Double Push Acoustic Radiation Force (DP ARF) ultraljud för övervakning av degeneration vid Duchennes muskeldystrofi

Double Push Acoustic Radiation Force (DP ARF) avbildning kommer att utföras i 3 kohorter om upp till 10 pojkar med DMD och i åldersmatchade pojkar utan kända neuromuskulära störningar.

Den första DMD-kohorten registreras vid 5-6 års ålder, den andra vid 7-8 års ålder och den tredje vid 9-10 års ålder. Rectus femoris (RF), kranial sartorius (CS), gastrocnemius (GAST) och lateral deltoideus (DT) muskler kommer att riktas mot deras kända fenotypiska variation som svar på dystrofinbrist. RF genomgår tidig nekros och fettavlagring, CS tros vara relativt skonad och GAST verkar genomgå sann hypertrofi. DT, som genomgår hypertrofi som GAST, kommer också att undersökas för att avgöra om effekten av dystrofinbrist varierar mellan övre och nedre extremiteter. Alla pojkar kommer att avbildas 3 gånger per år i 4 år. Förutom DP ARF-avbildning var 4:e månad, kommer pojkarna att genomgå standard kvantitativ muskeltestning (QMT) och tidsinställda funktionstester (TFT) av tid till stående, 6 minuters promenad och 30 fot promenad. Ålder vid förlust av ambulation kommer också att registreras för varje pojke. Pojkar med DMD förlorar i allmänhet ambulering vid 10 års ålder, så vi förväntar oss att de 20 pojkarna i åldersgruppen 7-11 och 9-13 kommer att förlora ambulering under studiens gång. De 10 pojkarna i 5-9-åldern kommer sannolikt inte att förlora ambulation under studien. Eftersom det primära syftet med denna kliniska undersökning är att utvärdera potentialen hos DP ARF-avbildning som ett relevant surrogat för att övervaka sjukdomsprogression och svar på terapier, kommer studiens fokus att vara på att korrelera DP ARF-resultat till förändringar i funktionell degeneration och tid till förlust av ambulation.

Det finns två experimentella komponenter i denna studie utöver vad som är standardpraxis för DMD-patienter: 1) DP ARF ultraljudsavbildning av rectus femoris (RF), kranial sartorius (CS), gastrocnemius (GAST) och lateral deltoid (DT) muskler och 2) standard kvantitativ muskeltestning (QMT) och tidsinställda funktionstester (TFT) av tid till stående, 6 minuters promenad och 30 fots promenad upprepade var fjärde månad (tre gånger årligen) under studiens fyraåriga varaktighet.

Denna studie kommer att inledas med DP ARF ultraljudsavbildning i kliniska neurofysiologiska laboratoriet under patientvolontärens första regelbundna forskningsbesök. Patientvolontärer förväntas vara öppenvårdspatienter. Men om en patientvolontär är en sluten patient kan DP ARF ultraljudsavbildning utföras vid patientvolontärens sjukhussäng. Omedelbart efter DP ARF-undersökning kommer patientvolontären att genomgå QMT och TFT på sjukgymnastikavdelningen. QMT och TFT kommer att genomföras av utbildade sjukgymnaster. DP ARF ultraljudsavbildning, QMT och TFT kommer att upprepas enligt beskrivningen ovan vid var och en av patientvolontärernas tolv regelbundna forskningsbesök under den fyra år långa studien. När det är möjligt kommer vi att schemalägga forskningsbesök så att de sammanfaller med andra kliniska besök på UNC. Patienternas föräldrar eller vårdgivare kommer att kompenseras $50 per besök för att täcka kostnaderna för resa till UNC, parkering och lunch.

DP ARF kommer också att utföras på 30 pojkar i åldrarna 5-14 utan kända neuromuskulära störningar. Avbildning kommer att utföras enligt beskrivningen för pojkarna med DMD. DP ARF-resultaten som erhålls hos pojkar utan kända neuromuskulära störningar kommer att jämföras med de som erhålls hos pojkar med neuromuskulära störningar för att fungera som en kontroll för förändringar i muskelmekaniska egenskaper som inträffar med normal muskeltillväxt och -utveckling.

DP ARF ultraljud är en icke-invasiv diagnostisk bildteknik som utförs med hjälp av kommersiellt tillgänglig utrustning för klinisk ultraljudsavbildning - Siemens Acuson Antares bildsystem utrustat för forskningsändamål och VF10-5 eller VF7-3 linjära array-givare (Siemens Medical Solutions, USA Inc. Ultrasound Division) . DP ARF-avbildning kommer att utföras av en professionell sonograf, fakultets- och/eller doktorandforskare vid UNC-CH Joint Department of Biomedical Engineering. Sonografen skaffar DP ARF-ultraljudsdata med matchat B-läge (för anatomisk referens) i högra RF-, CS-, GAST- och DT-musklerna hos frivilliga patienter. Patientvolontärer kommer att uppmanas att ligga på ett undersökningsbord i Klinisk neurofysiologiklinik (poliklinisk) eller att ligga kvar i sina sjukhussängar (slutenvårdspatienter). Huvudet på undersökningsbordet/sängen kan höjas till en ungefärlig 45 graders vinkel för att bäst visualisera de intressanta musklerna med ultraljudsbilder.

När den frivilliga patienten är placerad, appliceras ultraljudsgel på patientens frivilliga hudyta ovanför musklerna av intresse. Ultraljudsavbildningsgivaren kommer sedan att placeras ovanpå gelén. När den första muskeln av intresse är lokaliserad kommer DP ARF ultraljudsavbildning att börja. Vi kommer att orientera givaren för att få ultraljudsdata tvärs över muskelfibrerna i mitten av muskeln på längden, med tre upprepade förvärv. Vi kommer sedan att rotera vår givare 90 grader för att orientera bildplanet parallellt med muskelfibrerna. Det tidigare avbildade tvärsnittet kommer att placeras i ungefär mitten av bildsynfältet, med tre upprepade förvärv. Muskelfiberorienteringen kommer att vara ungefärlig, enligt anatomin. DP ARF:s axiella brännvidd kommer att riktas mot centrum av muskeln, cirka 20 - 30 mm.

Tidslängden för DP ARF-datainsamling i varje muskel beräknas vara mindre än 10 minuter. När DP ARF-avbildning är klar på en muskel, kommer DP ARF-avbildning att utföras på de andra musklerna av intresse. När alla 4 muskler (RF, CS, GAST och DT) har avbildats, kommer studieproceduren att slutföras för DP ARF-avbildningsdelen av studien.

För den andra delen av studien, som börjar kort (mindre än 4 timmar) efter att DP ARF-avbildning är avslutad, kommer patienten att genomgå kliniskt standard kvantitativ muskeltestning (QMT) av maximal frivillig isometrisk kontraktion (MVIC) i höger RF, CS , GAST och DT. Patientvolontären kommer också att genomgå kliniskt standardtidsinställda funktionstester (TFT) på (1) tid för att gå upp från liggande till stående, (2) sträcka som gått på sex minuter och (3) tid att gå 30 fot.

Patientvolontärers deltagande kommer att upphöra när både del ett (DP ARF ultraljudsavbildning) och två (QMT och TFT) har genomförts tolv gånger under 4 år. Därför kommer det att finnas regelbundna schemalagda uppföljningsbesök som krävs av patientvolontärerna var fjärde månad. Patientvolontären uppmanas att samtycka och hans föräldrar ombeds tillåta sin son att genomgå (1) DP ARF ultraljudsundersökning av hans högra RF-, CS-, GAST- och DT-muskler, och (2) QMT och TFT för tiden till stående, 6 -minuters promenad och 30 fots promenad. Inga ytterligare förfaranden eller krav föreslås. Alla andra aspekter av patientvolontärernas vård för DMD kommer att utföras i normal vårdstandard enligt klinisk indikation.