대동맥 확장 및 파열 예측 (DilAo)

1. 연구 목적 이 연구의 목적은 대동맥 확장에 대한 예후 인자를 탐색하는 것입니다. 보다 구체적으로 그것은 급속한 대동맥 확장 위험이 높은 환자를 식별하는 데 사용할 수 있는 예후 영상 매개변수를 식별하고 집중적으로 영상 방법을 따라야 합니다.

2. 서브 트라이얼

1. 임상 연구 1 연구의 첫 번째 단계의 목적은 확장된 대동맥에 특징적이고 대동맥 확장 또는 소인이 있는 환자의 향후 예후를 평가하는 데 사용될 수 있는 4D MRI 흐름 매개변수를 식별하는 것을 목표로 합니다.
2. 임상 연구 2 이 연구의 두 번째 단계는 어떤 매개변수가 실생활에서 대동맥 확장을 예측하고 따라서 향후 더 집중적인 이미징을 위해 환자를 선택하는 데 사용될 수 있는지 알아보기 위해 임상 이미징 후속 조치에서 식별된 흐름 매개변수를 사용하는 것을 목표로 합니다.
3. 연구 3 - 대동맥의 분자 병리학, 조직학 및 유전학 연구의 이 부분의 목적은 대동맥 팽창 소인이 있는 환자에서 대동맥의 분자 생물학, 조직학, 탄성 및 유전학의 차이를 알아내는 것입니다. 특히 결합조직 및 혈관평활근층 형성에 영향을 미치는 세포인자에 대해 연구한다.

3. 방법

1. 환자 모집단 모든 환자와 건강한 지원자는 연구에 대한 서면 동의서를 제공합니다. 북부사보병원지구 윤리위원회는 임상시험을 승인했다.

연구 1 연구의 첫 번째 단계에는 해부학적 또는 기능적 BAV 또는 쿠오피오 대학 병원(KUH) 방사선과에서 일상적인 대동맥 MRI를 위해 예정된 대동맥 확장 소인이 있는 기타 질병이 있는 20명의 환자가 포함됩니다. 4D 흐름 MRI는 일상적인 2D MRI 직후에 실시되며 영상 시간을 약 20분 연장합니다. 20명의 건강한 자발적 통제가 연구 그룹과 부서의 직원으로부터 모집될 것이며 유사한 이미징 절차를 위해 일정이 잡힐 것입니다. 이 일회성 이미징 데이터에서 분석된 주요 매개변수는 최대 유속과 흐름의 이심률, 흐름 와도 및 벽 전단 응력입니다. 또한, 대동맥 강성 및 기하학과 관련된 매개변수가 본 연구에서 결정될 것입니다. 환자와 건강한 대조군 사이의 4D 유동 MRI 매개변수의 비교가 수행될 것이며, 4D 유동 매개변수는 또한 연구 환자와 건강한 대조군 모두에서 기존의 2D 유동 매개변수와 비교될 것입니다.

연구 2 후속 연구를 위해 첫 번째 연구 환자의 경우와 동일한 방식으로 100명의 환자를 모집합니다. 포함 기준은 다음과 같습니다: 성인(연령 > 18세), 이전에 문서화된 대동맥 확장, 문서화된 해부학적 또는 기능적 BAV 또는 대동맥 확장 위험 증가를 유발하는 기타 유전 장애, MRI에 대한 금기 사항 없음. 유사한 대동맥 MRI가 임상 연구 1 동안 수행됩니다. 단, 첫 MRI 촬영 후 6개월 이후부터 5년 동안 매년 추적 촬영을 하게 됩니다. 동일한 4D 및 2D 흐름 매개변수가 첫 번째 연구에서와 같이 분석됩니다. 대동맥 치수에 대한 4D(및 2D) 흐름 매개변수 간의 상관관계 및 대동맥 확장 정도에 특별한 관심이 지정됩니다.

임상 항목 외래를 방문하는 모든 환자는 임상 검사(청진, 심부전 임상 징후, 간비대, 말초 부종, 동맥잡음)를 받게 됩니다. 12-리드 심전도 및 기본 실험실 분석(헤모글로빈, 헤마토크리트, 나트륨, 칼륨, 크레아티닌, 뇌 나트륨 이뇨 펩티드)이 수행됩니다. 환자의 서면 동의가 있는 경우 향후 분석을 위해 추가 혈액 튜브를 보관하고 환자에게 이 샘플의 목적에 대해 알립니다.

심초음파 경흉부 심초음파는 일상적인 임상 방법을 사용하여 수행됩니다. 대동맥 판막 해부학 및 대동맥 치수에 특별한 관심을 기울일 것입니다. 심장 증상의 다른 징후도 등록됩니다. 심실 치수 및 체적 매개변수뿐만 아니라 심실 수축기 및 확장기 기능이 평가됩니다.

대동맥 MRI 자기 공명 혈관 조영술 및 2D 흐름 측정 대동맥의 정적 영상은 ECG 및 호흡 관문 3D SSFP(정상 상태 자유 박동) 시퀀스로 수행됩니다[Kawel et al 2012]. 이미지 스택은 시상면에서 얻어지고 MPR 워크스테이션에서 처리되어 혈류 축에 수직인 이미지를 얻습니다. 대동맥의 직경은 외벽에서 외벽까지 측정됩니다. 대동맥의 가장 넓은 직경이 결정되고 일상적으로 대동맥의 직경은 8개의 미리 결정된 레벨에서 측정됩니다.

4D 위상차 MRI MRI 위상차를 기반으로 대동맥의 혈류를 측정합니다. 측정은 인터리브 방식 및 측정을 사용하여 3차원에 대한 흐름 가중 그라데이션 없이 이미징 펄스 시퀀스를 반복하여 수행됩니다. 이미징 매개변수는 곧 4D MRI 흐름 측정 합의문[Dyverfelt 2015]에 따라 설정됩니다: < 2.5x2.5x2.5 mm3의 해상도, 30ms의 시간 해상도(다른 심장 단계에서 흐름의 시간 해상도), 후향적 ECG 동기화 및 호흡 운동 보상, Ernst 각도에 가까운 플립 각도 및 대동맥에서 예상되는 최대 유량보다 10% 더 높은 최대 유량이 되도록 유량 가중 구배 진폭. 이미징 볼륨은 대동맥 판막, 대동맥 호 및 심근 정점 수준에서 하행 대동맥을 덮습니다. 데이터는 백그라운드 위상 오프셋, 그라데이션 결함 및 위상 랩의 영향을 최소화하기 위해 전처리됩니다.

유동 매개변수 4D 유동 이미지에서 몇 가지 정량적 매개변수가 추출됩니다. 주요 매개변수는 대동맥의 유동 분포, 즉 최고 유속 및 이심률, 유동 소용돌이 및 혈관벽의 전단 응력을 설명하는 매개변수입니다. 또한 대동맥 판막의 기하 구조 및 기능과 관련된 여러 매개 변수가 기록됩니다. 후속 조치 동안 정량화된 매개변수의 변화 및 예후 가치가 평가됩니다.

유효성 검사를 위해 4D 흐름 매개변수는 기존의 2D 흐름 시퀀스에서 추출된 매개변수와 비교됩니다.

임상 추적 프로토콜 추적 연구(연구 2)를 위해 모집된 환자는 모집 후 반년 후 대동맥 MRI로 재선별되며 첫 번째 추적 방문 후 최대 5년까지 매년 또는 임상 추적에 따라 일정. 대동맥 확장 상태가 나타나면 더 집중적인 추적 관찰이 사용됩니다.

통계 분석 예후 인자는 적절한 다변량 분석을 사용하여 대동맥 확장 정도에 대한 흐름 매개변수 및 관련 인자를 비교하여 통계적 유의성에 대해 테스트합니다. 통계적 유의성은 p<0.05로 설정되고 높은 통계적 유의성은 p<0.01로 설정됩니다. 데이터는 SPSS for Windows 프로그램을 사용하여 분석됩니다.

연구 3

세 번째 하위 시험은 대동맥 수술이 예정된 심각한 대동맥 확장이 있는 20+100명의 환자를 등록합니다. 일상적인 대동맥 교체 수술 중에 제거된 혈관 조직에서 인간 대동맥 샘플을 수집합니다. 조직 샘플 외에도 유전 및 분자 분석을 위해 혈액 샘플을 수집합니다. 환자는 수술 전에 조직학 및 혈액 샘플에 대한 서면 허가를 제공했습니다. 절제 후 샘플은 즉시 액체 질소(냉동 샘플), PFA-PBS(조직학적 샘플) 또는 세포 분리를 위한 세포 배양 배지(내피 세포, 혈관 평활근 세포, 섬유아세포)로 옮겨집니다. 냉동 샘플은 -70°C에 보관하고 세포를 분리하여 액체 질소에 보관합니다. 조직학적 샘플은 파라핀으로 처리되어 파라핀 블록으로 저장됩니다. 샘플은 최대 10년 동안 보관되며 그 이후에는 생물학적 위험 폐기물로 폐기됩니다. 원시 데이터는 European Genome-phenome Archive(EGA)와 같은 전기 아카이브에 저장됩니다.

분석 대동맥 샘플의 분자 생물학 및 조직학은 RT-qPCR, 면역조직화학 및 다광자 현미경 이미징으로 검사됩니다. 관련 유전자의 발현 예. TGF-β, VEGF-패밀리, COX-1 및 2, eNOS/Akt 및 전염증성 사이토카인을 연구하고 모든 발현된 mRNA를 동시에 식별하는 RNA 시퀀싱을 사용하여 모든 대동맥 유전자 발현의 차이를 발견할 수 있습니다. 다른 환자 그룹. FBN1 유전자는 시퀀싱되고 돌연변이 또는 결실을 찾습니다.

대동맥 혈관 벽 구조 및 관련 유전자의 발현은 다광자 현미경 및 면역조직화학에 의해 가시화됩니다. 분리된 세포는 한 번에 하나의 살아있는 세포와 그 분자 이벤트를 연구할 수 있는 단일 세포 분석에 사용되며 혈관벽에 있는 여러 세포의 기능에 대한 완전히 새로운 정보를 제공합니다. 획득한 데이터를 질병군과 연령군으로 나누어 심장질환 상태, 대동맥 유전자 발현, 대동맥 조직학의 상관관계를 조사한다. 데이터는 또한 부록 1에 설명된 전임상 마우스 연구 및 단락 3.4에 설명된 인간 대동맥 MRI 4D 유동 이미징 연구와 연결 및 비교됩니다.

조직학적 대동맥 샘플의 생체역학 강성 및 파손 강도와 같은 생체역학적 매개변수는 대동맥 샘플에서 측정됩니다. 측정 및 분석은 동부 핀란드 대학의 BBC 그룹과 공동으로 수행됩니다. 연구된 환자 그룹의 생체역학적 매개변수를 비교하여 다변수 통계 분석의 매개변수로 사용합니다. 결과는 또한 비교되고 조직학적 및 분자 생물학의 결과와 연결됩니다.

정상 조직과 비교하기 위한 대조군 샘플은 쿠오피오 대학 병원에서 운영되는 10명의 장기 기증자로부터 수집됩니다. 샘플은 대동맥 환자에서 설명한 대로 처리됩니다.

대동맥의 수학적 모델링 20명의 환자의 이미징 데이터는 대동맥 흐름 및 벽 응력의 수학적 시뮬레이션 모델링을 위해 JAMK 응용 과학 대학에 익명으로 전송됩니다.

4. 협업 임상 연구는 임상 심장과, 심장 흉부 외과(심장 센터) 및 방사선과(임상 영상 센터)과 함께 쿠오피오 대학 병원에서 다중 전문적으로 수행됩니다. 조직 병리학, 분자 및 유전학 연구는 UEF(University of Eastern Finland) AI Virtanen Institute의 분자 과학부에서 수행됩니다. 생체 역학 테스트는 UEF의 응용 물리학과에서 진행됩니다. 대동맥 이미지의 수학적 모델링은 JAMK 응용 과학 대학에서 수행됩니다. 획득한 4D MRI 흐름 결과는 Kuopio University Hospital의 표준에 따라 분석 및 검증됩니다.