Vurdering av oksygenforandringer i hjertet med kardiovaskulær magnetisk resonansavbildning

En ny SSFP-basert T2- og T2*-sensitiv sekvens som gir god FET-kontrast vil bli brukt. Den ble utviklet av forskere ved Stephenson CMR Center og Northwestern University of Chicago. Den største fordelen til tidligere BOLD-sensitive sekvenser er dens lavere mottakelighet for bevegelsesartefakter.

MR-avbildning utføres med en kommersiell 1,5 T Siemens MR-skanner (Siemens Avanto). For å oppnå et homogent magnetfelt brukes en ekstra overflatebrystspole i kombinasjon med kroppsspolen. Tre kortaksevisninger som representerer basale, midtre og apikale skiver er satt opp og brukes gjennom hele studien. Hvis den frivillige må flyttes fra sin stilling av en eller annen grunn, vil lignende kortaksevisninger bli forsøkt.

For å forbedre og videreutvikle MR-sekvensen vil teknikken bli brukt i en arm-mansjett-modell hos friske frivillige, ved bruk av reaktiv hyperemi, som er lettere å avbilde enn hjertet. BOLD-MRI-signalintensiteten til underarmen vil bli vurdert i løpet av en kort, 3 min. varig okklusjon av overarm-mansjett og følgende reaktive hyperemi.

Hovedinteressen for studien er undersøkelse av hjertet til friske frivillige så vel som pasienter med mistanke om koronar hjertesykdom med denne BOLD-MRI-teknikken. Signalintensiteten til myokardiet i hvile og etter forskjellig koronarstrømstimulering vil bli vurdert. Disse stimuli vil være farmakologiske (adenosin) så vel som endringer i arterielt CO2- og O2-trykk.

Alle forsøkspersoner som vil gjennomgå endringer i pustegassene, vil først bli undersøkt i det vaskulære forskningslaboratoriet til Dr. M. Poulin. Der vil forsøkspersonene bli kjent med det modifiserte end-tidal forcing-systemet (MEFS) og deres individuelle respons på endringer i pustegasser vil bli vurdert. En fullstendig tørrkjøring av pusteprotokollen vil bli utført, inkludert analyse av 2 kapillærblodgasser. På en andre dag vil forsøkspersonene bli studert i det temperaturkontrollerte MR-skanningsrommet ved Stephenson CMR Center i fastende tilstand de siste 4 timene. Dette inkluderer avstå fra koffein og nikotin i de foregående 4 timene. Før baseline-skanning vil det bli tatt prøver av kapillærblod fra fingeren for blodgass-, hemoglobin- og hematokritanalyse. Deretter vil den frivillige kobles til MEFS. En baseline-skanning vil deretter bli utført som omfatter lokalisering, filmavbildning, tverrsnittsstrømmåling av koronar sinus (CS) og FET MRI av tre representative kortaksede skiver. Deretter vil en intravenøs adenosininfusjon startes. Etter 3 min. MR-skanning vil bli gjentatt. Etter 5 min. av hvile vil en annen grunnlinje bli registrert. Deretter vil karbondioksidtrykket suksessivt økes i to trinn til 40 og 45 mmHg. Etter en hvileperiode på 5 minutter vil en ny baseline-skanning bli utført. Deretter vil oksygenpartialtrykket til den innåndede luften reduseres i 3 trinn som beskrevet i følgende avsnitt inntil et innåndingspartialtrykk for oksygen på 45 mmHg er oppnådd. Dette vil reflektere en arteriell oksygenmetning på omtrent 90, 85 og 80 %. Ved hvert trinn vil FET MRI (3 aksiale skiver) og tverrsnittsstrømningsmålinger av CS utføres. Etter 5 minutters hvile vil en ny baseline-skanning bli utført. Gjennom eksperimentering vil forsøkspersonen være koblet til METFS og vi vil måle ventilasjon, blodtrykk (ikke-invasivt), hjertefrekvens (elektrokardiogram) og arteriell oksygenmetning (pulsoksymetri).

Bildeanalyse: Et område av interesse vil bli tegnet rundt myokardiet til hver korte akse. Den gjennomsnittlige signalintensiteten vurderes og sammenlignes med baseline etter adenosininfusjon og ved de forskjellige nivåene av arteriell oksygenering og karbondioksidkonsentrasjon. I tillegg vil differensialanalyse for subendokardium og subepicardium bli utført.

Koronarstrømning i sinus koronar vil bli beregnet ved bruk av fasekontrast MR. Denne teknikken ble først beskrevet av van Rossum, validert i fantomer og dyrestudier og vellykket brukt i menneskelige pasientstudier. På grunn av den relativt lille diameteren til CS, kan absolutte strømningsverdier ikke være veldig nøyaktige; derfor vil den relative endringen mellom ulike nivåer av hypoksi beregnes.

Sluttpunkter:

FET SI i myokard definert som den gjennomsnittlige signalintensiteten til myokard.

Relative flytendringer i CS til baseline.