Risonanza magnetica potenziata dall'ossigeno (OE-MRI) del cuore: uno studio di fattibilità (OE-MRI)

Determinare la presenza e la gravità dell'ischemia miocardica è un obiettivo chiave nella gestione efficace della malattia coronarica (CAD). L'ischemia non trattata è un importante determinante dell'esito avverso e i benefici della rivascolarizzazione guidata dall'ischemia sono ben riconosciuti.1

L'aspetto anatomico della malattia coronarica è scarsamente predittivo di ischemia miocardica.1 2 Pertanto, la valutazione concomitante della gravità funzionale della stenosi coronarica viene utilizzata per guidare la rivascolarizzazione.3 In ambito clinico sono disponibili numerosi metodi di imaging, tra cui tecniche nucleari, ecocardiografia e risonanza magnetica cardiovascolare (CMR). Tali modalità valutano l'eterogeneità del flusso e le anomalie contrattili, ma queste fungono da surrogati dell'ischemia miocardica: l'ischemia di per sé non viene misurata. Inoltre, queste modalità di imaging funzionale si basano sull'uso di agenti di contrasto esogeni, che, sebbene piccoli, comportano rischi aggiuntivi e possono essere controindicati in alcune popolazioni.

L'imaging dipendente dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) sfrutta le proprietà paramagnetiche intrinseche dell'emoglobina.4 La transizione dall'ossiemoglobina diamagnetica alla deossiemoglobina paramagnetica induce differenze di suscettività magnetica, con conseguente cambiamento nell'intensità del segnale di risonanza magnetica e quindi generazione di contrasto dipendente dall'ossigeno. Pertanto l'imaging BOLD fornisce informazioni sull'ossigenazione del tessuto miocardico. Poiché l'ipossia è l'iniziatore della cascata ischemica, è stato ipotizzato che la valutazione dell'ossigenazione miocardica regionale con l'imaging BOLD rifletta più direttamente lo squilibrio tra l'offerta e la domanda di ossigeno e sia sensibile per rilevare la CAD. In effetti, la valutazione iniziale dell'imaging BOLD per il rilevamento di CAD ha prodotto risultati promettenti.5-7 Inoltre, BOLD ha fornito informazioni patologiche su altre patologie del miocardio. La perfusione miocardica (flusso sanguigno) può essere dissociata dall'ossigenazione, cioè l'ipoperfusione non è necessariamente commisurata all'ipossia tissutale. Ad esempio, la richiesta miocardica di ossigeno può essere sottoregolata nel miocardio in letargo e può essere sovraregolata nella cardiomiopatia ipertrofica (HCM) a causa dell'aumento del costo del metabolismo energetico. Nei portatori di mutazione HCM senza ipertrofia ventricolare sinistra, Karamitsos et al. hanno dimostrato una riserva di perfusione miocardica normale, ma un'ossigenazione miocardica anormale durante lo stress, probabilmente spiegata dal fatto che le mutazioni del gene del sarcomero aumentano il costo energetico della contrazione prima dell'inizio dell'ipertrofia.8

Tuttavia, l'imaging BOLD è associato a una serie di svantaggi. In primo luogo, poiché il segnale BOLD riflette la deossiemoglobina che è confinata nei vasi sanguigni, non riflette veramente lo stato dell'ossigeno nei tessuti.9 In secondo luogo, il segnale BOLD dipende anche dalla geometria del vaso, dai cambiamenti nel flusso sanguigno e nel volume del sangue, che possono quindi confondere il segnale.9 Infine, le tecniche CMR utilizzate per misurare il segnale BOLD (T2* di T2) non sono quantitative poiché una variazione di T2* o T2 non può essere correlata a una variazione della pressione parziale dell'ossigeno (PO2). Invece, le misurazioni semi-quantitative vengono effettuate utilizzando l'intensità del segnale e si presume che riflettano l'ossigenazione.

La risonanza magnetica potenziata dall'ossigeno (OE-MRI) supera potenzialmente queste limitazioni. L'ossigeno stesso ha proprietà paramagnetiche; aumenta il tasso di rilassamento longitudinale del protone (R1) dell'acqua contenente ossigeno disciolto.10 La variazione misurata di R1 (= 1/T1, dove il tempo di rilassamento T1 è una proprietà magnetica intrinseca di tutti i tessuti) indotta dalla respirazione di ossigeno è direttamente proporzionale alla variazione di PO2. Nella OE-MRI viene misurata la variazione di R1 durante la respirazione di elevate concentrazioni di ossigeno. I vantaggi di OE-MRI rispetto a BOLD sono quindi che è sensibile all'ossigenazione dei tessuti, non dipende dalle variazioni del flusso sanguigno e del volume ed è veramente quantitativa, poiché la variazione di R1 è direttamente proporzionale alla variazione di PO2. Quindi offre potenzialmente una misura quantitativa dell'ossigenazione miocardica. L'OE-MRI è stata utilizzata per valutare l'ossigenazione del tessuto polmonare,11 l'ossigenazione del tumore solido12 e per valutare l'ossigenazione della placenta nelle donne in gravidanza13 su scanner MRI clinici convenzionali con risultati molto incoraggianti.

La OE-MRI non è stata applicata al cuore. Ipotizziamo che l'OE-MRI consentirà una valutazione non invasiva, non ionizzante e quantitativa dell'ossigenazione del tessuto miocardico, cioè priva di agenti di contrasto esogeni. In tal caso, l'OE-MRI offrirà un enorme potenziale in termini di diagnosi e gestione della CAD e in termini di fornitura di informazioni fisiopatologiche sulle malattie cardiache.