Oksygenforsterket magnetisk resonansavbildning (OE-MRI) av hjertet: en mulighetsstudie (OE-MRI)

Å bestemme tilstedeværelsen og alvorlighetsgraden av myokardiskemi er et sentralt mål for effektiv behandling av koronararteriesykdom (CAD). Ubehandlet iskemi er en viktig determinant for uønsket utfall, og fordelene med iskemi-drevet revaskularisering er godt anerkjent.1

Anatomiske forekomster av koronararteriesykdom er dårlig prediktive for myokardiskemi.1 2 Derfor brukes samtidig vurdering av den funksjonelle alvorlighetsgraden av koronarstenose for å veilede revaskularisering.3 I kliniske omgivelser er en rekke avbildningsmetoder tilgjengelige, inkludert kjernefysiske teknikker, ekkokardiografi og kardiovaskulær magnetisk resonans (CMR). Slike modaliteter vurderer strømningsheterogenitet og kontraktile abnormiteter, men disse fungerer som surrogater for myokardiskemi: iskemi i seg selv måles ikke. Videre er disse funksjonelle avbildningsmodalitetene avhengige av bruk av eksogene kontrastmidler, som, selv om de er små, medfører ytterligere risiko og kan være kontraindisert i visse populasjoner.

Blodoksygennivåavhengig (BOLD) bildebehandling utnytter de iboende paramagnetiske egenskapene til hemoglobin.4 Overgangen fra diamagnetisk oksyhemoglobin til paramagnetisk deoksyhemoglobin induserer magnetiske følsomhetsforskjeller, noe som resulterer i en endring i magnetisk resonanssignalintensitet og derved genererer oksygenavhengig kontrast. Dermed gir BOLD bildebehandling innsikt i oksygenering av myokardvev. Siden hypoksi er initiatoren til den iskemiske kaskaden, har vurdering av regional myokardial oksygenering med BOLD-avbildning blitt antatt å reflektere mer direkte ubalansen mellom oksygentilførsel og etterspørsel og være sensitiv for å oppdage CAD. Den første evalueringen av BOLD-bildebehandling for å oppdage CAD har faktisk gitt lovende resultater.5-7 Videre har BOLD gitt patologisk innsikt i andre myokardpatologier. Myokardperfusjon (blodstrøm) kan skilles fra oksygenering, dvs. hypoperfusjon er ikke nødvendigvis i samsvar med vevshypoksi. For eksempel kan myokardialt oksygenbehov nedreguleres i dvalemyokard, og kan oppreguleres ved hypertrofisk kardiomyopati (HCM) på grunn av de økte kostnadene ved energimetabolisme. Hos HCM-mutasjonsbærere uten venstre ventrikkelhypertrofi demonstrerte Karamitsos et al normal myokardperfusjonsreserve, men unormal myokardial oksygenering under stress, muligens forklart av det faktum at sarkomer-genmutasjoner øker energikostnaden ved sammentrekning før hypertrofiens begynnelse.8

FET bildebehandling er imidlertid forbundet med en rekke ulemper. For det første, siden FET-signalet reflekterer deoksyhemoglobin som er begrenset til blodkar, reflekterer det ikke virkelig oksygenstatus i vevet.9 For det andre er FET-signalet også avhengig av kargeometri, endringer i blodstrøm og blodvolum, som dermed kan forvirre signalet.9 Til slutt, CMR-teknikkene som brukes til å måle FET-signalet (T2* av T2) er ikke kvantitative siden en endring i T2* eller T2 ikke kan relateres til en endring i partialtrykket av oksygen (PO2). I stedet foretas semikvantitative målinger ved bruk av signalintensitet og antas å reflektere oksygenering.

Oksygenforsterket magnetisk resonansavbildning (OE-MRI) overvinner potensielt disse begrensningene. Oksygen i seg selv har paramagnetiske egenskaper; det øker protonets langsgående relaksasjonshastighet (R1) til vann som inneholder oppløst oksygen.10 Den målte endringen i R1 (= 1/T1, hvor T1-relaksasjonstiden er en iboende magnetisk egenskap for alt vev) indusert ved å puste oksygen er direkte proporsjonal med endringen i PO2. I OE-MRI måles endringen i R1 ved å puste forhøyede konsentrasjoner av oksygen. Fordelene med OE-MRI fremfor BOLD er derfor at den er følsom for oksygenering av vev, den er ikke avhengig av endringer i blodstrøm og volum, og den er virkelig kvantitativ, siden endringen i R1 er direkte proporsjonal med endringen i PO2. Dermed tilbyr den potensielt et kvantitativt mål på myokardial oksygenering. OE-MRI har blitt brukt til å vurdere oksygenering av lungevev,11 oksygenering av solid tumor12 og for å vurdere oksygenering av placenta hos gravide kvinner13 på konvensjonelle kliniske MR-skannere med svært oppmuntrende resultater.

OE-MRI har ikke blitt brukt i hjertet. Vi antar at OE-MRI vil tillate ikke-invasiv, ikke-ioniserende og kvantitativ vurdering av oksygenering av myokardvev, som er fri for eksogent kontrastmiddel. Hvis dette er tilfelle, vil OE-MRI tilby et enormt potensiale når det gjelder diagnostikk og håndtering av CAD, og ​​når det gjelder å gi patofysiologisk innsikt i hjertesykdom.