虚血性心筋症の予後のための単一の検査で、過分極13Cピルビン酸-MRIおよびFDG-PET (FDG PET-HP MRI)

1. 理論的根拠と重要性1.1を研究します。 虚血性心筋症と高度なイメージングアプローチの必要性虚血性心筋症（ICM）は、冠動脈灌流の減少による心筋機能障害を特徴とする進行性障害です。これは、基礎となる冠動脈疾患（CAD）または以前の心筋機能障害（MI）によって最も一般的なものです。 ICMの予後は、薬理学的、介入療法、および外科的療法の進歩にもかかわらず、罹患率と死亡率が高い依然として不十分です。 ICMの管理における主要な臨床的課題は、適切な血行再建戦略を導くための心筋の生存率と代謝機能の正確で包括的な評価です。 後期ガドリニウム強化心臓磁気共鳴画像法（LGE-CMR）、単一光子排出コンピューター断層撮影（SPECT）、ドブタミンストレス心エコー検査を含む従来の画像技術は、構造的および機能的な洞察を提供しますが、代謝変化を動的に評価する能力が制限されています。それは不可逆的な心筋損傷に先行します。

   1.2。 生存率と代謝を評価する際の現在のイメージングモダリティの制限心筋の生存率評価のための既存の非侵襲的イメージングアプローチは、主に線維症、収縮保護区、または静的グルコース代謝の解剖学的マーカーに依存しており、異なるモダリティの複数のイメージングセッションを必要とします。 これらのアプローチは、イメージング技術の間の不一致の結果、複数の予約による患者の負担の増加、治療の決定の遅延など、いくつかの制限をもたらします。 さらに重要なことは、統合されたイメージング戦略がないため、心筋回復の潜在的補給後のリアルタイム代謝適応を評価する能力が制限されます。

   1.3。 HP-13C MRIとFDG-PETイメージングを組み合わせた根拠は、提案された研究では、過分極化13Cピルベート磁気共鳴イメージング（HP-13C-MRI）と[¹⁸F]を組み合わせた新しい統合代謝イメージング法を採用することにより、これらの制限を克服しようとしています。単一の検査におけるフルオロデオキシグルコース陽電子放出断層撮影（FDG-PET）。 HP-13C-MRIは、リアルタイムの代謝フラックス情報を提供し、基質利用と酸化的代謝の直接的な視覚化を可能にしますが、FDG-PETにより、グルコース取り込みと生存率評価の定量化が可能になります。 代謝、生存率、および機械的関数データを同時に取得することにより、このハイブリッドアプローチは、虚血性心筋症の診断パラダイムを変換する可能性があります。

2. 研究の目的と仮説2.1。 主要な目的この研究の主な目的は、HP-13C-MRIとFDG-PETイメージングが、現在の標準イメージングアプローチと比較して、虚血性心筋症における心筋の生存率と代謝機能の評価を改善できるかどうかを判断することです。

   2.2。二次目標

   二次目標には次のものがあります。

   2.2.1。 HP-13C-MRIとFDG-PETを組み合わせた健康な被験者におけるベースラインの心筋代謝、生存率、および機械的機能パラメーターを確立し、その後の患者コホートの参照として機能します。

   2.2.2。 代謝活性を臨床疾患の重症度と血行再建策の結果と相関させるために、虚血性心筋症および左心室駆出率（LVEF）の術前患者の代謝異常の評価。

   2.2.3。 外科的血行再建術後の心筋代謝と機能の縦断的評価を実施して、外科的心筋回復のためのベースライン代謝イメージングの予測値を決定する。

   2.3。 一次仮説単一のイメージングセッションでHP-13C-MRIとFDG-PETを介した代謝および生存率データの同時取得は、虚血性心筋症の優れた診断精度と予後値を、個別に実行した標準的なイメージング技術と比較して優れた診断精度と予後値を提供すると仮定されています。

   2.4。 二次仮説2.4.1。 正常な心筋機能を持つ健康な人では、HP-13C-MRIとFDG-PETは正常な代謝フラックスパターンを確立します。これは、虚血性心筋症患者で観察された代謝磁束パターンとは大きく異なります。

   2.4.2。 虚血性心筋症の術前患者では、HP-13C-MRIを介して検出された代謝障害は、FDG-PETの局所グルコース取り込みと相関し、可逆機能障害のある心筋セグメントへの洞察を提供します。

   2.4.3。 CABG後のフォローアップイメージングは​​、実行可能な心筋セグメントの代謝改善を実証し、術前の代謝イメージングの可能性を養殖後の心筋回復の予測ツールとして確認します。

3. 研究デザインと方法論3.1。 学習タイプと設計これは、同時イメージングのためにハイブリッドPET-MRスキャナーを採用した前向き、単一中心の非盲検翻訳研究研究です。

   3.2。 集団とグループの割り当て

   合計12人の人間の被験者が登録され、3つのグループに階層化されます。

   3.2.1。 ベースライン代謝および生存率の参照値を確立するために、通常のLVEF（> 50％）の個人で構成される健康な対照群（n = 6）。

   3.2.2。 計画された冠動脈バイパス移植（CABG）を受けているLVEFの減少（<35％）の患者で構成される、CABG前虚血性心筋症グループ（n = 6）。

   3.2.3。 代謝後のフォローアップイメージングを受けている同じCABGコホートで構成される、CABG後のフォローアップグループ（4〜6か月でn = 6、10〜12か月でn = 6）。

   3.3。 研究手順3.3.1。 すべての参加者は、ハイブリッドPET-MRスキャナーを使用して、1回のセッションでHP-13C-MRIとFDG-PETを含む1つまたは2つのイメージングセッションを受けます。

   3.3.2。 参加者は、乳酸、ピルビン酸、トリグリセリド、インスリン、グルコースなどの主要な代謝バイオマーカーを測定するために、イメージングの前後に血液サンプリングを受けます。

   3.3.3。 心エコー検査、スペクトル心筋灌流イメージング、侵襲的冠動脈造影などの臨床心臓イメージングデータは、代謝イメージングの所見と相関するために収集されます。

   3.4。 イメージングプロトコル3.4.1。 過分極13Cピルビン酸MRI獲得3.4.1.1。 過分極[1-13C]ピルビン酸は動的に注入され、代謝中間体（重炭酸塩と乳酸）へのリアルタイム変換が測定されます。

   3.4.1.2。 心臓ゲート13Cイメージングシーケンスを使用して、酸化代謝の分節変動に焦点を当てた心筋代謝フラックスを定量化します。

   3.4.2。 FDG-PET取得3.4.2.1。 FDGの取り込みは、心筋の生存率と局所グルコース代謝を評価するために測定されます。

   3.4.2.2。 代謝活性は、虚血性および非虚血性心筋領域で比較されます。

4. データ分析と統計的考慮事項4.1。 一次統計分析4.1.1。 HP-13C MRIおよびFDG-PETデータは、MATLABベースの再構築および分析パイプラインを使用して分析されます。

   4.1.2。 重炭酸塩と乳酸比や心筋FDG取り込みを含む定量的代謝パラメーターは、研究グループ間で比較されます。

   4.1.3。 統計的有意性は、対応のないt検定を使用して決定されます（α= 0.05、 2グループの比較用）およびマルチグループ比較用のANOVA/2ウェイANOVAの場合。

   4.2。 サンプルサイズの正当化4.2.1。 12人の被験者（24のイメージングセッション）のサンプルサイズは、小さなコホートでHP-13C MRIとの有意な代謝の違いを示す実現可能性と以前の研究に基づいています。

   4.2.2。 電力計算は、このサンプルサイズが、α= 0.05で推定効果サイズ1.0および80％の出力で、心筋代謝パラメーターの臨床的に関連する違いを検出するのに十分であることを示唆しています。

5. 安全性とリスクの考慮事項5.1。 放射線曝露5.1.1。 HP-13C MRIとFDG-PETプロトコルの組み合わせにより、許容可能な診断限界内で、〜10.5 MSVの放射線被曝が発生します。

5.1.2。 放射線曝露は、制度的および規制ガイドラインに準拠するために監視されます。

5.2。 有害事象監視5.2.1。 被験者は、継続的なECGおよび血圧モニタリングにより、イメージング中に綿密に監視されます。

5.2.2。 有害事象は、制度的安全プロトコルに従って報告および管理されます。