심장의 산소 강화 자기 공명 영상(OE-MRI): 타당성 조사 (OE-MRI)

심근 허혈의 존재와 중증도를 결정하는 것은 관상 동맥 질환(CAD)의 효과적인 관리의 핵심 목표입니다. 치료되지 않은 허혈은 불리한 결과의 중요한 결정 요인이며, 허혈에 의한 재혈관화의 이점은 잘 알려져 있습니다.1

관상동맥 질환의 해부학적 외관은 심근 허혈을 잘 예측하지 못합니다.1 2 따라서 관상동맥 협착증의 기능적 중증도에 대한 동시 평가는 혈관재생술을 안내하는 데 사용됩니다.3 임상 환경에서는 핵 기술, 심초음파, 심혈관 자기 공명(CMR) 등 다양한 영상 방법을 사용할 수 있습니다. 이러한 양식은 흐름 이질성과 수축성 이상을 평가하지만 이들은 심근 허혈의 대리자 역할을 합니다. 허혈 자체는 측정되지 않습니다. 또한, 이러한 기능적 이미징 방식은 외인성 조영제의 사용에 의존하며, 이는 작지만 추가 위험을 수반하고 특정 인구에서 금기일 수 있습니다.

혈중 산소 농도 의존적(BOLD) 영상은 헤모글로빈의 고유한 상자성 특성을 이용합니다.4 반자성 옥시헤모글로빈에서 상자성 데옥시헤모글로빈으로의 전이는 자기 자화율 차이를 유도하여 자기 공명 신호 강도의 변화를 초래하고 그에 따라 산소 의존적 대조를 생성합니다. 따라서 BOLD 이미징은 심근 조직 산소화에 대한 통찰력을 제공합니다. 저산소증이 허혈 캐스케이드의 개시자이기 때문에 BOLD 이미징을 사용한 국소 심근 산소화의 평가는 산소 공급과 수요 사이의 불균형을 보다 직접적으로 반영하고 CAD 감지에 민감할 것으로 가정되었습니다. 실제로 CAD 감지를 위한 BOLD 이미징의 초기 평가는 유망한 결과를 낳았습니다.5-7 또한 BOLD는 다른 심근 병리에 대한 병리학적 통찰력을 제공했습니다. 심근 관류(혈액 흐름)는 산소 공급과 분리될 수 있습니다. 즉 저관류가 반드시 조직 저산소증에 상응하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 심근 산소 요구량은 에너지 대사 비용 증가로 인해 동면 심근에서 하향 조절될 수 있고 비대성 심근병증(HCM)에서 상향 조절될 수 있습니다. 좌심실 비대가 없는 HCM 돌연변이 보인자에서 Karamitsos 등은 정상적인 심근 관류 예비력을 보였지만 스트레스 동안에는 비정상적인 심근 산소화를 보였으며, 아마도 sarcomere 유전자 돌연변이가 비대가 시작되기 전에 수축 에너지 비용을 증가시킨다는 사실로 설명될 수 있습니다.8

그러나 BOLD 이미징에는 여러 가지 단점이 있습니다. 첫째, BOLD 신호는 혈관에 국한된 디옥시헤모글로빈을 반영하기 때문에 조직의 산소 상태를 제대로 반영하지 않습니다.9 둘째, BOLD 신호는 혈관 구조, 혈류 및 혈액량의 변화에 ​​따라 달라지므로 신호를 혼란스럽게 만들 수 있습니다.9 마지막으로, BOLD 신호(T2의 T2*)를 측정하는 데 사용되는 CMR 기술은 T2* 또는 T2의 변화가 산소 분압(PO2)의 변화와 관련될 수 없기 때문에 정량적이지 않습니다. 대신, 신호 강도를 사용하여 반정량적 측정이 이루어지며 산소화를 반영하는 것으로 가정합니다.

산소 강화 자기 공명 영상(OE-MRI)은 잠재적으로 이러한 한계를 극복합니다. 산소 자체는 상자성 특성을 가지고 있습니다. 그것은 용존 산소를 함유한 물의 양성자 세로 이완율(R1)을 증가시킵니다.10 산소 호흡에 의해 유도된 R1(= 1/T1, 여기서 T1 이완 시간은 모든 조직의 고유한 자기 특성)의 측정된 변화는 PO2의 변화에 ​​정비례합니다. OE-MRI에서 상승된 산소 농도를 호흡할 때 R1의 변화가 측정됩니다. 따라서 BOLD에 비해 OE-MRI의 이점은 조직 산소화에 민감하고 혈류 및 부피의 변화에 ​​의존하지 않으며 R1의 변화가 PO2의 변화에 ​​정비례하기 때문에 진정한 정량적이라는 것입니다. 따라서 그것은 잠재적으로 심근 산소화의 정량적 측정을 제공합니다. OE-MRI는 기존의 임상 MRI 스캐너에서 폐 조직 산소화,11 고형 종양 산소화12 및 임산부의 태반 산소화를 평가하는 데 사용되어 매우 고무적인 결과를 얻었습니다.

OE-MRI는 심장에 적용되지 않았습니다. 우리는 OE-MRI가 외인성 조영제가 없는 심근 조직 산소화의 비침습적, 비이온화 및 정량적 평가를 허용할 것이라고 가정합니다. 그렇다면 OE-MRI는 CAD의 진단 및 관리 측면에서, 그리고 심장 질환에 대한 병태생리학적 통찰력을 제공한다는 측면에서 엄청난 잠재력을 제공할 것입니다.