Gehyperpolariseerd 13C pyruvaat-MRI en FDG-PET in een enkel examen voor de prognose van ischemische cardiomyopathie (FDG PET-HP MRI)

1. Studie Rationale en significantie 1.1. Ischemische cardiomyopathie en de behoefte aan geavanceerde beeldvormingsbenaderingen ischemische cardiomyopathie (ICM) is een progressieve aandoening die wordt gekenmerkt door myocardiale disfunctie als gevolg van verminderde coronaire perfusie, meestal veroorzaakt door onderliggende kransslagaderziekte (CAD) of eerdere myocardiale infarct (MI). De prognose van ICM blijft slecht, met hoge percentages morbiditeit en mortaliteit ondanks de vooruitgang in farmacologische, interventionele en chirurgische therapieën. Een belangrijke klinische uitdaging bij het beheer van ICM is de nauwkeurige en uitgebreide beoordeling van myocardiale levensvatbaarheid en metabole functie om de juiste revascularisatiestrategieën te begeleiden. Traditionele beeldvormingstechnieken, waaronder late gadolinium-verbeterde cardiale magnetische resonantie beeldvorming (LGE-CMR), single-foton emissie computertomografie (SPECT) en dobutamine-stress echocardiografie, bieden structurele en functionele inzichten maar zijn beperkt in hun vermogen om metabolische veranderingen dynamisch te beoordelen metabolische veranderingen die voorafgaan aan onomkeerbare myocardiale schade.

   1.2. Beperkingen van de huidige beeldvormingsmodaliteiten bij het beoordelen van de levensvatbaarheid en het metabolisme bestaande niet-invasieve beeldvormingsbenaderingen voor myocardiale levensvatbaarheidsbeoordeling zijn voornamelijk afhankelijk van anatomische markers van fibrose, contractiele reserve of statische glucosemetabolisme, die meerdere beeldvormingssessies vereisen met verschillende modaliteiten. Deze benaderingen vormen verschillende beperkingen, waaronder discordante resultaten tussen beeldvormingstechnieken, verhoogde patiëntlast als gevolg van meerdere afspraken en vertragingen in behandelingsbeslissingen. Wat nog belangrijker is, het ontbreken van een geïntegreerde beeldvormingsstrategie beperkt het vermogen om realtime metabole aanpassingen te beoordelen die het potentieel van het myocardiale herstel na de revascularisatie kunnen voorspellen.

   1.3. De reden voor een gecombineerde HP-13C MRI en FDG-PET-beeldvormingsbenadering De voorgestelde studie probeert deze beperkingen te overwinnen door een nieuwe geïntegreerde metabole beeldvormingsmethode te gebruiken die hyperpolariseerde 13C-pyruvaat magnetische resonantie-beeldvorming (HP-13C-MRI) en [¹⁸F] combineren Fluorodeoxyglucose positronemissietomografie (FDG-PET) in een enkel onderzoek. HP-13C-MRI biedt realtime metabole fluxinformatie, waardoor directe visualisatie van substraatgebruik en oxidatief metabolisme mogelijk is, terwijl FDG-PET kwantificering van glucose-opname en levensvatbaarheidsbeoordeling mogelijk maakt. Door gelijktijdig metabole, levensvatbaarheid en mechanische functiegegevens te verwerven, kan deze hybride benadering het diagnostische paradigma voor ischemische cardiomyopathie transformeren.

2. Studiedoelstellingen en hypothesen 2.1. Primaire doelstelling Het primaire doel van deze studie is om te bepalen of gelijktijdige HP-13C-MRI en FDG-PET-beeldvorming de beoordeling van myocardiale levensvatbaarheid en metabole functie in ischemische cardiomyopathie kunnen verbeteren in vergelijking met huidige standaard beeldvormingsbenaderingen.

   2.2. Secundaire doelstellingen

   De secundaire doelstellingen omvatten:

   2.2.1. Het vaststellen van baseline myocardiale metabolisme, levensvatbaarheid en mechanische functieparameters bij gezonde proefpersonen met behulp van gecombineerde HP-13C-MRI en FDG-PET om te dienen als referentie voor latere patiëntcohorten.

   2.2.2. Evaluatie van metabole afwijkingen bij preoperatieve patiënten met ischemische cardiomyopathie en lage linkerventrikelfractie (LVEF) om metabole activiteit te correleren met ernst van de klinische ziekten en de resultaten van revascularisatie.

   2.2.3. Het uitvoeren van een longitudinale beoordeling van myocardiaal metabolisme en functie na chirurgische revascularisatie om de voorspellende waarde van baseline metabole beeldvorming voor post-chirurgisch myocardiaal herstel te bepalen.

   2.3. Primaire hypothese wordt verondersteld dat de gelijktijdige verwerving van metabole en levensvatbaarheidsgegevens via HP-13C-MRI en FDG-PET in een enkele beeldvormingssessie een superior diagnostische nauwkeurigheid en prognostische waarde voor ischemische cardiomyopathie zal bieden in vergelijking met standaard beeldvormingstechnieken die afzonderlijk worden uitgevoerd.

   2.4. Secundaire hypothesen 2.4.1. Bij gezonde personen met een normale myocardiale functie zullen HP-13C-MRI en FDG-PET normale metabolische fluxpatronen vaststellen, die aanzienlijk zullen verschillen van die waargenomen bij patiënten met ischemische cardiomyopathie.

   2.4.2. Bij preoperatieve patiënten met ischemische cardiomyopathie zullen metabole stieringen die via HP-13C-MRI worden gedetecteerd, correleren met regionale glucoseopname op FDG-PET en inzicht geven in myocardiale segmenten met omkeerbare disfunctie.

   2.4.3. Post-Cabg follow-up beeldvorming zal metabole verbetering in levensvatbare myocardiale segmenten aantonen, wat het potentieel van preoperatieve metabole beeldvorming bevestigt als een voorspellend hulpmiddel voor myocardiaal herstel na de revascularisatie.

3. Studieontwerp en methodologie 3.1. Studietype en ontwerp Dit is een prospectief, single-center, niet-blind translationeel onderzoeksonderzoek met een hybride PET-MR-scanner voor gelijktijdige beeldvorming.

   3.2. Studiepopulatie en groepstoewijzing

   In totaal zullen 12 menselijke proefpersonen worden ingeschreven, gestratificeerd in drie groepen:

   3.2.1. Gezonde controlegroep (n = 6) bestaande uit personen met normale LVEF (> 50%) om metabole en levensvatbaarheidsreferentiewaarden vast te stellen.

   3.2.2. Pre-cabg ischemische cardiomyopathiedroep (n = 6) bestaande uit patiënten met verminderde LVEF (<35%) die geplande bypass-enten van de kransslagader ondergaan (CABG).

   3.2.3. Post-Cabg follow-upgroep (n = 6 na 4-6 maanden, n = 6 na 10-12 maanden) bestaande uit hetzelfde pre-cabg-cohort dat post-chirurgische follow-up beeldvorming ondergaat om het metabolisch herstel te beoordelen.

   3.3. Studieprocedures 3.3.1. Alle deelnemers zullen een of twee beeldvormingssessies ondergaan met HP-13C-MRI en FDG-PET in een enkele sessie met behulp van een hybride PET-MR-scanner.

   3.3.2. Deelnemers zullen voor en na beeldvorming bloedbemonstering ondergaan om belangrijke metabole biomarkers te meten, waaronder lactaat, pyruvaat, triglyceriden, insuline en glucose.

   3.3.3. Klinische cardiale beeldvormingsgegevens, waaronder echocardiografie, SPECT myocardiale perfusiebeeldvorming en invasieve coronaire angiografie, zullen worden verzameld voor correlatie met metabole beeldvormingsbevindingen.

   3.4. Imaging Protocol 3.4.1. Gehyperpolariseerd 13c pyruvaat MRI -acquisitie 3.4.1.1. Hyperpolariseerd [1-13c] pyruvaat zal dynamisch worden geïnjecteerd en realtime conversie naar metabole tussenproducten (bicarbonaat en lactaat) zal worden gemeten.

   3.4.1.2. Cardiale 13C-beeldvormingssequenties zullen worden gebruikt om myocardiale metabole flux te kwantificeren, gericht op segmentale variaties in het oxidatieve metabolisme.

   3.4.2. FDG-PET Acquisition 3.4.2.1. De opname van de FDG zal worden gemeten om de levensvatbaarheid van de myocard en het regionale glucosemetabolisme te beoordelen.

   3.4.2.2. Metabole activiteit zal worden vergeleken in ischemische en niet-ischemische myocardiale regio's.

4. Gegevensanalyse en statistische overwegingen 4.1. Primaire statistische analyse 4.1.1. HP-13C MRI- en FDG-PET-gegevens worden geanalyseerd met behulp van op MATLAB gebaseerde reconstructie- en analysepijpleidingen.

   4.1.2. Kwantitatieve metabole parameters, inclusief bicarbonaat-lactaatverhouding en myocardiale FDG-opname, zullen worden vergeleken tussen studiegroepen.

   4.1.3. Statistische significantie zal worden bepaald met behulp van een ongepaarde t-test (α = 0,05, eenzijdig) voor vergelijkingen met twee groepen en ANOVA/2-Way ANOVA voor vergelijkingen met meerdere groepen.

   4.2. Steekproefgrootte rechtvaardiging 4.2.1. De steekproefgrootte van 12 proefpersonen (24 beeldvormingssessies) is gebaseerd op haalbaarheid en eerdere studies die significante metabole verschillen aantonen met HP-13C MRI in kleine cohorten.

   4.2.2. Powerberekeningen suggereren dat deze steekproefgrootte voldoende zal zijn om klinisch relevante verschillen in myocardiale metabole parameters te detecteren met een geschatte effectgrootte van 1,0 en 80% vermogen bij α = 0,05.

5. Veiligheids- en risicooverwegingen 5.1. Blootstelling aan straling 5.1.1. Het gecombineerde HP-13C MRI- en FDG-PET-protocol zal resulteren in een stralingsblootstelling van ~ 10,5 MSV, binnen acceptabele diagnostische limieten.

5.1.2. Blootstelling aan straling zal worden gevolgd om te voldoen aan institutionele en regelgevende richtlijnen.

5.2. Bijwerkingen Monitoring 5.2.1. Proefpersonen zullen nauwlettend worden gevolgd tijdens beeldvorming, met continue ECG- en bloeddrukbewaking.

5.2.2. Alle bijwerkingen worden gerapporteerd en beheerd volgens institutionele veiligheidsprotocollen.