Гиперполяризованный 13C пируват-MRI и FDG-PET в одном исследовании для прогноза ишемической кардиомиопатии (FDG PET-HP MRI)

1. Обоснование исследования и значение 1.1. Ишемическая кардиомиопатия и необходимость в продвинутых подходах к визуализации ишемической кардиомиопатии (ICM) представляют собой прогрессирующее заболевание, характеризующееся дисфункцией миокарда из -за снижения коронарной перфузии, чаще всего вызванного лежащей в основе заболевания коронарной артерии (CAD) или предыдущей инфукции миокарда (MI). Прогноз ICM остается плохим, с высокими показателями заболеваемости и смертности, несмотря на достижения в области фармакологической, интервенционной и хирургической терапии. Основной клинической проблемой в управлении ICM является точная и всесторонняя оценка жизнеспособности миокарда и метаболической функции для руководства соответствующими стратегиями реваскуляризации. Традиционные методы визуализации, в том числе поздний гадолиний, усиленная сердечной магнитной резонансной томографией (LGE-CMR), однофотонной компьютерной томографии (SPECT) и эхокардиография добутамина, обеспечивают структурные и функциональные идеи, но ограничены в их способности динамически оценивать метаболические изменения Это предшествует необратимому повреждению миокарда.

   1.2. Ограничения современных методов визуализации в оценке жизнеспособности и метаболизма. Эти подходы создают несколько ограничений, включая диссонирующие результаты между методами визуализации, повышение бремени пациентов из -за множественных назначений и задержек в решениях о лечении. Что еще более важно, отсутствие интегрированной стратегии визуализации ограничивает способность оценивать метаболические адаптации в реальном времени, которая может предсказать потенциал восстановления миокарда после реваскуляризации.

   1.3. Обоснование комбинированного подхода к визуализации HP-13C и FDG-PET. Предложенное исследование стремится преодолеть эти ограничения, используя новый интегрированный метод метаболической визуализации, объединяющий гиперполяризованный магнитно-резонансное изображение 13C-пиравата (HP-13C-MRI) и [⁸F]. Флуородезоксиглюкоза Позитронная эмиссионная томография (FDG-PET) в одном исследовании. HP-13C-MRI предоставляет информацию об метаболическом потоке в реальном времени, позволяя прямой визуализации использования субстрата и окислительного метаболизма, в то время как FDG-PET позволяет количественно оценить поглощение глюкозы и оценку жизнеспособности. Одновременно получая данные метаболической, жизнеспособности и механической функции, этот гибридный подход может преобразовать диагностическую парадигму для ишемической кардиомиопатии.

2. Цели исследования и гипотезы 2.1. Первичная цель Основная цель этого исследования состоит в том, чтобы определить, может ли одновременная визуализация HP-13C-MRI и FDG-PET улучшить оценку жизнеспособности миокарда и метаболической функции при ишемической кардиомиопатии по сравнению с современными стандартными подходами визуализации.

   2.2. Вторичные цели

   Вторичные цели включают:

   2.2.1. Установление базового метаболизма миокарда, жизнеспособности и параметров механической функции у здоровых субъектов с использованием комбинированных HP-13C-MRI и FDG-PET, чтобы служить эталоном для последующих когорт пациентов.

   2.2.2. Оценка метаболических аномалий у предоперационных пациентов с ишемической кардиомиопатией и низкой фракцией выброса левого желудочка (LVEF) для корреляции метаболической активности с тяжестью клинического заболевания и результатов реваскуляризации.

   2.2.3. Проведение продольной оценки метаболизма и функции миокарда после хирургической реваскуляризации для определения прогнозной ценности базовой метаболической визуализации для послеоперационного восстановления миокарда.

   2.3. Первичная гипотеза. Предполагается, что одновременное получение метаболических данных и данных жизнеспособности с помощью HP-13C-MRI и FDG-PET в одном сеансе визуализации обеспечит превосходную точность диагностики и прогнозирующую ценность для ишемической кардиомиопатии по сравнению со стандартными методами визуализации, выполняемых отдельно.

   2.4. Вторичные гипотезы 2.4.1. У здоровых людей с нормальной функцией миокарда HP-13C-MRI и FDG-PET будут устанавливать нормальные паттерны метаболического потока, что значительно будет отличаться от пациентов с ишемической кардиомиопатией.

   2.4.2. У предоперационных пациентов с ишемической кардиомиопатией метаболические расстройства, обнаруженные с помощью HP-13C-MRI, будут коррелировать с региональным поглощением глюкозы на FDG-PET и дают представление о сегментах миокарда с обратимой дисфункции.

   2.4.3. Последующая визуализация после CABG будет демонстрировать метаболическое улучшение в жизнеспособных сегментах миокарда, что подтверждает потенциал предоперационной метаболической визуализации как прогнозирующего инструмента для восстановления миокарда после реваскуляризации.

3. Дизайн исследования и методология 3.1. Тип исследования и дизайн Это проспективное, одноцентровое, не слепые трансляционные исследования с использованием гибридного сканера PET-MR для одновременной визуализации.

   3.2. Исследование населения и распределение групп

   Всего будет зарегистрировано 12 человек, стратифицированные на три группы:

   3.2.1. Здоровая контрольная группа (n = 6), состоящая из людей с нормальным LVEF (> 50%), чтобы установить базовые значения метаболических и жизнеспособных эталонных значений.

   3.2.2. Группа ишемической кардиомиопатии до CABG (n = 6), состоящая из пациентов с сниженным LVEF (<35%), подвергающимися запланированной обходной трансплантации коронарной артерии (CABG).

   3.2.3. Пост-кабг-группа (n = 6 через 4-6 месяцев, n = 6 через 10-12 месяцев), состоящая из той же когорты до CABG, перенесших послехирургическую последующую визуализацию для оценки восстановления метаболизма.

   3.3. Процедуры исследования 3.3.1. Все участники пройдут одну или две сеансы визуализации с участием HP-13C-MRI и FDG-PET за одну сессию с использованием гибридного сканера PET-MR.

   3.3.2. Участники будут подвергаться отбору крови до и после визуализации, чтобы измерить ключевые метаболические биомаркеры, включая лактат, пируват, триглицериды, инсулин и глюкозу.

   3.3.3. Клинические данные о визуализации сердца, включая эхокардиографию, перфузионную визуализацию миокарда Spect и инвазивную коронарную ангиографию, будут собираться для корреляции с метаболическими результатами визуализации.

   3.4. Протокол визуализации 3.4.1. Гиперполяризованный 13C Pyruvate MRI Приобретение 3.4.1.1. Гиперполяризованный [1-13c] пируват будет динамически внедрен, и будет измерено преобразование в реальном времени в метаболические промежуточные продукты (бикарбонат и лактат).

   3.4.1.2. Последовательности визуализации 13C, управляемые сердцем, будут использоваться для количественной оценки метаболического потока миокарда, сосредоточив внимание на сегментарных изменениях в окислительном метаболизме.

   3.4.2. Приобретение FDG-PET 3.4.2.1. Поглощение FDG будет измерено для оценки жизнеспособности миокарда и регионального метаболизма глюкозы.

   3.4.2.2. Метаболическая активность будет сравниваться по ишемическим и неэшемическим областям миокарда.

4. Анализ данных и статистические соображения 4.1. Первичный статистический анализ 4.1.1. МРТ HP-13C и данные FDG-PET будут проанализированы с использованием конструкций реконструкции и анализа на основе MATLAB.

   4.1.2. Количественные метаболические параметры, в том числе бикарбонатное соотношение и лактат и поглощение Myocardial FDG, будут сравниваться в разных группах.

   4.1.3. Статистическая значимость будет определена с использованием непарного t-критерия (α = 0,05, односторонний) для сравнений с двумя группами и ANOVA/2-й ANOVA для многогрупповых сравнений.

   4.2. Обоснование размера выборки 4.2.1. Размер выборки 12 субъектов (24 сеансов визуализации) основан на технико-экономических обоснованиях и предыдущих исследованиях, демонстрирующих значительные метаболические различия с МРТ HP-13C в небольших когортах.

   4.2.2. Расчеты мощности показывают, что этого размера выборки будет достаточно для обнаружения клинически значимых различий в метаболических параметрах миокарда с оцененным величиной эффекта 1,0 и 80% мощности при α = 0,05.

5. Соображения безопасности и риска 5.1. Радиационная экспозиция 5.1.1. Комбинированный протокол HP-13C MRI и FDG-PET приведет к радиационному воздействию ~ 10,5 мсВ в приемлемых диагностических пределах.

5.1.2. Радиационное воздействие будет контролироваться в соответствии с институциональными и нормативными руководящими принципами.

5.2. Мониторинг неблагоприятных событий 5.2.1. Субъекты будут тщательно контролироваться во время визуализации, с непрерывным мониторингом ЭКГ и артериальным давлением.

5.2.2. В соответствии с институциональными протоколами безопасности будут сообщены и управляются любые нежелательные явления.