Ikke-kontrast 4DCT for å oppdage pulmonale tromboemboliske hendelser

Standardtesten for å diagnostisere PE er pulmonal computertomografiangiogram (CTA). Dette kan være uoverkommelig for noen pasienter på grunn av mengden strålingseksponering samt komplikasjoner forbundet med behovet for å bruke intravenøs (IV) kontrast. CTA kan oppdage akutt PE med en sensitivitet på 99 prosent og spesifisitet på 95 prosent når det kombineres med CT-venografi. Hos pasienter som ikke er medisinsk kvalifisert for CTA, er det andre alternativet for diagnose en ventilasjon-perfusjon (V/Q) enkeltfoton-emisjon computertomografi (SPECT) skanning. Selv om dette ofte er uoverkommelig på grunn av transport til nukleærmedisinsk avdeling, forlenget testtid, ingen test i fritimer osv. I denne studien ser etterforskerne på en alternativ metode for å diagnostisere PE-er i akuttmottaket der etterforskerne ser på ventilasjons- og perfusjonsbilder gjennom respiratorisk gated non-contrast CT (ofte kalt 4DCT).

Teknetium-99 m makroaggregert albumin (99mTc-MAA) avbildet med enkeltfoton emisjon computertomografi (SPECT) anses som standardmetoden for kvantitativ bestemmelse av lungeperfusjon. Magnetisk resonansavbildning (MRI) med kontrastmidler har blitt brukt eksperimentelt for å avbilde lungevaskulatur og vevsperfusjon. Kvantifisering av SPECT-bilder krever korrigering av innhentede data for demping og dempningskorreksjon, noe som har ført til utvikling av SPECT/CT-skannere. Lavdose-CT kan brukes til å evaluere lungeluftveisarkitekturen, lungeparenkymet og pleurarommet i forbindelse med de registrerte perfusjonsbildene som konkurrerer med CTA i sensitivitet og spesifisitet.

I en studie som sammenlignet CT-demping med SPECT-perfusjonsdefekter, ble pasienter funnet å ha hypo-attenuerte lungeregioner tilsvarende regioner med redusert perfusjon i 57 prosent av akutte lungeemboli og 88 prosent av kroniske embolitilfeller. I den samme studien ble hyper-attenuerte regioner funnet å tilsvare regioner med hyperperfusjon. En metode for å måle pulmonal perfusjon basert på subtraksjon digital fluoroskopi uten kontrast er rapportert. I den studien ble det generert subtraksjonsbilder mellom brystprojeksjonsbilder ved systole og diastole og genererte et bilde som representerer perfusjonsforskjellen. Disse perfusjonsprojeksjonsbildene var korrelert med 99mTc-MAA scintigrafi. Dermed kan endringer i mengden og distribusjonen av lungeperfusjon gjennom respirasjonssyklusen forventes, og disse endringene kan være tydelige på dynamisk CT.

Simon beskrev en teknikk for å beregne endringen i fraksjonelt innhold av luft i lungevev mellom anatomisk tilpassede CT-regioner basert på en enkel modell som antar at tetthetsendringene utelukkende skyldtes luftinnhold. Etterforskerne brukte den modellen med suksess for å puste inn og puste ut pustholdende CT-bildepar samt 4DCT-bilder for å lage ventilasjonsbilder. Mengden blod i thorax og lunger varierer imidlertid med respirasjonssyklusen, og bryter dermed antagelsen til denne modellen. Etterforskerne fant en syklisk variasjon i den tilsynelatende vekten av lungen på 4DCT, og andre har rapportert respirasjonsinduserte variasjoner i lungeperfusjon av lungen på MR. Lungetetthetsendringene funnet på 4DCT skyldes altså både endringer i luft- og blodinnhold.

4DCT-avledede ventilasjonsbilder kan også utledes fra respirasjonsbevegelsesinduserte lokale vevsvolumendringer uavhengig av 4DCT-densitetsverdiene. Den jakobiske determinanten for deformasjonsfeltet, beregnet fra resultatet av bilder som viser forskjellige respirasjonsfaser i lungene, brukes til å estimere lokale volumendringer eller ventilasjon. Det er et avvik mellom de tetthetsbaserte og de Jacobian-baserte ventilasjonsbildene, noe som antyder en metode for å trekke ut respirasjonsindusert blodmasseendring fra 4DCT-bilder. Etterforskerne antar at den respiratoriske induserte blodmassen endret (RIBMC) bare vil forekomme i perfuserte lungeregioner. Hvert bildesett vil inneholde informasjon som representerer tetthetsendringen som følge av både ventilasjon og RIBMC. Å trekke ut både ventilasjons- og perfusjonslignende bilder fra 4DCT-bildeintensitetene, referert til som Hounsfield Units (HU) er vårt mål.

Etterforskerne fant en syklisk variasjon i den tilsynelatende massen av lungeparenkymet. Etterforskerne antar at denne variasjonen skyldes endringer i lungeperfusjon fra respirasjonsindusert variasjon i hjertevolum. Etterforskerne antar at denne respirasjonsinduserte blodmasseendringen (RIBMC) vil tillate identifisering av hypoperfuserte lungeregioner. Etterforskerne gjorde en foreløpig studie ved å lage 4DCT RIBMC-bilder fra tilfeller med hypoksi-indusert vasokonstriksjon, pasienter med ondartet luftveiskonstriksjon. De resulterende bildene kan sammenlignes godt med 99mTc-MAA SPECT-bilder. Det er imidlertid ukjent om denne prosessen fungerer for å oppdage perfusjonsdefekter på grunn av PE der perfusjonen er blokkert og puster normalt.

I denne studien vil pasienter som har nye segmentelle, lobare eller større perfusjonsdefekter, bli avbildet med 99mTc-MAA SPECT/CT og 4DCT for å sammenligne perfusjon med RIBMC-defekter. Dette er en prospektiv avbildningsforsøk med 20 personer diagnostisert av CTA.

Det forventes at 15 forsøkspersoner vil bli registrert i kohort 1 og hver vil motta 99mTc-MAA SPECT/CT og to (2) 4DCT-bildeskanninger (rygg-mot-rygg) samme dag. Disse dataene vil bli analysert for mål 1, 4 og 5.

Det forventes at 5 forsøkspersoner vil bli registrert i kohort 2, og de vil også motta 99mTc-MAA SPECT/CT og to (2) 4DCT-bildeskanninger (rygg-mot-rygg) samme dag, hvor den første oppnås med normal pust som tidligere gjort, og den andre oppnås med positivt trykkpusting via BiPAP. Resultatene fra kohort 2 vil kun bli analysert for mål 6. Respiratorisk indusert blodmasseendring (RIBMC)-bilder vil bli utledet fra 4DCT-bildene og kvantitativt sammenlignet med SPECT-perfusjonsbildene.

Kohort 3. Målet med denne kohorten av studien er å samle inn og behandle bildedataene som er nødvendige for å vurdere sensitiviteten og spesifisiteten til vår 4DCT. Vi vil gjennomføre en prospektiv avbildningsstudie av antatte 124 pasienter som har symptomer som fører til en klinisk bekymring for PE og som deretter gjennomgår bryst-CTA for videre evaluering. Én 4DCT før eller etter CTA er den eneste studieavbildningen i denne kohorten. Data fra denne kohorten vil bli analysert for mål 2 og 3.

Forsøkspersonene vil bli fulgt i en periode på 48 timer etter bildebehandling for eventuelle bivirkninger på 99mTc-MAA.

Common Terminology Criteria for Adverse Events versjon 4.0 (CTCAE v4.0) vil bli brukt til å gradere alle behandlingsrelaterte bivirkninger. Alle bivirkninger (AE) vil bli rapportert til hovedetterforskeren, som vil bestemme handlingsforløpet for studiedeltakeren og vil avgjøre om AE påvirker studien og krever endringer i protokollen og/eller skjemaet for informert samtykke.