Optische Bildgebungsmessung der intravaskulären Lösungswirksamkeitsstudie (OPTIMISE)

Von der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK) sind in den Vereinigten Staaten etwa 8 bis 12 Millionen Menschen betroffen. Bei vielen dieser Menschen kommt es zu Claudicatio, Ruheschmerzen und Gewebeverlust. Bei der Abklärung dieser Krankheitszustände werden viele bildgebende Verfahren durchgeführt, darunter Pulsvolumenaufzeichnung, Duplex-Ultraschall, Angiographie und IVUS. Es wurde jedoch auch eine katheterbasierte Bildgebung entwickelt, die die derzeit verwendeten Verfahren ergänzen kann.

Die intravaskuläre optische Kohärenztomographie (iOCT) basiert auf einem Nahinfrarotlichtsystem. Das Licht wird von Plaque und anderen Objekten in den Gefäßen reflektiert und die Signale werden in einer Reihe axialer Bilder (A-Scans) an verschiedenen Positionen entlang der Arterie verarbeitet, um einen zweidimensionalen Datensatz (B-Scans) zu erzeugen. Diese Bilder werden mit einer extrem feinen Auflösung von 10–15 μm erstellt, was den Einsatz von iOCT in vielen Forschungsumgebungen, einschließlich pAVK und koronarer Herzkrankheit, ermöglicht hat. OCT wurde im Mai 2010 von der FDA für den klinischen Einsatz im Koronargebiet zugelassen. Seitdem nutzen viele Zentren iOCT im klinischen Alltag. Allerdings ist es in der klinischen Behandlung von Patienten mit pAVK immer noch nicht weit verbreitet. Es besteht die Hoffnung, dass die hochauflösenden Fähigkeiten von iOCT vor und nach einem Eingriff dabei helfen können, Ergebnisse vorherzusagen oder Fehler bei der Stenteinsetzung zu korrigieren.

Das iOCT-Verfahren für pAVK der unteren Extremitäten ist ziemlich einfach. Ein Einführbesteck wird in die Oberschenkelarterie eingeführt. Anschließend wird ein Draht an der interessierenden Läsion vorbeigeführt und der iOCT-Katheter eingeführt. Der Katheter wird dann an einer automatischen Rückzugsvorrichtung befestigt. Als nächstes wird ein optisches Medium benötigt, um die Erythrozyten zu verdrängen. Aufgrund der hohen Auflösung des iOCT ist dies für eine sauberere Bildanalyse erforderlich. Zum Zeitpunkt der Injektion des optischen Mediums löst ein Sensor das Zurückziehen des Katheters (von distal nach proximal) mit einer Geschwindigkeit zwischen 10 und 25 mm/s aus. Die Bilder werden erfasst und verarbeitet und arterielle Plaques können charakterisiert werden.

Die größte Stärke des iOCT-Katheters sind seine hochauflösenden Bilder, das Problem besteht jedoch darin, dass das Bildsignal durch Blut erheblich gedämpft wird. Um diese Komplikation zu beheben, wurden Techniken wie der proximale Ballonverschluss und die kontinuierliche Infusion einer Flüssigkeit eingesetzt, um verbesserte iOCT-Bilder zu erhalten. Bei den kontinuierlichen Infusionsmethoden wurden verschiedene Medien wie Kontrastmittel, Dextran und sogar ein sauerstofftragender Ersatzstoff injiziert, in der Hoffnung, die Dämpfung durch Blut zu verbessern.

Um die Schwächung roter Blutkörperchen während der iOCT-Bildgebung zu überwinden, schlagen wir einen neuartigen Ansatz vor, bei dem CO2 injiziert wird, um die Erythrozyten zu reinigen. Derzeit wird CO2 als Medium für die digitale Subtraktionsangiographie bei Patienten mit Niereninsuffizienz verwendet und wurde erstmals 1982 von Hawkins beim Menschen eingesetzt. Die andere Alternative zur Angiographie, jodhaltiges Kontrastmittel, ist nephrotoxisch und wird daher bei diesen Patienten aus Angst vor einer Verschlimmerung des akuten oder chronischen Problems des Patienten vermieden. Eine weitere Gruppe, in der die CO2-Angiographie eingesetzt wird, besteht in der Vorgeschichte einer Kontrastmittelallergie. Obwohl diese Technik unter diesen Umständen normalerweise verwendet wird, berichten Kerns et al., dass sie bei Untersuchungen des Abdomens und der unteren Extremitäten bei bis zu 20 % ihrer Patienten eine CO2-Angiographie durchgeführt haben.

Zusätzlich zu den Vorteilen für Patienten mit Allergien und Niereninsuffizienz ist CO2 bei einer Vielzahl arterieller und venöser Anwendungen äußerst sicher. Es ist 20-mal so löslich wie Raumluft und wird in einem First-Pass-Effekt über die Lunge ausgeatmet. Die derzeitige Kontraindikation für die digitale CO2-Subtraktionsangiographie besteht darin, dass der zerebrale arterielle Kreislauf wegen möglicher Neurotoxizität niemals CO2 ausgesetzt werden sollte. Zu den relativen Kontraindikationen zählen die Anwendung bei Vorliegen eines großen arteriovenösen Shunts mit Lachgasanästhesie und die vorsichtige Anwendung bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

Dextran wurde in der Vergangenheit in der Intensivpflege von Menschen als Volumenexpander mit den seltenen Nebenwirkungen Anaphylaxie und Nephrotoxizität eingesetzt. Es wurde auch in menschlichen Koronararterien mit iOCT als Blutverdrängungsmedium eingesetzt. Schließlich wurde es mit iOCT in einem proximalen Okklusionsmodell verwendet. Die Hauptbeschwerde in der Abschlussstudie war ein Brennen, das < 10 Sekunden anhielt.

Jodhaltiger Kontrast ist der aktuelle Goldstandard für die infrainguinale Angiographie-Bildgebung bei Patienten ohne Niereninsuffizienz und wurde auch mit iOCT verwendet, um die Bildqualität in menschlichen Koronararterien und Halsschlagadern zu verbessern. Die aktuelle Debatte in der Literatur zum iOCT-Medium dreht sich um jodhaltigen Kontrast und Dextran. CO2 könnte eine überlegene Methode der iOCT-Bildgebung bei Eingriffen bei Verschlusskrankheiten der unteren Extremitäten darstellen.