Hyperpolariseret 13C Pyruvate-MRI og FDG-PET i en enkelt eksamen til prognosen for iskæmisk kardiomyopati (FDG PET-HP MRI)

1. Undersøg rationale og betydning 1.1. Ischemic cardiomyopati og behovet for avancerede billeddannelsesmetoder iskæmisk kardiomyopati (ICM) er en progressiv lidelse, der er kendetegnet ved myokardial dysfunktion på grund af reduceret koronar perfusion, oftest forårsaget af underliggende koronararteriesygdom (CAD) eller tidligere myokardieinfarction (MI). Prognosen for ICM forbliver dårlig, med høje sygelighed og dødelighed på trods af fremskridt inden for farmakologiske, interventionsmæssige og kirurgiske terapier. En vigtig klinisk udfordring i styring af ICM er den nøjagtige og omfattende vurdering af myocardial levedygtighed og metabolisk funktion til at vejlede passende revaskulariseringsstrategier. Traditionelle billeddannelsesteknikker, herunder sent gadolinium-forbedret hjerte-magnetisk resonansafbildning (LGE-CMR), enkeltfotonemissionsberegningstomografi (SPECT) og Dobutamine-stressekokardiografi, giver strukturel og funktionel indsigt, men er begrænset i deres evne til dynamisk at vurdere metaboliske ændringer Det går forud for irreversibel myocardial skade.

   1.2. Begrænsninger af aktuelle billeddannelsesmetoder ved vurdering af levedygtighed og metabolisme, der eksisterer ikke-invasive billeddannelsesmetoder til myocardial levedygtighedsvurdering, er primært afhængige af anatomiske markører for fibrose, kontraktil reserve eller statisk glukosemetabolisme, hvilket kræver flere billeddannelsessessioner med forskellige modaliteter. Disse tilgange udgør adskillige begrænsninger, herunder uoverensstemmende resultater mellem billeddannelsesteknikker, øget patientbelastning på grund af flere aftaler og forsinkelser i behandlingsbeslutninger. Vigtigere er det, at manglen på en integreret billeddannelsesstrategi begrænser evnen til at vurdere realtidsmetaboliske tilpasninger, der kan forudsige myokardieindvindingspotentiale efter revaskularisering.

   1.3. Begrundelsen for en kombineret HP-13C MR- og FDG-PET-billeddannelsesmetode Den foreslåede undersøgelse søger at overvinde disse begrænsninger ved at anvende en ny integreret metabolisk billeddannelsesmetode, der kombinerer hyperpolariseret 13C-Pyruvat Magnetic Resonance Imaging (HP-13C-MRI) og [¹⁸F] Fluorodeoxyglucose Positron-emissionstomografi (FDG-PET) i en enkelt undersøgelse. HP-13C-MRI giver realtidsmetabolisk fluxinformation, hvilket tillader direkte visualisering af substratudnyttelse og oxidativ metabolisme, mens FDG-PET muliggør kvantificering af glukoseoptagelse og evaluering af levedygtighed. Ved samtidig at erhverve metaboliske, levedygtigheds- og mekaniske funktionsdata har denne hybridmetode potentialet til at transformere det diagnostiske paradigme for iskæmisk kardiomyopati.

2. Undersøgelsesmål og hypoteser 2.1. Primært mål Det primære mål med denne undersøgelse er at bestemme, om samtidig HP-13C-MRI og FDG-PET-billeddannelse kan forbedre vurderingen af ​​myokardiel levedygtighed og metabolisk funktion i iskæmisk kardiomyopati sammenlignet med aktuelle standardafbildningsmetoder.

   2.2. Sekundære mål

   De sekundære mål inkluderer:

   2.2.1. Etablering af baseline-myokardimetabolisme, levedygtighed og mekaniske funktionsparametre hos raske forsøgspersoner ved hjælp af kombinerede HP-13C-MRI og FDG-PET til at fungere som reference til efterfølgende patientkohorter.

   2.2.2. Evaluering af metaboliske abnormiteter hos præoperative patienter med iskæmisk kardiomyopati og lav venstre ventrikulær ejektionsfraktion (LVEF) for at korrelere metabolisk aktivitet med sværhedsgraden af ​​klinisk sygdom og revaskulariseringsresultater.

   2.2.3. Udførelse af en langsgående vurdering af myokardiel metabolisme og funktion efter kirurgisk revaskularisering for at bestemme den forudsigelige værdi af baseline metabolisk billeddannelse til postkirurgisk myocardial genopretning.

   2.3. Primær hypotese Det antages, at den samtidige erhvervelse af metaboliske og levedygtighedsdata via HP-13C-MRI og FDG-PET i en enkelt billedmagesession vil give overlegen diagnostisk nøjagtighed og prognostisk værdi for iskæmisk cardiomyopati sammenlignet med standard billeddannelsesteknikker udført separat.

   2.4. Sekundære hypoteser 2.4.1. Hos raske individer med normal myokardiefunktion vil HP-13C-MRI og FDG-PET etablere normale metaboliske fluxmønstre, hvilket vil adskille sig markant fra dem, der er observeret hos patienter med iskæmisk kardiomyopati.

   2.4.2. Hos præoperative patienter med iskæmisk kardiomyopati vil metaboliske afvigelser detekteret via HP-13C-MRI korrelere med regional glukoseoptagelse af FDG-PET og give indsigt i myokardiale segmenter med reversibel dysfunktion.

   2.4.3. Post-CABG-opfølgningsafbildning vil demonstrere metabolisk forbedring i levedygtige myokardiale segmenter, hvilket bekræfter potentialet ved præoperativ metabolisk billeddannelse som et forudsigeligt værktøj til myokardiel genvinding efter revaskularisering.

3. Undersøgelsesdesign og metodologi 3.1. Undersøgelsestype og design Dette er en potentiel, enkeltcentre, ikke-blindet translationel forskningsundersøgelse, der anvender en hybrid PET-MR-scanner til samtidig billeddannelse.

   3.2. Undersøgelsespopulation og gruppetildeling

   I alt 12 menneskelige forsøgspersoner vil blive tilmeldt, stratificeret i tre grupper:

   3.2.1. Sund kontrolgruppe (n = 6) bestående af individer med normal LVEF (> 50%) for at etablere baseline metaboliske og levedygtighedsreferenceværdier.

   3.2.2. Pre-CABG iskæmisk kardiomyopati-gruppe (n = 6) bestående af patienter med reduceret LVEF (<35%), der gennemgår planlagt koronar bypass-podning (CABG).

   3.2.3. Post-CABG-opfølgningsgruppe (n = 6 ved 4-6 måneder, n = 6 ved 10-12 måneder) bestående af den samme pre-CABG-kohort, der gennemgår postkirurgisk opfølgningsafbildning for at vurdere metabolisk bedring.

   3.3. Undersøgelsesprocedurer 3.3.1. Alle deltagere vil gennemgå en eller to billeddannelsessessioner, der involverer HP-13C-MRI og FDG-PET i en enkelt session ved hjælp af en hybrid PET-MR-scanner.

   3.3.2. Deltagerne vil gennemgå blodprøvetagning før og efter billeddannelse for at måle nøglemetaboliske biomarkører, herunder laktat, pyruvat, triglycerider, insulin og glukose.

   3.3.3. Kliniske hjerteafbildningsdata, herunder ekkokardiografi, SPECT Myocardial Perfusion Imaging og invasiv koronar angiografi, vil blive indsamlet til sammenhæng med metaboliske billeddannelsesresultater.

   3.4. Imaging Protocol 3.4.1. Hyperpolariseret 13C pyruvat MRI -erhvervelse 3.4.1.1. Hyperpolariseret [1-13c] pyruvat vil blive injiceret dynamisk, og konvertering i realtid til metaboliske mellemprodukter (bicarbonat og laktat) vil blive målt.

   3.4.1.2. Hjerte-gated 13C-billeddannelsessekvenser vil blive brugt til at kvantificere myokardial metabolisk flux med fokus på segmentvariationer i oxidativ metabolisme.

   3.4.2. FDG-PET-erhvervelse 3.4.2.1. FDG -optagelse måles for at vurdere myocardial levedygtighed og regional glukosemetabolisme.

   3.4.2.2. Metabolisk aktivitet sammenlignes på tværs af iskæmiske og ikke-iskæmiske myokardiale regioner.

4. Dataanalyse og statistiske overvejelser 4.1. Primær statistisk analyse 4.1.1. HP-13C MR- og FDG-PET-data analyseres ved hjælp af MATLAB-baserede rekonstruktions- og analyselørledninger.

   4.1.2. Kvantitative metaboliske parametre, inklusive bicarbonat-til-laktatforhold og myokardie-FDG-optagelse, vil blive sammenlignet på tværs af studiegrupper.

   4.1.3. Statistisk betydning bestemmes ved hjælp af en uparret t-test (α = 0,05, En-halet) til to-gruppers sammenligninger og ANOVA/2-vejs ANOVA til sammenligninger af flere grupper.

   4.2. Prøvestørrelse Begrundelse 4.2.1. Prøvestørrelsen på 12 personer (24 billeddannelsessessioner) er baseret på gennemførlighed og tidligere undersøgelser, der viser signifikante metaboliske forskelle med HP-13C MR i små kohorter.

   4.2.2. Effektberegninger antyder, at denne prøvestørrelse vil være tilstrækkelig til at detektere klinisk relevante forskelle i myokardielle metaboliske parametre med en estimeret effektstørrelse på 1,0 og 80% effekt ved α = 0,05.

5. Sikkerheds- og risikoovervejelser 5.1. Strålingseksponering 5.1.1. Den kombinerede HP-13C MR- og FDG-PET-protokol vil resultere i en strålingseksponering på ~ 10,5 mSv inden for acceptable diagnostiske grænser.

5.1.2. Strålingseksponering overvåges for at overholde institutionelle og lovgivningsmæssige retningslinjer.

5.2. Overvågning af bivirkninger 5.2.1. Personer overvåges nøje under billeddannelse med kontinuerlig EKG og blodtryksovervågning.

5.2.2. Eventuelle bivirkninger rapporteres og styres i henhold til institutionelle sikkerhedsprotokoller.