Quantitative Messung der myokardialen Perfusion durch Herz-CT bei Patienten (CCT/MPERF)

Zuverlässigkeit der Hypothese:

Anhand von Phantomstudien, die myokardiale Perfusionsmessungen simulieren, und in Tierversuchen konnten wir bestätigen, dass die Verwendung fortschrittlicher CT-Technologie (wie z. „iCT 256 Brilliance“) ist es möglich, die Myokarddurchblutung in absoluten Werten – in ml/100g/min – zu messen. Diese myokardialen Perfusionsmessungen unterschieden sich nicht von denen, die durch EBCT (Electron Beam Computed Tomography) erhalten wurden. Basierend auf diesen experimentellen Ergebnissen und basierend auf den quantitativen Messungen der Myokardperfusion bei 1500 Patienten, die mit EBCT an der Medizinischen Universität Graz untersucht wurden, kann die Hypothese aufgestellt werden, dass es mit der oben erwähnten iCT 256-Technologie möglich sein sollte, die Myokardperfusion quantitativ zu messen eine tägliche klinische Praxis.

Ethische Aspekte:

Die Studie wird gemäß den internationalen Vorschriften (ISO 14144:212-01) und in Übereinstimmung mit der „Declaration of Helsinki“ durchgeführt. Nach mündlicher und schriftlicher Erläuterung der geplanten Studie und Unterzeichnung der Studienvereinbarung durch den Patienten und den behandelnden Arzt ist die Teilnahme des Patienten freiwillig. Der teilnehmende Patient kann die Studie jederzeit ohne negative Folgen für ihn verlassen. Es gibt keine finanzielle Entschädigung für die Patienten.

Die Patienten werden über (sehr selten) mögliche allergoidtoxische Reaktionen während und nach intravenöser Kontrastmittelapplikation aufgeklärt. Für mögliche Notfälle ist gut ausgebildetes medizinisches Personal und Ausrüstung vorhanden. Über Niereninsuffizienz: Niereninsuffizienz (Kreatinin-Clearance <60 ml/min [GFR (Glomerulo Filtration Rate) wird nach der Cockroft-Gault-Formel berechnet, GFR {ml/min}=((40-Alter)*Gewicht{kg}* 0,85 {nur für Frauen}]/Serumkreatinin [mg/dl]*72) oben.

Die applizierte Röntgendosis (CT) kann und wird reduziert werden durch:

Reduzierung von KV (Kilovolt) von 120 auf 100 oder 80 in Abhängigkeit vom Gewicht des Patienten, Reduzierung von MA (Milliampere) durch Verwendung des iterativen Bildrekonstruktionsalgorithmus (iDOSE). Diese technischen Ansätze stellen die beste Möglichkeit dar, die Röntgendosis für den Patienten zu reduzieren. Da die koronare Herzkrankheit mit stenotischen Läsionen über 50 % eine Erkrankung hauptsächlich älterer Männer ist (bei Frauen meist nach der Menopause und bei Männern nach dem 50. Lebensjahr), ist das Risiko für Röntgendosis-bedingte genetische Defekte sehr gering. Die erwarteten angewandten Röntgenstrahlendosen durch den oben erwähnten Ansatz werden sehr gering sein und daher kann das Risiko einer durch Röntgenstrahlen induzierten Malignität ebenfalls als sehr gering angesehen werden.

Design:

Prospektive Studie zur quantitativen Messung der Myokarddurchblutung bei den oben genannten drei Patientengruppen mit gleichzeitiger Kontrolle und Registrierung aller wesentlichen, physiologischen Determinanten der Myokarddurchblutung unmittelbar vor der CT-Untersuchung. Die CT-Myokardperfusionsmessungen werden direkt nach der Indikation zur Intervention oder Operation und am letzten Tag vor der Entlassung aus dem Krankenhaus durchgeführt.

Alle gesammelten Daten (Determinanten) einschließlich der CT-Studien werden anonymisiert und auf einem lokalen Server archiviert. Auf diese anonymisierten Daten dürfen nur Angehörige der Technischen Universität Graz, Institut für Health Care Engineering zugreifen, die die Auswertung der Myokardperfusionsmessungen und die statistische Analyse unabhängig von den CT-Studien durchführenden Ärzten durchführen.

Praktischer Ablauf:

1. In Rückenlage auf dem CT-Tisch werden der Blutdruck und die Herzfrequenz gemessen und registriert.
2. Bei allen Patienten wird ein standardmäßiges natives Herz-CT zur Beurteilung der Koronarverkalkung anhand des Agatston-Scores durchgeführt.

3. Bei allen Patienten wird die myokardiale Perfusion in Inspiration und Kontrastmittelapplikation gemessen, wobei die Menge des Kontrastmittels und die applizierte Dosis wie unten gezeigt mit dem Patientengewicht in Beziehung stehen:

   Patientenperfusion 210mg Jod/ml Erwartetes Dosisgewicht [kg] / [kV/mAs] / [ml] / pro Trieb [mSv](Milli Sievert)

   <60 80/80 40 0,21/ 60-70 80/100 50 0,25/ 70-90 80/120 60 0,30/ 90-100 100/90 70 0,40/ >100 100/100 80 0,43

4. Zur Beurteilung der Koronararterien und des linksventrikulären Volumens wird ein Standard-Herz-CT durchgeführt.
5. In Rückenlage auf dem CT-Tisch werden der Blutdruck und die Herzfrequenz gemessen und registriert.

Quantitative Evaluation:

Die Berechnung der myokardialen Perfusion gelingt in allen Schichten mit sichtbarem linksventrikulärem Myokard mit einer Modifikation der von K.Miles beschriebenen Formel und modellbasierten Ansätzen.

Die Berechnung der linksventrikulären Volumina gelingt mit Hilfe der Software des Herstellers.

Statistik:

Alle Personen- und Messdaten werden in der TU Graz anonymisiert, geprüft, analysiert und ausgewertet.

Die numerischen Werte werden als Mittelwert +/- SD (min, max, 95 % KI) ausgedrückt. p-Werte von 0,05 werden als statistisch signifikant angesehen. Es werden gepaarte Tests und/oder Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Tests verwendet. X²-Analysen werden verwendet, um kategoriale Variablen zu vergleichen. Zusätzlich werden Korrelationsanalysen (Pearson, Spearman) durchgeführt und Klassifikationsverfahren (prä- vs. postoperativ) angewendet. Alle Berechnungen werden von SPSS 21.0 (SPSS, Chicago, Il, USA) oder von Matlab Statistic Toolbox oder R durchgeführt.

Die notwendige Anzahl an untersuchten Patienten basiert auf den Ergebnissen von 64 untersuchten Patienten vor und nach Aortenklappenersatz, bei denen die myokardiale Perfusion vor und vier Monate nach der Operation gemessen wurde.

Präoperativ: Mittelwert = 74 (SD = 21) ml/100 g/min. Nach 4 Monaten: Mittelwert = 78 (SD = 20) ml/100 g/min. Differenz= +4ml/100g/min. Bei einer angenommenen Korrelation der Messwerte von 0,5 lässt sich die Standardabweichung der Differenzen auf 20ml/100g/min abschätzen.

Durch Alpha = 0,05, 1 Beta = 0,80, n=209 Patienten benötigt.

Neben der prä- und postoperativen Auswertung werden statistische Modelle berechnet, die den Einfluss der gesammelten Daten auf die quantitative myokardiale Perfusion erklären.

Da mit einer Drop-out-Quote von 10 % zu rechnen ist, müssen in jeder Patientengruppe 230 Patienten untersucht werden. Dies bedeutet insgesamt 690 Patienten.

Alle Daten werden in der Datenbank erfasst und auf Plausibilität geprüft.