Прогнозирование дилатации и разрыва аорты (DilAo)

1. Цель исследования Целью данного исследования является изучение прогностических параметров дилатации аорты. Более конкретно, это определение прогностических параметров визуализации, которые можно использовать для выявления пациентов с высоким риском быстрой дилатации аорты, за которыми следует тщательно следить с помощью методов визуализации.

2. Дополнительные испытания

1. Клиническое исследование 1. Целью первого этапа исследования является определение параметров потока 4D МРТ, которые характерны для расширенной аорты и могут быть использованы для оценки будущего прогноза у пациентов с дилатацией аорты или предрасполагающими факторами.
2. Клиническое исследование 2 Вторая фаза исследования направлена ​​на использование определенных параметров кровотока в последующей клинической визуализации, чтобы выяснить, какие параметры предсказывают дилатацию аорты в реальной жизни и, таким образом, могут быть использованы для отбора пациентов для более интенсивной визуализации в будущем.
3. Исследование 3 – Молекулярная патология, гистология и генетика аорты Целью этой части исследования является выявление различий в молекулярной биологии, гистологии, эластичности и генетике аорты у пациентов, имеющих предрасполагающие факторы к дилатации аорты. В частности, будут изучены клеточные факторы, влияющие на формирование соединительной ткани и гладкомышечного слоя сосудов.

3. Методы

1. Популяция пациентов Все пациенты и здоровые добровольцы дадут письменное информированное согласие на участие в исследовании. Комитет по этике больничного округа Северного Саво одобрил исследование.

Исследование 1 В первую фазу исследования войдут двадцать пациентов с анатомическими или функциональными аномалиями аорты или другими заболеваниями, предрасполагающими к дилатации аорты, которым будет назначено плановое МРТ аорты в отделении радиологии Университетской больницы Куопио (KUH). Проточная МРТ 4D будет проводиться сразу после обычной 2D МРТ, что продлит время визуализации примерно на 20 минут. Двадцать здоровых добровольных контролей будут набраны из исследовательской группы и персонала отделения, и им будет назначена аналогичная процедура визуализации. Основными параметрами, проанализированными из этих разовых данных визуализации, являются пиковая скорость потока и эксцентриситет потока, завихренность потока и напряжение сдвига стенки. Кроме того, в этом исследовании будут определены параметры, связанные с жесткостью и геометрией аорты. Будет проведено сравнение параметров 4D МРТ потока между пациентами и здоровым контролем, параметры 4D потока также будут сравниваться с обычными параметрами 2D потока как у исследуемых пациентов, так и у здоровых людей.

Исследование 2. Для последующего исследования будут набраны 100 пациентов таким же образом, как и в случае пациентов первого исследования. Критериями включения будут: взрослый (возраст > 18 лет), ранее документированная дилатация аорты, документально подтвержденная анатомическая или функциональная ДАК или другое наследственное заболевание, вызывающее повышенный риск дилатации аорты, отсутствие противопоказаний к МРТ. Аналогичная МРТ аорты будет выполнена, как и во время клинического исследования 1. Тем не менее, последующая визуализация будет проводиться через 6 месяцев после первой МРТ и ежегодно в течение 5 лет. Будут проанализированы те же параметры потока 4D и 2D, что и в первом исследовании. Особый интерес будет представлять степень дилатации аорты и корреляция между 4D (и 2D) параметрами потока с размерами аорты.

Клинические параметры Всем пациентам, обратившимся в поликлинику, будет проведено клиническое обследование (аускультация, клинические признаки сердечной недостаточности, гепатомегалия, периферические отеки, артериальные шумы). Будет проведена электрокардиография в 12 отведениях и основные лабораторные анализы (гемоглобин, гематокрит, натрий, калий, креатинин, мозговой натрийуретический пептид). С письменного разрешения пациента будет сохранена дополнительная пробирка с кровью для будущего анализа, и пациент будет проинформирован о назначении этого образца.

Эхокардиография Трансторакальная эхокардиография будет проводиться с использованием обычных клинических методов. Особое внимание будет уделено анатомии аортального клапана и размерам аорты. Будут зарегистрированы и другие признаки кардиальных проявлений. Будут оцениваться размеры и объемные параметры желудочков, а также систолическая и диастолическая функция желудочков.

МРТ аорты Магнитно-резонансная ангиография и 2D-измерения потока Статическая визуализация аорты выполняется с помощью 3D-последовательности SSFP (устойчивое состояние свободной перцессии) с синхронизацией по ЭКГ и дыханию [Kawel et al 2012]. Стек изображений получают в сагиттальной плоскости и обрабатывают на MPR-рабочей станции для получения изображений, перпендикулярных оси кровотока. Диаметр аорты измеряют от наружной стенки до наружной стенки. Определяют самый широкий диаметр аорты и, как обычно, измеряют диаметр аорты на 8 заранее определенных уровнях.

4D фазово-контрастная МРТ Кровоток в аорте будет измеряться на основе фазово-контрастной МРТ. Измерение будет выполнено путем повторения последовательности импульсов визуализации без и с градиентами взвешивания потока для трех измерений с чередованием и измерением. Параметры визуализации будут установлены в соответствии с согласованным заявлением об измерении потока 4D МРТ [Dyverfelt 2015] в ближайшее время: разрешение < 2,5x2,5x2,5 мм3, временное разрешение 30 мс (временное разрешение потока в разных фазах сердца), ретроспективная синхронизация ЭКГ. и компенсация дыхательных движений, угол поворота, близкий к углу Эрнста, и амплитуда градиента взвешивания потока таким образом, чтобы максимальный поток на 10 % превышал ожидаемую максимальную скорость потока в аорте. Объем изображения будет охватывать аортальный клапан, дугу аорты и нисходящую часть аорты на уровне верхушки миокарда. Данные будут предварительно обработаны, чтобы свести к минимуму вклад фоновых фазовых сдвигов, несовершенств градиента и фазовых переходов.

Параметры потока Из четырехмерных изображений потока будет извлечено несколько количественных параметров. Основными параметрами являются параметры, характеризующие распределение потока в аорте, т.е. пиковая скорость потока и эксцентриситет, завихренность потока и касательное напряжение на стенках сосуда. Кроме того, будут зарегистрированы несколько параметров, связанных с жесткостью аорты, геометрией и функцией аортального клапана. Во время последующего наблюдения будут оцениваться изменения и прогностическое значение количественных параметров.

В целях проверки параметры потока 4D будут сравниваться с параметрами, извлеченными из обычных последовательностей потока 2D.

Протокол клинического наблюдения Пациенты, набранные для последующего наблюдения (исследование 2), будут проходить повторный скрининг с помощью МРТ аорты через полгода после набора и ежегодно после первого контрольного визита в течение пяти лет или в соответствии с клиническим наблюдением. расписание. Если состояние расширения аорты указывает на более интенсивное последующее наблюдение.

Статистический анализ Прогностические факторы будут проверены на статистическую значимость путем сравнения параметров кровотока и связанных с ними факторов со степенью дилатации аорты с использованием соответствующего многофакторного анализа. Статистическая значимость будет установлена ​​при p<0,05, а высокая статистическая значимость при p<0,01. Данные будут проанализированы с помощью программы SPSS для Windows.

Исследование 3

В третье субисследование будут включены 20+100 пациентов с тяжелой дилатацией аорты, которым запланирована операция на аорте. Образцы аорты человека собирают во время обычной операции по замене аорты из удаленной сосудистой ткани. Помимо образцов тканей, будет взят образец крови для генетического и молекулярного анализа. Перед операцией пациенты дали письменное разрешение на гистологические исследования и образцы крови. После резекции образцы немедленно переносят в жидкий азот (замороженные образцы), PFA-PBS (гистологические образцы) или в среду для культивирования клеток для выделения клеток (эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки сосудов, фибробласты). Замороженные образцы хранятся при температуре -70 ° C, а изолированные клетки - в жидком азоте. Гистологические образцы будут перерабатываться в парафин и храниться в виде парафиновых блоков. Образцы будут храниться до 10 лет, после чего уничтожаются как биологически опасные отходы. Необработанные данные будут храниться в электрическом архиве, подобном Европейскому архиву геномов и феноменов (EGA).

Анализы Молекулярную биологию и гистологию образцов аорты исследуют с помощью RT-qPCR, иммуногистохимии и многофотонной микроскопии. Экспрессия соответствующих генов, например. Изучаются TGF-β, VEGF-семейство, ЦОГ-1 и 2, eNOS/Akt и провоспалительные цитокины, а также РНК-секвенирование, идентифицирующее все экспрессируемые мРНК одновременно, может быть использовано для выявления различий в экспрессии всех аортальных генов между разные группы пациентов. Ген FBN1 секвенируют и ищут мутации или делеции.

Архитектура стенки сосуда аорты и экспрессия соответствующих генов визуализируются с помощью многофотонной микроскопии и иммуногистохимии. Изолированные клетки используются для анализа отдельных клеток, что позволяет одновременно изучать одну живую клетку и ее молекулярные события и дает совершенно новую информацию о функциях различных клеток в стенке сосуда. Полученные данные разделены на группы, соответствующие заболеванию и возрасту, и будут искать корреляции между статусом сердечного заболевания, экспрессией гена аорты и гистологией аорты. Данные также будут связаны и сравнены с данными доклинического исследования на мышах, описанного в Приложении 1, и исследования 4D-изображения потока МРТ аорты человека, описанного в параграфе 3.4.

Биомеханика гистологических образцов аорты Биомеханические параметры, такие как жесткость и прочность на разрыв, будут измеряться в образцах аорты. Измерения и анализ будут проводиться в сотрудничестве с группой BBC в Университете Восточной Финляндии. Биомеханические параметры в исследуемых группах пациентов будут сравниваться и использоваться в качестве параметра в многовариантном статистическом анализе. Результаты также будут сравниваться и связываться с результатами гистологической и молекулярной биологии.

Контрольные образцы Образцы для сравнения с нормальной тканью будут взяты у 10 доноров органов, прооперированных в Университетской больнице Куопио. Образцы будут обрабатываться, как описано для пациентов с аортой.

Математическое моделирование аорты Данные визуализации 20 пациентов будут отправлены анонимно в Университет прикладных наук JAMK для математического моделирования потока в аорте и нагрузки на стенку.

4. Сотрудничество Клиническое исследование проводится многопрофильным университетским госпиталем Куопио совместно с отделениями клинической кардиологии, кардиоторакальной хирургии (Центр сердца) и радиологии (Центр клинической визуализации). Гистопатологические, молекулярные и генетические исследования проводятся в Отделе молекулярных наук Института им. А.И. Виртанена Университета Восточной Финляндии (UEF). Биомеханические тесты будут проводиться на кафедре прикладной физики УЭФ. Математическое моделирование изображений аорты будет выполняться в Университете прикладных наук JAMK. Полученные результаты потока 4D МРТ будут проанализированы и подтверждены в соответствии со стандартами университетской больницы Куопио.