Az aorta dilatáció és repedés előrejelzése (DilAo)

1. A vizsgálat célja A tanulmány célja az aorta tágulat prognosztikai paramétereinek feltárása. Pontosabban olyan prognosztikai képalkotó paraméterek azonosítása, amelyek segítségével azonosíthatók a gyors aortatágulás magas kockázatának kitett betegek, és amelyeket képalkotó módszereknek intenzíven kell követniük.

2. Alpróbák

1. Klinikai vizsgálat 1. A vizsgálat első szakaszának célja a tágult aortára jellemző 4D MRI áramlási paraméterek azonosítása, amelyek felhasználhatók a jövőbeni prognózis értékelésére olyan betegeknél, akiknél aorta tágulás vagy hajlamosító tényezők állnak fenn.
2. 2. klinikai vizsgálat A vizsgálat második szakasza az azonosított áramlási paraméterek klinikai képalkotó nyomon követése során történő felhasználását tűzte ki célul annak kiderítésére, hogy a való életben mely paraméterek jósolják meg az aorta tágulatát, és ezáltal felhasználhatók a betegek jövőbeni intenzívebb képalkotásra történő kiválasztására.
3. 3. vizsgálat – Az aorta molekuláris patológiája, szövettana és genetikája A tanulmány ezen részének célja az aorta molekuláris biológiájában, szövettanában, rugalmasságában és genetikájában mutatkozó különbségek feltárása olyan betegeknél, akiknél hajlamosak az aorta dilatációjára. Különösen a kötőszövet és a vaszkuláris simaizomréteg kialakulását befolyásoló sejtes tényezőket vizsgálják.

3. Módszerek

1. Betegpopuláció Minden betegnek és egészséges önkéntesnek írásos beleegyezését kell adnia a vizsgálathoz. Az észak-savói kórházi körzet etikai bizottsága jóváhagyta a tárgyalást.

1. vizsgálat A vizsgálat első fázisában húsz anatómiai vagy funkcionális BAV-ban szenvedő, vagy az aorta tágulására hajlamos egyéb betegségben szenvedő beteget vesznek részt, akiket rutin aorta MRI-re terveztek a Kuopiói Egyetemi Kórház (KUH) Radiológiai Osztályán. A 4D flow MRI-t közvetlenül a rutin 2D MRI után készítik el, és ez körülbelül 20 perccel meghosszabbítja a képalkotási időt. A kutatócsoportból és a tanszék munkatársaiból húsz egészséges önkéntes kontrollt vesznek fel, akiket a hasonló képalkotó eljárásra ütemeznek be. Az ebből az egyszeri képalkotó adatból elemzett fő paraméterek az áramlási csúcssebesség és az áramlás excentricitása, az áramlási örvényesség és a fal nyírófeszültsége. Ebben a tanulmányban az aorta merevségével és geometriájával kapcsolatos paramétereket is meghatározzuk. A 4D áramlási MRI paraméterek összehasonlítása a betegek és az egészséges kontrollok között, valamint a 4D áramlási paraméterek összehasonlítása a hagyományos 2D áramlási paraméterekkel mind a vizsgálati betegekben, mind az egészséges kontrollokban.

2. vizsgálat Az utánkövetési vizsgálathoz 100 beteget vesznek fel az első vizsgálati betegekkel megegyező módon. A felvételi kritériumok a következők: felnőtt (18 év feletti életkor), korábban dokumentált aorta tágulás, dokumentált anatómiai vagy funkcionális BAV vagy egyéb örökletes rendellenesség, amely az aorta tágulatának fokozott kockázatát okozza, nincs ellenjavallat az MRI-re. Hasonló aorta MRI-t fognak végezni, mint az 1. klinikai vizsgálat során. Az utókövető képalkotást azonban az első MRI-től számított 6 hónap elteltével és 5 éven keresztül évente kell elvégezni. Ugyanazokat a 4D és 2D áramlási paramétereket elemezzük, mint az első vizsgálatban. Különös figyelmet fordítanak az aorta tágulási fokára és a 4D (és 2D) áramlási paraméterek és az aorta méretei közötti korrelációra.

Klinikai paraméterek Minden járóbeteg-ellátó beteget klinikai kivizsgálásnak vetnek alá (hallgatás, szívelégtelenség klinikai tünetei, hepatomegalia, perifériás ödéma, artériás zörej). 12 elvezetéses elektrokardiográfiát és alapvető laboratóriumi vizsgálatokat (hemoglobin, hematokrit, nátrium, kálium, kreatinin, agyi natriuretikus peptid) végeznek. A páciens írásos engedélyével egy további vércsövet tárolunk a későbbi elemzéshez, és a beteget tájékoztatjuk a minta céljáról.

Echokardiográfia A transzthorakális echokardiográfiát rutin klinikai módszerekkel végezzük. Különös érdeklődés övezi az aortabillentyű anatómiáját és az aorta méreteit. A kardiális manifesztációk egyéb jeleit is regisztrálják. A kamrai méreteket és térfogati paramétereket, valamint a kamrai szisztolés és diasztolés funkciót értékelik.

Aorta MRI Mágneses rezonancia angiográfia és 2D áramlásmérés Az aorta statikus képalkotása EKG- és légzéskapuzott 3D SSFP (steady state free minutession) szekvenciával történik [Kawel et al 2012]. A képhalmot szagittális síkban kapjuk, és az MPR-munkaállomáson dolgozzuk fel, hogy a véráramlás tengelyére merőleges képeket kapjunk. Az aorta átmérőjét a külső faltól a külső falig mérik. Meghatározzák az aorta legszélesebb átmérőjét, és rutinszerűen az aorta átmérőjét 8 előre meghatározott szinten mérik.

4D fáziskontraszt MRI Az aorta véráramlását az MRI fáziskontraszt alapján mérjük. A mérés a képalkotó impulzussorozat megismétlésével történik áramlási súlyozási gradiens nélkül és három dimenzióra, átlapolt módon és a méréssel. A képalkotó paraméterek a 4D MRI áramlásmérés konszenzusnyilatkozata szerint [Dyverfelt 2015] hamarosan beállnak: felbontás < 2,5x2,5x2,5 mm3, időbeli felbontás 30 ms (időfelbontás az áramlásban különböző szívfázisokban), retrospektív EKG szinkronizálás és a légzési mozgás kompenzációja, az Ernst-szöghez közeli billenési szög és az áramlási súlyozási gradiens amplitúdója, hogy a maximális áramlás 10 %-kal nagyobb legyen, mint a várt maximális áramlási sebesség az aortában. A képalkotó térfogat lefedi az aortabillentyűt, az aortaívet és a leszálló aortát a szívizom csúcsának szintjén. Az adatok előfeldolgozásra kerülnek, hogy minimálisra csökkentsék a háttér fáziseltolásaiból, a gradiens tökéletlenségéből és a fázissorolásokból származó hozzájárulást.

Áramlási paraméterek A 4D áramlási képekből több mennyiségi paraméter is kinyerésre kerül. A fő paraméterek azok, amelyek leírják az áramlás eloszlását az aortában, azaz az áramlási csúcssebességet és excentricitást, az áramlási örvényességet és az érfalakra ható nyírófeszültséget. Ezenkívül az aorta merevségével és geometriájával, valamint az aortabillentyű működésével kapcsolatos számos paramétert rögzítenek. A követés során a számszerűsített paraméterek változásait és prognosztikai értékét értékeljük.

A validálás céljából a 4D áramlási paramétereket a hagyományos 2D áramlási szekvenciákból kinyert paraméterekkel hasonlítjuk össze.

Klinikai követési protokoll Az utánkövetési vizsgálatba (2. vizsgálat) felvett betegeket a felvételtől számított fél év elteltével és évente az első ellenőrző látogatás után legfeljebb öt évig vagy a klinikai követésnek megfelelően újraszűrik aorta MRI-vel. menetrend. Ha az aorta tágult állapota azt jelzi, intenzívebb utánkövetést alkalmazunk.

Statisztikai elemzések A prognosztikai faktorok statisztikai szignifikanciáját az áramlási paraméterek és a kapcsolódó tényezők az aorta tágulási fokával történő összehasonlításával tesztelik, megfelelő többváltozós elemzés segítségével. A statisztikai szignifikancia értéke p<0,05, a magas statisztikai szignifikancia pedig p < 0,01. Az adatok elemzése az SPSS for Windows programmal történik.

3. tanulmány

A harmadik alvizsgálatba 20+100 súlyos aortatágulatban szenvedő, aortaműtétre tervezett beteget vonnak be. A rutin aortapótló műtét során humán aortamintákat gyűjtenek az eltávolított érszövetből. A szövetminták mellett vérmintát is gyűjtenek genetikai és molekuláris elemzés céljából. A betegek a műtét előtt írásban hozzájárultak a szövettani és vérvételhez. A reszekció után a mintákat azonnal folyékony nitrogénbe (fagyasztott minták), PFA-PBS-be (szövettani minták) vagy sejttenyésztő tápközegbe visszük át sejtizolálás céljából (endothelsejtek, vaszkuláris simaizomsejtek, fibroblasztok). A fagyasztott mintákat -70 °C-on, az izolált sejteket pedig folyékony nitrogénben tárolják. A szövettani mintákat paraffinná dolgozzák fel, és paraffin blokkként tárolják. A mintákat 10 évig tárolják, majd biológiailag veszélyes hulladékként megsemmisítik. A nyers adatokat elektromos archívumban, például az Európai Genome-jelenség Archívumban (EGA) tárolják.

Elemzések Az aorta minták molekuláris biológiáját és szövettanát RT-qPCR, immunhisztokémiai és multifoton mikroszkópos képalkotással vizsgáljuk. Releváns gének expressziója pl. Tanulmányozzák a TGF-β-t, a VEGF-családot, a COX-1-et és a 2-t, az eNOS/Akt-t és a pro-inflammatorikus citokineket, valamint az összes expresszálódott mRNS-t egyidejűleg azonosító RNS-szekvenálás segítségével megtalálhatjuk az összes aortagén expressziójában mutatkozó különbségeket. különböző betegcsoportok. Az FBN1 gént szekvenálják, és mutációkat vagy deléciókat keresnek.

Az aorta érfalának architektúráját és a releváns gének expresszióját multifoton mikrokroszkópiával és immunhisztokémiával lehet megjeleníteni. Izolált sejteket használnak az egysejt-analízishez, amely lehetővé teszi egy élő sejt és annak molekuláris eseményeinek egyidejű tanulmányozását, és teljesen új információkat ad az érfal különböző sejtjeinek funkcióiról. A kapott adatokat betegség- és életkor-megfelelő csoportokra osztjuk, és a szívbetegség állapota, az aorta génexpressziója és az aorta szövettana közötti összefüggéseket keressük. Az adatokat össze kell kapcsolni és összehasonlítani az 1. függelékben leírt preklinikai egérvizsgálattal és a 3.4. bekezdésben leírt humán aorta MRI 4D áramlási képalkotó vizsgálattal.

Szövettani aortaminták biomechanikája Az aortamintákból mérjük a biomechanikai paramétereket, mint például a merevséget és a tönkremeneteli szilárdságot. A méréseket és elemzéseket a Kelet-Finnországi Egyetem BBC csoportjával együttműködésben végzik. A vizsgált betegcsoportok biomechanikai paramétereit összehasonlítjuk, és paraméterként használjuk fel a többváltozós statisztikai elemzésekben. Az eredményeket összehasonlítják és összekapcsolják a szövettani és molekuláris biológia eredményeivel.

Kontrollok A normál szövettel való összehasonlításhoz mintákat gyűjtenek a Kuopio Egyetemi Kórházban operált 10 szervdonortól. A mintákat az aorta betegeknél leírtak szerint kezelik.

Az aorta matematikai modellezése 20 beteg képalkotó adatait névtelenül elküldik a JAMK Alkalmazotti Egyetemnek az aorta áramlásának és falfeszültségének matematikai szimulációs modellezésére.

4. Együttműködés A klinikai vizsgálatot multiprofesszionálisan végzik a Kuopio Egyetemi Kórházban, a klinikai kardiológiai, szív-mellkassebészeti (Heart Center) és radiológiai (Clinical Imaging Center) osztályokkal együtt. A kórszövettani, molekuláris és genetikai vizsgálatokat a Kelet-Finnországi Egyetem (UEF) A I Virtanen Intézet Molekuláris Tudományok Osztályán végzik. A biomechanikai teszteket az UEF Alkalmazott Fizika Tanszékén végzik. Az aortaképek matematikai modellezését a JAMK Alkalmazott Tudományok Egyetemén végzik majd. A megszerzett 4D MRI áramlási eredményeket a Kuopio Egyetemi Kórház szabványai szerint elemezzük és validáljuk.