Valutazione della deposizione di ferro miocardico in pazienti con insufficienza cardiaca mediante imaging RM T2* (CHFIRONMR)

introduzione

L'insufficienza cardiaca (HF) è una sindrome clinica complessa derivante da qualsiasi disturbo cardiaco strutturale o funzionale che compromette la capacità del ventricolo di riempirsi o espellere sangue. A Taiwan, l'insufficienza cardiaca è un'epidemia in crescita, a causa dell'invecchiamento della popolazione e della crescente sopravvivenza dei pazienti che presentano infarto miocardico acuto e varie altre malattie cardiache. La mortalità riportata a 5 e 10 anni variava dal 14% e 48,2% in quelli con LVEF compromessa rispetto al 14,1% e 24,4% in quelli con LVEF conservata, rispettivamente.

La diagnosi di scompenso cardiaco si basa sui sintomi tipici dello scompenso cardiaco, sui segni tipici dello scompenso cardiaco e su un'evidenza obiettiva di un'anomalia strutturale o funzionale del cuore. Le anomalie strutturali o funzionali asintomatiche del cuore (rimodellamento miocardico) sono di solito disturbi progressivi e sono considerate precursori dell'insufficienza cardiaca sintomatica. Pertanto, la diagnosi precoce dell'eziologia e della causa sottostante dovrebbe essere sempre ricercata per guidare un trattamento adeguato e preventivo.

La deposizione miocardica di ferro porta a una progressiva disfunzione cardiaca e si ritiene che sia una delle principali cause di morte nell'anemia trasfusione-dipendente. La biopsia endomiocardica, che è stata utilizzata per valutare la deposizione di ferro nel cuore, è rischiosa e presenta una variabilità di campionamento inaccettabile. La scansione RM non invasiva è attualmente il metodo di imaging dimostrato di essere affidabile e accurato per valutare il carico di ferro miocardico. L'applicazione dei tempi di rilassamento trasverso RM T2* è stata dimostrata con successo per la valutazione quantitativa della concentrazione di ferro nel cuore.

Scopo L'obiettivo di questo progetto è valutare la deposizione di ferro miocardico in pazienti con scompenso cardiaco (HF). Si prevede che la deposizione di ferro sul miocardio si trovi in ​​pazienti con insufficienza cardiaca indotta da un'altra causa piuttosto che da un disturbo ematologico trasfusione-dipendente. In questo studio longitudinale, cercheremo di analizzare la presenza e la gravità della deposizione di ferro nel miocardio, la variazione lungo il decorso e la correlazione con l'esito clinico nei pazienti con scompenso cardiaco.

Metodi Si tratta di un progetto di 3 anni su soggetti umani incentrato sulla deposizione di ferro nel miocardio. La misurazione diretta del ferro miocardico mediante biopsia endomiocardica è rischiosa e presenta una variabilità di campionamento inaccettabile. Pertanto l'imaging MR T2* è scelto in questo progetto a causa della non invasività e il valore T2* è quantitativamente correlato con la gravità del sovraccarico di ferro miocardico.

I criteri di inclusione per questo studio sono: (1) pazienti con insufficienza cardiaca diagnosticati al Keelung Chang Gung Memorial Hospital; (2) i pazienti devono avere un'età ≥ 20 e ≤ 70 anni; (3) i pazienti devono essere disposti a sottoporsi a cure standard e follow-up nel Centro per lo scompenso cardiaco; (4) i pazienti devono essere in grado di dare il consenso informato. I criteri di esclusione sono: (1) pazienti giudicati non conformi al trattamento o non accessibili per il follow-up; (2) pazienti con controindicazioni alla scansione RM, come claustrofobia, pacemaker cardiaco, impianti metallici o incapaci di collaborare allo studio MRI a causa dello stato mentale; (3) Grave compromissione della funzionalità renale (velocità di filtrazione glomerulare inferiore a 30 ml/min/1,73 m2); (4) gravidanza o allattamento; (5) anamnesi di chirurgia a cuore aperto. Le cartelle cliniche dei pazienti idonei saranno identificate e revisionate a livello centrale durante la riunione congiunta del progetto prima dell'arruolamento per garantire la qualità dello studio.

1. Piano del 1° anno Il primo anno è uno studio trasversale. Utilizzando l'imaging T2*, miriamo a confrontare la gravità della deposizione di ferro nel miocardio di soggetti normali e quella di pazienti con scompenso cardiaco stabile in recupero con frazione di eiezione (EF) normale o compromessa. Verranno arruolati in totale 60 soggetti, con un gruppo di pazienti con scompenso cardiaco trattati con EF normale (n=20), un gruppo di pazienti con scompenso cardiaco trattato con EF compromessa (n=20) e un gruppo di controllo (n=20). Il gruppo di controllo è costituito da volontari normali abbinati per età e sesso senza malattie cardiache precedentemente documentate. In questa parte, per confrontare il valore T2* del gruppo di pazienti HF e del gruppo normale, verrà preso in considerazione il test di uguaglianza t su due campioni e la dimensione del campione può essere scelta per ottenere una potenza dell'80% per rilevare una differenza clinicamente significativa a livello di significatività α=0.05. Il G*Power 3.1.4 il software 4 viene utilizzato per calcolare la dimensione del campione richiesta per lo studio del primo anno. Il t-test a due campioni indipendenti con dimensione dell'effetto di 0,74, livello di significatività α=0,05 e potenza di 0,8 richiede un campione totale di 60 partecipanti (20 per ciascun gruppo). La dimensione dell'effetto clinicamente significativa è fissata a 0,74 secondo i nostri piccoli studi pilota.
2. 2° e 3° anno Nel 2° e 3° anno è previsto uno studio prospettico longitudinale di 40 soggetti. I pazienti arruolati saranno valutati con imaging cardiaco MR T2 * in tre punti temporali, ovvero, insorgenza della malattia, 6 mesi e un anno dopo il trattamento, e saranno seguiti fino alla fine di questo progetto (1,5 ~ 3 anni di follow-up). Pertanto in totale 120 scansioni RM verranno eseguite nel 2° e 3° anno. La presenza e la gravità del deposito miocardico di ferro sarà correlata con il decorso della malattia, i dati biochimici del paziente e l'esito clinico.

Risonanza magnetica e analisi dei dati

La risonanza magnetica cardiaca verrà eseguita in uno scanner MRI 3-T con somministrazione endovenosa di mezzo di contrasto per MR a base di gadolinio per i soggetti con scompenso cardiaco, al fine di identificare eventuali foucs ischemici e valutare la vitalità miocardica. Per tutti i soggetti del test, l'EF sarà calcolata con il metodo della sommatoria del disco di Simpson utilizzando immagini di precessione libera in asse corto cine del ventricolo sinistro (LV) come riportato in precedenza (12). I bordi endocardici LV saranno tracciati in modo semi-automatico su ciascuna immagine in asse corto ottenuta sia in telediastole che in telesistole per determinare l'area della cavità ventricolare per ciascuna fetta. L'area del tracciato per ciascuna sezione dell'immagine verrà moltiplicata per l'intervallo tra le sezioni (spessore della sezione più spazio dell'immagine) per determinare un volume per tale sezione. I volumi delle fette saranno sommati per determinare un volume LV. La LVEF può essere determinata dal volume telediastolico (EDV) e dal volume telesistolico (ESV) utilizzando la seguente equazione:

LVEF = volume sistolico (EDV - ESV) ÷ EDV ………………………………………………. (1)

Il ferro nel miocardio è stato quantificato misurando T2* (1/R2*), un parametro di rilassamento MR che ha dimostrato di variare inversamente con la concentrazione di ferro nei tessuti. Questa tecnica ha un'elevata riproducibilità e accordo tra scanner MRI. Le misurazioni MRI verranno eseguite utilizzando uno scanner MRI clinico 3-T (Skyra, Siemens AG) con una nuova sequenza di impulsi (Multi Echo GRE, WIP 732, Siemens). Il T2* miocardico sarà valutato con l'uso di una tecnica multieco a respiro singolo. In breve, una singola fetta del ventricolo medio ad asse corto di 10 mm di spessore sarà acquisita a 8 tempi di eco con shimming standard in una singola apnea. Per l'analisi, verrà scelta una regione di interesse a tutto spessore nel setto interventricolare. L'intensità del segnale di questa regione sarà misurata per ogni immagine con l'uso di un software progettato internamente (CMRtools, Cardiovascular Imaging Solutions, Londra, Regno Unito).

Piano di analisi statistica Saranno calcolate statistiche descrittive per tutte le caratteristiche dei soggetti dello studio. Per i dati continui, verrà utilizzato il t-test a due campioni indipendenti per testare la differenza del valore T2* tra due gruppi e verranno utilizzati metodi di analisi della varianza (ANOVA) per valutare la differenza tra 3 o più gruppi. I metodi non parametrici di Mann-Whitney U o Kruskal-Wallis H saranno utilizzati per confrontare due o più gruppi per piccole dimensioni del campione o variabili continue che non seguono la distribuzione normale. Il test chi-quadro di Pearson sarà utilizzato per valutare l'associazione tra variabili. Il test rho di Spearman verrà utilizzato per correlare la LVEF e il valore di T2* misurato dalla risonanza magnetica.

Problemi e difficoltà attesi

Uno dei grandi ostacoli da superare è la raccolta dei pazienti perché questo progetto prevede l'imaging clinico e il follow-up. Per lo stretto coordinamento dei ricercatori nei vari dipartimenti e il buon funzionamento dei pazienti, abbiamo bisogno di un assistente di ricerca interno per garantire il flusso di lavoro e la completezza dei dati.

Poiché T2* ad alto campo diminuisce sostanzialmente e la sua quantificazione è vulnerabile a una maggiore disomogeneità di B0, è particolarmente impegnativo a 3T. Pertanto integreremo un team interdisciplinare impegnato di radiologo e fisici MR per superare queste sfide.

Per risolvere le sfide tecniche accompagnate dai sistemi ad alta intensità di campo 3 Tesla come la disomogeneità del campo e l'artefatto di suscettibilità. È stato dimostrato che lo shimming di secondo ordine (larghezza della linea del picco dell'acqua, 4,7 Hz) nel sistema RM a 3 Tesla è migliore del primo ordine (16,5 Hz) e lo shimming iterativo (18 Hz) e sarà applicato in questo progetto per migliorare la correzione delle differenze di suscettibilità dell'aria e dei tessuti.

Uso degli strumenti Lo studio di imaging MR T2 * sarà eseguito in un sistema RM Siemens Skyra da 3 Tesla presso il Keelung Chang Gung Memorial Hospital. Ci saranno 60 scansioni nel 1° anno e 120 scansioni nel 2° e 3° anno. In totale 180 scansioni RM saranno organizzate in 3 anni. Date 45 settimane lavorative all'anno, in media ci saranno 1,3 scansioni a settimana. Ciascuno studio RM cardiaco richiederà 2 slot di scansione (circa 2 ore) più il tempo di post-elaborazione e verrà addebitato come un solo slot. L'occupazione del tempo dello scanner è approvata ai sensi del regolamento MRI del Dipartimento di Radiologia.