Multivariabele beoordeling van coronaire hartziekte met behulp van cardiale CT-beeldvorming

Achtergrond

Multidetector computertomografie (MDCT) is de meest recente toevoeging aan het arsenaal aan modaliteiten voor cardiale beeldvorming. Met zijn ongeëvenaarde ruimtelijke resolutie en gevestigde technieken voor contrastverbetering met behulp van conventionele middelen op basis van jodium, maakt het visualisatie van kransslagaders mogelijk en wordt het daarom steeds vaker gebruikt als alternatief voor invasieve coronaire angiografie (ICA) (de Roos A. et al. 07, Deetjen et al. 07, Schroeder et al. 08). De diagnostische waarde van niet-invasieve coronaire angiografie (CTCA) is vastgesteld ten opzichte van conventionele technieken die worden gebruikt voor de diagnose en evaluatie van coronaire hartziekte (CAD), waaronder ICA (Budoff et al. 07, Leber et al. 05, Raff et al. 05 ,Rubinshtein et al. 07) en SPECT myocardiale perfusiebeeldvorming (MPI) (Hacker et al. 07,Rubinshtein et al. 07,Schuijf et al. 06). Desalniettemin is de fysiologische betekenis van middelmatige stenose gedetecteerd door CTCA bij individuele patiënten onbekend en dergelijke patiënten worden routinematig doorverwezen voor stresstests om de individuele therapeutische strategie te bepalen. Er is gesuggereerd dat de intramyocardiale distributie van contrast tijdens de arteriële fase van versterking gerelateerd kan zijn aan myocardiale perfusie (Cury et al. 07). Verschillende onderzoeken hebben hypo-versterkte gebieden aangetoond die overeenkomen met myocardlittekenweefsel bij een klein aantal patiënten na een myocardinfarct (MI) (Gerber et al. 06, Henneman et al. 06, Mahnken et al. 05, Nieman et al. 06, Nikolaou et al. 05), en in diermodellen van acuut MI (George et al. 07, Gerber et al. 06, Hoffmann et al. 04, Lardo et al. 06). Onze hypothese is dat perfusie-informatie, die kan worden geëxtraheerd uit beelden verkregen voor CTCA zonder extra blootstelling aan straling of contrastbelasting, een nuttige aanvulling zou kunnen zijn op de MDCT-evaluatie van ischemische hartziekte (IHD).

Dienovereenkomstig hebben we onlangs een studie voltooid die is opgezet om de waarde te bepalen van MDCT-beoordeling van myocardperfusie in rust bij opeenvolgende patiënten die naar CTCA zijn verwezen. In deze studie hebben we een nieuwe techniek ontwikkeld en getest voor kwantitatieve beoordeling van myocardiale perfusie op basis van analyse van MDCT-beelden verkregen voor CTCA. De nauwkeurigheid van MDCT-perfusie in rust werd getest tegen zowel ICA als MPI. Beide protocollen bevatten een gedetailleerd onderzoek naar de bronnen van intertechnische onenigheid.

Vergelijkingen met ICA onthulden dat de meeste perfusieafwijkingen die op MDCT-beelden in rust werden gedetecteerd, verband hielden met een eerder MI, zoals eerder gemeld (Gerber et al. 06, Henneman et al. 06, Mahnken et al. 05, Nieman et al. 06 ,Nikolaou et al. 05), of verminderde bloedtoevoer secundair aan significante stenose. Deze eerder onbekende bevinding kan belangrijke klinische implicaties hebben in de context van detectie van myocardischemie. Hoewel vergelijkingen met MPI-gegevens in rust een hoge mate van overeenstemming lieten zien, merkten we een groot aantal perfusiedefecten op die niet werden bevestigd door MPI in rust. Deze schijnbare "vals-positieve" bevindingen bleken ofwel direct verband te houden met een suboptimale beeldkwaliteit of waren echt-positieven in vergelijking met stress-MPI. Deze laatste verrassende bevinding kan waarschijnlijk worden verklaard door de effecten van nitroglycerine die wordt gebruikt tijdens MDCT-beeldvorming, evenals mogelijke vaatverwijdende effecten van op jodium gebaseerde contrastmiddelen (Limbruno et al. 00), die tot op zekere hoogte die van vaatverwijdende stressmiddelen kunnen nabootsen. gebruikt tijdens MPI, namelijk adenosine of dipyridamol.

De belangrijkste conclusie van deze recente studies was dat toekomstige studies nodig zijn om het volledige diagnostische potentieel van MDCT-perfusie te onderzoeken bij gebruik in combinatie met vaatverwijdende stress.

Doelstellingen

Daarom plannen we een nieuwe studie waarin MDCT-beeldvorming zal worden uitgevoerd tijdens vaatverwijdende stress bij opeenvolgende patiënten die zijn doorverwezen voor klinisch geïndiceerde CTCA. Myocardiale perfusie zal worden beoordeeld met behulp van kwantitatieve volumetrische analyse van myocardiale röntgenverzwakking en vergeleken met ICA- of MPI-bevindingen in een subgroep van patiënten die ook een van deze tests ondergaan.

methoden

We zullen prospectief 120 opeenvolgende patiënten bestuderen die naar CTCA zijn verwezen voor de evaluatie van CAD. MDCT-beeldvorming zal worden uitgevoerd volgens het standaard klinische protocol, dat zal worden aangepast om het vaatverwijdende stressmiddel Regadenoson (Astellas Pharmaceutical) op te nemen dat onlangs door de FDA is goedgekeurd voor klinisch gebruik. Deze selectieve A2A-agonist wordt toegediend volgens de richtlijnen van de fabrikant. Beeldvorming wordt uitgevoerd tijdens het piekeffect.

Er zullen standaard contra-indicaties voor CTCA worden waargenomen, waaronder bekende allergieën voor jodium, nierdisfunctie (creatinine >1,4 mg/dl), onvermogen om de adem in te houden gedurende 10 seconden. Afbeeldingen worden verkregen met behulp van een MDCT-scanner (256-kanalen, Philips) met behulp van retrospectieve ECG-gating. Een niet-ionisch gejodeerd contrastmiddel (Omnipaque-350, Amersham) wordt geïnjecteerd in een rechter antecubitale ader (80-120 ml afhankelijk van het lichaamsgewicht, met 5-6 ml/sec), gevolgd door een chaser-bolus van 20-50 ml (70 ml). % zoutoplossing, 30% contrast, bij 5 ml/sec). Beeldacquisitie wordt geactiveerd door het verschijnen van contrast in de dalende thoracale aorta en wordt uitgevoerd tijdens onderbroken ademhaling.

Een extra reeks beelden zal 10 minuten later worden verkregen om vertraagde contrastverbetering te visualiseren, die wordt gebruikt om de levensvatbaarheid in gehyperfuseerd myocardium te schatten. Deze set afbeeldingen wordt verkregen zonder injectie van contrast of regadenoson. Prospectieve ECG-gating zal worden gebruikt om een ​​enkele fase van een hartcyclus te verkrijgen om de totale stralingsdosis te minimaliseren.

Regionale MDCT-perfusiemetingen

Volumetrische MDCT-perfusieanalyse zal worden uitgevoerd met behulp van aangepaste software uit dezelfde fase van de hartcyclus die wordt gebruikt voor CTCA (75% van het RR-interval bij de meeste patiënten). Semi-automatische detectie van de endo- en epicardiale oppervlakken zal worden uitgevoerd op basis van de level set-benadering, zoals eerder beschreven (Corsi et al. 05), en het myocardium zal worden verdeeld in 16 segmenten (6 basale, 6 midventriculaire, 4 apicaal) met behulp van standaardsegmentatie. In elke 3D-myocardiale ROI wordt de gemiddelde röntgenverzwakking gemeten en gedeeld door de gemiddelde verzwakking gemeten in de overeenkomstige ROI in de controlegroep van normale proefpersonen. Deze normalisatie zal de intersegmentele heterogeniteit in röntgenstralingsverzwakking compenseren. De resulterende waarde wordt vervolgens vermenigvuldigd met de verhouding tussen het gemiddelde van de hoogste drie verzwakkingswaarden gemeten in de controlegroep en bij de individuele patiënt. Deze herschaling compenseert verschillen in contrastniveaus tussen patiënten. De resulterende waarde wordt gebruikt als de MDCT-myocardperfusie-index.

Objectieve detectie van regionale MDCT-perfusieafwijkingen

Per definitie is de MDCT-perfusie-index (subendocardiaal en transmuraal) verkregen in de controlegroep ongeveer gelijk aan 1 in alle segmenten. De SD van deze index gemiddeld over de 16 segmenten, SD16, zal worden gebruikt om de drempel te bepalen voor automatische detectie van perfusieafwijkingen, die zal worden gedefinieerd als [1-SD16] voor alle segmenten. Daarom zullen bij elke patiënt segmenten waarin de perfusie-index onder deze drempel ligt, als abnormaal worden beschouwd. Een territorium van een individuele kransslagader wordt als abnormaal beschouwd wanneer de perfusie-index in ten minste één segment abnormaal is. Voor de analyse per patiënt wordt abnormale perfusie gediagnosticeerd wanneer ten minste één gebied abnormaal is.

Vergelijkingen tussen technieken

De anatomie van de kransslagader afgebeeld op de MDCT-volumeweergave van elke patiënt zal worden gebruikt om het perfusiegebied van elke slagader en zijn hoofdtakken te bepalen, d.w.z. om elk myocardsegment toe te wijzen aan het gebied van een specifieke kransslagader. Vergelijkingen tussen technieken zullen worden uitgevoerd op segment-voor-segment, vasculair gebied en patiënt-per-patiënt basis. Overeenkomsten tussen technieken zullen worden beoordeeld door zowel concordanties (echt positief en echt negatief) als discordanties (fout positief en fout negatief) te tellen op basis van segment, vasculair gebied en patiënt. Voor elke vergelijking worden deze tellingen gebruikt om de gevoeligheid, specificiteit, positieve en negatieve voorspellende waarden (PPV, NPV) en algehele nauwkeurigheid te berekenen.

Verwachte resultaten

We verwachten dat ongeveer 60% van de studiepatiënten MPI- of ICA-gegevens (of beide) beschikbaar zal hebben als referentie voor vergelijkingen met MDCT. We verwachten dat het combineren van MDCT-beeldvorming met vaatverwijdende stress zeer haalbaar zal blijken te zijn en dat perfusieafwijkingen die op MDCT-beelden worden gedetecteerd, zullen correleren met de bevindingen van stress-MPI en/of ICA.

Betekenis

Voor zover wij weten, zal dit de eerste studie zijn die kwantitatieve MDCT-evaluatie van myocardperfusiebeeldvorming met vaatverwijdende stress tegen MPI/ICA-referentie valideert bij opeenvolgende patiënten die zijn doorverwezen voor CTCA. Omdat de toevoeging van stressperfusie-informatie het mogelijk maakt om de klinische betekenis van coronaire laesies in dezelfde test op te helderen, belooft een dergelijke toevoeging niet alleen de nauwkeurigheid van cardiale CT bij de diagnose en evaluatie van IHD te verbeteren, maar zal waarschijnlijk ook een kostenpost blijken te zijn. -effectief, single-stop alternatief voor dure seriële testen. We verwachten dat de resultaten van onze studie het gebruik van deze methodologie zullen ondersteunen bij elke patiënt die wordt doorverwezen voor CTCA, vergelijkbaar met het routinematige gebruik van vaatverwijdende stress bij MPI.