超极化13c丙酮酸-MRI和FDG-PET在一次检查中，用于缺血性心肌病的预后 (FDG PET-HP MRI)

1. 研究理由和意义1.1。 缺血性心肌病以及对先进成像方法缺血性心肌病（ICM）的需求是一种进行性疾病，其特征是由于冠状动脉灌注减少而导致的心肌功能障碍，最常见的是潜在的冠状动脉疾病（CAD）或以前的心肌梗塞（MI）。 ICM的预后仍然很差，尽管药物，介入和手术疗法的进展，发病率和死亡率较高。 管理ICM的主要临床挑战是​​对心肌生存能力和代谢功能的准确和全面评估，以指导适当的血运重建策略。 传统的成像技术，包括晚期增强的心脏磁共振成像（LGE-CMR），单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和多丁他胺压力超声心动图，可提供结构性和功能性见解这是不可逆的心肌损伤。

   1.2。 当前成像方式在评估生存能力和代谢中的局限性现有的非侵入性成像方法用于心肌生存能力评估，主要依赖于纤维化，收缩储备或静态葡萄糖代谢的解剖学标记，需要具有不同模态的多个成像。 这些方法构成了几个局限性，包括成像技术之间的不一致结果，由于多次任命而增加了患者负担以及治疗决策的延迟。 更重要的是，缺乏综合成像策略限制了可以评估可以预测心肌恢复后潜在转化后的实时代谢适应的能力。

   1.3。 组合HP-13C MRI和FDG-PET成像方法的基本原理拟议的研究旨在通过采用新型的综合代谢成像方法来克服这些局限一次检查中的氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）。 HP-13C-MRI提供了实时代谢通量信息，可直接可视化底物利用率和氧化代谢，而FDG-PET可以量化葡萄糖摄取和生存能力评估。 通过同时获得代谢，生存能力和机械功能数据，这种混合方法具有改变缺血性心肌病的诊断范式的潜力。

2. 研究目标和假设2.1。 主要目标本研究的主要目标是确定与当前标准成像方法相比，在缺血性心肌病中，同时的HP-13C-MRI和FDG-PET成像是否可以改善心肌生存力和代谢功能的评估。

   2.2。次要目标

   次要目标包括：

   2.2.1。 使用合并的HP-13C-MRI和FDG-PET在健康受试者中建立基线心肌代谢，生存力和机械功能参数，以作为后续患者同伙的参考。

   2.2.2。 评估缺血性心肌病和低左心室射血分数（LVEF）的术前患者的代谢异常，以将代谢活性与临床疾病的严重程度和血运重建结果相关联。

   2.2.3。 手术血运重建后对心肌代谢和功能进行纵向评估，以确定基线代谢成像的预测价值，用于手术后心肌恢复。

   2.3。 基本假设可以假设，与单独执行的标准成像技术相比，单个成像疗程中通过HP-13C-MRI和FDG-PET同时采集了通过HP-13C-MRI和FDG-PET获得较高的诊断准确性和预后值。

   2.4。 次要假设2.4.1。 在患有正常心肌功能的健康个体中，HP-13C-MRI和FDG-PET将建立正常的代谢通量模式，这与缺血性心肌病患者观察到的那些会有很大差异。

   2.4.2。 在术前患有缺血性心肌病的患者中，通过HP-13C-MRI检测到的代谢危险将与FDG-PET上的区域葡萄糖摄取相关，并提供对可逆功能障碍的心肌片段的见解。

   2.4.3。 CABG后的随访成像将证明可行心肌段的代谢改善，证实术前代谢成像作为脊柱后心肌恢复后的预测工具的潜力。

3. 研究设计和方法论3.1。 研究类型和设计这是一项前瞻性，单中心的，非盲人的翻译研究，采用混合PET-MR扫描仪同时成像。

   3.2。 研究人群和群体分配

   总共将注册12名人类受试者，分为三组：

   3.2.1。 健康对照组（n = 6）由具有正常LVEF（> 50％）的个体组成，以建立基线代谢和​​生存力参考值。

   3.2.2。 CABG缺血性心肌病组（n = 6）由降低的LVEF患者（<35％）组成，接受了计划的冠状动脉搭桥术（CABG）。

   3.2.3。 CABG后随访组（4-6个月的n = 6，在10-12个月时n = 6），由同一CABG队列组成，接受了手术后随访成像，以评估代谢恢复。

   3.3。 研究程序3.3.1。 所有参与者将使用混合PET-MR扫描仪进行一次或两个涉及HP-13C-MRI和FDG-PET的成像会话。

   3.3.2。 参与者将在成像之前和之后接受血液采样，以测量包括乳酸，丙酮酸，甘油三酸酯，胰岛素和葡萄糖在内的关键代谢生物标志物。

   3.3.3。 将收集临床心脏成像数据，包括超声心动图，SPECT心肌灌注成像和侵入性冠状动脉造影术，以与代谢成像发现相关。

   3.4。 成像协议3.4.1。 超极化13C丙酮酸MRI采集3.4.1.1。 超极化[1-13c]丙酮酸将动态注射，并将测量实时转化为代谢中间体（碳酸氢盐和乳酸）。

   3.4.1.2。 心脏门控13C成像序列将用于量化心肌代谢通量，重点是氧化代谢的分段变化。

   3.4.2。 FDG-PET收购3.4.2.1。 将测量FDG摄取以评估心肌活力和区域葡萄糖代谢。

   3.4.2.2。 在缺血性和非缺血性心肌区域中，将比较代谢活性。

4. 数据分析和统计注意事项4.1。 主要统计分析4.1.1。 HP-13C MRI和FDG-PET数据将使用基于MATLAB的重建和分析管道进行分析。

   4.1.2。 将在研究组中比较定量代谢参数，包括碳酸氢盐比率和心肌FDG摄取。

   4.1.3。 统计显着性将使用未配对的t检验确定（α= 0.05， 一尾）用于两组比较和ANOVA/2-way ANOVA用于多组比较。

   4.2。 样本尺寸辩护4.2.1。 12个受试者的样本量（24个成像课程）是基于可行性，并且先前的研究表明，小队列中与HP-13C MRI显着的代谢差异。

   4.2.2。 功率计算表明，该样本量足以检测心肌代谢参数的临床相关差异，估计效应尺寸为1.0，功率为α= 0.05。

5. 安全和风险考虑5.1。 辐射暴露5.1.1。 HP-13C MRI和FDG-PET协议组合的组合将导致辐射暴露约10.5 msv，在可接受的诊断限制内。

5.1.2。 辐射暴露将受到监控，以遵守机构和监管指南。

5.2。 不良事件监视5.2.1。 通过连续的心电图和血压监测，将在成像过程中密切监测受试者。

5.2.2。 任何不良事件将根据机构安全协议进行报告和管理。