The primary focus of the work was to evaluate the capability of intravascular photoacoustic (IVPA) imaging in combination with intravascular ultrasound (IVUS) to detect and differentiate atherosclerotic plaques. The composition rather than structural narrowing of the arteries is a major indicator of the propensity of a vascular lesion to rupture. Consequently, intravascular imaging of these high-risk plaques is required to exactly determine the vulnerable plaque constituents for appropriate follow-up therapy. Our multi-modality imaging approach aims to utilize the high resolution structural assessment abilities of IVUS and the optical contrast of IVPA imaging and is capable of differentiating the lipid, fibrous and fibro-cellular components of an inflammatory lesion. To test the hypothesis, we developed an IVUS catheter based laboratory prototype of a combined IVUS/IVPA imaging system. The performance of the synergistic combination of IVUS and IVPA imaging was evaluated through tissue mimicking phantom studies. Further, to test the ability of the combined imaging to detect plaques, excised samples of an aorta were utilized from a specifically designed animal model of atherosclerosis. Ex-vivo IVPA imaging studies were performed using a 532 nm laser excitation to detect the lipids in the plaque. In addition, multi-wavelength spectroscopic IVPA imaging studies were evaluated to differentiate plaques. Finally, an ultrasound based temperature estimation method was utilized to demonstrate and confirm safety of IVPA imaging for clinical intravascular applications. Upon analysis of the results of our investigation, we believe that IVPA imaging offer numerous potential advantages when integrated with clinical IVUS imaging. The IVUS imaging system with integrated IVPA imaging capability could play a major role in interventional cardiology. / text

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2007. / Vita. Includes bibliographical references.

No description available.

Close integration of front-end electronics and the transducer array within the catheter is critical for successful implementation of CMUT-based intravascular ultrasound (IVUS) imaging catheters to enable next generation imaging tools. Therefore, this research developed and implemented custom-designed electronic circuits and systems integrated with an IC compatible transducer technology for realization of miniature IVUS imaging catheters operating at 10-50 MHz frequency range. In one path of this research, an IC is custom designed in a 0.35-um CMOS process to monolithically integrate with a CMUT array (CMUT-on-CMOS) to realize a single-chip, highly-flexible, forward-looking (FL) IVUS imaging system. The amplifiers that are custom-designed achieved transducer thermal-mechanical noise dominated receive performance in a CMUT-on-CMOS implementation. In parallel to the FL-IVUS effort, for realization of a side-looking IVUS catheter based on an annular phased array, a dynamic receive beamformer IC is custom designed also in a 0.35-um CMOS process. Overall, the circuits and systems developed as part of this dissertation form a critical step in the translation of the research on CMUT-based IVUS catheters into real clinical applications for better management of coronary arterial diseases.

The objective of this research is to develop novel capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) arrays for intravascular ultrasonic (IVUS) imaging along with the fabrication processes to allow for monolithic integration of CMUTs with custom CMOS electronics for improved performance. The IVUS imaging arrays include dual-ring arrays for forward-looking volumetric imaging in coronary arteries and annular-ring arrays with dynamic focusing capabilities for side-looking cross sectional imaging applications. Both are capable of integration into an IVUS catheter 1-2 mm in diameter. The research aim of monolithic integration of CMUTs with custom CMOS electronics has been realized mainly through the use of sloped sidewall vias less than 5 µm in diameter, with only one additional masking layer as compared to regular CMUT fabrication. Fabrication of CMUTs has been accomplished with a copper sacrificial layer reducing isolation layers by 50%. Modeling techniques for computational efficient analysis of CMUT arrays were developed for arbitrary geometries and further expanded for use with larger signal analysis. Dual-ring CMUT arrays for forward-looking volumetric imaging have been fabricated with diameters of less than 2 mm with center frequencies at 10 MHz and 20 MHz, respectively, for an imaging range from 1 mm to 1 cm. These arrays, successfully integrated with custom CMOS electronics, have generated 3D volumetric images with only 13 cables necessary. Performance from optimized fabrication has reduced the bias required for a dual-ring array element from 80 V to 42 V and in conjunction with a full electrode transmit array, it was shown that the SNR can be improved by 14 dB. Simulations were shown to be in agreement with experimental characterization indicated transmit surface pressure in excess of 8 MPa. For side-looking IVUS, three versions of annular CMUT arrays with dynamic focusing capabilities have been fabricated for imaging 1 mm to 6 mm in tissue. These arrays are 840 µm in diameter membranes linked to form 8 ring elements with areas that deviate by less than 25 %. Through modeling and simulation undesirable acoustic cross between ring elements was reduced from -13 dB to -22 dB.

Introdução: As modificações evolutivas e o impacto clínico da composição da aterosclerose coronária em pacientes sob prevenção secundária permanecem pouco conhecidos. O ultrassom intravascular com histologia virtual (VH-IVUS) permite caracterizar in vivo tais componentes. Os objetivos desse estudo foram avaliar o papel prognóstico da composição da aterosclerose da árvore coronária proximal, bem como descrever o comportamento dinâmico da placa, explorando a relação entre seus componentes e as alterações geométricas do vaso. Métodos: Conduziu-se um estudo prospectivo, observacional e unicêntrico, que incluiu pacientes encaminhados para intervenção coronária percutânea. Durante essa intervenção, realizou-se VH-IVUS tipo \"artéria inteira\" das três coronárias principais para mensurar os parâmetros geométricos do vaso (luz, membrana elástica externa, placa+média e volume percentual do ateroma) e os componentes das placas (fibrótico, fibrolipídico, núcleo necrótico e cálcio denso). Calculou-se o volume indexado de cada parâmetro por paciente, artéria e subsegmento arterial. Avaliou-se a influência dos volumes indexados da árvore coronária proximal (por paciente), sem considerar a categorização fenotípica das placas, na ocorrência de eventos cardíacos adversos maiores (MACE), definidos como óbito, infarto agudo do miocárdio e revascularização miocárdica não planejada, após 4 anos de seguimento. Em um subgrupo de pacientes, VH-IVUS volumétrico seriado foi realizado para estudar variações do ateroma nas artérias e em seus subsegmentos, testando correlações entre componentes da placa e variações geométricas do vaso. Resultados: Foram incluídos 67 pacientes com idade média de 58,9 ± 9,2 anos, 66% do sexo masculino, 42% diabéticos, 69% multiarteriais e 45% com síndrome coronária aguda recente. Obtiveram-se imagens de VH-IVUS para 255 artérias. As médias dos volumes indexados basais da árvore coronária proximal, em escala de cinza, foram: luz 8,8±2,5mm3/mm, membrana elástica externa 15,4±3,5mm3/mm e placa+média 6,6±2,0mm3/mm, com percentual de volume do ateroma de 42,8±8,9%. Quanto aos componentes do ateroma, predominou o fibrótico 2,1 ± 1,0mm3/mm (61,8 ± 6,6%), seguido por núcleo necrótico 0,6±0,4mm3/mm (16,6±6,7%), fibrolipídico 0,5±0,3mm3/mm (14,1±6,0%) e cálcio denso 0,3±0,2mm3/mm (7,6 ± 4,6%). Após 4,9 anos (intervalo interquartil: 4,5 - 5,1 anos) sob prevenção secundária, ocorreram MACE em 18 pacientes, a maioria por reestenose. Não houve correlação entre os volumes indexados basais da árvore coronária proximal e a ocorrência de MACE. VH-IVUS seriado, após 20,6 meses (intervalo interquartil: 9,1 - 23,8 meses), foi realizado em 52 pacientes. Nas artérias desses pacientes, houve redução no volume indexado de luz, redução no volume indexado de membrana elástica externa, sem alteração no volume indexado de placa+média ou no percentual de volume do ateroma. Modificações na composição da placa foram observadas, com incremento absoluto e relativo dos componentes cálcio denso (0,09±0,21mm3/mm p < 0,01; 2,2±7,1% p < 0,01) e núcleo necrótico (0,13±0,47mm3/mm p < 0,01; 3,0 ± 10,9% p < 0,01), redução relativa do componente fibrolipídico (-0,05 ± 0,81mm3/mm p=0,37; -3,7 ± 10,3% p < 0,01) sem variação do componente fibrótico (-0,04 ± 1,00mm3/mm p=0,62; -1,6 ± 13,3% p=0,12). Nos subsegmentos arteriais, a composição basal da placa correlacionou-se com a resposta de remodelamento do vaso. A quantidade total de volume indexado basal dos componentes não calcificados correlacionou-se positivamente com a resposta de remodelamento constrictiva do vaso, que ocorreu menos frequentemente em diabéticos e associou-se a maior incremento do componente cálcio denso durante a evolução. Conclusão: Em coronarianos sob prevenção secundária, a composição média da aterosclerose na árvore coronariana proximal não se associou a ocorrência de eventos cardíacos adversos maiores. O comportamento dinâmico do ateroma foi compatível com estabilização da doença, ocorrendo variação não significativa na quantidade de placa, redução luminal associada a remodelamento negativo do vaso e modificação nos constituintes da placa com desvio de um \"perfil fibrolipídico para um mais calcificado\". A quantidade basal de componentes não calcificados da placa modulou as alterações geométricas direcionadas para o remodelamento constrictivo do vaso / Background: Clinical impact of coronary atherosclerosis composition and their modifications related to secondary prevention remains not well known. Virtual histology intravascular ultrasound (VH-IVUS) allows in vivo characterization of atherosclerotic plaque components. The aim of this study was to evaluate the prognostic value of atherosclerotic plaque composition of proximal coronary tree and to describe the variations in atherosclerotic plaques, exploring the relations of theirs components with geometric modifications of the vessel. Methods: It was conducted a prospective observational single center study, including patients referred to percutaneous coronary intervention. During the interventional procedure, volumetric three vessel \"whole artery\" VH-IVUS was performed to measure geometric vessel (lumen, elastic external membrane, plaque+media, percent atheroma volume) and atheroma compositional parameters (fibrotic, fibrolipid, necrotic core, and dense calcium). It was computed the volumetric index of each parameter in patient, artery, and arterial subsegment level. It was tested the prediction value of the volumetric indexes of proximal coronary tree (patient level), disregarding the phenotypical categorization of plaques, in the occurrence of major adverse cardiac events (MACE) defined by death, acute myocardial infarction, and unplanned myocardial revascularization, after 4 years of follow-up. In a subgroup of patients, serial volumetric VH-IVUS was performed to evaluate the modifications of the atheroma in arteries and their subsegments, testing the correlations between plaque components and geometric variations of the vessel. Results: It was included 67 patients with mean age of 58.9 ± 9.2 yearsold, 66% male, 42% with diabetes, 69% with multivessel coronary disease, and 45% with recent acute coronary syndrome. VH-IVUS was obtained for 255 arteries. The average of volumetric indexes of proximal coronary tree was: lumen 8.8±2.5mm3/mm; elastic external membrane 15.4 ± 3.5mm3/mm; placa+media 6.6 ± 2.0mm3/mm and percent atheroma volume 42.8±8.9%. In terms of composition, the predominant component was fibrotic 2.1 ± 1,0mm3/mm (61.8 ± 6.6%), followed by necrotic core 0.6 ± 0.4mm3/mm (16.6 ± 6.7%), fibrolipid 0.5 ± 0.3mm3/mm (14.1 ± 6.0%) and dense calcium 0.3 ± 0.2mm3/mm (7.6 ± 4.6%). After a 4.9- year (interquartile interval: 4.5 - 5.1) follow-up, MACE occurred in 18 patients, mainly motivated by stent reestenosis. There was no correlation between baseline volumetric indexes of proximal coronary tree and the occurrence of MACE. Serial VH-IVUS, after 20.6 months (interquartile interval: 9.1 - 23.8 months), was performed in 52 patients. In arterial level, there was decrease in lumen index volume, reduction in elastic external membrane index volume, with no variation in placa+media index volume and percent atheroma volume. Changes in plaque composition were observed, with increase in absolute and relative dense calcium (0.09 ± 0.21mm3/mm p < 0.01; 2.2 ± 7.1% p < 0.01) and necrotic core (0.13 ± 0.47mm3/mm p < 0.01; 3.0 ± 10.9% p < 0.01), relative decrease in fibrolipid (-0.05 ± 0.81mm3/mm p=0.37; - 3.7 ± 10.3% p < 0.01), and no modification in fibrotic component (-0.04 ± 1.00mm3/mm p=0.62; -1.6 ± 13.3% p=0.12). In arterial subsegment level, baseline plaque composition correlated with remodeling response of the vessel. Total index volume of non-calcified plaque components positively correlated with a trend toward constrictive remodeling of the vessel, which occurred less frequently in diabetic patients and was associated with greater increase in dense calcium component. Conclusion: In patients with coronary artery disease treated with secondary prevention strategies, mean atherosclerotic plaque composition of the proximal coronary tree was not able to predict major adverse cardiac events. Dynamic behavior of atheroma in these patients was compatible with disease stabilization, related to quantitative plaque steadiness, lumen reduction associated with constrictive remodeling of the vessel, and modifications of plaque components with shifting from \"fibrolipid to more calcified profile\". Total non-calcified plaque components modulated geometric modifications toward constrictive remodeling of the vessel

Introdução: As modificações evolutivas e o impacto clínico da composição da aterosclerose coronária em pacientes sob prevenção secundária permanecem pouco conhecidos. O ultrassom intravascular com histologia virtual (VH-IVUS) permite caracterizar in vivo tais componentes. Os objetivos desse estudo foram avaliar o papel prognóstico da composição da aterosclerose da árvore coronária proximal, bem como descrever o comportamento dinâmico da placa, explorando a relação entre seus componentes e as alterações geométricas do vaso. Métodos: Conduziu-se um estudo prospectivo, observacional e unicêntrico, que incluiu pacientes encaminhados para intervenção coronária percutânea. Durante essa intervenção, realizou-se VH-IVUS tipo \"artéria inteira\" das três coronárias principais para mensurar os parâmetros geométricos do vaso (luz, membrana elástica externa, placa+média e volume percentual do ateroma) e os componentes das placas (fibrótico, fibrolipídico, núcleo necrótico e cálcio denso). Calculou-se o volume indexado de cada parâmetro por paciente, artéria e subsegmento arterial. Avaliou-se a influência dos volumes indexados da árvore coronária proximal (por paciente), sem considerar a categorização fenotípica das placas, na ocorrência de eventos cardíacos adversos maiores (MACE), definidos como óbito, infarto agudo do miocárdio e revascularização miocárdica não planejada, após 4 anos de seguimento. Em um subgrupo de pacientes, VH-IVUS volumétrico seriado foi realizado para estudar variações do ateroma nas artérias e em seus subsegmentos, testando correlações entre componentes da placa e variações geométricas do vaso. Resultados: Foram incluídos 67 pacientes com idade média de 58,9 ± 9,2 anos, 66% do sexo masculino, 42% diabéticos, 69% multiarteriais e 45% com síndrome coronária aguda recente. Obtiveram-se imagens de VH-IVUS para 255 artérias. As médias dos volumes indexados basais da árvore coronária proximal, em escala de cinza, foram: luz 8,8±2,5mm3/mm, membrana elástica externa 15,4±3,5mm3/mm e placa+média 6,6±2,0mm3/mm, com percentual de volume do ateroma de 42,8±8,9%. Quanto aos componentes do ateroma, predominou o fibrótico 2,1 ± 1,0mm3/mm (61,8 ± 6,6%), seguido por núcleo necrótico 0,6±0,4mm3/mm (16,6±6,7%), fibrolipídico 0,5±0,3mm3/mm (14,1±6,0%) e cálcio denso 0,3±0,2mm3/mm (7,6 ± 4,6%). Após 4,9 anos (intervalo interquartil: 4,5 - 5,1 anos) sob prevenção secundária, ocorreram MACE em 18 pacientes, a maioria por reestenose. Não houve correlação entre os volumes indexados basais da árvore coronária proximal e a ocorrência de MACE. VH-IVUS seriado, após 20,6 meses (intervalo interquartil: 9,1 - 23,8 meses), foi realizado em 52 pacientes. Nas artérias desses pacientes, houve redução no volume indexado de luz, redução no volume indexado de membrana elástica externa, sem alteração no volume indexado de placa+média ou no percentual de volume do ateroma. Modificações na composição da placa foram observadas, com incremento absoluto e relativo dos componentes cálcio denso (0,09±0,21mm3/mm p < 0,01; 2,2±7,1% p < 0,01) e núcleo necrótico (0,13±0,47mm3/mm p < 0,01; 3,0 ± 10,9% p < 0,01), redução relativa do componente fibrolipídico (-0,05 ± 0,81mm3/mm p=0,37; -3,7 ± 10,3% p < 0,01) sem variação do componente fibrótico (-0,04 ± 1,00mm3/mm p=0,62; -1,6 ± 13,3% p=0,12). Nos subsegmentos arteriais, a composição basal da placa correlacionou-se com a resposta de remodelamento do vaso. A quantidade total de volume indexado basal dos componentes não calcificados correlacionou-se positivamente com a resposta de remodelamento constrictiva do vaso, que ocorreu menos frequentemente em diabéticos e associou-se a maior incremento do componente cálcio denso durante a evolução. Conclusão: Em coronarianos sob prevenção secundária, a composição média da aterosclerose na árvore coronariana proximal não se associou a ocorrência de eventos cardíacos adversos maiores. O comportamento dinâmico do ateroma foi compatível com estabilização da doença, ocorrendo variação não significativa na quantidade de placa, redução luminal associada a remodelamento negativo do vaso e modificação nos constituintes da placa com desvio de um \"perfil fibrolipídico para um mais calcificado\". A quantidade basal de componentes não calcificados da placa modulou as alterações geométricas direcionadas para o remodelamento constrictivo do vaso / Background: Clinical impact of coronary atherosclerosis composition and their modifications related to secondary prevention remains not well known. Virtual histology intravascular ultrasound (VH-IVUS) allows in vivo characterization of atherosclerotic plaque components. The aim of this study was to evaluate the prognostic value of atherosclerotic plaque composition of proximal coronary tree and to describe the variations in atherosclerotic plaques, exploring the relations of theirs components with geometric modifications of the vessel. Methods: It was conducted a prospective observational single center study, including patients referred to percutaneous coronary intervention. During the interventional procedure, volumetric three vessel \"whole artery\" VH-IVUS was performed to measure geometric vessel (lumen, elastic external membrane, plaque+media, percent atheroma volume) and atheroma compositional parameters (fibrotic, fibrolipid, necrotic core, and dense calcium). It was computed the volumetric index of each parameter in patient, artery, and arterial subsegment level. It was tested the prediction value of the volumetric indexes of proximal coronary tree (patient level), disregarding the phenotypical categorization of plaques, in the occurrence of major adverse cardiac events (MACE) defined by death, acute myocardial infarction, and unplanned myocardial revascularization, after 4 years of follow-up. In a subgroup of patients, serial volumetric VH-IVUS was performed to evaluate the modifications of the atheroma in arteries and their subsegments, testing the correlations between plaque components and geometric variations of the vessel. Results: It was included 67 patients with mean age of 58.9 ± 9.2 yearsold, 66% male, 42% with diabetes, 69% with multivessel coronary disease, and 45% with recent acute coronary syndrome. VH-IVUS was obtained for 255 arteries. The average of volumetric indexes of proximal coronary tree was: lumen 8.8±2.5mm3/mm; elastic external membrane 15.4 ± 3.5mm3/mm; placa+media 6.6 ± 2.0mm3/mm and percent atheroma volume 42.8±8.9%. In terms of composition, the predominant component was fibrotic 2.1 ± 1,0mm3/mm (61.8 ± 6.6%), followed by necrotic core 0.6 ± 0.4mm3/mm (16.6 ± 6.7%), fibrolipid 0.5 ± 0.3mm3/mm (14.1 ± 6.0%) and dense calcium 0.3 ± 0.2mm3/mm (7.6 ± 4.6%). After a 4.9- year (interquartile interval: 4.5 - 5.1) follow-up, MACE occurred in 18 patients, mainly motivated by stent reestenosis. There was no correlation between baseline volumetric indexes of proximal coronary tree and the occurrence of MACE. Serial VH-IVUS, after 20.6 months (interquartile interval: 9.1 - 23.8 months), was performed in 52 patients. In arterial level, there was decrease in lumen index volume, reduction in elastic external membrane index volume, with no variation in placa+media index volume and percent atheroma volume. Changes in plaque composition were observed, with increase in absolute and relative dense calcium (0.09 ± 0.21mm3/mm p < 0.01; 2.2 ± 7.1% p < 0.01) and necrotic core (0.13 ± 0.47mm3/mm p < 0.01; 3.0 ± 10.9% p < 0.01), relative decrease in fibrolipid (-0.05 ± 0.81mm3/mm p=0.37; - 3.7 ± 10.3% p < 0.01), and no modification in fibrotic component (-0.04 ± 1.00mm3/mm p=0.62; -1.6 ± 13.3% p=0.12). In arterial subsegment level, baseline plaque composition correlated with remodeling response of the vessel. Total index volume of non-calcified plaque components positively correlated with a trend toward constrictive remodeling of the vessel, which occurred less frequently in diabetic patients and was associated with greater increase in dense calcium component. Conclusion: In patients with coronary artery disease treated with secondary prevention strategies, mean atherosclerotic plaque composition of the proximal coronary tree was not able to predict major adverse cardiac events. Dynamic behavior of atheroma in these patients was compatible with disease stabilization, related to quantitative plaque steadiness, lumen reduction associated with constrictive remodeling of the vessel, and modifications of plaque components with shifting from \"fibrolipid to more calcified profile\". Total non-calcified plaque components modulated geometric modifications toward constrictive remodeling of the vessel

Na prática intervencionista, a ultrassonografia intravascular (USIV) é usada para se obter informações quantitativas e qualitativas do acometimento aterosclerótico, de forma complementar à angiografia. Esta tese teve como objetivos explorar a característica tomográfica do exame de USIV, bem como sua dinâmica dentro do ciclo cardíaco. Para isso, desenvolvemos técnicas de processamento de imagens médicas. Primeiramente, investigamos a reconstrução tridimensional da coronária baseando-nos apenas nas imagens de USIV, ou seja, sem a angiografia, como é feita a reconstrução atualmente. Na análise da dinâmica, fizemos um estudo para dispor volumes da coronária em diferentes fases do ciclo cardíaco de forma que estivessem alinhados espacialmente. Como consequência dos tratamentos propostos anteriormente, realizamos estudos sobre a quantificação de propriedades mecânicas dentro das condições oferecidas no intervalo de um ciclo cardíaco. As metodologias propostas foram aplicadas em simulações numéricas desenvolvidas neste trabalho e em exames reais. Obtivemos resultados compatíveis com os objetivos iniciais para reconstrução tridimensional da USIV em simulações numéricas. Na análise da dinâmica, a reconstrução de volumes em diferentes fases do ciclo e o alinhamento espacial possibilitaram a quantificação da variação setorial de volume da luz do vaso durante o ciclo cardíaco / In percutaneous coronary interventions, intravascular ultrasound (IVUS) examination is used to retrieve quantitative and qualitative information about the atherosclerotic plaque progression, complementary to angiography examination. This thesis has as objectives to explore the tomographic characteristic of the IVUS examination, as well as its dynamics within a cardiac cycle. For that purpose, medical image processing techniques were developed. Firstly, we have investigated how to reconstruct the tridimensional coronary based only on IVUS images, that is, without angiography, as it is done nowadays. Regarding dynamic analysis, we have studied models to build volumes of the coronary in distinct phases of the cardiac cycle in a spatial aligned way. Conversantly, as a consequence of the previous image processing methods, we have studied the quantification of mechanical properties of the vessel wall within a cardiac cycle. The methodologies proposed were applied in numeric phantoms developed in this work and also in real IVUS examinations. As result, tridimensional reconstruction was successful in the numeric phantom approach. In dynamics analysis, the reconstruction in distinct cardiac phases and volumes spatial alignment enabled the quantification of lumen volume variation during the cardiac cycle

Introdução: A extensão da doença arterial coronariana (DAC) é um dos mais fortes preditores de eventos cardiovasculares adversos. Estratégias capazes de quantificar acuradamente a gravidade da doença coronária podem implicar em melhora na avalição prognóstica, na orientação terapêutica e na avaliação da progressão da doença. O ultrassom intracoronário (USIC) tornou-se o método padrão-ouro para quantificação da aterosclerose devido à sua habilidade em avaliar diretamente as placas ateroscleróticas. A angiotomografia coronária tem surgido como uma útil alternativa não invasiva ao USIC para avaliação de pacientes com DAC. Entretanto, pouco se sabe a respeito da sua habilidade em estimar, de modo acurado, a carga aterosclerótica coronariana global. Objetivo: Comparar diversos escores angiotomográficos que avaliam a extensão da DAC utilizando o USIC multivascular como padrão-ouro. Métodos: Pacientes com doença coronariana diagnosticada, em programação para intervenção percutânea foram incluídos prospectivamente. Pelo menos uma de três características de alto risco era necessária para inclusão: doença multiarterial, diabetes melitus e/ou síndrome coronária aguda à admissão. Todos os pacientes foram submetidos a ultrassom intracoronário multivascular e angiotomografia coronária. Escore de cálcio e cinco outros escores previamente descritos foram calculados com base na imagem da angiotomografia coronária e comparados com o volume percentual de ateroma (VPA) médio derivado do USIC. Um novo escore angiotomográfico foi criado e também comparado ao USIC. Resultados: Um total de 62 pacientes foram incluídos. Todos com exceção de um escore apresentaram baixa a moderada correlação, estatisticamente significante, com o VPA derivado do USIC. O novo escore angiotomográfico criado demonstrou a mais forte correlação com o VPA ao USIC (&#961;=0,73, p < 0,001) e a maior área sob a curva ROC (estatística-C = 0,90) para predizer um VPA médio dicotomizado alto. Conclusões: Enquanto escores angiotomográficos foram capazes de estimar a carga aterosclerótica coronária global, um recém criado escore pode ser uma ferramenta útil para a quantificação da extensão da DAC em pacientes de alto risco. / Background: The extent of coronary artery disease (CAD) is one the most powerful predictors of cardiovascular outcomes. Strategies that accurately quantify coronary artery disease severity are expected to improve prognosis assessment, treatment guidance and evaluation of disease progression. Intravascular ultrasound (IVUS) has become the gold-standard method to quantify atherosclerosis due to its ability to directly analyze atherosclerotic plaques. Coronary computed tomography angiography (CTA) has emerged as a useful non-invasive alternative to IVUS for assessing patients with CAD. Nevertheless, little is known about its ability to accurately estimate global atherosclerotic burden. Objective: To compare several coronary CTA scoring systems assessing CAD extent with gold-standard multivessel intravascular ultrasound. Methods: Patients with diagnosed coronary disease scheduled for percutaneous intervention were prospectively enrolled. For all patients, coronary CTA and multivessel IVUS were obtained. Calcium score and 5 previously reported scores were calculated from coronary CTA imaging and compared to average IVUS-derived percent atheroma volume (PAV). A novel coronary CTA score was constructed and also compared to IVUS. Results: A total of 62 patients were included. All but one previously described scoring system showed a significant low-to-moderate association with IVUS-derived PAV. The newly developed \"soft plaque\" coronary CTA score demonstrated the strongest correlation with IVUS-PAV (&#961;=0.73, p&lt;0.001) and the greatest area under the ROC curve (C-statistic = 0.90) to predict a high dichotomized PAV. Conclusions: While coronary CTA scores were able to assess total atherosclerotic burden in patients with coronary disease, a newly described CTA scoring system may be a promising non-invasive tool to quantify disease extent in high-risk patients with known CAD.

Introdução: A extensão da doença arterial coronariana (DAC) é um dos mais fortes preditores de eventos cardiovasculares adversos. Estratégias capazes de quantificar acuradamente a gravidade da doença coronária podem implicar em melhora na avalição prognóstica, na orientação terapêutica e na avaliação da progressão da doença. O ultrassom intracoronário (USIC) tornou-se o método padrão-ouro para quantificação da aterosclerose devido à sua habilidade em avaliar diretamente as placas ateroscleróticas. A angiotomografia coronária tem surgido como uma útil alternativa não invasiva ao USIC para avaliação de pacientes com DAC. Entretanto, pouco se sabe a respeito da sua habilidade em estimar, de modo acurado, a carga aterosclerótica coronariana global. Objetivo: Comparar diversos escores angiotomográficos que avaliam a extensão da DAC utilizando o USIC multivascular como padrão-ouro. Métodos: Pacientes com doença coronariana diagnosticada, em programação para intervenção percutânea foram incluídos prospectivamente. Pelo menos uma de três características de alto risco era necessária para inclusão: doença multiarterial, diabetes melitus e/ou síndrome coronária aguda à admissão. Todos os pacientes foram submetidos a ultrassom intracoronário multivascular e angiotomografia coronária. Escore de cálcio e cinco outros escores previamente descritos foram calculados com base na imagem da angiotomografia coronária e comparados com o volume percentual de ateroma (VPA) médio derivado do USIC. Um novo escore angiotomográfico foi criado e também comparado ao USIC. Resultados: Um total de 62 pacientes foram incluídos. Todos com exceção de um escore apresentaram baixa a moderada correlação, estatisticamente significante, com o VPA derivado do USIC. O novo escore angiotomográfico criado demonstrou a mais forte correlação com o VPA ao USIC (&#961;=0,73, p < 0,001) e a maior área sob a curva ROC (estatística-C = 0,90) para predizer um VPA médio dicotomizado alto. Conclusões: Enquanto escores angiotomográficos foram capazes de estimar a carga aterosclerótica coronária global, um recém criado escore pode ser uma ferramenta útil para a quantificação da extensão da DAC em pacientes de alto risco. / Background: The extent of coronary artery disease (CAD) is one the most powerful predictors of cardiovascular outcomes. Strategies that accurately quantify coronary artery disease severity are expected to improve prognosis assessment, treatment guidance and evaluation of disease progression. Intravascular ultrasound (IVUS) has become the gold-standard method to quantify atherosclerosis due to its ability to directly analyze atherosclerotic plaques. Coronary computed tomography angiography (CTA) has emerged as a useful non-invasive alternative to IVUS for assessing patients with CAD. Nevertheless, little is known about its ability to accurately estimate global atherosclerotic burden. Objective: To compare several coronary CTA scoring systems assessing CAD extent with gold-standard multivessel intravascular ultrasound. Methods: Patients with diagnosed coronary disease scheduled for percutaneous intervention were prospectively enrolled. For all patients, coronary CTA and multivessel IVUS were obtained. Calcium score and 5 previously reported scores were calculated from coronary CTA imaging and compared to average IVUS-derived percent atheroma volume (PAV). A novel coronary CTA score was constructed and also compared to IVUS. Results: A total of 62 patients were included. All but one previously described scoring system showed a significant low-to-moderate association with IVUS-derived PAV. The newly developed \"soft plaque\" coronary CTA score demonstrated the strongest correlation with IVUS-PAV (&#961;=0.73, p&lt;0.001) and the greatest area under the ROC curve (C-statistic = 0.90) to predict a high dichotomized PAV. Conclusions: While coronary CTA scores were able to assess total atherosclerotic burden in patients with coronary disease, a newly described CTA scoring system may be a promising non-invasive tool to quantify disease extent in high-risk patients with known CAD.