Beurteilung von Sauerstoffveränderungen im Herzen mittels kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie

Es wird eine neue SSFP-basierte T2- und T2*-empfindliche Sequenz verwendet, die einen guten BOLD-Kontrast bietet. Es wurde von Forschern des Stephenson CMR Center und der Northwestern University of Chicago entwickelt. Sein Hauptvorteil gegenüber früheren BOLD-empfindlichen Sequenzen ist die geringere Anfälligkeit für Bewegungsartefakte.

Die MR-Bildgebung wird mit einem kommerziellen 1,5-T-MR-Scanner von Siemens (Siemens Avanto) durchgeführt. Um ein homogenes Magnetfeld zu erhalten, wird zusätzlich zur Körperspule eine Oberflächen-Brustspule verwendet. Drei kurze Achsenansichten, die basale, mittlere und apikale Schnitte darstellen, werden erstellt und während der gesamten Studie verwendet. Wenn der Freiwillige aus irgendeinem Grund von seiner Position entfernt werden muss, werden ähnliche Kurzachsenansichten versucht.

Um die MRT-Sequenz zu verbessern und weiterzuentwickeln, wird die Technik in einem Arm-Manschetten-Modell bei gesunden Probanden eingesetzt, wobei eine reaktive Hyperämie verwendet wird, die leichter abzubilden ist als das Herz. Die BOLD-MRT-Signalintensität des Unterarms wird während einer kurzen, 3-minütigen Untersuchung beurteilt. dauerhaften Verschluss der Oberarmmanschette und daraus resultierender reaktiver Hyperämie.

Das Hauptinteresse der Studie liegt in der Untersuchung des Herzens gesunder Probanden sowie von Patienten mit Verdacht auf koronare Herzkrankheit mit dieser BOLD-MRT-Technik. Bewertet wird die Signalintensität des Myokards in Ruhe und nach unterschiedlicher Koronarflussstimulation. Diese Reize werden pharmakologisch (Adenosin) sowie Änderungen im arteriellen CO2- und O2-Druck sein.

Alle Probanden, bei denen sich ihre Atemgase verändern, werden zunächst im Gefäßforschungslabor von Dr. M. Poulin untersucht. Dort werden die Probanden mit dem modifizierten End-Tidal-Forcing-System (MEFS) vertraut gemacht und ihre individuelle Reaktion auf Veränderungen der Atemgase beurteilt. Es wird ein vollständiger Trockenlauf des Atemprotokolls durchgeführt, einschließlich zweier kapillarer Blutgasanalysen. An einem zweiten Tag werden die Probanden in einem nüchternen Zustand für die letzten 4 Stunden im temperaturgeregelten MR-Scanraum des Stephenson CMR Center untersucht. Dazu gehört, dass Sie in den vorangegangenen 4 Stunden auf Koffein und Nikotin verzichten. Vor dem Basisscan wird dem Finger Kapillarblut zur Blutgas-, Hämoglobin- und Hämatokritanalyse entnommen. Danach wird der Freiwillige mit dem MEFS verbunden. Anschließend wird ein Basisscan durchgeführt, der Lokalisierung, Cine-Bildgebung, Querschnittsströmungsmessung des Koronarsinus (CS) und BOLD-MRT von drei repräsentativen Kurzachsenschnitten umfasst. Anschließend wird mit einer intravenösen Adenosininfusion begonnen. Nach 3 Min. Die MRT-Untersuchung wird wiederholt. Nach 5 Min. In der Ruhephase wird eine weitere Basislinie aufgezeichnet. Anschließend wird der Kohlendioxiddruck sukzessive in zwei Schritten auf 40 und 45 mmHg erhöht. Nach einer Ruhezeit von 5 Minuten wird ein weiterer Basisscan durchgeführt. Anschließend wird der Sauerstoffpartialdruck der eingeatmeten Luft in drei Schritten reduziert, wie im folgenden Absatz beschrieben, bis ein inspiratorischer Sauerstoffpartialdruck von 45 mmHg erreicht ist. Dies entspricht einer arteriellen Sauerstoffsättigung von etwa 90, 85 und 80 %. Bei jedem Schritt werden BOLD-MRT (3 axiale Schnitte) und Querschnittsströmungsmessungen des CS durchgeführt. Nach 5 Minuten Ruhe wird ein weiterer Basisscan durchgeführt. Während des gesamten Experiments wird die Versuchsperson mit dem METFS verbunden sein und wir werden Beatmung, Blutdruck (nichtinvasiv), Herzfrequenz (Elektrokardiogramm) und arterielle Sauerstoffsättigung (Pulsoximetrie) messen.

Bildanalyse: Ein interessierender Bereich wird um das Myokard jeder kurzen Achse gezeichnet. Die gemittelte Signalintensität wird bewertet und mit dem Ausgangswert nach der Adenosininfusion und bei den verschiedenen Niveaus der arteriellen Sauerstoffversorgung und Kohlendioxidkonzentration verglichen. Zusätzlich wird eine Differenzialanalyse für Subendokard und Subepikard durchgeführt.

Der Koronarfluss im Koronarsinus wird mittels Phasenkontrast-MRT berechnet. Diese Technik wurde erstmals von van Rossum beschrieben, in Phantom- und Tierstudien validiert und erfolgreich in Studien an menschlichen Patienten eingesetzt. Aufgrund des relativ kleinen Durchmessers des CS sind die absoluten Durchflusswerte möglicherweise nicht sehr genau; Daher wird die relative Änderung zwischen verschiedenen Hypoxieniveaus berechnet.

Endpunkte:

BOLD SI im Myokard, definiert als die durchschnittliche Signalintensität des Myokards.

Relative Flussänderungen im CS zur Grundlinie.