心血管磁気共鳴画像法による心臓内の酸素変化の評価

良好な BOLD コントラストを提供する新しい SSFP ベースの T2 および T2* 感受性シーケンスが使用されます。 これは、スティーブンソン CMR センターとシカゴ ノースウェスタン大学の研究者によって開発されました。 以前の BOLD に敏感なシーケンスに対する主な利点は、モーション アーティファクトの影響を受けにくいことです。

MR イメージングは​​、市販の 1.5 T Siemens MR スキャナー (Siemens Avanto) を使用して実行されます。 均一な磁場を得るために、追加の胸部表面コイルがボディコイルと組み合わせて使用​​されます。 基底、中間、および頂端のスライスを表す 3 つの短軸ビューが設定され、研究全体を通じて使用されます。 ボランティアが何らかの理由でその位置から移動する必要がある場合は、同様の短軸ビューが試みられます。

MRI シーケンスを改善し、さらに開発するために、心臓よりも画像化が容易な反応性充血を使用して、この技術が健康なボランティアの腕帯モデルに使用されます。 前腕の BOLD-MRI 信号強度は、3 分間という短い時間で評価されます。 持続する上腕カフ閉塞とその後の反応性充血。

この研究の主な関心は、この BOLD-MRI 技術を使用して、健康なボランティアと冠状動脈性心疾患の疑いのある患者の心臓を検査することです。 安静時およびさまざまな冠状動脈血流刺激後の心筋の信号強度が評価されます。 これらの刺激は、動脈の CO2 および O2 圧の変化と同様に、薬理学的 (アデノシン) によるものになります。

呼吸ガスの変化を受けるすべての被験者は、まず M. プーリン博士の血管研究室で検査されます。 そこで被験者は改良型呼気終末強制システム（MEFS）に慣れ、呼吸ガスの変化に対する個々の反応が評価されます。 2 つの毛細管血液ガス分析を含む、呼吸プロトコルの完全な予行演習が実行されます。 2日目、被験者はスティーブンソンCMRセンターの温度管理されたMRスキャン室で、4時間絶食状態で検査を受けます。 これには、この 4 時間以内にカフェインとニコチンを控えることが含まれます。 ベースラインスキャンの前に、血液ガス、ヘモグロビン、ヘマトクリット分析のために指から毛細管血液が採取されます。 その後、ボランティアは MEFS に接続されます。 次に、位置特定、シネイメージング、冠状静脈洞 (CS) の断面流量測定、および 3 つの代表的な短軸スライスの BOLD MRI で構成されるベースライン スキャンが実行されます。 その後、アデノシンの静脈内注入が開始されます。 3分後 MRスキャンが繰り返されます。 5分後残りの別のベースラインが記録されます。 続いて、二酸化炭素圧力を 2 段階で 40 および 45 mmHg まで増加させます。 5 分間の休止期間の後、別のベースライン スキャンが実行されます。 次に、吸気の酸素分圧は、次の段落で説明するように 3 段階で、吸気酸素分圧が 45 mmHg に達するまで低下します。 これは、約 90、85、および 80% の動脈血酸素飽和度を反映します。 各ステップで、BOLD MRI (3 軸方向スライス) と CS の断面流量測定が実行されます。 5 分間の休憩の後、別のベースライン スキャンが実行されます。 実験全体を通して、被験者は METFS に接続され、換気、血圧 (非侵襲的)、心拍数 (心電図)、動脈血酸素飽和度 (パルスオキシメトリー) が測定されます。

画像解析: 関心領域は、各短軸の心筋の周囲に描画されます。 平均信号強度が評価され、アデノシン注入後、動脈酸素化および二酸化炭素濃度のさまざまなレベルでのベースラインと比較されます。 さらに、心内膜下と心外膜下の鑑別分析も実行されます。

冠状静脈洞内の冠状動脈の流れは、位相コントラスト MRI を使用して計算されます。 この技術は、van Rossum によって最初に説明され、ファントムと動物の研究で検証され、人間の患者の研究で成功裏に使用されました。 CS の直径は比較的小さいため、絶対流量値はあまり正確ではない可能性があります。したがって、異なる低酸素レベル間の相対的な変化が計算されます。

エンドポイント:

心筋における太字のSIは、心筋の平均信号強度として定義されます。

CS のベースラインに対する相対流量の変化。