Previsão de Dilatação e Ruptura Aórtica (DilAo)

1. Objetivo do estudo O objetivo deste estudo é explorar parâmetros prognósticos para dilatação aórtica. Mais especificamente, é para identificar parâmetros de imagem prognósticos que podem ser usados ​​para identificar pacientes com alto risco de dilatação aórtica rápida e devem ser acompanhados intensivamente por métodos de imagem.

2. Subtestes

1. Estudo clínico 1 O objetivo da primeira fase do estudo visa identificar os parâmetros de fluxo da RM 4D característicos da aorta dilatada e que possam ser usados ​​para avaliar o prognóstico futuro em pacientes com dilatação aórtica ou fatores predisponentes.
2. Estudo clínico 2 A segunda fase do estudo visa usar os parâmetros de fluxo identificados no acompanhamento de imagens clínicas para descobrir quais parâmetros preveem a dilatação aórtica na vida real e, portanto, podem ser usados ​​para selecionar pacientes para imagens mais intensivas no futuro.
3. Estudo 3 - Patologia molecular, histologia e genética da aorta O objetivo desta parte do estudo é descobrir diferenças na biologia molecular, histologia, elasticidade e genética da aorta em pacientes com fatores predisponentes para dilatação aórtica. Particularmente, serão estudados os fatores celulares que influenciam a formação do tecido conjuntivo e da camada de músculo liso vascular.

3. Métodos

1. População de pacientes Todos os pacientes e voluntários saudáveis ​​darão seu consentimento informado por escrito para o estudo. O Comitê de Ética do distrito hospitalar de Northern Savo deu aprovação para o estudo.

Estudo 1 A primeira fase do estudo incluirá vinte pacientes com VAB anatômica ou funcional ou outra doença que predispõe à dilatação da aorta agendada para ressonância magnética aórtica de rotina no Departamento de Radiologia do Kuopio University Hospital (KUH). A ressonância magnética de fluxo 4D será feita logo após a ressonância magnética 2D de rotina e estenderá o tempo de imagem em aproximadamente 20 minutos. Vinte controles voluntários saudáveis ​​serão recrutados do grupo de pesquisa e pessoal do departamento e serão agendados para o procedimento de imagem semelhante. Os principais parâmetros analisados ​​a partir desses dados únicos de imagem são velocidade de pico do fluxo e excentricidade do fluxo, vorticidade do fluxo e tensão de cisalhamento na parede. Além disso, parâmetros relacionados à rigidez e geometria aórtica serão determinados neste estudo. A comparação dos parâmetros de RM de fluxo 4D entre os pacientes e controles saudáveis ​​será feita, os parâmetros de fluxo 4D também serão comparados aos parâmetros de fluxo 2D convencionais, tanto nos pacientes do estudo quanto nos controles saudáveis.

Estudo 2 Para o estudo de acompanhamento, 100 pacientes serão recrutados da mesma maneira que no caso dos primeiros pacientes do estudo. Os critérios de inclusão serão: adulto (idade > 18 anos), dilatação aórtica previamente documentada, VAB anatômica ou funcional documentada ou outra doença hereditária, que cause risco aumentado para dilatação aórtica, sem contraindicação para ressonância magnética. IRM da aorta semelhante será realizada durante o estudo clínico 1. No entanto, a imagem de acompanhamento será realizada após 6 meses da primeira ressonância magnética e anualmente por 5 anos. Os mesmos parâmetros de fluxo 4D e 2D serão analisados ​​como no primeiro estudo. O interesse especial será apontado para o grau de dilatação aórtica e correlação entre parâmetros de fluxo 4D (e 2D) com as dimensões aórticas.

Parâmetros clínicos Todos os pacientes que visitam o ambulatório terão exame clínico (ausculta, sinais clínicos de insuficiência cardíaca, hepatomegalia, edema periférico, sopros arteriais). Serão realizados eletrocardiograma de 12 derivações e análises laboratoriais básicas (hemoglobina, hematócrito, sódio, potássio, creatinina, peptídeo natriurético cerebral). Com a permissão por escrito do paciente, um tubo adicional de sangue será guardado para análise futura e o paciente será informado sobre a finalidade desta amostra.

Ecocardiografia A ecocardiografia transtoracal será realizada usando métodos clínicos de rotina. Especial interesse será apontado para a anatomia da válvula aórtica e dimensões aórticas. Outros sinais de manifestações cardíacas também serão registrados. Serão avaliadas as dimensões e parâmetros volumétricos ventriculares, bem como a função sistólica e diastólica ventricular.

Aorta MRI Angiografia por ressonância magnética e medições de fluxo 2D A imagem estática da aorta é feita com uma sequência SSFP 3D (percessão livre de estado estacionário) controlada por ECG e respiratória [Kawel et al 2012]. A pilha de imagens é obtida no plano sagital e processada na estação de trabalho MPR para obter imagens perpendiculares ao eixo do fluxo sanguíneo. O diâmetro da aorta é medido da parede externa à parede externa. O maior diâmetro da aorta é determinado e, como rotina, o diâmetro da aorta é medido em 8 níveis pré-determinados.

MRI de contraste de fase 4D O fluxo sanguíneo na aorta será medido com base no contraste de fase de MRI. A medição será feita repetindo a sequência de pulsos de imagem sem e com gradientes de ponderação de fluxo para três dimensões de forma intercalada e a medição. Os parâmetros de imagem serão definidos de acordo com a declaração de consenso de medição de fluxo de RM 4D [Dyverfelt 2015] em breve: resolução de < 2,5x2,5x2,5 mm3, resolução temporal de 30 ms (resolução de tempo em fluxo em diferentes fases cardíacas), sincronização retrospectiva de ECG e compensação do movimento respiratório, ângulo de flip próximo ao ângulo de Ernst e amplitude do gradiente de ponderação de fluxo de modo que o fluxo máximo seja 10% maior do que a taxa de fluxo máxima esperada na aorta. O volume da imagem abrangerá a válvula aórtica, o arco aórtico e a aorta descendente ao nível do ápice do miocárdio. Os dados serão pré-processados ​​para minimizar a contribuição de deslocamentos de fase de fundo, imperfeições de gradiente e quebras de fase.

Parâmetros de fluxo Das imagens de fluxo 4D, vários parâmetros quantitativos serão extraídos. Os principais parâmetros são os que descrevem a distribuição do fluxo na aorta, ou seja, pico de velocidade e excentricidade do fluxo, vorticidade do fluxo e tensão de cisalhamento nas paredes dos vasos. Além disso, vários parâmetros relacionados à rigidez aórtica e geometria e função da válvula aórtica serão registrados. Durante o seguimento serão avaliadas as alterações e o valor prognóstico dos parâmetros quantificados.

Para fins de validação, os parâmetros de fluxo 4D serão comparados aos parâmetros extraídos de sequências de fluxo 2D convencionais.

Protocolo de acompanhamento clínico Os pacientes recrutados para o estudo de acompanhamento (estudo 2) serão reavaliados por ressonância magnética aórtica após meio ano do recrutamento e anualmente após a primeira visita de acompanhamento até cinco anos ou de acordo com o acompanhamento clínico agendar. Se o estado da dilatação aórtica indicar um acompanhamento mais intensivo, será utilizado.

Análises estatísticas Fatores prognósticos serão testados para significância estatística comparando parâmetros de fluxo e fatores associados ao grau de dilatação aórtica usando análise multivariada apropriada. A significância estatística será estabelecida em p<0,05 e alta significância estatística em p < 0,01. Os dados serão analisados ​​por meio do programa SPSS for Windows.

Estudo 3

O terceiro subensaio incluirá 20+100 pacientes com dilatação aórtica grave agendada para operação aórtica. Amostras de aorta humana são coletadas durante a cirurgia de substituição de aorta de rotina do tecido vascular removido. Além das amostras de tecido, será coletada uma amostra de sangue para análise genética e molecular. Os pacientes deram sua permissão por escrito para as amostras histológicas e de sangue antes da operação. Após a ressecção, as amostras são imediatamente transferidas para nitrogênio líquido (amostras congeladas), PFA-PBS (amostras histológicas) ou para meio de cultura celular para isolamento celular (células endoteliais, células musculares lisas vasculares, fibroblastos). As amostras congeladas são armazenadas a -70 °C e as células isoladas em nitrogênio líquido. As amostras histológicas serão processadas em parafina e armazenadas como blocos de parafina. As amostras serão armazenadas por até 10 anos e, após esse período, serão destruídas como resíduo de risco biológico. Os dados brutos serão armazenados em arquivo elétrico como European Genome-phenome Archive (EGA).

Análises A biologia molecular e a histologia das amostras da aorta são examinadas por RT-qPCR, imuno-histoquímica e imagens de microscopia multifotônica. Expressão de genes relevantes, e. TGF-β, família VEGF, COX-1 e 2, eNOS/Akt e citocinas pró-inflamatórias são estudados, e também o sequenciamento de RNA, identificando todos os mRNAs expressos simultaneamente, pode ser usado para encontrar diferenças na expressão de todos os genes aórticos entre diferentes grupos de pacientes. O gene FBN1 é sequenciado e procurado por mutações ou deleções.

A arquitetura da parede do vaso aórtico e a expressão de genes relevantes são visualizadas por microscopia multifotônica e imuno-histoquímica. Células isoladas são usadas para Análise de Célula Única, que permite estudar uma célula viva e seus eventos moleculares por vez, e fornece informações totalmente novas sobre as funções de diferentes células na parede do vaso. Os dados obtidos são divididos em grupos de correspondência de doença e idade, e serão procuradas correlações entre o estado da doença cardíaca, a expressão gênica aórtica e a histologia aórtica. Os dados também serão conectados e comparados com o estudo pré-clínico em camundongos descrito no Apêndice 1, e o estudo de imagem de fluxo 4D de ressonância magnética da aorta humana descrito no parágrafo 3.4.

Biomecânica das amostras histológicas da aorta Parâmetros biomecânicos, como rigidez e resistência à falha, serão medidos nas amostras da aorta. As medições e análises serão feitas em colaboração com o grupo da BBC na University of Eastern Finland. Os parâmetros biomecânicos dos grupos de pacientes estudados serão comparados e utilizados como parâmetro em análises estatísticas multivariadas. Os resultados também serão comparados e relacionados a achados de biologia molecular e histológica.

Controles Amostras para comparação com tecido normal serão coletadas de 10 doadores de órgãos operados no Kuopio University Hospital. As amostras serão manipuladas conforme descrito em pacientes aórticos.

Modelagem matemática da aorta Os dados de imagem de 20 pacientes serão enviados anonimamente para a JAMK University of Applied Sciences para modelagem de simulação matemática do fluxo aórtico e estresse da parede.

4. Colaboração O estudo clínico é conduzido multiprofissionalmente no Kuopio University Hospital juntamente com os departamentos de cardiologia clínica, cirurgia cardiotorácica (Heart Center) e radiologia (Clinical Imaging Center). Os estudos histopatológicos, moleculares e genéticos são realizados no Departamento de Ciências Moleculares do AI Virtanen Institute, University of Eastern Finland (UEF). Testes biomecânicos serão realizados no Departamento de Física Aplicada da UEF. A modelagem matemática das imagens da aorta será realizada na JAMK University of Applied Sciences. Os resultados de fluxo de ressonância magnética 4D adquiridos serão analisados ​​e validados de acordo com os padrões do Kuopio University Hospital.