Hodnocení ukládání železa v myokardu u pacientů se srdečním selháním pomocí T2* MR zobrazení (CHFIRONMR)

Úvod

Srdeční selhání (HF) je komplexní klinický syndrom vyplývající z jakékoli strukturální nebo funkční srdeční poruchy, která zhoršuje schopnost komory plnit se nebo vypuzovat krev. Na Tchaj-wanu je srdeční selhání rostoucí epidemií v důsledku stárnutí populace a zvyšujícího se přežití pacientů s akutním infarktem myokardu a různými dalšími srdečními chorobami. Hlášená 5letá a 10letá mortalita se pohybovala od 14 % a 48,2 % u pacientů s poruchou LVEF oproti 14,1 % a 24,4 % u pacientů se zachovanou LVEF.

Diagnóza srdečního selhání je založena na příznacích typických pro srdeční selhání a příznacích typických pro srdeční selhání a na objektivním důkazu strukturální nebo funkční abnormality srdce. Asymptomatické strukturální nebo funkční abnormality srdce (remodelace myokardu) jsou obvykle progresivní poruchy a jsou považovány za prekurzory symptomatického srdečního selhání. Proto by měla být vždy vyhledána včasná diagnostika základní etiologie a příčiny, aby bylo možné vést vhodnou a preventivní léčbu.

Ukládání železa v myokardu vede k progresivní srdeční dysfunkci a je považováno za hlavní příčinu úmrtí u anémie závislé na transfuzi. Endomyokardiální biopsie, která byla použita k hodnocení ukládání železa v srdci, je riziková a má nepřijatelnou variabilitu odběru vzorků. Neinvazivní MR skenování je v současné době zobrazovací metodou, která se ukázala jako spolehlivá a přesná pro posouzení zatížení myokardu železem. Aplikace MR příčných relaxačních časů T2* byla úspěšně prokázána pro kvantitativní hodnocení koncentrace železa v srdci.

Cíl Cílem tohoto projektu je zhodnotit ukládání železa v myokardu u pacientů se srdečním selháním (SS). Očekává se, že ukládání železa na myokardu bude zjištěno u pacientů se srdečním selháním vyvolaným jinou příčinou než hematologickou poruchou závislou na transfuzi. V této longitudinální studii se pokusíme analyzovat přítomnost a závažnost ukládání železa v myokardu, změny v průběhu a korelovat s klinickým výsledkem u pacientů se srdečním selháním.

Metody Jedná se o 3letý projekt na lidských subjektech se zaměřením na ukládání železa v myokardu. Přímé měření železa v myokardu pomocí endomyokardiální biopsie je rizikové a má nepřijatelnou variabilitu odběru vzorků. Proto je v tomto projektu zvoleno zobrazení MR T2* kvůli neinvazivitě a hodnota T2* kvantitativně koreluje se závažností přetížení myokardu železem.

Kritéria pro zařazení do této studie jsou: (1) pacienti se srdečním selháním diagnostikovaní v nemocnici Keelung Chang Gung Memorial Hospital; (2) pacientům musí být ≥ 20 a ≤ 70 let; (3) pacienti musí být ochotni podstoupit standardní léčbu a sledování v centru srdečního selhání; (4) pacienti musí být schopni dát informovaný souhlas. Kritéria vyloučení jsou: (1) pacienti, kteří jsou posouzeni jako nevyhovující léčbě nebo nepřístupní pro sledování; (2) pacienti s kontraindikacemi k MR skenování, jako je klaustrofobie, kardiostimulátor, kovové implantáty, nebo neschopní spolupracovat na MRI studii kvůli duševnímu stavu; (3) Těžká porucha funkce ledvin (glomerulární filtrace nižší než 30 ml/min/1,73 m2); (4) těhotná nebo kojící; (5) historie operací na otevřeném srdci. Zdravotní záznamy vhodných pacientů budou identifikovány a centrálně přezkoumány na společném setkání projektu před zařazením, aby byla zajištěna kvalita studie.

1. ročníkový plán První ročník je průřezovým studiem. Pomocí T2* zobrazení se snažíme porovnat závažnost ukládání železa v myokardu u normálních subjektů a u stabilních pacientů se srdečním selháním v rekonvalescenci s normální nebo narušenou ejekční frakcí (EF). Celkem bude zařazeno 60 subjektů se skupinou léčených pacientů se srdečním selháním s normální EF (n=20), skupinou léčených pacientů se srdečním selháním s poruchou EF (n=20) a kontrolní skupinou (n=20). Kontrolní skupinu tvoří normální dobrovolníci stejného věku a pohlaví bez dříve zdokumentovaného srdečního onemocnění. V této části bude pro porovnání T2*hodnoty skupiny pacientů se srdečním selháním a normální skupiny zvažován dvouvzorkový test rovnosti t a velikost vzorku může být zvolena tak, aby bylo dosaženo 80% síly pro detekci klinicky významného rozdílu na úrovni významnost a=0,05. G*Power 3.1.4 software 4 se používá k výpočtu požadované velikosti vzorku pro první rok studia. Dvou-nezávislý-výběrový t-test s velikostí účinku 0,74, hladinou významnosti α=0,05 a silou 0,8 vyžaduje celkový vzorek 60 účastníků (20 pro každou skupinu). Klinicky významná velikost účinku je podle našich malých pilotních studií stanovena na 0,74.
2. 2. a 3. ročník Ve 2. a 3. ročníku plánujeme prospektivní longitudinální studii 40 subjektů. Zařazení pacienti budou hodnoceni zobrazením srdeční MR T2* ve třech časových bodech, tj. při nástupu onemocnění, 6 měsíců a jeden rok po léčbě, a budou sledováni až do konce tohoto projektu (1,5~3 roky sledování). Celkem tedy bude ve 2. a 3. ročníku provedeno 120 MR skenů. Přítomnost a závažnost ukládání železa v myokardu bude korelovat s průběhem onemocnění, biochemickými údaji pacienta a klinickým výsledkem.

MRI zobrazování a analýza dat

Srdeční MRI bude prováděna na 3-T MRI skeneru s intravenózním podáním MR kontrastní látky na bázi gadolinia u subjektů se srdečním selháním, aby bylo možné identifikovat jakékoli ohniska ischemie a posoudit životaschopnost myokardu. Pro všechny testované subjekty bude EF vypočítána pomocí Simpsonovy diskové sumační metody s použitím krátkých osových kinematografických snímků v ustáleném stavu s volnou precesí levé komory (LV), jak bylo uvedeno dříve (12). Na každém snímku s krátkou osou získanou v koncové diastole i koncové systole se poloautomaticky vykreslí hranice endokardu LV, aby se určila plocha komorové dutiny pro každý řez. Plocha křivky pro každý obrazový řez bude vynásobena intervalem řezu (tloušťka řezu plus mezera obrazu), aby se určil objem pro tento řez. Objemy řezů se sečtou, aby se určil objem LV. LVEF lze určit pomocí end-diastolického objemu (EDV) a end-systolického objemu (ESV) pomocí následující rovnice:

LVEF = zdvihový objem (EDV - ESV) ÷ EDV ………………………………………………. (1)

Železo v myokardu bylo kvantifikováno měřením T2* (1/R2*), což je parametr MR relaxace, u kterého bylo prokázáno, že se mění nepřímo s koncentrací železa v tkáni. Tato technika má vysokou reprodukovatelnost a shodu mezi skenery MRI. Měření MRI bude prováděno pomocí 3-T klinického MRI skeneru (Skyra, Siemens AG) s novou pulzní sekvencí (Multi Echo GRE, WIP 732, Siemens). T2* myokardu bude posuzován s použitím multiecho techniky se zadržením dechu. Stručně řečeno, jeden krátký 10 mm silný řez střední komory LV o tloušťce 10 mm bude pořízen v 8 časech echa se standardním shimmingem při jediném zadržení dechu. Pro analýzu bude vybrána oblast zájmu v plné tloušťce v interventrikulární přepážce. Intenzita signálu této oblasti bude měřena pro každý snímek s použitím vlastního softwaru (CMRtools, Cardiovascular Imaging Solutions, London, UK).

Plán statistické analýzy Popisná statistika bude vypočítána pro všechny charakteristiky studovaných subjektů. Pro kontinuální data bude použit t-test se dvěma nezávislými vzorky k testování rozdílu hodnoty T2* mezi dvěma skupinami a metody analýzy rozptylu (ANOVA) budou použity k posouzení rozdílu mezi 3 nebo více skupinami. Neparametrické metody Mann-Whitney U nebo Kruskal-Wallis H budou použity k porovnání dvou nebo více skupin pro malou velikost vzorku nebo spojité proměnné, které nesledují normální rozdělení. K vyhodnocení asociace mezi proměnnými bude použit Pearsonův chí-kvadrát test. Ke korelaci hodnoty LVEF a T2* naměřené pomocí MRI bude použit Spearmanův rho test.

Očekávané problémy a potíže

Jednou z velkých překážek, kterou je třeba překonat, je odběr pacientů, protože tento projekt zahrnuje klinické zobrazování a sledování. Pro úzkou koordinaci výzkumníků na různých odděleních a dobrý provoz pacientů potřebujeme interního výzkumného asistenta, který zajistí pracovní postup a úplnost dat.

Protože T2* ve vysokém poli podstatně klesá a jeho kvantifikace je náchylná na zvýšenou nehomogenitu B0, je zvláště náročná na 3T. Proto začleníme angažovaný interdisciplinární tým radiologů a fyziků MR, abychom tyto výzvy překonali.

K vyřešení technických problémů spojených s vysokou intenzitou pole 3 systémy Tesla, jako je nehomogenita pole a artefakt náchylnosti. Bylo prokázáno, že shimming druhého řádu (šířka vodní špičky, 4,7 Hz) v systému 3 Tesla MR je lepší než shimming prvního řádu (16,5 Hz) a iterativní shimming (18 Hz) a bude v tomto projektu použit ke zlepšení korekce. rozdílů ve vnímavosti vzduchu a tkání.

Použití přístrojů Zobrazovací studie MR T2* bude provedena na MR systému 3 Tesla Siemens Skyra v nemocnici Keelung Chang Gung Memorial Hospital. V 1. ročníku bude 60 skenů, ve 2. a 3. ročníku 120 skenů. Celkem bude během 3 let uspořádáno 180 MR skenů. Při 45 pracovních týdnech ročně bude průměrně 1,3 skenování za týden. Každá srdeční MR studie bude vyžadovat 2 skenovací sloty (asi 2 hodiny) plus dobu následného zpracování a bude účtována pouze jako jeden slot. Časová vytíženost skeneru je schválena podle nařízení MRI Radiologické kliniky.