Evaluering av myokardial jernavsetning hos pasienter med hjertesvikt ved bruk av T2* MR-avbildning (CHFIRONMR)

Introduksjon

Hjertesvikt (HF) er et komplekst klinisk syndrom som skyldes en strukturell eller funksjonell hjertelidelse som svekker ventrikkelens evne til å fylles med eller støte ut blod. I Taiwan er HF en økende epidemi på grunn av den aldrende befolkningen og den økende overlevelsen av pasienter med akutt hjerteinfarkt og forskjellige andre hjertesykdommer. Den rapporterte 5- og 10-års dødeligheten varierte fra 14 % og 48,2 % hos de med nedsatt LVEF mot henholdsvis 14,1 % og 24,4 % hos de med bevart LVEF.

Diagnosen HF er basert på symptomer som er typiske for hjertesvikt, og tegn som er typiske for hjertesvikt og objektive bevis for strukturell eller funksjonell abnormitet i hjertet. Asymptomatiske strukturelle eller funksjonelle abnormiteter i hjertet (myokardremodellering) er vanligvis progressive lidelser og betraktes som forløpere for symptomatisk hjertesvikt. Derfor bør tidlig diagnose av den underliggende etiologien og årsaken alltid søkes for å veilede en passende og forebyggende behandling.

Myokard jernavsetning fører til progressiv hjertedysfunksjon og antas å være en ledende dødsårsak ved transfusjonsavhengig anemi. Endomyokardiell biopsi, som har blitt brukt til å evaluere jernavsetning i hjertet, er risikabelt og har uakseptabel prøvetakingsvariabilitet. Ikke-invasiv MR-skanning er for tiden den avbildningsmetoden som har vist seg å være pålitelig og nøyaktig for å vurdere myokardial jernbelastning. Anvendelsen av MR tverrrelaksasjonstidene T2* er vellykket demonstrert for kvantitativ vurdering av jernkonsentrasjonen i hjertet.

Formål Målet med dette prosjektet er å evaluere myokardial jernavsetning hos pasienter med hjertesvikt (HF). Avsetning av jern på myokard forventes å bli funnet hos pasienter med hjertesvikt indusert av annen årsak i stedet for transfusjonsavhengig hematologisk lidelse. I denne longitudinelle studien vil vi forsøke å analysere tilstedeværelsen og alvorlighetsgraden av myokardial jernavsetning, variasjon langs forløpet og korrelere med klinisk utfall hos pasienter med HF.

Metoder Dette er et 3-årig prosjekt om menneskelige emner med fokus på myokard jernavsetning. Direkte jernmåling av myokard ved bruk av endomyokardbiopsi er risikabelt og har uakseptabel prøvetakingsvariabilitet. Derfor er MR T2*-avbildning valgt i dette prosjektet på grunn av ikke-invasivitet og T2*-verdi korrelerer kvantitativt med alvorlighetsgraden av myokardial jernoverbelastning.

Inklusjonskriteriene for denne studien er: (1) hjertesviktpasienter diagnostisert på Keelung Chang Gung Memorial Hospital; (2) pasienter må være ≥ 20 og ≤ 70 år gamle; (3) pasienter må være villige til å gjennomgå standardbehandling og følge opp i hjertesviktsenteret; (4) pasienter må kunne gi informert samtykke. Eksklusjonskriteriene er: (1) pasienter som vurderes å være ikke-kompatible med behandling eller ikke tilgjengelige for oppfølging; (2) pasienter med kontraindikasjoner for MR-skanning, som klaustrofobi, pacemaker, metallimplantater, eller som ikke er i stand til å samarbeide for MR-studier på grunn av mental status; (3) Alvorlig nedsatt nyrefunksjon (glomerulær filtrasjonshastighet mindre enn 30 ml/min/1,73 m2); (4) gravid eller ammende; (5) historie med åpen hjertekirurgi. Medisinsk journal over kvalifiserte pasienter vil bli identifisert og sentralt gjennomgått i prosjektets fellesmøte før påmelding for å sikre studiekvaliteten.

1. st årsplan Det første året er et tverrsnittsstudium. Ved å bruke T2*-avbildning tar vi sikte på å sammenligne alvorlighetsgraden av myokardial jernavsetning hos normale forsøkspersoner og hos stabile HF-pasienter i bedring med normal eller nedsatt ejeksjonsfraksjon (EF). Totalt 60 forsøkspersoner vil bli registrert, med en gruppe behandlede HF-pasienter med normal EF (n=20), en gruppe behandlede HF-pasienter med svekket EF (n=20) og en kontrollgruppe (n=20). Kontrollgruppen består av alders- og kjønnstilpassede normale frivillige uten tidligere dokumentert hjertesykdom. I denne delen, for å sammenligne T2*-verdien til HF-pasientgruppen og normalgruppen, vil to-utvalgs t-likhetstest bli vurdert og prøvestørrelsen kan velges for å oppnå en 80 % kraft for å oppdage en klinisk meningsfull forskjell på nivå med signifikans α=0,05. G*Power 3.1.4 programvare 4 brukes til å beregne nødvendig utvalgsstørrelse for førsteårsstudiet. t-testen med to uavhengige utvalg med effektstørrelsen 0,74, signifikansnivå α=0,05 og styrke på 0,8 krever et totalt utvalg på 60 deltakere (20 for hver gruppe). Den klinisk meningsfulle effektstørrelsen er satt til 0,74 i henhold til våre små pilotstudier.
2. . og 3. år I 2. og 3. år planlegger vi en prospektiv longitudinell studie av 40 forsøkspersoner. Registrerte pasienter vil bli evaluert med hjerte-MR T2*-avbildning ved tre tidspunkt, dvs. sykdomsdebut, 6 måneder og ett år etter behandling, og vil bli fulgt opp til slutten av dette prosjektet (1,5~3-års oppfølging). Derfor vil totalt 120 MR-skanninger bli utført i 2. og 3. år. Tilstedeværelsen og alvorlighetsgraden av myokardial jernavsetning vil være korrelert med sykdomsforløpet, pasientens biokjemidata og klinisk utfall.

MR-avbildning og dataanalyse

Hjerte-MR vil bli utført i en 3-T MR-skanner med intravenøs administrering av gadolinium-basert MR-kontrastmiddel for HF-personene, for å identifisere eventuelle iskemifoucer og vurdere myokardial levedyktighet. For alle testpersonene vil EF beregnes med Simpson disksummeringsmetode ved bruk av kortakset cine steady-state frie presesjonsbilder av venstre ventrikkel (LV) som tidligere rapportert (12). LV-endokardiale grenser vil bli sporet semi-automatisert på hvert kortaksebilde oppnådd i både endediastole og endesystole for å bestemme ventrikkelhulromsområdet for hver skive. Området for sporingen for hver bildeskive vil multipliseres med skiveintervallet (skivetykkelse pluss bildegap) for å bestemme et volum for den skiven. Volumene til skivene vil bli summert for å bestemme et LV-volum. LVEF kan bestemmes av endediastolisk volum (EDV) og endesystolisk volum (ESV) ved å bruke følgende ligning:

LVEF = slagvolum (EDV - ESV) ÷ EDV ………………………………………………………. (1)

Jern i myokard ble kvantifisert ved å måle T2* (1/R2*), en MR-relaksasjonsparameter som har vist seg å variere omvendt med jernkonsentrasjonen i vevet. Denne teknikken har høy reproduserbarhet og samsvar mellom MR-skannere. MR-målinger vil bli utført ved hjelp av en 3-T klinisk MR-skanner (Skyra, Siemens AG) med ny pulssekvens (Multi Echo GRE, WIP 732, Siemens). Myokardial T2* vil bli vurdert ved bruk av en enkelt pustholdende multiekkoteknikk. Kort sagt, en enkelt 10 mm tykk kortakset midtventrikulær skive av LV vil bli ervervet ved 8 ekkotider med standard shimming i et enkelt pustestopp. For analyse vil et område av interesse i full tykkelse bli valgt i den interventrikulære septum. Signalintensiteten til denne regionen vil bli målt for hvert bilde med bruk av egendesignet programvare (CMRtools, Cardiovascular Imaging Solutions, London, Storbritannia).

Statistisk analyseplan Det vil bli beregnet beskrivende statistikk for alle kjennetegn ved studiefagene. For kontinuerlige data vil to-uavhengige-utvalgs t-test bli brukt for å teste forskjellen på T2*-verdien mellom to grupper, og variansanalysemetoder (ANOVA) vil bli brukt for å vurdere forskjellen mellom 3 eller flere grupper. De ikke-parametriske metodene til Mann-Whitney U eller Kruskal-Wallis H vil bli brukt til å sammenligne to eller flere grupper for liten prøvestørrelse eller kontinuerlige variabler som ikke følger normalfordelingen. Pearsons kjikvadrattest vil bli brukt til å evaluere sammenhengen mellom variabler. Spearman's rho-testen vil bli brukt til å korrelere LVEF og T2* verdi målt ved MR.

Forventede problemer og vanskeligheter

En av de store hindringene å overkomme er pasientinnsamling fordi dette prosjektet involverer klinisk avbildning og oppfølging. For tett koordinering av forskere ved ulike avdelinger og god drift av pasientene trenger vi en intern forskningsassistent for å sikre arbeidsflyt og datafullstendighet.

Fordi T2* ved høyt felt avtar betydelig og kvantifiseringen er sårbar for økt B0-inhomogenitet, er det spesielt utfordrende ved 3T. Derfor vil vi integrere et engasjert, tverrfaglig team av radiologer og MR-fysikere for å overvinne disse utfordringene.

For å løse de tekniske utfordringene med høy feltstyrke 3 Tesla-systemer som feltinhomogenitet og følsomhetsartefakt. Andre-ordens shimming (vanntopplinjebredde, 4,7 Hz) har vist seg i 3 Tesla MR-system å være bedre enn førsteordens (16,5 Hz) og iterativ shimming (18 Hz) og vil bli brukt i dette prosjektet for å forbedre korreksjonen av luft- og vevsfølsomhetsforskjeller.

Bruk av instrumenter MR T2*-bildestudien vil bli utført i et 3-Tesla Siemens Skyra MR-system ved Keelung Chang Gung Memorial Hospital. Det blir 60 skanninger på 1. år, og 120 skanninger på 2. og 3. år. Totalt vil det bli arrangert 180 MR-skanninger over 3 år. Gitt 45 arbeidsuker per år vil det i snitt være 1,3 skanning per uke. Hver hjerte-MR-studie vil kreve 2 skannespor (ca. 2 timer) pluss etterbehandlingstid, og vil bli belastet som kun ett spor. Skannerens tidsbelegg er godkjent i henhold til MR-reguleringen ved Radiologiavdelingen.