Evaluering af myokardiejernaflejring hos patienter med hjertesvigt ved hjælp af T2* MR-billeddannelse (CHFIRONMR)

Introduktion

Hjertesvigt (HF) er et komplekst klinisk syndrom, der er et resultat af enhver strukturel eller funktionel hjertesygdom, der forringer ventriklens evne til at fylde med eller udstøde blod. I Taiwan er HF en voksende epidemi på grund af den aldrende befolkning og den stigende overlevelse af patienter med akut myokardieinfarkt og forskellige andre hjertesygdomme. Den rapporterede 5- og 10-årige dødelighed varierede fra 14 % og 48,2 % hos dem med nedsat LVEF mod henholdsvis 14,1 % og 24,4 % hos dem med bevaret LVEF.

Diagnosen HF er baseret på symptomer, der er typiske for hjertesvigt, og tegn, der er typiske for hjertesvigt, og en objektiv evidens for strukturel eller funktionel abnormitet i hjertet. Asymptomatiske strukturelle eller funktionelle abnormiteter i hjertet (myokardieombygning) er sædvanligvis progressive lidelser og betragtes som forløbere for symptomatisk hjertesvigt. Derfor bør tidlig diagnose af den underliggende ætiologi og årsag altid søges for at vejlede en passende og forebyggende behandling.

Myokardiejernaflejring fører til progressiv hjertedysfunktion og menes at være en førende dødsårsag ved transfusionsafhængig anæmi. Endomyokardiebiopsi, som er blevet brugt til at evaluere jernaflejring i hjertet, er risikabel og har uacceptabel prøveudtagningsvariabilitet. Ikke-invasiv MR-scanning er i øjeblikket den billeddannelsesmetode, der er vist at være pålidelig og nøjagtig til at vurdere myokardiejernbelastning. Anvendelsen af ​​MR-transversale afslapningstiderne T2* er blevet demonstreret med succes til kvantitativ vurdering af jernkoncentrationen i hjertet.

Formål Formålet med dette projekt er at evaluere myokardiejernaflejring hos patienter med hjertesvigt (HF). Aflejring af jern på myokardiet forventes at blive fundet hos patienter med hjertesvigt induceret af anden årsag snarere end transfusionsafhængig hæmatologisk lidelse. I denne longitudinelle undersøgelse vil vi forsøge at analysere tilstedeværelsen og sværhedsgraden af ​​myokardiejernaflejring, variation langs forløbet og korrelere med klinisk udfald hos patienter med HF.

Metoder Dette er et 3-årigt projekt om menneskelige emner med fokus på myokardiejernaflejring. Direkte myokardiejernmåling ved hjælp af endomyokardiebiopsi er risikabelt og har uacceptabel prøveudtagningsvariabilitet. Derfor er MR T2*-billeddannelse valgt i dette projekt på grund af ikke-invasivitet og T2*-værdi korrelerer kvantitativt med sværhedsgraden af ​​myokardiejernoverbelastning.

Inklusionskriterierne for denne undersøgelse er: (1) hjertesvigtspatienter diagnosticeret på Keelung Chang Gung Memorial Hospital; (2) patienter skal være ≥ 20 og ≤ 70 år gamle; (3) patienter skal være villige til at gennemgå standardbehandling og følge op i hjertesvigtcenteret; (4) patienter skal kunne give informeret samtykke. Eksklusionskriterierne er: (1) patienter, der vurderes at være ikke-kompatible med behandling eller ikke er tilgængelige for opfølgning; (2) patienter med kontraindikationer til MR-scanning, såsom klaustrofobi, pacemaker, metalimplantater eller ude af stand til at samarbejde om MR-undersøgelse på grund af mental status; (3) Alvorlig nedsat nyrefunktion (glomerulær filtrationshastighed mindre end 30 ml/min/1,73 m2); (4) gravid eller ammende; (5) historie med åben hjertekirurgi. Lægejournaler for berettigede patienter vil blive identificeret og gennemgået centralt på projektets fællesmøde inden tilmeldingen for at sikre undersøgelsens kvalitet.

1. årsplan Det første år er et tværsnitsstudie. Ved at bruge T2*-billeddannelse sigter vi mod at sammenligne sværhedsgraden af ​​myokardiejernaflejring hos normale forsøgspersoner og hos stabile HF-patienter i bedring med normal eller nedsat ejektionsfraktion (EF). I alt 60 forsøgspersoner vil blive indskrevet, med en gruppe behandlede HF-patienter med normal EF (n=20), en gruppe behandlede HF-patienter med nedsat EF (n=20) og en kontrolgruppe (n=20). Kontrolgruppen består af alders- og kønsmatchede normale frivillige uden tidligere dokumenteret hjertesygdom. I denne del, for at sammenligne T2*-værdien for HF-patientgruppen og normalgruppen, vil to-prøver t-lighedstest blive overvejet, og prøvestørrelsen kan vælges for at opnå en 80 % effekt til at detektere en klinisk meningsfuld forskel på niveau med signifikans α=0,05. G*Power 3.1.4 software 4 bruges til at beregne den nødvendige stikprøvestørrelse for det første års studie. Den to-uafhængige stikprøve t-test med effektstørrelsen 0,74, signifikansniveau α=0,05 og power på 0,8 kræver en samlet prøve på 60 deltagere (20 for hver gruppe). Den klinisk meningsfulde effektstørrelse er sat til 0,74 ifølge vores små pilotundersøgelser.
2. . og 3. år I 2. og 3. år planlægger vi et prospektivt longitudinelt studie af 40 forsøgspersoner. Tilmeldte patienter vil blive evalueret med hjerte-MR T2*-billeddannelse på tre tidspunkter, dvs. sygdomsdebut, 6 måneder og et år efter behandling, og vil blive fulgt op indtil slutningen af ​​dette projekt (1,5~3-års opfølgning). Derfor vil der i alt blive udført 120 MR-skanninger på 2. og 3. år. Tilstedeværelsen og sværhedsgraden af ​​myokardiejernaflejring vil være korreleret med sygdomsforløbet, patientens biokemiske data og det kliniske resultat.

MR billeddannelse og dataanalyse

Hjerte-MR vil blive udført i en 3-T MR-scanner med intravenøs administration af gadolinium-baseret MR-kontrastmiddel til HF-personerne for at identificere eventuelle iskæmi-foucs og vurdere myokardielevedygtighed. For alle testpersonerne vil EF blive beregnet med Simpson disk summationsmetode ved brug af kortaksede cine steady-state frie præcessionsbilleder af venstre ventrikel (LV) som tidligere rapporteret (12). LV-endokardiegrænser vil blive sporet semi-automatisk på hvert kortaksebillede opnået i både endediastole og endesystole for at bestemme det ventrikulære hulrumsareal for hver skive. Området for sporingen for hvert billedudsnit vil blive ganget med udsnitsintervallet (udsnitstykkelse plus billedmellemrum) for at bestemme et volumen for det udsnit. Volumen af ​​skiverne vil blive summeret for at bestemme et LV-volumen. LVEF kan bestemmes af slutdiastolisk volumen (EDV) og slutsystolisk volumen (ESV) ved hjælp af følgende ligning:

LVEF = slagvolumen (EDV - ESV) ÷ EDV ………………………………………………………. (1)

Jern i myokardiet blev kvantificeret ved at måle T2* (1/R2*), en MR-relaksationsparameter, der har vist sig at variere omvendt med vævets jernkoncentration. Denne teknik har høj reproducerbarhed og overensstemmelse mellem MR-scannere. MR-målinger vil blive udført ved hjælp af en 3-T klinisk MR-scanner (Skyra, Siemens AG) med en ny pulssekvens (Multi Echo GRE, WIP 732, Siemens). Myokardie T2* vil blive vurderet ved brug af en enkelt åndedrætsholdende multiekkoteknik. Kort sagt, en enkelt 10 mm tyk kortakset midtventrikulær skive af LV vil blive erhvervet ved 8 ekkotider med standard shimming i et enkelt vejrtrækningshold. Til analyse vil et område af interesse i fuld tykkelse blive valgt i den interventrikulære septum. Signalintensiteten af ​​denne region vil blive målt for hvert billede ved brug af internt designet software (CMRtools, Cardiovascular Imaging Solutions, London, UK).

Statistisk analyseplan Der vil blive beregnet beskrivende statistik for alle karakteristika ved studiefagene. For kontinuerlige data vil to-uafhængige-sample t-test blive brugt til at teste forskellen mellem T2*-værdien mellem to grupper, og variansanalysemetoder (ANOVA) vil blive brugt til at vurdere forskellen mellem 3 eller flere grupper. De ikke-parametriske metoder af Mann-Whitney U eller Kruskal-Wallis H vil blive brugt til at sammenligne to eller flere grupper for små stikprøvestørrelser eller kontinuerte variabler, der ikke følger normalfordelingen. Pearsons chi-kvadrattest vil blive brugt til at evaluere sammenhængen mellem variabler. Spearman's rho-testen vil blive brugt til at korrelere LVEF og T2* værdi målt ved MR.

Forventede problemer og vanskeligheder

En af de store forhindringer, der skal overvindes, er patientindsamling, fordi dette projekt involverer klinisk billeddannelse og opfølgning. For den tætte koordinering af forskere på forskellige afdelinger og god drift af patienterne har vi brug for en intern forskningsassistent til at sikre arbejdsgangen og datafuldstændigheden.

Fordi T2* ved højt felt falder væsentligt, og dets kvantificering er sårbar over for øget B0-inhomogenitet, er det især udfordrende ved 3T. Derfor vil vi integrere et engageret, tværfagligt team af radiologer og MR-fysikere for at overvinde disse udfordringer.

At løse de tekniske udfordringer ledsaget af den høje feltstyrke 3 Tesla-systemer såsom feltinhomogenicitet og følsomhedsartefakt. Andenordens shimming (vandspidslinjebredde, 4,7 Hz) har vist sig i 3 Tesla MR-system at være bedre end førsteordens (16,5 Hz) og iterativ shimming (18 Hz) og vil blive anvendt i dette projekt for at forbedre korrektionen af luft- og vævsfølsomhedsforskelle.

Brug af instrumenter MR T2* billeddannelsesundersøgelsen vil blive udført i et 3-Tesla Siemens Skyra MR-system på Keelung Chang Gung Memorial Hospital. Der vil være 60 scanninger på 1. år, og 120 scanninger på 2. og 3. år. I alt vil der blive arrangeret 180 MR-skanninger over 3 år. Givet 45 arbejdsuger om året vil der i gennemsnit være 1,3 scanninger om ugen. Hver hjerte-MR-undersøgelse vil kræve 2 scanningsslots (ca. 2 timer) plus efterbehandlingstid og vil kun blive opkrævet som et slot. Skannerens tidsbelægning er godkendt i henhold til MR-reguleringen af ​​Radiologisk Afdeling.