Integrierte radiologische und metabolomische Risikobewertung bei Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen (IRM-ILD)

Interstitielle Lungenerkrankungen (ILD) sind eine Gruppe chronisch fortschreitender Lungenerkrankungen. Die häufigste ILD ist die idiopathische Lungenfibrose (IPF) mit einer durchschnittlichen Überlebenszeit von 2,5 bis 5 Jahren nach der Diagnose. Der Begriff Lungenfibrose bedeutet Vernarbung des Lungengewebes und ist die Ursache einer sich verschlimmernden Atemnot. IPF kann häufig das Gewebe zwischen den Luftsäcken in der Lunge, das so genannte Interstitium, und viele andere Bereiche in der Lunge (Blutgefäße und Luftwege) betreffen. Eine frühere Diagnose von ILD ist eine Voraussetzung für bessere Langzeitergebnisse. Die Erkennung der Krankheit und die Beurteilung des Fortschreitens hängen jedoch von vielen unterschiedlichen Wirts- und Umwelteinflüssen ab. Infolgedessen werden Patienten mit ILD oft früh im Krankheitsverlauf falsch diagnostiziert. Darüber hinaus haben Patienten, bei denen ILD diagnostiziert wurde, unterschiedliche Krankheitsverläufe, und die Vorhersage, bei welchem ​​Patienten das Risiko einer Progression besteht, ist ein schwieriges Problem. Viele personalisierte Medizinansätze werden entwickelt, aber es mangelt an verfügbaren Biomarkern in der klinischen Praxis. Biomarker stammen aus einer neuen experimentellen Technik namens Metabolomik, die in der Medizin und Biologie immer häufiger zur Untersuchung lebender Organismen eingesetzt wird. Die Methode misst die Konzentration einer großen Anzahl natürlich vorkommender kleiner Moleküle (Metabolite genannt), die in Blut, Speichel, Atem und Gewebe vorhanden sind. Das Muster oder der Fingerabdruck von Metaboliten in menschlichen Proben kann verwendet werden, um mehr über die Gesundheit eines Organismus zu erfahren und es Ärzten möglicherweise zu ermöglichen, bestimmte Krankheiten zu diagnostizieren, zu behandeln und den Verlauf zu verfolgen. Klinischen und funktionellen Modellen mangelt es an Vorhersagefähigkeit, um Patienten zu erkennen, bei denen das Risiko einer Krankheitsprogression besteht. Daher besteht ein dringender Bedarf, genaue Vorhersagemodelle für die Krankheitsdiagnose zu entwickeln und Behandlungseffekte zu bewerten.

Die CT-abgeleitete Beatmungsbildgebung (CT-V) umfasst die quantitative Lungenfunktionsbildgebung und die Lungencompliance-Bildgebung. CT-V ist eine neuere, auf Bildverarbeitung basierende Technik, die mathematische Modellierung und wissenschaftliche Berechnungen verwendet, um Änderungen des Lungengewebevolumens während des Atemzyklus zu erfassen. Beaumont verwendet derzeit CT-V für die Strahlentherapieplanung. CT-V erzeugt eine vollständige 3D-Karte der Ventilation/Atmung, hat eine bessere Bildauflösung, liefert relevante messbare Bildinformationen und erfordert kein Kontrastmittel. Somit können mittels CT-V hochauflösende anatomische und funktionelle Informationen abgeleitet werden.

Um die funktionellen und röntgenologischen Veränderungen, die bei Patienten mit ILD beobachtet werden, besser zu verstehen, müssen die nachgeschalteten Veränderungen, die auf der Ebene von Proteinen und Metaboliten auftreten, weiter untersucht werden. Metabolomik liefert eine zeitliche Momentaufnahme aller in einer biologischen Probe vorhandenen Metaboliten. Proteine ​​allein oder integriert mit anderen Systemen sind ein besonders informatives Werkzeug zum Verständnis der Krankheitsbiologie bei ILD-Patienten. Durch die Verwendung einer nicht zielgerichteten Metabolomics-Plattform und die Profilerstellung von Serum und Atem der Patienten wird festgestellt, ob zusätzliche oder robustere Biomarker der Krankheit identifiziert werden können und in in Verbindung mit der Beurteilung regionaler Ventilationsunterschiede durch CT-V, wird einen besseren Einblick in den Krankheitsprozess liefern und eine weitere Hilfe bei der genauen Prognose sein.

Teilnehmer, die der Studie zugestimmt haben und alle Einschlusskriterien und keines der Ausschlusskriterien erfüllen, erhalten ein vollständiges Inspirations- und Exspirations-CT und zwei 4D-CT-Scans unter zwei verschiedenen Drücken (5 und 10 cm Wasser), außer gesund Freiwillige. Ihr Atem wird mithilfe der Owlstone-Plattform profiliert und das Serum für Metabolomik-Tests innerhalb einer Woche gesammelt. Die Teilnehmer werden gebeten, einen Tag vor dem Studientermin auf das Rauchen zu verzichten. Alle studienbezogenen Probenahmen werden nach Möglichkeit in einem einzigen Besuch durchgeführt, und wenn dies nicht möglich ist, werden alle Studienverfahren und Proben innerhalb eines Zeitraums von einer Woche entnommen.

Das Fortschreiten der Krankheit wird in den nächsten 24 Monaten anhand der Diagramme bewertet, um den Behandlungsstandard, die Lungenfunktionsbewertung und die entsprechenden CT-Merkmale, Krankenhausaufenthalte und Mortalität zu bewerten.