Hyperpolarisert 13C Pyruvate-MR og FDG-PET i en enkelt eksamen for prognose av iskemisk kardiomyopati (FDG PET-HP MRI)

1. Studer begrunnelse og betydning 1.1. Iskemisk kardiomyopati og behovet for avanserte avbildningstilnærminger iskemisk kardiomyopati (ICM) er en progressiv lidelse preget av myokardiell dysfunksjon på grunn av redusert koronar perfusjon, oftest forårsaket av underliggende koronar arteriesykdom (CAD) eller tidligere myocardial infarction (MI). Prognosen for ICM er fortsatt dårlig, med høye frekvenser av sykelighet og dødelighet til tross for fremskritt i farmakologiske, intervensjonelle og kirurgiske terapier. En viktig klinisk utfordring i å håndtere ICM er den nøyaktige og omfattende vurderingen av myokardiell levedyktighet og metabolsk funksjon for å veilede passende revaskulariseringsstrategier. Tradisjonelle avbildningsteknikker, inkludert sen gadoliniumforbedret hjertemagnetisk resonansavbildning (LGE-CMR), enkeltfotonemisjonsberegnet tomografi (SPECT) og dobutamin stress ekkokardiografi, gir strukturell og funksjonell innsikt, men er begrenset i deres evne til å dynamisk vurdere metabolske endringer som går foran irreversible myokardskader.

   1.2. Begrensninger i gjeldende avbildningsmetoder for å vurdere levedyktighet og metabolisme Eksisterende ikke-invasive avbildningstilnærminger for myokardiell levedyktighetsvurdering er først og fremst avhengig av anatomiske markører for fibrose, kontraktil reserve eller statisk glukosemetabolisme, som krever flere avbildningsøkter med forskjellige modaliteter. Disse tilnærmingene utgjør flere begrensninger, inkludert uoverensstemmende resultater mellom avbildningsteknikker, økt pasientbelastning på grunn av flere avtaler og forsinkelser i behandlingsbeslutninger. Enda viktigere er at mangelen på en integrert avbildningsstrategi begrenser evnen til å vurdere metabolske tilpasninger i sanntid som kan forutsi myokardial utvinning potensiell postrevaskularisering.

   1.3. Begrunnelsen for en kombinert HP-13C MR og FDG-PET-avbildning tilnærming til den foreslåtte studien søker å overvinne disse begrensningene ved å bruke en ny integrert metabolsk avbildningsmetode som kombinerer hyperpolarisert 13C-pyruvat magnetisk resonansavbildning (HP-13C-MRI) og [⁸f] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography (FDG-PET) i en enkelt undersøkelse. HP-13C-MR gir metabolsk fluksinformasjon i sanntid, noe som tillater direkte visualisering av substratutnyttelse og oksidativ metabolisme, mens FDG-PET muliggjør kvantifisering av vurdering av glukoseopptak og levedyktighet. Ved å samtidig anskaffe metabolske, levedyktige og mekaniske funksjonsdata, har denne hybridtilnærmingen potensialet til å transformere diagnostiske paradigme for iskemisk kardiomyopati.

2. Studer mål og hypoteser 2.1. Det primære målet Det primære målet med denne studien er å bestemme om samtidig HP-13C-MR og FDG-PET-avbildning kan forbedre vurderingen av myokardiell levedyktighet og metabolsk funksjon i iskemisk kardiomyopati sammenlignet med gjeldende standardbildingsmetoder.

   2.2. Sekundære mål

   De sekundære målene inkluderer:

   2.2.1. Å etablere baseline myocardial metabolisme, levedyktighet og mekaniske funksjonsparametere hos friske personer ved bruk av kombinert HP-13C-MR og FDG-PET for å tjene som en referanse for påfølgende pasientkohorter.

   2.2.2. Evaluering av metabolske abnormiteter hos preoperative pasienter med iskemisk kardiomyopati og lav venstre ventrikulær utstøtningsfraksjon (LVEF) for å korrelere metabolsk aktivitet med klinisk sykdomsgrad og revaskulariseringsresultater.

   2.2.3. Gjennomføre en langsgående vurdering av myokardial metabolisme og funksjon etter kirurgisk revaskularisering for å bestemme den prediktive verdien av baseline metabolsk avbildning for post-kirurgisk myokardial utvinning.

   2.3. Primær hypotese Det antas at samtidig anskaffelse av metabolske og levedyktighetsdata via HP-13C-MR og FDG-PET i en enkelt avbildningsøkt vil gi overlegen diagnostisk nøyaktighet og prognostisk verdi for ischemisk kardiomyopati sammenlignet med standard avbildningsteknikker utført separat.

   2.4. Sekundære hypoteser 2.4.1. Hos friske individer med normal myokardfunksjon vil HP-13C-MR og FDG-PET etablere normale metabolske fluksmønstre, noe som vil avvike betydelig fra de som er observert hos pasienter med iskemisk kardiomyopati.

   2.4.2. Hos preoperative pasienter med iskemisk kardiomyopati vil metabolske forringelser påvist via HP-13C-MR korrelere med regionalt glukoseopptak på FDG-PET og gi innsikt i myokardsegmenter med reversibel dysfunksjon.

   2.4.3. Oppfølgingsavbildning etter CABG vil demonstrere metabolsk forbedring i levedyktige myokardiale segmenter, og bekrefte potensialet for preoperativ metabolsk avbildning som et prediktivt verktøy for post-revaskularisering myokardial utvinning.

3. Studiedesign og metodikk 3.1. Studietype og design Dette er en prospektiv, enkeltsenter, ikke-blindet translasjonsforskningsstudie som bruker en hybrid PET-MR-skanner for samtidig avbildning.

   3.2. Studiepopulasjon og gruppeallokering

   Totalt 12 menneskelige fag vil bli registrert, stratifisert i tre grupper:

   3.2.1. Sunn kontrollgruppe (n = 6) bestående av individer med normal LVEF (> 50%) for å etablere baseline metabolske og levedyktige referanseverdier.

   3.2.2. Pre-CABG iskemisk kardiomyopatigruppe (n = 6) bestående av pasienter med redusert LVEF (<35%) som gjennomgår planlagt koronar bypass-poding (CABG).

   3.2.3. Oppfølgingsgruppe etter CABG (n = 6 etter 4-6 måneder, n = 6 etter 10-12 måneder) bestående av den samme pre-CABG-kohorten som gjennomgår post-kirurgisk oppfølging av avbildning for å vurdere metabolsk utvinning.

   3.3. Studieprosedyrer 3.3.1. Alle deltakerne vil gjennomgå en eller to avbildningsøkter som involverer HP-13C-MRI og FDG-PET i en enkelt økt ved hjelp av en hybrid PET-MR-skanner.

   3.3.2. Deltakerne vil gjennomgå blodprøvetaking før og etter avbildning for å måle viktige metabolske biomarkører, inkludert laktat, pyruvat, triglyserider, insulin og glukose.

   3.3.3. Kliniske hjerteavbildningsdata, inkludert ekkokardiografi, SPECT -myokardial perfusjonsavbildning og invasiv koronarangiografi, vil bli samlet for korrelasjon med metabolske avbildningsfunn.

   3.4. Imaging Protocol 3.4.1. Hyperpolarisert 13C pyruvat MR -anskaffelse 3.4.1.1. Hyperpolarisert [1-13C] pyruvat vil bli injisert dynamisk, og sanntids konvertering til metabolske mellomprodukter (bikarbonat og laktat) vil bli målt.

   3.4.1.2. Hjerte-gatede 13C-bildesekvenser vil bli brukt til å kvantifisere myokardial metabolsk fluks, med fokus på segmentvariasjoner i oksidativ metabolisme.

   3.4.2. FDG-PET-anskaffelse 3.4.2.1. FDG -opptak vil bli målt for å vurdere myokardiell levedyktighet og regional glukosemetabolisme.

   3.4.2.2. Metabolsk aktivitet vil bli sammenlignet på tvers av iskemiske og ikke-iskemiske hjerteområder.

4. Dataanalyse og statistiske hensyn 4.1. Primær statistisk analyse 4.1.1. HP-13C MR- og FDG-PET-data vil bli analysert ved bruk av MATLAB-baserte rekonstruksjons- og analyserørledninger.

   4.1.2. Kvantitative metabolske parametere, inkludert bikarbonat-til-laktatforhold og myokardiell FDG-opptak, vil bli sammenlignet på tvers av studiegrupper.

   4.1.3. Statistisk signifikans vil bli bestemt ved bruk av en uparret t-test (α = 0,05, en-tailed) for sammenligninger av to grupper og ANOVA/2-veis ANOVA for sammenligninger med flere grupper.

   4.2. Prøvestørrelse Begrunnelse 4.2.1. Utvalgsstørrelsen på 12 forsøkspersoner (24 bildebehandlingsøkter) er basert på gjennomførbarhet og tidligere studier som viser signifikante metabolske forskjeller med HP-13C MR i små årskull.

   4.2.2. Kraftberegninger antyder at denne prøvestørrelsen vil være tilstrekkelig til å oppdage klinisk relevante forskjeller i myokardial metabolske parametere med en estimert effektstørrelse på 1,0 og 80% effekt ved α = 0,05.

5. Sikkerhets- og risikovurderinger 5.1. Strålingseksponering 5.1.1. Den kombinerte HP-13C MR- og FDG-PET-protokollen vil resultere i en strålingseksponering på ~ 10,5 mSv, innenfor akseptable diagnostiske grenser.

5.1.2. Strålingseksponering vil bli overvåket for å overholde institusjonelle og regulatoriske retningslinjer.

5.2. Bivirkningsovervåking 5.2.1. Personer vil bli nøye overvåket under avbildning, med kontinuerlig EKG og overvåking av blodtrykk.

5.2.2. Eventuelle bivirkninger vil bli rapportert og administrert i henhold til institusjonelle sikkerhetsprotokoller.