstica aprimorada em comparação com o uso da RFR sozinha. Embora essa melhora tenha sido limitada em nossa população, os resultados sugerem que um índice clínico-fisiológico melhora todos os parâmetros diagnósticos. Isto é particularmente visível na melhoria das LRs, onde verificamos que a “RFR Ajustada” permite melhorar a utilidade do teste em comparação com a RFR na “zona cinzenta”.

Limitações

Primeiro, o estudo de Casanova-Sandoval et al.11 foi um estudo realizado em um único país (Espanha), o que pode limitar sua extrapolação para outras populações. No entanto, sua natureza multicêntrica atenua essa limitação. Segundo, os critérios de inclusão do de Casanova-Sandoval et al.11 também permitiram o recrutamento de pacientes com síndrome coronariana aguda, apesar de a avaliação invasiva de lesões coronarianas ser recomendada principalmente em pacientes com angina estável. No entanto, na prática padrão, os índices coronarianos também são utilizados na síndrome coronariana aguda, o que tem sido apoiado na literatura22 e esse cenário também pode influenciar seus resultados. Terceiro, o tamanho limitado da amostra de nosso estudo pode ser estendido e a metodologia usada pode ser modificada em estudos subsequentes para refinar ainda mais a construção de índices combinados. No entanto, nossa pesquisa encontrou uma melhora em todos os parâmetros diagnósticos. Por fim, cabe destacar que, além de estudos que permitam a derivação de novos índices clínico-fisiológicos, são necessários estudos de validação em populações externas.

Conclusões

Ajustar a RFR integrando as informações fornecidas pelos preditores de discordância para obter a “RFR Ajustada” melhorou a capacidade diagnóstica em nossa população. O desenvolvimento de índices clínico-fisiológicos, incluindo RFR ou outros índices, poderia melhorar a capacidade diagnóstica dos índices da fisiologia coronária. Estudos futuros em grandes populações são necessários para avaliar a utilidade de metodologias semelhantes para refinar estudos da fisiologia coronária.

O que já se sabe sobre o assunto?

Alterações mínimas nos limiares de corte dos testes da fisiologia coronária levam a mudanças significativas na sensibilidade, especificidade e valores preditivos. Além disso, existe variabilidade entre os limiares de corte da RFR nas diferentes séries, sugerindo uma influência das características da população na capacidade diagnóstica desse índice. Já foram documentados preditores de discordância entre os resultados fornecidos pela RFR e o diagnóstico “padrão ouro” para testes da fisiologia coronária, a saber, a FFR. Esses preditores parecem úteis para complementar as informações oferecidas pela RFR na “zona cinzenta” de valores.

O que há de novo?

Doença renal crônica, envolvimento de outras artérias que não a descendente anterior esquerda, indicação de síndrome coronariana aguda e histórico de cardiopatia isquêmica crônica têm se mostrado preditores independentes de discordância na “zona cinzenta” da RFR em comparação com a FFR. A construção de um índice clínico-fisiológico modificado (a “RFR Ajustada”) que inclui informações sobre a RFR e preditores de discordância, melhorou a capacidade diagnóstica na “zona cinzenta”. O desenvolvimento de índices clínico-fisiológicos pode ser útil para melhorar tanto a capacidade diagnóstica da RFR quanto de outros índices da fisiologia coronária.

Footnotes

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do CEIm Hospital Universitari Arnau de Vilanova de Lleida sob o número de protocolo CEIC 2019. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.

*Material suplementar

Para informação adicional, por favor, clique aqui.

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Adjusting RFR by Predictors of Disagreement, “The Adjusted RFR”: An Alternative Methodology to Improve the Diagnostic Capacity of Coronary Indices

Diego Fernández-Rodríguez 1,2,, Juan Casanova-Sandoval 1,2, Ignacio Barriuso 1,2, Kristian Rivera 1,2, Imanol Otaegui 3, Bruno García del Blanco 3, Teresa Gil Jiménez 4, Manuel López-Pérez 4, Marcos Rodríguez-Esteban 5, Francisco Torres-Saura 6, Víctor Jiménez Díaz 7, Raymundo Ocaranza-Sánchez 8, Vicente Peral Disdier 9, Guillermo Sánchez Elvira 10, Fernando Worner 1,2

Abstract

Background

Cutoff thresholds for the “resting full-cycle ratio” (RFR) oscillate in different series, suggesting that population characteristics may influence them. Likewise, predictors of discordance between the RFR and fractional flow reserve (FFR) have been documented. The RECOPA Study showed that diagnostic capacity is reduced in the RFR “grey zone”, requiring the performance of FFR to rule out or confirm ischemia.

Objectives

To determine predictors of discordance, integrate the information they provide in a clinical-physiological index, the “Adjusted RFR”, and compare its agreement with the FFR.

Methods

Using data from the RECOPA Study, predictors of discordance with respect to FFR were determined in the RFR “grey zone” (0.86 to 0.92) to construct an index (“Adjusted RFR”) that would weigh RFR together with predictors of discordance and evaluate its agreement with FFR.

Results

A total of 156 lesions were evaluated in 141 patients. Predictors of discordance were: chronic kidney disease, previous ischemic heart disease, lesions not involving the anterior descending artery, and acute coronary syndrome. Though limited, the “Adjusted RFR” improved the diagnostic capacity compared to the RFR in the “grey zone” (AUC-RFR = 0.651 versus AUC-“Adjusted RFR” = 0.749), also showing an improvement in all diagnostic indices when optimal cutoff thresholds were established (sensitivity: 59% to 68%; specificity: 62% to 75%; diagnostic accuracy: 60% to 71%; positive likelihood ratio: 1.51 to 2.34; negative likelihood ratio: 0.64 to 0.37).

Conclusions

Adjusting the RFR by integrating the information provided by predictors of discordance to obtain the “Adjusted RFR” improved the diagnostic capacity in our population. Further studies are required to evaluate whether clinical-physiological indices improve the diagnostic capacity of RFR or other coronary indices.

Keywords: Angina, Fractional Flow Reserve, Resting Full-cycle Ratio, Sensitivity, Specificity

Introduction

Coronary physiological indices are an essential tool in decision making in ischemic heart disease.1,2 In clinical practice, they are used dichotomously to determine the functional significance of coronary lesions.3,4 However, the choice of cutoff thresholds (CoTs) using receiver operating characteristic (ROC) curve analysis means that minimal changes in CoT may lead to relevant changes in sensitivity and specificity.57 Furthermore, the optimal CoTs vary between series, suggesting that the heterogeneity of the study populations may influence the diagnostic capacity of these indices.57

The concept of the “grey zone” in the coronary flow reserve or fractional flow reserve (FFR)8,9 refers to a range of values close to the CoT whose extremes have high predictive values to confirm or rule out ischemia. This concept has also been studied with non-hyperemic resting indices (NHRIs).10,11 The RECOPA Study11 was a validation study of the “resting full-cycle ratio” (RFR) against FFR in “real life” which also evaluated the usefulness of a hybrid strategy of RFR and FFR for the functional assessment of “grey zone” stenosis.11

On the other hand, there is growing interest in determining predictors of discordance between NHRIs and FFR. Recent studies12,13 have identified some of them for RFR. However, to the best of our knowledge, the information from these predictors has not been used to improve the diagnostic capacity of coronary indices in general, or of NHRIs in particular.

Therefore, the objective of this study was to determine predictors of discordance between RFR and FFR and to integrate this information to construct a modified index of RFR, the “Adjusted RFR”, which allows for improving the diagnostic capacity with respect to RFR in the “grey zone”.

Material and methods

Study population

The population of this study was selected using data from the RECOPA Study, the details and results of which have previously been published.11 This study was approved by the Ethics Committee of each site, meeting the requirements and standards of the Declaration of Helsinki and its subsequent amendments, as well as applicable data protection regulations.

To summarize, the RECOPA Study11 was a validation study of RFR versus FFR in standard practice, where 380 coronary lesions in 311 patients were functionally evaluated by pressure guidance, obtaining RFR and FFR values. The thresholds for detecting ischemia were RFR ≤ 0.89 and FFR ≤ 0.80, with correlation levels (R2 = 0.81; p < 0.001), sensitivity (76%) and specificity (80%), similar to those reported by other “real life” studies. However, their application to the study population showed limited predictive values (positive predictive value [PPV] = 68%; negative predictive value [NPV] = 80%). Therefore, a “grey zone” (RFR from 0.86 to 0.92) was determined in which to assess the functional impact of stenoses using both techniques (hybrid RFR-FFR strategy), making it possible to obtain high predictive values (PPV = 91%; NPV = 92%) and to reduce the administration of vasodilators by 58%.

Since the extreme values of the RFR make it possible to obtain a very high agreement, concentrating the discrepancy between both techniques in the “grey zone”, only lesions with RFR of 0.86 to 0.92 were selected, ultimately including a total of 156 lesions, corresponding to 141 patients.

Determination of the Predictors of Discordance and Establishment of the “Adjusted RFR”

RFR14 is an NHRI that evaluates the hemodynamic significance of coronary stenoses, identifying the minimum ratio between blood pressure distal to the coronary stenosis (Pd) and aortic blood pressure (Pa) throughout the cardiac cycle. A CoT of RFR ≤ 0.89 is considered the most adequate for determining the presence of ischemia, despite variations in the optimal CoTs reported in the different series.1117 In an attempt to fine-tune the agreement with the FFR in the “grey zone” (RFR from 0.86 to 0.92).11 an analysis was performed to determine the predictors of discordance between both techniques, and information provided by them was then included in the construction of a new index: “Adjusted RFR”.

First, lesions were grouped into 4 groups according to the functional study result: RFR-/FFR- (true negative), RFR+/FFR- (false positive [FP]), RFR-/FFR+ (false negative [FN]), and RFR+/FFR+ (true positive), comparing the clinical and angiographic characteristics between each group. Subsequently, the groups with discordant results were selected: RFR+/FFR- (FP) and RFR-/FFR+ (FN); independent predictors of discordance were then determined for each group. Finally, the “Adjusted RFR” was constructed including the RFR and the predictors of discordance, assigning them their corresponding weighting coefficients.

Statistical analysis

The statistical analyses were performed using SPSS version 20.0 software (IBM Corp., Armonk, NY, USA), with two-tailed values of p < 0.05 considered statistically significant. Categorical variables were presented as numbers and relative frequencies (percentages), and continuous variables as mean (standard deviation) or median with range or interquartile range depending on their distribution. Continuous variables were compared using Student’s t test for unpaired samples, and categorical variables were compared using the chi-squared test or Fisher’s exact test, as appropriate. Mann–Whitney U tests were used for non-parametric data.

To identify predictors of discordance, for both FP and FN, binary logistic regression models were used, including in the final multivariate analysis those predictors with values ≤ 0.10 in the univariate analysis. Results were given as odds ratio (OR) with 95% confidence interval (95% CI). Once the predictors of discordance were obtained, the “Adjusted RFR” was constructed using linear regression to establish a predictive model of FFR that contemplates the value of the RFR and the predictors of discordance, assigning them a coefficient that weighed their relevance using the following algorithm:

p(y=FFR)=RFR Adjusted=βcte+βRFRRFR++βnXn “Adjusted RFR”:

*Weighted coefficients (βi) could be positive or negative depending on whether predictors were protective or risk factors for being FN or FP.

Finally, sensitivity and specificity analyses were performed, also estimating the optimal CoT of the “Adjusted RFR” to obtain an FFR value ≤ 0.80, using ROC curve analysis. Positive and negative likelihood ratios (LR+ and LR-) were also calculated for RFR and “Adjusted RFR”, considering the test utility as follows:14

  • LR+: < 2 (not useful); 2 to 5 (fair); 5 to 10 (good); > 10 (excellent).

  • LR−: > 0.5 (not useful); 0.5 to 0.2 (fair); 0.2 to 0.1 (good); < 0.1 (excellent).

Results

In this study, 141 patients, with a total of 156 lesions, were included. A single lesion was explored in most patients, with 4 being the maximum number of lesions evaluated in 1 patient.

Clinical and angiographic characteristics

Baseline characteristics per patient are shown in Table 1. Table 2 shows, per lesion, the baseline characteristics of the 4 comparison groups, observing that FPs (RFR+/FFR-) were older, and they had a greater prevalence of chronic kidney disease and a greater percentage of previous chronic ischemic heart disease. As regards FNs (RFR-/FFR+), a greater prevalence of active smoking and acute coronary syndrome was found. Table 3 also shows, per lesion, the angiographic and physiological characteristics of the comparison groups, noting that FNs (RFR-/FFR+) had a higher percentage of lesions not involving the left anterior descending artery compared to all other groups. The specifically affected coronary segment is presented in the Supplementary Material. In addition, a gradient in RFR and Pd/Pa values was observed between the 4 comparison arms.

Table 1. Baseline characteristics per patient.

Patients (n=141)
Age, (years), mean (SD) 65.82 (12.3)
Female sex, n (%) 39 (27.7%)
BMI, (kg/m2), mean (SD) 28.0 (4.8%)
Hypertension, n (%) 104 (73.8%)
Dyslipidemia, n (%) 93 (66%)
Diabetes mellitus, n (%) 50 (35.5%)
Current smoker, n (%) 26 (18.4%)
Previous chronic ischemic heart disease, n (%) 40 (28.4%)
Cerebrovascular disease, n (%) 13 (9.2%)
Atrial fibrillation, n (%) 15 (10.6%)
Peripheral vascular disease, n (%) 13 (9.2%)
COPD, n (%) 9 (6.4%)
Glomerular filtration rate, (mL/min/1.73 m2), mean (SD) 74.0 (31.2)
Chronic kidney disease, (glomerular filtration rate < 60 ml/min/1.73 m2), n (%) 51 (36.7%)
Clinical indication, n (%)
– Stable angina 102 (72.3%)
– Non ST-segment elevation ACS:
culprit lesion
21 (14.9%)
– Non ST-segment elevation ACS:
non-culprit lesion
10 (7.1%)
– ST-segment elevation ACS:
non-culprit lesion
8 (5.7%)
Lesions/patient, (n), median (minimum-maximum) 1 (1-4)

ACS: acute coronary syndrome; BMI: body mass index; COPD: chronic obstructive pulmonary disease; SD: standard deviation.

Table 2. Baseline characteristics per lesion.

TN: RFR-/FFR-
(n=60)
FP: RFR+/FFR-
(n=41)
FN: RFR-/FFR+
(n=21)
TP: RFR+/FFR+
(n=34)
p value
Age, (years), mean (SD) 63.0 (14.0) 71.5 (10.3) 62.1 (8.7) 66.2 (10.9) 0.002
Female sex, n (%) 18 (30.0%) 13 (31.7%) 5 (23.8%) 4 (11.8%) 0.182
BMI, (Kg/m2), mean (SD) 27.8 (4.6) 27.7 (4.8) 29.2 (5.5) 27.8 (4.2) 0.647
Hypertension, n (%) 43 (71.7%) 30 (73.2%) 18 (85.7%) 24 (70.6%) 0.600
Dyslipidemia, n (%) 38 (63.3%) 25 (61.0%) 13 (61.9%) 22 (64.7%) 0.989
Diabetes mellitus, n (%) 20 (33.3%) 18 (43.9%) 4 (19.0%) 14 (41.2%) 0.229
Current smoker, n (%) 14 (23.3%) 3 (7.3%) 9 (42.9%) 7 (20.6%) 0.013
Previous chronic ischemic heart disease, n (%) 26 (43.3%) 5 (12.2%) 8 (38.1%) 7 (20.6%) 0.004
Cerebrovascular disease, n (%) 5 (8.3%) 5 (12.2%) 2 (9.5%) 2 (5.9%) 0.862
Atrial fibrillation, n (%) 4 (6.7%) 6 (14.6%) 1 (4.8%) 4 (11.8%) 0.468
Peripheral vascular disease, n (%) 5 (8.3%) 4 (9.8%) 0 (0%) 6 (17.6%) 0.181
COPD, n (%) 6 (10.0%) 0 (0%) 0 (0%) 4 (11.8%) 0.061
Glomerular filtration rate, (mL/min/1.73 m2), mean (SD) 78.4 (33.0) 57.5 (26.0) 90.1 (20.4) 74.4 (29.5) < 0.001
Chronic kidney disease, (glomerular filtration rate < 60 ml/min/1.73 m2), n (%) 19 (31.7%) 26 (63.4%) 2 (9.5%) 9 (26.5%) < 0.001
Clinical indication, n (%) 0.012
- Stable angina 46 (76.7%) 33 (80.5%) 9 (42.9%) 24 (70.6%)
- Acute coronary syndrome 14 (23.3%) 8 (19.5%) 12 (57.1%) 10 (29.4%)

BMI: body mass index; COPD: chronic obstructive pulmonary disease; FFR: fractional flow reserve; FN: false negative; FP: false positive; RFR: resting full-cycle ratio; SD: standard deviation; TN: true negative; TP: true positive.

Table 3. Angiographic and physiological characteristics per lesion.

TN: RFR-/FFR-
(n=60)
FP: RFR+/FFR-
(n=41)
FN: RFR-/FFR+
(n=21)
TP: RFR+/FFR+ (n=34) p value
Adenosine administration, n (%) 0.343
- Adenosine intravenous 18 (30.0%) 17 (51.5%) 10 (47.6%) 10 (29.4%)
- Adenosine intracoronary 42 (70.0%) 24 (58.5%) 11 (52.4%) 24 (70.6%)
Guide catheter size, n (%) 0.574
- 5 French 2 (3.3%) 2 (4.9%) 0 (0%) 1 82.9%)
- 6 French 58 (96.7%) 39 (95.1%) 21 (100%) 32 (94.1%)
- 7 French 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%) 1 (2.9%)
Affected vessel, n (%) 0.019
- LAD 43 (71.7%) 33 (80.5%) 11 (52.4%) 30 (88.2%)
- Non-LAD 17 (28.3%) 8 (19.5%) 10 (47.6%) 4 (11.8%)
Percentage of stenosis, (%), mean (SD) 57 (11) 57 (10) 61 (10) 61 (9) 0.136
Length of the lesion, n (%) 0.716
- <12 mm 30 (50.0%) 17 (41.5%) 11 (52.4%) 13 (38.2%)
- 12 to 25 mm 23 (38.3%) 20 (48.8%) 9 (42.9%) 14 (44.1%)
- >25 mm 7 (11.7%) 4 (9.8%) 1 (4.8%) 6 (17.6%)
Vessel diameter, (mm), mean (SD) 3.01 (0.53) 2.89 (0.37) 2.93 (0.53) 2.92 (0.45) 0.636
Coronary indices, mean (SD)
- RFR 0.91 (0.01) 0.88 (0.01) 0.91 (0.01) 0.87 (0.01) <0.001
- Pd/Pa 0.93 (0.02) 0.92 (0.02) 0.92 (0.02) 0.90 (0.03) <0.001
- FFR 0.86 (0.03) 0.85 (0.03) 0.76 (0.04) 0.76 (0.03) <0.001

FFR: “fractional flow reserve”; FN: false negative; FP: false positive; LAD: affectation of the left anterior descending artery; non-LAD: not affecting the left anterior descending artery; Pd/Pa: ratio distal coronary pressure/aortic pressure; RFR: “resting full-cycle ratio”; SD: standard deviation; TN: true negative; TP: true positive.

Determination of predictors of discordance

Table 4 shows the independent predictors of discordance for FP and FN. As regards FP (RFR+/FFR-), chronic kidney disease was identified as an independent risk factor for discordance (OR 3.224; 1.386 to 7.501; p = 0.007). In contrast, a history of chronic ischemic heart disease was shown to be a protective factor against discordance (OR 0.296; 0.102 to 0.858; p = 0.025). As regards FN (RFR-/FFR+), the clinical context of acute coronary syndrome (OR 3.687; 1.247 to 10.899; p = 0.018) and lesions in a location other than the left anterior descending artery (OR 3.529; 1.231 to 10.118; p = 0.019) were finally identified as independent risk factors for discordance.

Table 4. Independent predictors of discordance.

RFR+/FFR- (false positives)
Univariate analysis OR CI (95%) P value Multivariate analysis OR CI (95%) p value
CKD 4.911 2.298-10.498 <0.001 DRC 3.224 1.386-7.501 0.007
Age ≥ 75 years 3.981 1.862-8.511 <0.001 CIC prévia 0.296 0.102-0.858 0.025
Non-LAD lesions 0.657 0.274-1.576 0.345
ACS 0.532 0.224-1.266 0.150
Previous CIHD 0.251 0.091-0.688 0.005
Current smoking 0.224 0.064-0.688 0.005
RFR-/FFR+ (false negatives)
Univariate analysis OR CI (95%) P value Multivariate analysis OR CI (95%) p value
ACS 4.292 1.658-11.107 0.002 SCA 3.687 1.247-10.899 0.018
Current smoking 3.469 1.314-9.154 0.009 Lesões não DAE 3.529 1.231-10.118 0.019
Non-LAD lesions 3.323 1.285-8.594 0.010
Previous CIHD 1.157 0.603-4.091 0.352
CKD 0.158 0.035-0.706 0.003
Age ≥ 75 years 0.103 0.013-0.796 0.003

ACS: acute coronary syndrome; CI: confidence interval; CIHD: chronic ischemic heart disease; CKD: chronic kidney disease; FFR: “fractional flow reserve”; non-LAD lesions: lesions not involving the left anterior descending artery; OR: odds ratio; RFR: “resting full-cycle ratio”.

Generation of the “Adjusted RFR”

Finally, the RFR value and independent predictors were included in the model to generate the “Adjusted RFR”. The algorithm with the coefficients corresponding to each predictor is shown below:

Adjusted RFR=0.009+0.912*RFR+0.023*CKD0.019*non-LAD0.017*ACS0.005*previous CIHD “Adjusted RFR”:

Abbreviations: RFR: “resting full-cycle ratio”; CKD: chronic kidney disease (glomerular filtration rate < 60 ml/min/1.73 m2); non-LAD: lesions not affecting the left anterior descending artery; ACS: acute coronary syndrome; previous CIHD: history of chronic ischemic heart disease.

This algorithm shows that chronic kidney disease (risk factor for FP) is entered with a positive sign. Lesions not affecting the left anterior descending artery and indication for acute coronary syndrome (both risk factors for FN), as well as history of chronic ischemic heart disease (protective factor for FP), are entered with a negative sign.

Sensitivity and specificity analysis

Figure 1 shows the comparative ROC curves for RFR and the “Adjusted RFR”. An increase was seen in the area under the curve (AUC) of the “Adjusted RFR” with respect to the RFR, from 0.651 to 0.749, determining as optimal CoT an “Adjusted RFR” of ≤ 0.8172 to detect FFR values ≤ 0.80. Likewise, Figure 2 compares the contingency tables of both indices according to the established CoTs, with improvements in sensitivity ranging from 59% to 68%, specificity ranging from 62% to 75%, diagnostic accuracy ranging from 60% to 71%, PPV ranging from 45% to 56%, and NPV ranging from 74% to 83%. Of particular interest is the improvement in LRs, where we found that, with the new index, LR+ increased from 1.51 to 2.34 and LR- decreased from 0.64 to 0.37. Thus, the “Adjusted RFR” has satisfactory utility compared to RFR, which is not useful for discriminating patients in the “grey zone”.

Figure 1. ROC curves of RFR versus FFR ≤ 0.80 and “Adjusted RFR” and FFR ≤ 0.80. AUC: area under the curve; FFR: fractional flow reserve; ROC: receiver operating characteristic; RFR: resting full-cycle ratio. The ROC curve showed an AUC for the RFR of 0.651 (0.559 to 0.744; p = 0.002), improving the AUC for “Adjusted RFR” to 0.749 (0.669 to 0.828; p < 0.001) and establishing as optimum cutoff threshold for “Adjusted RFR” a value of 0.8172.

Figure 1

Figure 2. Comparison of diagnostic parameters according to 2 × 2 Tables for the cutoff thresholds of RFR (≤ 0.89) and “Adjusted RFR” (≤ 0.8172) versus FFR (≤ 0.80). FFR: fractional flow reserve; FN: false negative; FP: false positive; NPV: negative predictive value; LR+: positive likelihood ratio; LR-: negative likelihood ratio; PPV: positive predictive value; RFR: resting full-cycle ratio; TN: true negative; TP: true positive.

Figure 2

Discussion

The main findings of the study were: a) chronic kidney disease, involvement of arteries other than the left anterior descending artery, indication for acute coronary syndrome, and history of chronic ischemic heart disease were shown as independent predictors of discordance in the “grey zone” of the RFR with respect to FFR; and b) the modification of the RFR by including independent predictors of discordance (“Adjusted RFR”) made it possible to improve the diagnostic capacity of the test for “grey zone” values.

Selection of the target population: Why the “grey zone”?

Any continuous quantitative index used dichotomously involves some degree of diagnostic uncertainty in values close to the established CoT.18 The concept of “grey zone” for coronary physiological indices arises from validation studies of the FFR for the detection of ischemia induced by epicardial coronary stenosis.8,9,19,20 This concept was subsequently extended to other NHRIs such as the instantaneous wave-free ratio and the RFR, showing that extreme NHRI values showed very high agreement with FFR, and, in values close to CoT (“grey zone”), the diagnostic capacity decreased.10,11 Since it is plausible that the few discordant results between RFR and FFR in case of extreme RFR values are mainly related to errors in the measurement technique, it was decided to restrict the determination of predictors of discordance to the “grey zone” of RFR.

In addition, the proportion of patients assessed by invasive physiological study located in the “grey zone” is relevant, showing in data on RFR and instantaneous wave-free ratio that the proportion of patients may exceed 40%.10,11 Therefore, we consider it essential to develop diagnostic tools that make it possible to refine the diagnosis of NHRI and eventually other invasive physiological indices, of either epicardial circulation or coronary microcirculation, for this range of values.

Assessment of predictors of discordance: Does the affected coronary territory predict false positives or false negatives?

Given the limited sample size and the heterogeneity of the study populations assessed by the predictors of discordance between RFR and FFR, it is reasonable that exactly the same predictors are not observed.12,13 Our findings show results similar to those already reported by Goto12 and Kato13 regarding chronic kidney disease as a risk factor for FP. We also found acute coronary syndrome to be a risk factor for FN and a history of chronic ischemic heart disease to be a protective factor for FP, and we did not find peripheral arterial disease, sex, or body dimensions, assessed as body surface area or as body mass index in our case, to be predictors of discordance as in previous studies.

However, one of the most striking findings of both previous studies was that left anterior descending artery lesions behaved as a risk factor for FP.12,13 Specifically, Kato’s study13 found that lesions not affecting the left anterior descending artery behaved as a risk factor for FN, in a similar way to our own results. In this study, in the case of complementary variables (e.g., presence or absence of chronic kidney disease), we decided to assess the behavior of the least common variable as a predictor of discordance. Considering this approach regarding the location of coronary lesions (involvement versus non-involvement of the left anterior descending artery), we found that, in previous research,12,13 the majority of evaluated stenoses involved the left anterior descending artery, in line with standard practice.11,1517 Thus, we hypothesized that the condition of risk factor for FP or FN according to the location of coronary stenoses would show complementary aspects, and since most lesions correspond to the left anterior descending artery, it seemed more appropriate to assess, as a predictor of discordance, that of lower prevalence in standard practice, which for coronary lesions is the involvement of territories other than the left anterior descending artery.

Generation of the “Adjusted RFR”: Why adjust for discordance factors?

To date, studies on invasive coronary physiological indices have not considered integrating the information provided by clinical parameters, and our work is the first to attempt this. However, the development of clinical-physiological indices presents the question of which parameters to include to reinforce the results of coronary indices. Since the predictors of discordance are those that contain information about the specific characteristics of FPs and FNs, we chose to only include these parameters in a global index that would make it possible to reduce errors in the diagnostic classification of patients.

In the proposed algorithm, the information provided by the independent predictors of discordance, together with the RFR, was integrated using a regression model. The model subsequently assigned a constant for the algorithm and the coefficients with their corresponding sign (positive or negative) for each variable. Finally, the model was evaluated, establishing as optimal CoT a value of “Adjusted RFR” ≤ 0.8172 to detect FFR values ≤ 0.80.

Based on the above, the algorithm should be interpreted as follows. For “Adjusted RFR”, the variable with the greatest weight is RFR since it has the highest coefficient (+0.912), which may be modified incrementally or decrementally depending on whether the patient has any or all predictors of discordance. The presence of chronic kidney disease (risk factor for FP) increases the final value of the “Adjusted RFR”, making it easier to reclassify the patient as negative, while previous chronic ischemic heart disease (FP protective factor) decreases it, making it difficult to reclassify the negative patient. Similarly, lesions in territories other than the left anterior descending artery and acute coronary syndrome (both risk factors for FN) reduce the final value of the “Adjusted RFR”, making it easier to reclassify the patient as positive. In addition, the algorithm guides not only the direction in which to reclassify patients but also to weigh the influence of the predictors, according to the weight of their coefficients.

Utility of the “Adjusted RFR”: Can the development of clinical-physiological indices be clinically relevant?

The integration of the result of a test with the clinical characteristics of the patient is common in multiple settings. As an example, the most precise estimate of renal function is obtained by combining serum creatinine values with other parameters such as age, weight, and sex.21 The “Adjusted RFR” allows for an improved diagnostic capacity compared to the use of RFR alone. Although such improvement was limited in our population, the results suggest that a clinical-physiological index improves all diagnostic parameters. This is particularly visible in the improvement of LRs, where we found that “Adjusted RFR” allows for improvement of test utility compared to the RFR in the “grey zone”.

Limitations

First, the RECOPA Study11 was a single-country study (Spain), which may limit its extrapolation to other populations. However, its multicenter nature attenuates this limitation. Second, the inclusion criteria of the RECOPA Study11 also allowed the recruitment of patients with acute coronary syndrome, despite the fact that invasive assessment of coronary lesions is mainly recommended in patients with stable angina. However, in standard practice, coronary indices are also used in acute coronary syndrome, which has been supported in the literature,22 and this scenario may also influence its results. Third, the limited sample size of our study could be extended, and the methodology used could be modified in subsequent studies to further refine the construction of combined indices. However, our research found an improvement in all diagnostic parameters. Finally, it should be noted that, in addition to studies allowing for the derivation of new clinical-physiological indices, validation studies are required in external populations.

Conclusions

Adjusting the RFR by integrating the information provided by the predictors of discordance to obtain the “Adjusted RFR” improved the diagnostic capacity in our population. The development of clinical-physiological indices, including RFR or other indices, could improve the diagnostic capacity of coronary physiological indices. Future studies in large populations are required to assess the utility of similar methodologies in refining coronary physiology studies.

What is known about the topic?

Minimal changes in CoTs of coronary physiology tests lead to significant changes in sensitivity, specificity, and predictive values. In addition, variability exists between the CoTs of RFR in the different series, suggesting an influence of population characteristics on the diagnostic capacity of this index. Predictors of discordance have already been documented between the results offered by the RFR and the diagnostic “gold standard” for coronary physiology tests, namely, the FFR. These predictors seem useful to complement the information offered by the RFR for values in the “grey zone”.

What’s new?

Chronic kidney disease, involvement of arteries other than the left anterior descending artery, indication for acute coronary syndrome, and a history of chronic ischemic heart disease have been shown to be independent predictors of discordance in the “grey zone” of RFR as compared to FFR. The construction of a modified clinical-physiological index (the “Adjusted RFR”) that includes information on the RFR and predictors of discordance improved the diagnostic capacity in the “grey zone”. The development of clinical-physiological indices could be useful to improve both the diagnostic capacity of RFR and other coronary physiological indices.

Footnotes

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

Ethics approval and consent to participate

This study was approved by the Ethics Committee of the CEIm Hospital Universitari Arnau de Vilanova de Lleida under the protocol number CEIC 2019. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

*Supplemental Materials

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