Hiperpolaryzowane 13C pirogronian-MRI i FDG-PET w jednym badaniu prognozy kardiomiopatii niedokrwiennej (FDG PET-HP MRI)

1. Badaj uzasadnienie i znaczenie 1.1. Kardiomiopatia niedokrwienna i potrzeba zaawansowanych podejść do obrazowania kardiomiopatia niedokrwienna (ICM) jest postępującym zaburzeniem charakteryzującym się dysfunkcją mięśnia sercowego z powodu zmniejszonej perfuzji wieńcowej, najczęściej spowodowanej leżącą u podstaw choroby wieńcowej (CAD) lub wcześniejszym zawałem mięśnia sercowego (MI). Prognozy ICM pozostają słabe, z wysokim wskaźnikiem zachorowalności i śmiertelności pomimo postępów w terapiach farmakologicznych, interwencyjnych i chirurgicznych. Głównym wyzwaniem klinicznym w zarządzaniu ICM jest dokładna i kompleksowa ocena żywotności mięśnia sercowego i funkcji metabolicznej w celu prowadzenia odpowiednich strategii rewaskularyzacji. Tradycyjne techniki obrazowania, w tym późne gadolinowe obrazowanie rezonansu magnetycznego sercowego (LGE-CMR), tomografia komputerowa emisji jednoosotonu (SPECT) i echokardiografia stresu Dobutaminy, zapewniają wgląd strukturalny i funkcjonalny, ale są ograniczone w ich zdolności do dynamicznej oceny zmian metabolicznych zmian metabolicznych To poprzedza nieodwracalne uszkodzenie mięśnia sercowego.

   1.2. Ograniczenia obecnych metod obrazowania w ocenie żywotności i metabolizmu istniejące nieinwazyjne podejścia do obrazowania do oceny żywotności mięśnia sercowego opierają się przede wszystkim na anatomicznych markerach zwłóknienia, rezerwy skurczowej lub statycznego metabolizmu glukozy, wymagające wielu sesji obrazowania z różnymi metodami. Podejścia te stanowią kilka ograniczeń, w tym niezgodne wyniki między technikami obrazowania, zwiększone obciążenie pacjentów z powodu wielu wizyt oraz opóźnień w decyzjach dotyczących leczenia. Co ważniejsze, brak zintegrowanej strategii obrazowania ogranicza zdolność do oceny adaptacji metabolicznych w czasie rzeczywistym, które mogą przewidzieć potencjał odzyskiwania mięśnia sercowego po rewiacjonowaniu.

   1.3. Uzasadnienie połączonego MRI HP-13C i obrazowania FDG-PET Proponowane badanie ma na celu przezwyciężenie tych ograniczeń poprzez zastosowanie nowej zintegrowanej metody obrazowania metabolicznego łącząca hiperpolaryzowane obrazowanie rezonansu magnetycznego 13C-pirogronian (HP-13C-MRI) i [¹⁸f] Tomografia emisyjna pozytronowa fluorodeoksyglukozy (FDG-PET) w jednym badaniu. HP-13C-MRI dostarcza informacji o strumieniu metabolicznym w czasie rzeczywistym, umożliwiając bezpośrednią wizualizację wykorzystania substratu i metabolizmu oksydacyjnego, podczas gdy FDG-PET umożliwia ocenę kwantyfikacji pobierania glukozy i oceny żywotności. Dzięki jednoczesnym uzyskaniu danych metabolicznych, żywotności i funkcji mechanicznych, to hybrydowe podejście może potencjalnie przekształcić paradygmat diagnostyczny kardiomiopatii niedokrwiennej.

2. Cele badań i hipotezy 2.1. Podstawowym celem głównym celem tego badania jest ustalenie, czy jednoczesne obrazowanie HP-13C-MRI i FDG-PET może poprawić ocenę żywotności mięśnia sercowego i funkcji metabolicznej w kardiomiopatii niedokrwiennej w porównaniu z obecnymi standardowymi podejściami do obrazowania.

   2.2. Cele wtórne

   Cele wtórne obejmują:

   2.2.1. Ustanowienie podstawowego metabolizmu mięśnia sercowego, żywotności i funkcji mechanicznych u zdrowych osób przy użyciu połączonego HP-13C-MRI i FDG-PET, aby służyć jako odniesienie dla kolejnych kohort pacjentów.

   2.2.2. Ocena nieprawidłowości metabolicznej u pacjentów przedoperacyjnych z kardiomiopatią niedokrwienną i niską frakcją wyrzutową lewej komory (LVEF) w celu skorelowania aktywności metabolicznej z wynikami choroby klinicznej i wynikami rewaskularyzacji.

   2.2.3. Przeprowadzenie podłużnej oceny metabolizmu i funkcji mięśnia sercowego po chirurgicznej rewaskularyzacji w celu ustalenia wartości predykcyjnej wyjściowego obrazowania metabolicznego do pooperacyjnego odzyskiwania mięśnia sercowego.

   2.3. Pierwotna hipoteza Hipotezuje się, że jednoczesne pozyskiwanie danych metabolicznych i żywotności za pośrednictwem HP-13C-MRI i FDG-PET w pojedynczej sesji obrazowania zapewni doskonałą dokładność diagnostyczną i wartość prognostyczną dla kardiomiopatii niedokrwiennej w porównaniu z standardowymi technikami obrazowania.

   2.4. Wtórne hipotezy 2.4.1. U zdrowych osób z normalną funkcją mięśnia sercowego HP-13C-MRI i FDG-PET ustanowią normalne wzorce strumienia metabolicznego, które będą się znacznie różnić od obserwowanych u pacjentów z kardiomiopatią niedokrwienną.

   2.4.2. U pacjentów przedoperacyjnych z kardiomiopatią niedokrwienną, zaburzenia metaboliczne wykryte za pośrednictwem HP-13C-MRI będą korelować z regionalnym pobieraniem glukozy na FDG-PET i zapewni wgląd w segmenty mięśnia sercowego z odwracalną dysfunkcją.

   2.4.3. Obrazowanie kontrolne po CABG pokaże poprawę metaboliczną w realnych segmentach mięśnia sercowego, potwierdzając potencjał przedoperacyjnego obrazowania metabolicznego jako narzędzia predykcyjnego do odzyskiwania mięśnia sercowego po rewilacjonalizacji.

3. Projektowanie i metodologia badań 3.1. Rodzaj i projekt badania Jest to prospektywne, jednoskutowe, nieobserwowane badanie translacyjne wykorzystujące hybrydowy skaner PET-MR do jednoczesnego obrazowania.

   3.2. Badana populacja i alokacja grupowa

   W sumie 12 osób zostanie zapisanych, stratyfikowane na trzy grupy:

   3.2.1. Zdrowa grupa kontrolna (n = 6) składająca się z osób z normalnym LVEF (> 50%) w celu ustalenia podstawowych wartości odniesienia metabolicznego i żywotności.

   3.2.2. Grupa kardiomiopatii niedokrwiennej przed kabgą (n = 6) składającą się z pacjentów ze zmniejszonym LVEF (<35%) poddawanym planowanym przeszczepowi pomostowania tętnicy wieńcowej (CABG).

   3.2.3. Grupa obserwacyjna po CABG (n = 6 po 4-6 miesiącach, n = 6 po 10-12 miesiącach) składająca się z tej samej kohorty przedprzestrzeniowej poddanej obrazowaniu obserwacyjnym pooperacyjnym w celu oceny odzyskiwania metabolicznego.

   3.3. Procedury badania 3.3.1. Wszyscy uczestnicy przejdą jedną lub dwie sesje obrazowe obejmujące HP-13C-MRI i FDG-PET w jednej sesji za pomocą hybrydowego skanera PET-MR.

   3.3.2. Uczestnicy będą poddawać się pobieraniu próbek krwi przed i po obrazowaniu w celu pomiaru kluczowych biomarkerów metabolicznych, w tym mleczanu, pirogronianu, trójglicerydów, insuliny i glukozy.

   3.3.3. Dane kliniczne obrazowania serca, w tym echokardiografia, obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego Spect i inwazyjna angiografia wieńcowa, zostaną zebrane w celu korelacji z wynikami obrazowania metabolicznego.

   3.4. Protokół obrazowania 3.4.1. Hiperpolaryzowane 13C akwizycja MRI pirogronianu 3.4.1.1. Pyrogronian hiperpolaryzowany [1-13c] będzie dynamicznie wstrzyknięty, a zmierzona zostanie konwersja w czasie rzeczywistym na pośredniki metaboliczne (wodorowęglan i mleczan).

   3.4.1.2. Do oceny ilościowego strumienia metabolicznego mięśnia sercowego, bramkowane przez sercowe sekwencje obrazowania 13C, koncentrując się na segmentowych zmianach metabolizmu oksydacyjnego.

   3.4.2. Przejęcie FDG-PET 3.4.2.1. Pobieranie FDG zostanie zmierzone w celu oceny żywotności mięśnia sercowego i regionalnego metabolizmu glukozy.

   3.4.2.2. Aktywność metaboliczna zostanie porównywana między niedokrwiennymi i nieischemicznymi regionami mięśnia sercowego.

4. Analiza danych i rozważania statystyczne 4.1. Pierwotna analiza statystyczna 4.1.1. Dane MRI i FDG-PET HP-13C będą analizowane przy użyciu rurociągów rekonstrukcyjnych i analitycznych opartych na MATLAB.

   4.1.2. Ilościowe parametry metaboliczne, w tym współczynnik dwuwarbonu do mleka i pobieranie FDG mięśnia sercowego, zostaną porównane między grupami badaniami.

   4.1.3. Istotność statystyczna zostanie określona za pomocą niesparowanego testu t (α = 0,05, jednostronne) dla porównań dwóch grup i ANOVA/2-kierunkowej ANOVA dla porównań wielu grup.

   4.2. Uzasadnienie wielkości próbki 4.2.1. Wielkość próby 12 osób (24 sesje obrazowania) opiera się na wykonalności i wcześniejszych badaniach wykazujących znaczące różnice metaboliczne z MRI HP-13C w małych kohortach.

   4.2.2. Obliczenia mocy sugerują, że ta wielkość próby będzie wystarczająca do wykrycia istotnych klinicznie różnic w parametrach metabolicznych mięśnia sercowego o szacunkowej wielkości efektu 1,0 i 80% mocy przy α = 0,05.

5. Rozważania dotyczące bezpieczeństwa i ryzyka 5.1. Ekspozycja na promieniowanie 5.1.1. Połączony protokół MRI HP-13C i FDG-PET spowoduje ekspozycję na promieniowanie ~ 10,5 MSV, w ramach dopuszczalnych granic diagnostycznych.

5.1.2. Ekspozycja na promieniowanie będzie monitorowana w celu spełnienia wytycznych instytucjonalnych i regulacyjnych.

5.2. Monitorowanie zdarzeń niepożądanych 5.2.1. Badani będą ściśle monitorowani podczas obrazowania, z ciągłym EKG i monitorowaniem ciśnienia krwi.

5.2.2. Wszelkie zdarzenia niepożądane będą zgłaszane i zarządzane według instytucjonalnych protokołów bezpieczeństwa.