Wieloczynnikowa ocena choroby wieńcowej za pomocą tomografii komputerowej serca

Tło

Wielodetektorowa tomografia komputerowa (MDCT) jest najnowszym dodatkiem do arsenału metod obrazowania serca. Dzięki niezrównanej rozdzielczości przestrzennej i dobrze ugruntowanym technikom wzmacniania kontrastu przy użyciu konwencjonalnych środków na bazie jodu umożliwia wizualizację tętnic wieńcowych i dlatego jest coraz częściej stosowana jako alternatywa dla inwazyjnej angiografii wieńcowej (ICA) (de Roos A. i wsp. 07, Deetjen i wsp. 07, Schroeder i wsp. 08). Wartość diagnostyczna nieinwazyjnej angiografii wieńcowej (CTCA) została ustalona w porównaniu z konwencjonalnymi technikami stosowanymi w diagnostyce i ocenie choroby wieńcowej (CAD), w tym ICA (Budoff i wsp. 07, Leber i wsp. 05, Raff i wsp. 05 , Rubinshtein i wsp. 07) oraz obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego (MPI) SPECT (Hacker i wsp. 07, Rubinshtein i wsp. 07, Schuijf i wsp. 06). Niemniej jednak fizjologiczne znaczenie zwężenia stopnia pośredniego wykrytego w CTCA u poszczególnych pacjentów nie jest znane i tacy pacjenci są rutynowo kierowani na testy wysiłkowe w celu ustalenia indywidualnej strategii terapeutycznej. Sugeruje się, że wewnątrzmięśniowa dystrybucja kontrastu podczas tętniczej fazy wzmocnienia może być związana z perfuzją mięśnia sercowego (Cury i wsp. 07). Kilka badań wykazało hipowzmocnione obszary odpowiadające tkance bliznowatej mięśnia sercowego u niewielkiej liczby pacjentów po zawale mięśnia sercowego (MI) (Gerber i wsp. 06, Henneman i wsp. 06, Mahnken i wsp. 05, Nieman i wsp. 06, Nikolaou i wsp. 05) oraz w zwierzęcych modelach ostrego MI (George i wsp. 07, Gerber i wsp. 06, Hoffmann i wsp. 04, Lardo i wsp. 06). Nasza hipoteza jest taka, że ​​informacje o perfuzji, które można wyodrębnić z obrazów uzyskanych do CTCA bez dodatkowej ekspozycji na promieniowanie lub obciążenia kontrastem, mogą być użytecznym dodatkiem do oceny MDCT choroby niedokrwiennej serca (IHD).

W związku z tym niedawno zakończyliśmy badanie mające na celu określenie wartości oceny MDCT spoczynkowej perfuzji mięśnia sercowego u kolejnych pacjentów kierowanych do CTCA. W tym badaniu opracowaliśmy i przetestowaliśmy nową technikę ilościowej oceny perfuzji mięśnia sercowego na podstawie analizy obrazów MDCT uzyskanych dla CTCA. Dokładność spoczynkowej perfuzji MDCT testowano względem ICA oraz MPI. Oba protokoły zawierały szczegółowe badanie źródeł niezgodności między technikami.

Porównania z ICA ujawniły, że większość nieprawidłowości perfuzji wykrytych na obrazach MDCT w spoczynku była związana z wcześniejszym zawałem mięśnia sercowego, jak opisano wcześniej (Gerber i wsp. 06, Henneman i wsp. 06, Mahnken i wsp. 05, Nieman i wsp. 06 ,Nikolaou i wsp. 05) lub zmniejszenie dopływu krwi wtórne do znacznego zwężenia. To nieznane wcześniej odkrycie może mieć ważne implikacje kliniczne w kontekście wykrywania niedokrwienia mięśnia sercowego. Chociaż porównania ze spoczynkowymi danymi MPI wykazały wysoki poziom zgodności, odnotowaliśmy dużą liczbę defektów perfuzji, które nie zostały potwierdzone przez spoczynkowe MPI. Stwierdzono, że te pozornie „fałszywie dodatnie” wyniki były albo bezpośrednio związane z suboptymalną jakością obrazu, albo były prawdziwie dodatnie w porównaniu z MPI w warunkach stresu. To ostatnie zaskakujące odkrycie można prawdopodobnie wytłumaczyć działaniem nitrogliceryny stosowanej podczas obrazowania MDCT, jak również możliwym działaniem rozszerzającym naczynia krwionośne środków kontrastowych na bazie jodu (Limbruno i wsp. 00), które mogą do pewnego stopnia naśladować działanie środków stresowych rozszerzających naczynia krwionośne stosowane podczas MPI, czyli adenozyna lub dipirydamol.

Głównym wnioskiem z tych ostatnich badań było to, że potrzebne są przyszłe badania w celu zbadania pełnego potencjału diagnostycznego perfuzji MDCT, gdy jest stosowana w połączeniu ze stresem rozszerzającym naczynia krwionośne.

Cele

W związku z tym planujemy nowe badanie, w którym obrazowanie MDCT będzie wykonywane w czasie stresu wazodylatacyjnego u kolejnych pacjentów kierowanych na klinicznie wskazaną CTCA. Perfuzja mięśnia sercowego zostanie oceniona za pomocą ilościowej analizy wolumetrycznej osłabienia rentgenowskiego mięśnia sercowego i porównana z wynikami ICA lub MPI w podgrupie pacjentów, którzy również zostaną poddani jednemu z tych testów.

Metody

Przebadamy prospektywnie 120 kolejnych pacjentów skierowanych do CTCA w celu oceny CAD. Obrazowanie MDCT zostanie przeprowadzone zgodnie ze standardowym protokołem klinicznym, który zostanie zmodyfikowany w celu uwzględnienia środka stresowego rozszerzającego naczynia krwionośne Regadenoson (Astellas Pharmaceutical) niedawno zatwierdzonego przez FDA do użytku klinicznego. Ten selektywny agonista A2A będzie podawany zgodnie z wytycznymi producenta. Obrazowanie zostanie wykonane podczas jego szczytowego efektu.

Stwierdzone zostaną standardowe przeciwwskazania do CTCA, w tym stwierdzona alergia na jod, dysfunkcja nerek (kreatynina >1,4 mg/dL), niemożność wykonania 10-sekundowego wstrzymania oddechu. Obrazy zostaną uzyskane przy użyciu skanera MDCT (256 kanałów, Philips) z wykorzystaniem retrospektywnego bramkowania EKG. Niejonowy jodowy środek kontrastowy (Omnipaque-350, Amersham) zostanie wstrzyknięty do prawej żyły przedłokciowej (80-120 ml w zależności od masy ciała, z szybkością 5-6 ml/s), a następnie bolus 20-50 ml (70 % soli fizjologicznej, 30% kontrastu, przy 5 ml/s). Akwizycja obrazu będzie wyzwalana pojawieniem się kontrastu w aorcie zstępującej i wykonywana podczas oddychania zawieszonego.

Dodatkowy zestaw obrazów zostanie pozyskany 10 minut później w celu wizualizacji opóźnionego wzmocnienia kontrastowego, które jest wykorzystywane do oceny żywotności w hipoperfuzji mięśnia sercowego. Ten zestaw obrazów zostanie uzyskany bez wstrzyknięcia kontrastu lub regadenozonu. Prospektywne bramkowanie EKG zostanie wykorzystane do uzyskania pojedynczej fazy cyklu serca w celu zminimalizowania całkowitej dawki promieniowania.

Regionalne pomiary perfuzji MDCT

Wolumetryczna analiza perfuzji MDCT zostanie przeprowadzona przy użyciu niestandardowego oprogramowania z tej samej fazy cyklu pracy serca, co w przypadku CTCA (75% odstępu RR u większości pacjentów). Półautomatyczna detekcja powierzchni endo- i nasierdziowej zostanie przeprowadzona w oparciu o podejście z zestawem poziomów, jak opisano wcześniej (Corsi i wsp. 05), a mięsień sercowy zostanie podzielony na 16 segmentów (6 podstawnych, 6 środkowokomorowych, 4 wierzchołkowy) przy użyciu standardowej segmentacji. W każdym 3D ROI mięśnia sercowego mierzone będzie średnie tłumienie promieniowania rentgenowskiego i dzielone przez średnie tłumienie mierzone w odpowiednim obszarze ROI w grupie kontrolnej zdrowych osobników. Ta normalizacja zrekompensuje międzysegmentową niejednorodność tłumienia promieniowania rentgenowskiego. Wynikowa wartość zostanie następnie pomnożona przez stosunek między średnią trzech najwyższych wartości osłabienia zmierzonych w grupie kontrolnej i u indywidualnego pacjenta. To przeskalowanie zrekompensuje różnice w poziomach kontrastu między pacjentami. Wynikowa wartość zostanie wykorzystana jako wskaźnik perfuzji mięśnia sercowego MDCT.

Obiektywne wykrywanie regionalnych nieprawidłowości perfuzji MDCT

Z definicji wskaźnik perfuzji MDCT (podwsierdziowej i przezściennej) uzyskany w grupie kontrolnej był w przybliżeniu równy 1 we wszystkich segmentach. SD tego wskaźnika uśrednione dla 16 segmentów, SD16, zostanie wykorzystane do określenia progu automatycznego wykrywania nieprawidłowości perfuzji, który zostanie zdefiniowany jako [1-SD16] dla wszystkich segmentów. W tym celu u każdego pacjenta segmenty, w których wskaźnik perfuzji jest poniżej tego progu, zostaną uznane za nieprawidłowe. Obszar pojedynczej tętnicy wieńcowej zostanie uznany za nieprawidłowy, gdy wskaźnik perfuzji jest nieprawidłowy w co najmniej jednym segmencie. W przypadku analizy każdego pacjenta nieprawidłowa perfuzja zostanie zdiagnozowana, gdy co najmniej jeden obszar jest nieprawidłowy.

Porównania między technikami

Anatomia wieńcowa przedstawiona na objętościowym renderowaniu serca MDCT każdego pacjenta zostanie wykorzystana do określenia obszaru perfuzji każdej tętnicy i jej głównych odgałęzień, tj. do przypisania każdego segmentu mięśnia sercowego do obszaru określonej tętnicy wieńcowej. Porównania między technikami zostaną przeprowadzone segment po segmencie, terytorium naczyniowym i pacjent po pacjencie. Zgodność między technikami zostanie oceniona poprzez zliczenie zgodności (prawdziwie dodatnich i prawdziwie ujemnych) oraz niezgodności (fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych) na podstawie segmentu, obszaru naczyniowego i pacjenta. W przypadku każdego porównania liczby te zostaną wykorzystane do obliczenia czułości, swoistości, dodatnich i ujemnych wartości predykcyjnych (PPV, NPV) oraz ogólnej dokładności.

Oczekiwane wyniki

Przewidujemy, że około 60% pacjentów biorących udział w badaniu będzie miało dostępne dane MPI lub ICA (lub oba) jako odniesienie do porównań z MDCT. Przewidujemy, że połączenie obrazowania MDCT ze stresem rozszerzającym naczynia okaże się wysoce wykonalne, a nieprawidłowości perfuzji wykryte na obrazach MDCT będą skorelowane z wynikami stresu MPI i / lub ICA.

Znaczenie

Według naszej wiedzy będzie to pierwsze badanie mające na celu walidację ilościowej oceny MDCT obrazowania perfuzji mięśnia sercowego ze stresem rozszerzającym naczynia krwionośne w stosunku do wzorca MPI/ICA u kolejnych pacjentów kierowanych do CTCA. Ponieważ dodanie informacji o perfuzji wysiłkowej pozwoli na wyjaśnienie klinicznego znaczenia zmian w tętnicach wieńcowych w tym samym teście, takie dodanie obiecuje nie tylko poprawę dokładności TK serca w diagnostyce i ocenie IHD, ale może również okazać się kosztem -skuteczna, jednoetapowa alternatywa dla kosztownych testów seryjnych. Przewidujemy, że wyniki naszego badania będą wspierać stosowanie tej metodologii u każdego pacjenta skierowanego do CTCA, podobnie jak rutynowe stosowanie stresu rozszerzającego naczynia krwionośne z MPI.