CT Coronary Angiography vs. Invasive Coronary Angiography in CHD

GMS Health Technol Assess. 2012;8:Doc02. doi: 10.3205/hta000100. Epub 2012 Apr 16.

Abstract

Scientific background: Various diagnostic tests including conventional invasive coronary angiography and non-invasive computed tomography (CT) coronary angiography are used in the diagnosis of coronary heart disease (CHD).

Research questions: The present report aims to evaluate the clinical efficacy, diagnostic accuracy, prognostic value cost-effectiveness as well as the ethical, social and legal implications of CT coronary angiography versus invasive coronary angiography in the diagnosis of CHD.

Methods: A systematic literature search was conducted in electronic data bases (MEDLINE, EMBASE etc.) in October 2010 and was completed with a manual search. The literature search was restricted to articles published from 2006 in German or English. Two independent reviewers were involved in the selection of the relevant publications. The medical evaluation was based on systematic reviews of diagnostic studies with invasive coronary angiography as the reference standard and on diagnostic studies with intracoronary pressure measurement as the reference standard. Study results were combined in a meta-analysis with 95 % confidence intervals (CI). Additionally, data on radiation doses from current non-systematic reviews were taken into account. A health economic evaluation was performed by modelling from the social perspective with clinical assumptions derived from the meta-analysis and economic assumptions derived from contemporary German sources. Data on special indications (bypass or in-stent-restenosis) were not included in the evaluation. Only data obtained using CT scanners with at least 64 slices were considered.

Results: No studies were found regarding the clinical efficacy or prognostic value of CT coronary angiography versus conventional invasive coronary angiography in the diagnosis of CHD. Overall, 15 systematic reviews with data from 44 diagnostic studies using invasive coronary angiography as the reference standard (identification of obstructive stenoses) and two diagnostic studies using intracoronary pressure measurement as the reference standard (identification of functionally relevant stenoses) were included in the medical evaluation. Meta-analysis of the nine studies of higher methodological quality showed that, CT coronary angiography with invasive coronary angiography as the reference standard, had a sensitivity of 96 % (95 % CI: 93 % to 98 %), specificity of 86 % (95 % CI: 83 % to 89 %), positive likelihood ratio of 6.38 (95 % CI: 5.18 to 7.87) and negative likelihood ratio of 0.06 (95 % CI: 0.03 to 0.10). However, due to non-diagnostic CT images approximately 3.6 % of the examined patients required a subsequent invasive coronary angiography. Using intracoronary pressure measurement as the reference standard, CT coronary angiography compared to invasive coronary angiography had a sensitivity of 80 % (95 % CI: 61 % to 92 %) versus 67 % (95 % CI: 51 % to 78 %), a specificity of 67 % (95 % CI: 47 % to 83 %) versus 75 % (95 % CI: 60 % to 86 %), an average positive likelihood ratio of 2.3 versus 2.6, and an average negative likelihood ratio 0.3 versus 0.4, respectively. Compared to invasive coronary angiography, the average effective radiation dose of CT coronary angiography was higher with retrospective electrocardiogram (ECG) gating and relatively similar with prospective ECG gating. The health economic model using invasive coronary angiography as the reference standard showed that at a pretest probability of CHD of 50 % or lower, CT coronary angiography resulted in lower cost per patient with true positive diagnosis. At a pretest probability of CHD of 70 % or higher, invasive coronary angiography was associated with lower cost per patient with true positive diagnosis. Using intracoronary pressure measurement as the reference standard, both types of coronary angiographies resulted in substantially higher cost per patient with true positive diagnosis. Two publications dealing explicitly with ethical aspects were identified. The first addressed ethical aspects regarding the principles of beneficence, autonomy and justice, and the second addressed those regarding radiation exposition, especially when used within studies.

Discussion: The discriminatory power of CT coronary angiography to identify patients with obstructive (above 50 %) coronary stenoses should be regarded as "high diagnostic evidence", to identify patients without coronary stenoses as "persuasive diagnostic evidence". The discriminatory power of both types of coronary angiography to identify patients with or without functionally relevant coronary stenoses should be regarded as "weak diagnostic evidence". It can be assumed that patients with a high pretest probability of CHD will need invasive coronary angiography and patients with a low pretest probability of CHD will not need subsequent revascularisation. Therefore, CT coronary angiography may be used before performing invasive coronary angiography in patients with an intermediate pretest probability of CHD. For identifying or excluding of obstructive coronary stenosis, CT coronary angiography was shown to be more cost-saving at a pretest probability of CHD of 50 % or lower, and invasive coronary angiography at a pretest probability of CHD of 70 % or higher. The use of both types of coronary angiography to identify or to exclude functionally relevant coronary stenoses should be regarded as highly cost-consuming. WITH REGARD TO ETHICAL, SOCIAL OR LEGAL ASPECTS, THE FOLLOWING POSSIBLE IMPLICATIONS WERE IDENTIFIED: under-provision or over-provision of health care, unnecessary complications, anxiety, social stigmatisation, restriction of self-determination, unequal access to health care, unfair resource distribution and legal disputes.

Conclusion: From a medical point of view, CT coronary angiography using scanners with at least 64 slices should be recommended as a test to rule out obstructive coronary stenoses in order to avoid inappropriate invasive coronary angiography in patients with an intermediate pretest probability of CHD. From a health economic point of view, this recommendation should be limited to patients with a pretest probability of CHD of 50 % or lower. From a medical and health economic point of view, neither CT coronary angiography using scanners with at least 64 slices nor invasive coronary angiography may be recommended as a single diagnostic test for identifying or ruling out functionally relevant coronary stenoses. To minimise any potential negative ethical, social and legal implications, the general ethical and moral principles of benefit, autonomy and justice should be considered.

Wissenschaftlicher Hintergrund: Zur Diagnose der koronaren Herzkrankheit (KHK) werden verschiedene Verfahren eingesetzt, darunter die konventionelle invasive Koronarangiografie und die nicht invasive computertomografische (CT) Koronarangiografie.

Fragestellung: Es stellen sich Fragen nach der klinischen Wirksamkeit, der diagnostischen Genauigkeit, der prognostischen Güte, der Kosten-Wirksamkeit sowie nach ethischen, sozialen und juristischen Implikationen der CT-Koronarangiografie vs. invasive Koronarangiografie bei der KHK-Diagnostik.

Methodik: Eine systematische Literaturrecherche wird im Oktober 2010 in elektronischen Datenbanken (MEDLINE, EMBASE etc.) durchgeführt und durch eine Handsuche ergänzt. Die Literaturrecherche wird auf Publikationen ab 2006 sowie auf die Sprachen Deutsch oder Englisch eingeschränkt. Zwei unabhängige Reviewer sind an der Selektion der relevanten Publikationen beteiligt. Bei der medizinischen Bewertung werden die systematischen Übersichten diagnostischer Studien mit dem Referenzstandard invasive Koronarangiografie sowie diagnostische Studien mit dem Referenzstandard intrakoronare Druckmessung ausgewertet. Studienergebnisse werden mittels einer Metaanalyse auf dem 95 %-Konfidenzintervall (CI) zusammengefasst. Zusätzlich werden Daten zur Strahlendosis aus aktuellen nicht systematischen Übersichten berücksichtigt. Bei der gesundheitsökonomischen Bewertung wird eine Modellierung aus gesellschaftlicher Perspektive mit klinischen Annahmen aus der Metaanalyse und ökonomischen Annahmen aus aktuellen deutschen Quellen durchgeführt. Informationsquellen zu speziellen Fragestellungen (Bypass- bzw. In-Stent-Restenosen) werden nicht berücksichtigt. Es werden ausschließlich Daten zu mindestens 64-Zeilen-CT-Geräten betrachtet.

Ergebnisse: Es liegen keine Studien zur medizinischen Wirksamkeit und zur prognostischen Güte von CT-Koronarangiografie vs. konventionelle invasive Koronarangiografie bei der Diagnostik der KHK vor. Es werden 15 systematische Übersichten mit Daten aus 44 diagnostischen Studien bezogen auf den Referenzstandard invasive Koronarangiografie (Identifikation obstruktiver Stenosen) und zwei diagnostische Studien bezogen auf den Referenzstandard intrakoronare Druckmessung (Identifikation funktionell relevanter Stenosen) in die medizinische Bewertung einbezogen. Die durch die eigene Metaanalyse der neun methodisch besseren Studien ermittelte Sensitivität für die CT-Koronarangiografie bezogen auf den Referenzstandard invasive Koronarangiografie beträgt 96 % (95 % CI: 93 % bis 98 %), die Spezifität 86 % (95 % CI: 83 % bis 89 %), die positive Likelihood-Ratio 6,38 (95 % CI: 5,18 bis 7,87) und die negative Likelihood-Ratio 0,06 (95 % CI: 0,03 bis 0,10). Aufgrund nicht auswertbarer CT-Koronarangiografien werden circa 3,6 % der untersuchten Patienten trotzdem noch mittels einer invasiven Koronarangiografie untersucht. Die Sensitivität der CT-Koronarangiografie vs. invasive Koronarangiografie bezogen auf den Referenzstandard intrakoronare Druckmessung beträgt entsprechend 80 % (95 % CI: 61 % bis 92 %) vs. 67 % (95 % CI: 51 % bis 78 %), die Spezifität 67 % (95 % CI: 47 % bis 83 %) vs. 75 % (95 % CI: 60 % bis 86 %), die durchschnittliche positive Likelihood-Ratio 2,3 vs. 2,6 und die durchschnittliche negative Likelihood-Ratio 0,3 vs. 0,4. Verglichen mit invasiver Koronarangiografie ist die durchschnittliche effektive Strahlendosis bei der CT-Koronarangiografie mit retrospektivem Elektrokardiogramm (EKG)-Gating höher und mit prospektivem EKG-Gating relativ ähnlich. Im Rahmen der gesundheitsökonomischen Modellierung bezogen auf den Referenzstandard invasive Koronarangiografie sind bei einer Prätestwahrscheinlichkeit für KHK bis 50 % die Kosten der CT-Koronarangiografie und ab 70 % die der invasiven Koronarangiografie niedriger pro richtig positiv diagnostiziertem Patienten. Bezogen auf den Referenzstandard intrakoronare Druckmessung sind erheblich höhere Kosten pro richtig positiv diagnostiziertem Patienten für die beiden Koronarangiografietypen zu verzeichnen. Es werden zwei Publikationen zu ethischen Aspekten identifiziert: in der ersten werden die ethischen Gesichtspunkte in Bezug auf die Prinzipien Wohltat, Autonomie und Gerechtigkeit betrachtet, in der zweiten in Bezug auf die Bestrahlungsexposition, insbesondere bei der Anwendung innerhalb von Studien.

Diskussion: Die Trennschärfe der CT-Koronarangiografie zur Identifikation von Patienten mit obstruktiven (über 50%igen) Koronarstenosen ist als „hohe diagnostische Evidenz“, zur Identifikation von Patienten ohne obstruktive Koronarstenosen als „überzeugende diagnostische Evidenz“ zu betrachten. Zur Identifikation von Patienten mit bzw. ohne funktionell relevante Koronarstenosen ist die Trennschärfe der beiden Koronarangiografietypen als „schwache diagnostische Evidenz“ einzuschätzen. Bei Patienten mit hoher Prätestwahrscheinlichkeit für KHK ist von der notwendigen Durchführung einer invasiven Koronarangiografie und bei Patienten mit niedriger von einem fehlenden Bedarf an anschließender Revaskularisation auszugehen. Die CT-Koronarangiografie wäre somit als Vorschalttest vor invasiver Koronarangiografie bei Patienten mit mittlerer Prätestwahrscheinlichkeit für KHK anwendbar. Zur Identifikation bzw. zum Ausschluss von obstruktiven Koronarstenosen zeigt sich, dass bei der Prätestwahrscheinlichkeit für KHK bis 50 % die CT-Koronarangiografie und ab 70 % die invasive Koronarangiografie kostengünstigerer ist. Es ist von einem übermäßigen Kostenverbrauch beim Einsatz der jeweiligen Koronarangiografietypen zur Identifikation bzw. zum Ausschluss der funktionell relevanten Koronarstenosen auszugehen. In Bezug auf ethische, soziale oder juristische Aspekte lassen sich folgende mögliche Implikationen ableiten: Unter- bzw. Überversorgung mit Gesundheitsleistungen, unnötige Komplikationen, Verängstigung und Stigmatisierung der Patienten, Einschränkung der Selbstbestimmung, ungleicher Zugang zur medizinischen Versorgung, ungerechte Ressourcenverteilung sowie juristische Auseinandersetzungen.

Schlussfolgerungen: Zum Ausschluss obstruktiver Koronarstenosen ist die CT-Koronarangiografie mit mindestens 64-zeiligen Geräten als Vorschaltetest zur Vermeidung einer unangemessenen invasiven Koronarangiografie aus medizinischer Sicht bei Patienten mit mittlerer Prätestwahrscheinlichkeit für KHK, dabei aus gesundheitsökonomischer Sicht bei Patienten bis einschließlich 50%iger Prätestwahrscheinlichkeit für KHK, zu empfehlen. Zur Identifikation bzw. zum Ausschluss funktionell relevanter Koronarstenosen können sowohl aus medizinischer als auch aus gesundheitsökonomischer Sicht weder die CT-Koronarangiografie mit mindestens 64-zeiligen Geräten noch die invasive Koronarangiografie als alleiniges diagnostisches Verfahren empfohlen werden. Um potenzielle negative ethische, soziale und juristische Implikationen zu minimieren, sollen die ethisch-moralischen Prinzipien Wohltat, Autonomie und Gerechtigkeit beachtet werden.

Keywords: CHD; EBM; HTA; coronary angiography; coronary disease; coronary heart disease; cost-benefit-analysis; diagnosis; evidence based medicine; evidence-based medicine; health technology assessment; health-economic analysis; humans; meta-analysis; meta-analysis as topic; review literature as topic; stenosis; systematic review.