Sydämen hapella tehostettu magneettikuvaus (OE-MRI): toteutettavuustutkimus (OE-MRI)

Sydänlihasiskemian esiintymisen ja vakavuuden määrittäminen on sepelvaltimotaudin (CAD) tehokkaan hoidon avaintavoite. Hoitamaton iskemia on tärkeä haitallisten tulosten määräävä tekijä, ja iskemian aiheuttaman revaskularisoinnin hyödyt tunnetaan hyvin.1

Sepelvaltimotaudin anatomiset ilmenemismuodot ennustavat huonosti sydänlihaksen iskemiaa.1 2 Siksi sepelvaltimostenoosin toiminnallisen vakavuuden samanaikaista arviointia käytetään ohjaamaan revaskularisaatiota.3 Kliinisessä ympäristössä on saatavilla useita kuvantamismenetelmiä, mukaan lukien ydintekniikat, kaikukardiografia ja kardiovaskulaarinen magneettiresonanssi (CMR). Tällaiset modaliteetit arvioivat virtauksen heterogeenisyyttä ja supistumisen poikkeavuuksia, mutta ne toimivat sydänlihasiskemian korvikkeina: iskemiaa sinänsä ei mitata. Lisäksi nämä toiminnalliset kuvantamismenetelmät perustuvat eksogeenisten varjoaineiden käyttöön, jotka, vaikka ne ovatkin pieniä, sisältävät lisäriskejä ja voivat olla vasta-aiheisia tietyissä populaatioissa.

Veren happitasosta riippuva (BOLD) kuvantaminen hyödyntää hemoglobiinin luontaisia ​​paramagneettisia ominaisuuksia.4 Siirtyminen diamagneettisesta oksihemoglobiinista paramagneettiseen deoksihemoglobiiniin indusoi magneettisen herkkyyden eroja, mikä johtaa muutokseen magneettiresonanssisignaalin intensiteetissä ja synnyttää siten hapesta riippuvaa kontrastia. Siten BOLD-kuvaus antaa käsityksen sydänkudoksen hapettumisesta. Koska hypoksia on iskeemisen kaskadin käynnistäjä, alueellisen sydänlihaksen hapettumisen arvioinnin BOLD-kuvauksella on oletettu kuvaavan suoremmin hapen tarjonnan ja kysynnän välistä epätasapainoa ja olevan herkkä CAD:n havaitsemiseksi. Itse asiassa BOLD-kuvantamisen alustava arviointi CAD:n havaitsemiseksi on tuottanut lupaavia tuloksia.5-7 Lisäksi BOLD on tarjonnut patologista tietoa muista sydänlihassairauksista. Sydänlihaksen perfuusio (verenvirtaus) voidaan erottaa hapettumisesta, eli hypoperfuusio ei välttämättä ole oikeassa suhteessa kudosten hypoksiaan. Esimerkiksi sydänlihaksen hapentarve voi olla alentunut lepotilassa, ja se voi lisääntyä hypertrofisessa kardiomyopatiassa (HCM) johtuen lisääntyneistä energia-aineenvaihdunnan kustannuksista. HCM-mutaation kantajilla, joilla ei ollut vasemman kammion hypertrofiaa, Karamitsos et al osoittivat normaalia sydänlihaksen perfuusioreserviä, mutta epänormaalia sydänlihaksen hapetusta stressin aikana, mikä mahdollisesti selittyy sillä, että sarkomeerigeenimutaatiot lisäävät supistumisen energiakustannuksia ennen hypertrofian alkamista.

BOLD-kuvaukseen liittyy kuitenkin useita haittoja. Ensinnäkin, koska BOLD-signaali heijastaa deoksihemoglobiinia, joka on rajoittunut verisuoniin, se ei todellakaan heijasta kudoksen happitilaa.9 Toiseksi BOLD-signaali riippuu myös suonen geometriasta, verenvirtauksen ja veren tilavuuden muutoksista, mikä voi siten sekoittaa signaalin. Lopuksi, CMR-tekniikat, joita käytetään mittaamaan BOLD-signaalia (T2* T2:sta), eivät ole kvantitatiivisia, koska T2*:n tai T2:n muutosta ei voida yhdistää muutokseen hapen osapaineessa (PO2). Sen sijaan puolikvantitatiiviset mittaukset tehdään käyttämällä signaalin intensiteettiä ja niiden oletetaan heijastavan hapetusta.

Happitehostettu magneettikuvaus (OE-MRI) voi mahdollisesti voittaa nämä rajoitukset. Itse hapella on paramagneettisia ominaisuuksia; se lisää liuennutta happea sisältävän veden protonien pitkittäisrelaksaationopeutta (R1).10 Mitattu muutos R1:ssä (= 1/T1, jossa T1-relaksaatioaika on kaikkien kudosten luontainen magneettinen ominaisuus) on suoraan verrannollinen PO2:n muutokseen. OE-MRI:ssä mitataan R1:n muutos kohonneiden happipitoisuuksien hengityksessä. OE-MRI:n edut BOLD:iin verrattuna ovat siksi, että se on herkkä kudosten hapettumiselle, se ei ole riippuvainen veren virtauksen ja tilavuuden muutoksista, ja se on todella kvantitatiivista, koska R1:n muutos on suoraan verrannollinen PO2:n muutokseen. Siten se tarjoaa mahdollisesti kvantitatiivisen mittauksen sydänlihaksen hapettumisesta. OE-MRI:tä on käytetty arvioimaan keuhkokudoksen hapetusta,11 kiinteän kasvaimen hapetusta12 ja arvioimaan istukan hapetusta raskaana olevilla naisilla13 perinteisillä kliinisillä MRI-skannereilla erittäin rohkaisevin tuloksin.

OE-MRI:tä ei ole käytetty sydämeen. Oletamme, että OE-MRI mahdollistaa ei-invasiivisen, ionisoimattoman ja kvantitatiivisen sydänkudoksen hapetuksen arvioinnin, joka ei sisällä eksogeenista varjoainetta. Jos näin on, OE-MRI tarjoaa valtavasti potentiaalia sepelvaltimotaudin diagnosoinnissa ja hoidossa sekä patofysiologisen käsityksen tarjoamisesta sydänsairauksiin.