Hyperpolarizovaná 13c pyruvát-MRI a FDG-PET v jediné zkoušce pro prognózu ischemické kardiomyopatie (FDG PET-HP MRI)

1. Odůvodnění studie a význam 1.1. Ischemická kardiomyopatie a potřeba pokročilých zobrazovacích přístupů Ischemická kardiomyopatie (ICM) je progresivní porucha charakterizovaná dysfunkcí myokardu v důsledku snížené koronární perfúze, nejčastěji způsobená základními koronárními tepnovými chorobami (CAD) nebo předchozí myokardiální infarkt (MI). Prognóza ICM zůstává špatná, s vysokou mírou morbidity a úmrtnosti navzdory pokrokům ve farmakologických, intervenčních a chirurgických terapiích. Hlavní klinickou výzvou při řízení ICM je přesné a komplexní posouzení životaschopnosti myokardu a metabolické funkce, které vede vhodné revaskularizační strategie. Tradiční zobrazovací techniky, včetně pozdního gadolinia, se srdeční magnetickou rezonancí zobrazování (LGE-CMR), jednofotonového emise počítačové tomografie (SPECT) a dobutaminového stresu echokardiografie, poskytují strukturální a funkční poznatky, ale jsou omezeny v jejich schopnosti dynamicky hodnotit metabolické změny které předcházejí nevratnému poškození myokardu.

   1.2. Omezení současných zobrazovacích modalit při hodnocení životaschopnosti a metabolismu Existující neinvazivní zobrazovací přístupy pro hodnocení životaschopnosti myokardu se spoléhají především na anatomické markery fibrózy, kontraktilní rezervy nebo statického metabolismu glukózy, což vyžaduje více zobrazovacích relací s různými modalitami. Tyto přístupy představují několik omezení, včetně nesouhlasných výsledků mezi zobrazovacími technikami, zvýšené zátěže pacienta v důsledku více jmenování a zpoždění při rozhodování o léčbě. Ještě důležitější je, že nedostatek integrované zobrazovací strategie omezuje schopnost posoudit metabolické adaptace v reálném čase, které mohou předpovídat potenciál regenerace myokardu po revaskularizaci.

   1.3. Odůvodnění kombinovaného MRI HP-13C MRI a FDG-PET zobrazování přístupu k navrhované studii usiluje o překonání těchto omezení použitím nové integrované metody metabolického zobrazování kombinující hyperpolarizované 13C-pyruvátové magnetické rezonance (HP-13C-MRI) a [⁸F] a [⁸F] a [⁸F] a [⁸F] a [ Fluorodeoxyglukózová emisní tomografie (FDG-PET) při jediném vyšetření. HP-13C-MRI poskytuje informace o metabolickém toku v reálném čase, což umožňuje přímou vizualizaci využití substrátu a oxidačního metabolismu, zatímco FDG-PET umožňuje kvantifikaci absorpce glukózy a posouzení životaschopnosti. Současně získáním údajů o metabolické, životaschopnosti a mechanických funkcích má tento hybridní přístup potenciál transformovat diagnostické paradigma pro ischemickou kardiomyopatii.

2. Cíle studie a hypotézy 2.1. Primární cíl Primárním cílem této studie je zjistit, zda simultánní zobrazování HP-13C-MRI a FDG-PET může zlepšit hodnocení životaschopnosti myokardu a metabolické funkce v ischemické kardiomyopatii ve srovnání se současnými standardními zobrazovacími přístupy.

   2.2. Sekundární cíle

   Mezi sekundární cíle patří:

   2.2.1. Stanovení základního metabolismu myokardu, životaschopnosti a mechanické funkce u zdravých subjektů pomocí kombinovaného HP-13C-MRI a FDG-PET slouží jako reference pro následné kohorty pacientů.

   2.2.2. Hodnocení metabolických abnormalit u předoperačních pacientů s ischemickou kardiomyopatií a ejekční frakcí s nízkou levou komorou (LVEF) pro korelaci metabolické aktivity se závažností klinického onemocnění a výsledky revaskularizace.

   2.2.3. Provádění podélného posouzení metabolismu a funkce myokardu po chirurgické revaskularizaci za účelem stanovení prediktivní hodnoty základního metabolického zobrazování pro pookurgické regeneraci myokardu.

   2.3. Primární hypotéza se předpokládá, že současné získávání metabolických a životaschopných dat prostřednictvím HP-13C-MRI a FDG-PET v jedné zobrazovací relaci poskytne vynikající diagnostickou přesnost a prognostickou hodnotu pro ischemickou kardiomyopatii ve srovnání se standardními zobrazovacími technikami prováděnými samostatně.

   2.4. Sekundární hypotézy 2.4.1. U zdravých jedinců s normální funkcí myokardu vytvoří HP-13C-MRI a FDG-PET normální vzorce metabolického toku, což se bude výrazně lišit od těch, které jsou pozorovány u pacientů s ischemickou kardiomyopatií.

   2.4.2. U předoperačních pacientů s ischemickou kardiomyopatií bude metabolická porucha detekovaná prostřednictvím HP-13C-MRI korelovat s regionálním absorpcí glukózy na FDG-PET a poskytne vhled do segmentů myokardu s reverzibilní dysfunkcí.

   2.4.3. Následné zobrazování po CABG prokáže metabolické zlepšení v životaschopných segmentech myokardu, což potvrzuje potenciál předoperačního metabolického zobrazování jako prediktivního nástroje pro regeneraci po revaskularizaci myokardu.

3. Návrh a metodika studie 3.1. Typ studie a design Jedná se o prospektivní, jedno středovou, neslepnou translační výzkumnou studii využívající hybridní skener PET-MR pro současné zobrazování.

   3.2. Studujte populaci a přidělení skupin

   Bude zapsáno celkem 12 lidských subjektů, rozvrstveno do tří skupin:

   3.2.1. Zdravá kontrolní skupina (n = 6) sestávající z jedinců s normální LVEF (> 50%) za účelem stanovení základních metabolických a životaschopných referenčních hodnot.

   3.2.2. Pre-CABG ischemická kardiomyopatická skupina (n = 6) sestávající z pacientů se sníženou LVEF (<35%) podstupující plánované roubování koronární tepny (CABG).

   3.2.3. Následná skupina po CABG (n = 6 po 4-6 měsících, n = 6 po 10-12 měsících) sestávající ze stejné předškolní kohorty podstupující post-chirurgické sledovací zobrazování pro posouzení metabolického zotavení.

   3.3. Postupy studie 3.3.1. Všichni účastníci podstoupí jedno nebo dvě zobrazovací relace zahrnující HP-13C-MRI a FDG-PET v jedné relaci pomocí hybridního skeneru PET-MR.

   3.3.2. Účastníci podstoupí vzorkování krve před a po zobrazení pro měření klíčových metabolických biomarkerů, včetně laktátu, pyruvátu, triglyceridů, inzulínu a glukózy.

   3.3.3. Údaje o klinickém srdečním zobrazování, včetně echokardiografie, zobrazení perfuze myokardu a invazivní koronární angiografie, budou shromážděny pro korelaci s nálezy metabolického zobrazování.

   3.4. Zobrazovací protokol 3.4.1. Hyperpolarizovaná získávání MRI Pyruvát 13C 3.4.1.1. Hyperpolarizovaný [1-13C] pyruvát bude dynamicky injikován a bude měřena přeměna v reálném čase na metabolické meziprodukty (hydrogenuhličitan a laktát).

   3.4.1.2. K kvantifikaci metabolického toku myokardu se budou použity sekvence 13C zobrazování 13C se zaměřením na segmentové změny oxidačního metabolismu.

   3.4.2. Akvizice FDG-PET 3.4.2.1. Vychytávání FDG se měří pro posouzení životaschopnosti myokardu a regionálního metabolismu glukózy.

   3.4.2.2. Metabolická aktivita bude porovnána napříč ischemickými a neischemickými myokardiálními oblastmi.

4. Analýza dat a statistické úvahy 4.1. Primární statistická analýza 4.1.1. Data MRI HP-13C MRI a FDG-PET budou analyzována pomocí potrubí rekonstrukce a analýzy založené na Matlabu.

   4.1.2. Kvantitativní metabolické parametry, včetně poměru hydrogenuhličitanu-laktátu a absorpce FDG myokardu, budou porovnány napříč studijními skupinami.

   4.1.3. Statistická významnost bude stanovena pomocí nepárového t-testu (a = 0,05, One-ocasy) pro porovnání dvou skupin a ANOVA/2-Way ANOVA pro srovnání více skupin.

   4.2. Odůvodnění velikosti vzorku 4.2.1. Velikost vzorku 12 subjektů (24 zobrazovacích relací) je založena na proveditelnosti a předchozích studiích prokazujících významné metabolické rozdíly s HP-13C MRI v malých kohortách.

   4.2.2. Výpočty výkonu naznačují, že tato velikost vzorku bude dostatečná k detekci klinicky relevantních rozdílů v metabolických parametrech myokardu s odhadovanou velikostí účinku 1,0 a 80% výkonu při a = 0,05.

5. Úvahy o bezpečnosti a riziku 5.1. Radiační expozice 5.1.1. Kombinovaný protokol HP-13C MRI a FDG-PET povede k radiační expozici ~ 10,5 mSV v rámci přijatelných diagnostických limitů.

5.1.2. Expozice záření bude monitorována tak, aby vyhovovala institucionálním a regulačním pokynům.

5.2. Monitorování nežádoucích událostí 5.2.1. Během zobrazování budou subjekty pečlivě monitorovány s nepřetržitým monitorováním EKG a krevním tlakem.

5.2.2. Jakékoli nežádoucí účinky budou hlášeny a spravovány podle protokolů institucionální bezpečnosti.