Aortan laajentumisen ja repeämän ennustaminen (DilAo)

1. Tutkimuksen tarkoitus Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia aortan laajenemisen ennusteparametreja. Tarkemmin sanottuna se on tunnistaa ennustekuvausparametreja, joita voitaisiin käyttää sellaisten potilaiden tunnistamiseen, joilla on korkea nopea aortan laajenemisen riski, ja joita tulisi seurata intensiivisesti kuvantamismenetelmillä.

2. Subtrials

1. Kliininen tutkimus 1 Tutkimuksen ensimmäisen vaiheen tavoitteena on tunnistaa 4D-magneettikuvauksen virtausparametrit, jotka ovat tyypillisiä laajentuneelle aorttalle ja joita voidaan käyttää arvioitaessa tulevaisuuden ennustetta potilailla, joilla on aortan laajeneminen tai altistavia tekijöitä.
2. Kliininen tutkimus 2 Tutkimuksen toisessa vaiheessa tavoitteena on käyttää tunnistettuja virtausparametreja kliinisen kuvantamisen seurannassa selvittääkseen, mitkä parametrit ennustavat aortan laajentumista tosielämässä ja joita voidaan siten käyttää potilaiden valinnassa intensiivisempään kuvantamiseen tulevaisuudessa.
3. Tutkimus 3 - Aortan molekyylipatologia, histologia ja genetiikka Tämän tutkimuksen osan tavoitteena on selvittää eroja aortan molekyylibiologiassa, histologiassa, elastisuudessa ja genetiikassa potilailla, joilla on altistavia tekijöitä aortan laajentumiseen. Erityisesti tutkitaan sidekudoksen ja verisuonten sileän lihaskerroksen muodostumiseen vaikuttavia solutekijöitä.

3. Menetelmät

1. Potilaspopulaatio Kaikki potilaat ja terveet vapaaehtoiset antavat kirjallisen tietoisen suostumuksensa tutkimukseen. Pohjois-Savon sairaanhoitopiirin eettinen toimikunta on antanut luvan oikeudenkäynnille.

Tutkimus 1 Tutkimuksen ensimmäiseen vaiheeseen osallistuu 20 potilasta, joilla on anatominen tai toiminnallinen BAV tai muu aortan laajentumiselle altistava sairaus, jotka on varattu rutiininomaiseen aortan magneettikuvaukseen Kuopion yliopistollisen sairaalan (KUH) radiologian klinikalla. 4D flow MRI tehdään heti rutiininomaisen 2D MRI:n jälkeen ja se pidentää kuvantamisaikaa noin 20 minuuttia. Tutkimusryhmästä ja laitoksen henkilöstöstä rekrytoidaan 20 tervettä vapaaehtoista kontrollia, jotka ajoitetaan vastaavaan kuvantamismenettelyyn. Pääparametrit, jotka analysoidaan tästä kertaluonteisesta kuvantamistiedosta, ovat virtauksen huippunopeus ja virtauksen epäkeskisyys, virtauksen pyörteisyys ja seinämän leikkausjännitys. Tässä tutkimuksessa määritetään myös aortan jäykkyyteen ja geometriaan liittyvät parametrit. 4D-virtaus-MRI-parametreja verrataan potilaiden ja terveiden kontrollien välillä, 4D-virtausparametreja verrataan myös tavanomaisiin 2D-virtausparametreihin sekä tutkimuspotilailla että terveillä kontrolleilla.

Tutkimus 2 Seurantatutkimukseen rekrytoidaan 100 potilasta samalla tavalla kuin ensimmäisen tutkimuksen potilaiden tapauksessa. Osallistumiskriteerit ovat: aikuinen (ikä > 18 vuotta), aiemmin dokumentoitu aortan laajeneminen, dokumentoitu anatominen tai toiminnallinen BAV tai muu perinnöllinen sairaus, joka lisää riskiä aortan laajenemiseen, ei vasta-aiheita magneettikuvaukseen. Samanlainen aortan MRI tehdään kuin kliinisen tutkimuksen aikana 1. Seurantakuvaus tehdään kuitenkin 6 kuukauden kuluttua ensimmäisestä magneettikuvauksesta ja vuosittain 5 vuoden ajan. Samat 4D- ja 2D-virtausparametrit analysoidaan kuin ensimmäisessä tutkimuksessa. Erityisen kiinnostuksen kohteena on aortan laajentumisen aste ja 4D- (ja 2D-) virtausparametrien ja aortan mittojen välinen korrelaatio.

Kliiniset parametrit Kaikille poliklinikalla vieraileville potilaille tehdään kliininen tutkimus (kuuntelu, sydämen vajaatoiminnan kliiniset oireet, hepatomegalia, perifeerinen turvotus, valtimoäänet). Tehdään 12-kytkentäinen elektrokardiografia ja peruslaboratorioanalyysit (hemoglobiini, hematokriitti, natrium, kalium, kreatiniini, aivojen natriureettinen peptidi). Potilaan kirjallisella luvalla tallennetaan ylimääräinen veriputki tulevaa analyysiä varten ja potilaalle ilmoitetaan tämän näytteen tarkoituksesta.

Ekokardiografia Transtorakaalinen kaikututkimus tehdään rutiininomaisin kliinisin menetelmin. Erityisesti kiinnostuneita ovat aorttaläpän anatomia ja aortan mitat. Myös muita sydänoireiden merkkejä rekisteröidään. Kammioiden mitat ja tilavuusparametrit sekä kammioiden systolinen ja diastolinen toiminta arvioidaan.

Aortan MRI Magneettiresonanssiangiografia ja 2D-virtausmittaukset Aortan staattinen kuvantaminen tehdään EKG- ja hengitysportilla 3D SSFP (steady state freeminutesion) -sekvenssillä [Kawel et al 2012]. Kuvapino saadaan sagitaalisessa tasossa ja prosessoidaan MPR-työasemalla, jotta saadaan kuvat kohtisuorassa verenvirtauksen akseliin nähden. Aortan halkaisija mitataan ulkoseinästä ulkoseinään. Aortan levein halkaisija määritetään ja rutiininomaisesti aortan halkaisija mitataan 8 ennalta määrätyllä tasolla.

4D-faasikontrasti MRI Verenvirtaus aortassa mitataan MRI-vaiheen kontrastin perusteella. Mittaus suoritetaan toistamalla kuvantamispulssisekvenssi ilman ja virtauspainotusgradienteilla kolmelle ulottuvuudelle lomitetulla tavalla ja mittauksella. Kuvantamisparametrit asetetaan 4D MRI-virtausmittauksen konsensuslausunnon [Dyverfelt 2015] mukaan pian: resoluutio < 2,5x2,5x2,5 mm3, ajallinen resoluutio 30 ms (aikaresoluutio virtauksessa sydämen eri vaiheissa), retrospektiivinen EKG-synkronointi ja hengitysliikkeen kompensointi, kääntökulma lähellä Ernst-kulmaa ja virtauksen painotusgradientin amplitudi siten, että maksimivirtaus on 10 % suurempi kuin odotettu maksimivirtausnopeus aortassa. Kuvaustilavuus kattaa aorttaläpän, aortan kaaren ja laskevan aortan sydänlihaksen huipun tasolla. Tiedot esikäsitellään minimoidakseen taustan vaihepoikkeamien, gradientin epätäydellisyyksien ja vaiheen kierrosten vaikutuksen.

Virtausparametrit 4D-virtauskuvista poimitaan useita kvantitatiivisia parametreja. Pääparametrit ovat ne, jotka kuvaavat virtauksen jakautumista aortassa eli virtauksen huippunopeutta ja epäkeskisyyttä, virtauksen pyörteitä ja leikkausjännitystä verisuonen seinämiin. Lisäksi tallennetaan useita aortan jäykkyyteen ja geometriaan sekä aorttaläpän toimintaan liittyviä parametreja. Seurannan aikana kvantifioitujen parametrien muutokset ja ennustearvo arvioidaan.

Validointia varten 4D-virtausparametreja verrataan tavanomaisista 2D-virtaussekvensseistä poimittuihin parametreihin.

Kliininen seurantaprotokolla Seurantatutkimukseen (tutkimus 2) värvätyt potilaat seulotaan uudelleen aortan magneettikuvauksella puolen vuoden kuluttua värväyksestä ja vuosittain ensimmäisen seurantakäynnin jälkeen viiden vuoden ajan tai kliinisen seurannan mukaan. ajoittaa. Jos aortan laajentumisen tila osoittaa, käytetään intensiivisempaa seurantaa.

Tilastolliset analyysit Prognostisten tekijöiden tilastollinen merkitsevyys testataan vertaamalla virtausparametreja ja niihin liittyviä tekijöitä aortan laajentumisen asteeseen käyttämällä asianmukaista monimuuttujaanalyysiä. Tilastollinen merkitsevyys asetetaan arvoon p < 0,05 ja korkea tilastollinen merkitsevyys arvoon p < 0,01. Tiedot analysoidaan SPSS for Windows -ohjelmalla.

Tutkimus 3

Kolmanteen osatutkimukseen otetaan mukaan 20+100 potilasta, joilla on aorttaleikkaukseen suunniteltu vakava aortan laajeneminen. Ihmisen aorttanäytteet kerätään rutiininomaisen aortan korvausleikkauksen aikana poistetusta verisuonikudoksesta. Kudosnäytteiden lisäksi kerätään verinäyte geneettistä ja molekyylianalyysiä varten. Potilaat ovat antaneet kirjallisen luvan histologisiin ja verinäytteisiin ennen leikkausta. Resektion jälkeen näytteet siirretään välittömästi nestetyppeen (jäädytetyt näytteet), PFA-PBS:ään (histologiset näytteet) tai soluviljelyalustaan ​​solujen eristämistä varten (endoteelisolut, verisuonten sileät lihassolut, fibroblastit). Pakastetut näytteet säilytetään -70 °C:ssa ja eristettyjä soluja nestetypessä. Histologiset näytteet käsitellään parafiiniksi ja säilytetään parafiinilohkoina. Näytteitä säilytetään enintään 10 vuotta, minkä jälkeen ne hävitetään biovaarajätteenä. Raakadata tallennetaan sähköarkistoon kuten European Genome-phenome Archive (EGA).

Analyysit Aorttanäytteiden molekyylibiologiaa ja histologiaa tutkitaan RT-qPCR:llä, immunohistokemialla ja monifotonimikroskopialla. Relevantti geenien ilmentyminen esim. TGF-β, VEGF-perhe, COX-1 ja 2, eNOS/Akt ja proinflammatorisia sytokiineja tutkitaan, ja myös RNA-sekvensointia, joka tunnistaa kaikki ilmentyneet mRNA:t samanaikaisesti, voidaan käyttää erojen löytämiseen kaikkien aortan geenien ilmentymisessä eri potilasryhmiä. FBN1-geeni sekvensoidaan ja etsitään mutaatioita tai deleetioita.

Aortan suonen seinämän arkkitehtuuri ja relevanttien geenien ilmentyminen visualisoidaan monifotonimikroskopialla ja immunohistokemialla. Eristettyjä soluja käytetään Single Cell Analysis -analyysiin, joka mahdollistaa yhden elävän solun ja sen molekyylitapahtumien tutkimisen kerrallaan ja antaa täysin uutta tietoa eri solujen toiminnoista suonen seinämässä. Saadut tiedot on jaettu sairauden ja iän vastaavuusryhmiin ja etsitään korrelaatioita sydänsairaustilan, aortan geeniekspression ja aortan histologian välillä. Tiedot myös yhdistetään ja verrataan liitteessä 1 kuvattuun prekliiniseen hiiritutkimukseen ja kohdassa 3.4 kuvattuun ihmisen aortan MRI 4D -virtauskuvaustutkimukseen.

Histologisten aorttanäytteiden biomekaniikka Aorttanäytteistä mitataan biomekaaniset parametrit, kuten jäykkyys ja murtumislujuus. Mittaukset ja analyysit tehdään yhteistyössä Itä-Suomen yliopiston BBC-ryhmän kanssa. Tutkittujen potilasryhmien biomekaanisia parametreja verrataan ja niitä käytetään parametrina monimuuttujatilastollisissa analyyseissä. Tuloksia myös verrataan ja linkitetään histologisen ja molekyylibiologian löydöksiin.

Kontrollit Näytteet verrattavaksi normaalikudoksiin kerätään 10 Kuopion yliopistollisessa sairaalassa leikatulta elinluovuttajalta. Näytteet käsitellään aorttapotilailla kuvatulla tavalla.

Aortan matemaattinen mallintaminen 20 potilaan kuvantamistiedot lähetetään nimettömänä JAMK:lle aortan virtauksen ja seinämän jännityksen matemaattista simulaatiomallinnusta varten.

4. Yhteistyö Kliininen tutkimus tehdään moniammatillisesti Kuopion yliopistollisessa sairaalassa yhdessä kliinisen kardiologian, sydän-rintakirurgian (Sydänkeskus) ja radiologian (Klininen kuvantamiskeskus) osastojen kanssa. Histopatologiset, molekyyli- ja geneettiset tutkimukset tehdään Itä-Suomen yliopiston (UEF) A I Virtanen -instituutin molekyylitieteiden laitoksella. Biomekaaniset testit suoritetaan UEF:n soveltavan fysiikan laitoksella. Aorttakuvien matemaattinen mallinnus suoritetaan JAMKin ammattikorkeakoulussa. Hankitut 4D MRI-virtaustulokset analysoidaan ja validoidaan Kuopion yliopistollisen sairaalan standardien mukaisesti.