JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu Makalede

  • Erratum Notice
  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Erratum
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. Read More ...

Özet

Mikrovasküler fonksiyonun vazoaktif solunum manevraları ile birlikte oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme ile değerlendirilmesi, in vivo miyokardiyal oksijenasyondaki hızlı dinamik değişiklikleri değerlendirme yeteneği açısından benzersizdir ve bu nedenle koroner vasküler fonksiyon için kritik öneme sahip bir tanı tekniği olarak hizmet edebilir.

Özet

Oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (OS-CMR), endojen bir doku kontrast kaynağı olarak deoksihemoglobinin doğal paramanyetik özelliklerini kullanan bir tanı tekniğidir. Güçlü bir farmakolojik olmayan vazomotor uyaran olarak standartlaştırılmış vazoaktif solunum manevraları (hiperventilasyon ve apne) ile birlikte kullanılan OS-CMR, miyokardiyal oksijenasyondaki değişiklikleri izleyebilir. Kardiyak siklus sırasında ve vazoaktif manevralar boyunca bu tür değişikliklerin ölçülmesi, koroner makro ve mikrovasküler fonksiyon için belirteçler sağlayabilir ve böylece herhangi bir ekstrinsik, intravenöz kontrast veya farmakolojik stres ajanına olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir.

OS-CMR, T2* ağırlıklı görüntülerin kan oksijenasyonuna karşı iyi bilinen hassasiyetini kullanır. Oksijenasyona duyarlı görüntüler, modifiye edilmiş standart bir klinik kararlı durum serbest presesyon (SSFP) sine dizisi kullanılarak herhangi bir kardiyak MRI tarayıcısında elde edilebilir, bu da bu tekniği satıcıdan bağımsız ve kolayca uygulanabilir hale getirir. Vazoaktif solunum manevrası olarak, 120 s serbest solunum, 60 s tempolu hiperventilasyon ve ardından en az 30 s'lik ekspiratuar nefes tutma ile 4 dakikalık bir solunum protokolü uyguluyoruz. Miyokardiyal doku oksijenasyonunun bu manevraya bölgesel ve küresel yanıtı, sinyal yoğunluğu değişimi izlenerek değerlendirilebilir. Solunumla indüklenen miyokardiyal oksijenasyon rezervi (B-MORE) olarak adlandırılan hiperventilasyon sonrası nefes tutmanın ilk 30 saniyesindeki değişim, sağlıklı insanlarda ve çeşitli patolojilerde incelenmiştir. Vazoaktif manevralarla oksijene duyarlı CMR taramaları yapmak için ayrıntılı bir protokol sağlanmıştır.

Obstrüktif koroner arter darlığı olmayan indüklenebilir iskemi (INOCA), korunmuş ejeksiyon fraksiyonu (HFpEF) olan kalp yetmezliği veya kalp nakli sonrası mikrovasküler disfonksiyon gibi henüz tam olarak anlaşılmamış durumlarda mikrovasküler disfonksiyonu olan hastalarda gösterildiği gibi, bu yaklaşım koroner vasküler fonksiyon hakkında benzersiz, klinik olarak önemli ve tamamlayıcı bilgiler sağlar.

Giriş

Oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (OS-CMR), endojen bir MR kontrastkaynağı olarak deoksihemoglobinin doğal paramanyetik özelliklerini kullanır 1,2,3. Güçlü bir farmakolojik olmayan vazomotor uyaran olarak standartlaştırılmış vazoaktif solunum manevraları (hiperventilasyon ve apne) ile kombinasyon halinde kullanılan OS-CMR, vasküler fonksiyon için bir belirteç olarak miyokardiyal oksijenasyondaki değişiklikleri izleyebilir, böylece herhangi bir dışsal, intravenöz kontrast veya farmakolojik stres ajanına olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir 4,5,6.

Nefes tutma ve hiperventilasyon dahil olmak üzere solunum manevraları, vazohareketi değiştirmek için oldukça etkili vazoaktif önlemlerdir ve güvenlikleri ve basitlikleri nedeniyle, tanısal prosedürün bir parçası olarak kontrollü endotelyal bağımlı vazomotion için idealdir. Çalışmalar, hiperventilasyonu müteakip bir nefes tutma4,7 ile birleştirirken ek bir etkinlik göstermiştir, çünkü böyle bir protokol sırasında, vazokonstriksiyonu (kan karbondioksitinin ilişkili azalması yoluyla) vazodilatasyon (kan karbondioksitinin artması) takip eder; bu nedenle, sağlıklı bir vasküler sistem, miyokardiyal kan akışında güçlü bir artışla vazokonstriksiyondan vazodilatasyona kadar tüm aralık boyunca geçiş yapar, bu da miyokardiyal oksijenasyonu ve dolayısıyla OS-CMR görüntülerinde gözlemlenebilir sinyal yoğunluğunu arttırır. Elde etme için sine görüntülerinin kullanılması, adenozin infüzyonu8 ile karşılaştırıldığında daha iyi bir sinyal-gürültü oranı ile kardiyak faz çözümlü sonuçlara da izin verir.

Solunum manevraları, koroner vasküler fonksiyonun değerlendirilmesinde kullanılabilecek vazoaktif değişiklikleri indüklemek için farmakolojik stres ajanlarının yerini alabilir. Bu sadece hasta riskini, lojistik çabaları ve ilgili maliyetleri azaltmakla kalmaz, aynı zamanda klinik olarak daha anlamlı sonuçlar sağlamaya da yardımcı olur. Adenozin gibi farmakolojik stres ajanları endotel bağımlı bir yanıtı tetikler ve böylece endotel fonksiyonunun kendisini yansıtır. Şimdiye kadar endotel fonksiyonunun bu şekilde spesifik bir şekilde değerlendirilmesi, yalnızca endotelyal bağımlı bir vazodilatör olarak asetilkolinin intrakoroner uygulamasıyla mümkün olmuştur. Bununla birlikte, bu prosedür oldukça invazivdir 2,9 ve bu nedenle nadiren gerçekleştirilir.

Doğrudan biyobelirteçlere erişimi olmayan çeşitli tanı teknikleri, eksojen bir kontrast maddenin doku alımı gibi vekil belirteçleri kullanmıştır. Bir veya iki intravenöz erişim hattına duyulan ihtiyaç, şiddetli böbrek hastalığı veya atriyoventriküler blok gibi kontrendikasyonlar ve potansiyel olarak ciddi yan etkilerin yönetimi konusunda eğitim almış personelin fiziksel varlığına duyulan ihtiyaç ile sınırlıdırlar10,11. Bununla birlikte, koroner fonksiyonun mevcut görüntülemesindeki en önemli sınırlama, vekil bir belirteç olarak miyokard perfüzyonunun, vasküler disfonksiyonun en önemli aşağı akış sonucu olarak miyokardiyal doku oksijenasyonunu yansıtmamasıdır2.

Sağlıklı bireyler, koroner arter hastalığı (KAH) olan hastalarda makrovasküler hastalık ve obstrüktif uyku apnesi (OSA) olan hastalarda mikrovasküler disfonksiyon, obstrüktif koroner arter darlığı olmayan iskemi (INOCA), kalp nakli sonrası ve korunmuş ejeksiyon fraksiyonlu kalp yetmezliği (HFpEF) dahil olmak üzere çok sayıda senaryoda vasküler fonksiyonu değerlendirmek için vazoaktif solunum manevralarına sahip OS-CMR kullanılmıştır4, 7,12,13,14,15,16. Bir CAD popülasyonunda, OS-CMR'den türetilen solunumla indüklenen miyokardiyal oksijenasyon rezervi (B-MORE) protokolünün, önemli bir darlığı olan bir koroner arter tarafından perfüze edilen miyokardiyal bölgelerde bozulmuş bir oksijenasyon yanıtını tanımlamada güvenli, uygulanabilir ve hassas olduğu kanıtlanmıştır13.

Mikrovasküler disfonksiyonda, OS-CMR, obstrüktif uyku apnesi olan hastalarda gecikmiş miyokardiyal oksijenasyon yanıtı gösterdi ve HFpEF'li hastalarda ve kalp nakli sonrası künt bir B-MORE bulundu12,14,16. INOCA'lı kadınlarda, solunum manevrası anormal derecede heterojen bir miyokardiyal oksijenasyon yanıtına yol açtı ve OS-CMR15'in yüksek uzamsal çözünürlüğünün avantajını vurguladı. Bu yazıda, OS-CMR'nin vazoaktif solunum manevraları ile gerçekleştirilmesinin mantığı ve metodolojisi gözden geçirilmekte ve mikrovasküler disfonksiyonu olan hasta popülasyonlarında, özellikle endotel disfonksiyonu ile ilgili olarak vasküler patofizyolojinin değerlendirilmesinde klinik yararı tartışılmaktadır.

Solunumla güçlendirilmiş oksijenasyona duyarlı MRG'nin fizyolojik bağlamı
Normal fizyolojik koşullar altında, oksijen ihtiyacındaki bir artış, artan kan akışı yoluyla oksijen kaynağındaki eşdeğer bir artışla eşleştirilir ve bu da lokal deoksihemoglobin konsantrasyonunda herhangi bir değişikliğe neden olmaz. Buna karşılık, indüklenen vazodilatasyon, oksijen talebinde bir değişiklik olmaksızın oksijenli kanın "aşırı" girişine yol açar. Sonuç olarak, doku hemoglobininin daha fazlası oksijenlenir ve bu nedenle daha az deoksihemoglobin vardır, bu da OS-CMR sinyal yoğunluğundanispi bir artışa yol açar 4,17. Vasküler fonksiyon tehlikeye girerse, miyokardiyal kan akışını artırmak için değişen bir metabolik talebe veya uyarana uygun şekilde yanıt veremez.

Vazokonstriksiyonu ortaya çıkaran tempolu hiperventilasyon veya karbondioksit aracılı vazodilatasyonu ortaya çıkaran uzun bir nefes tutma gibi vazomotion'u ortaya çıkarmak için bir uyaran ortamında, bozulmuş vazomotor aktivite, diğer bölgelere kıyasla lokal deoksihemoglobin konsantrasyonunda göreceli bir artışa ve daha sonra OS-CMR sinyal yoğunluğunda azalmış bir değişikliğe neden olacaktır. İndüklenebilir iskemi durumunda, bozulmuş vasküler fonksiyon, epikardiyal koroner arter stenozu olmasa bile miyokardiyal kan akışında lokal bir artışla karşılanmayan lokal talebin artmasına neden olur. OS-CMR görüntülerinde, deoksihemoglobin konsantrasyonundaki net yerel artış, yerel sinyal yoğunluğunda 2,18,19,20 bir azalmaya yol açar.

Koroner mikrovasküler disfonksiyonu olan hastalarda endotel bağımlı ve bağımsız vazodilatörlere (adenosin dahil) yanıt olarak zayıflatılmış vasküler düz kas gevşemesi gösterilmiştir 21,22,23,24,25,26,27. Endotelden bağımsız disfonksiyonun, mikrovasküler hipertrofi veya çevresindeki miyokard patolojisinden kaynaklanan yapısal anormalliklere bağlı olduğu düşünülmektedir. Buna karşılık, endotel disfonksiyonu hem yetersiz vazokonstriksiyon hem de tipik olarak damar duvarındaki nitrik oksit biyoaktivitesi kaybının neden olduğu bozulmuş (endotelyuma bağlı) vazorelaksasyon ile sonuçlanır21,28. Endotel disfonksiyonu, hiperkolesterolemi, hipertansiyon, diyabet, CAD, obstrüktif uyku apnesi, INOCA ve HF 23,24,28,29,30,31,32 dahil olmak üzere bir dizi kardiyovasküler hastalığın patogenezinde rol oynamaktadır. Aslında, endotel disfonksiyonu koroner aterosklerozun en erken belirtisidir33. Endotel fonksiyonunun görüntülenmesi, kardiyovasküler hastalık durumlarında derin prognostik etkileri olan advers kardiyovasküler olayların ve uzun vadeli sonuçların önemli bir belirleyicisi olarak rolü göz önüne alındığında çok güçlü bir potansiyele sahiptir 23,29,30,31,34,35.

Perfüzyon görüntülemenin aksine, hiperventilasyon sonrası nefes tutma sırasında miyokardiyal oksijenasyondaki nispi artış olarak tanımlanan solunumla indüklenen miyokardiyal oksijenasyon rezervi (B-MORE), böyle bir vazoaktif tetikleyicinin küresel veya bölgesel oksijenasyonun kendisi üzerindeki sonuçlarının görselleştirilmesine olanak tanır 2,36. Bu nedenle, vasküler fonksiyonun doğru bir aşağı akış belirteci olarak, B-MORE sadece vasküler disfonksiyonu değil, aynı zamanda daha şiddetli bir lokal perfüzyon veya oksijenasyon problemini gösteren gerçek indüklenebilir iskemiyi de tanımlayabilir18,19,37. Bu, OS-CMR'nin, miyokard dokusunun önemli bir bölümünü temsil eden miyokardın kılcal sisteminde bol miktarda bulunan oksijensiz hemoglobindeki nispi azalmayı görselleştirme yeteneği ile elde edilir24.

OS-CMR dizisi
OS-CMR görüntüleme için kullanılan manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sekansı, iki kısa eksenli dilimde elde edilen prospektif olarak kapılı, modifiye edilmiş, dengeli, kararlı durum, serbest presesyon (bSSFP) sekansıdır. Bu bSSFP dizisi, kardiyak MRG yapan tüm MRI tarayıcılarında bulunan (ve değiştirilebilen) standart bir klinik dizidir, bu da bu tekniği satıcıdan bağımsız ve kolayca uygulanabilir hale getirir. Düzenli bir bSSFP sine dizisinde, yankı süresi, tekrarlama süresi ve çevirme açısı, ortaya çıkan sinyal yoğunluğunu BOLD etkisine duyarlı hale getirmek ve böylece oksijenasyona duyarlı bir dizi oluşturmak için değiştirilir. T2 ile hazırlanmış bir bSSFP okuması olan bu yaklaşımın, BOLD görüntüleme için kullanılan önceki gradyan yankı tekniklerine kıyasla daha yüksek sinyal-gürültü oranı, daha yüksek görüntü kalitesi ve daha hızlı tarama süreleri ile oksijenasyona duyarlı görüntüler elde etmek için uygun olduğu daha önce gösterilmiştir38. Bu yaklaşımla solunumu arttıran OS-CMR gerçekleştirmek, çok az, hafif yan etkilerle uygulanabilir (Tablo 1). Katılımcıların %90'ından fazlasının bu protokolü yeterince uzun nefes tutma süreleri ile tamamladığınıunutmayın 4,12,13,16.

Protokol

Vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR kullanan tüm MRG taramaları yerel kurumsal yönergelere uygun olarak yapılmalıdır. Aşağıda özetlenen protokol, çeşitli kurumsal insan araştırmaları etik kurulu tarafından onaylanan çalışmalarda kullanılmıştır. Bu protokolde ve makalede açıklanan tüm insan katılımcı verileri ve sonuçları için yazılı onay alınmıştır.

1. Geniş genel bakış

  1. İlgilenilen çalışma popülasyonuna bağlı olarak dahil etme ve hariç tutma kriterlerini değiştirin. Vazoaktif solunum manevraları protokolüne sahip bir OS-CMR için aşağıdaki genel, yaygın dışlama kriterlerini kullanın: genel MRG kontrendikasyonları (ör., kalp pilleri veya defibrilatörler, implante edilmiş malzeme veya yabancı cisimler gibi MRG ile uyumlu olmayan cihazlar), MRG'den önceki 12 saat içinde kafein veya vazoaktif ilaç tüketimi ve <18 yaş.
  2. İlk olarak, işletim sistemi edinimlerini almadan önce standart klinik lokalizatör izci ve ventriküler yapı ve fonksiyon görüntülerini edinin. İşletim sistemi alımlarının dilim konumlandırmasını planlamak için bSSFP uzun eksenli sinema görüntülerini kullanın.
    NOT: Standardize edilmiş klinik CMR protokollerinin gözden geçirilmesi başka bir yerde açıklanmıştır39.
  3. Temel nefes tutma
    1. Görüntü kalitesini ve dilim konumunu değerlendirmek, artefaktları kontrol etmek ve sinyal yoğunluğu taban çizgisi olarak hizmet etmek için kısa, temel bir nefes tutma edinimi olarak ilk OS-CMR serisini edinin.
    2. Katılımcı normal nefes aldıktan sonra kısa (~ 10 sn), tek bir kardiyak döngü alımı gerçekleştirin. Nefes tutmanın son kullanma tarihinde yapıldığından emin olun.
  4. Vazoaktif solunum manevrası ile sürekli edinim
    1. İkinci OS-CMR serisini, 2 dakika serbest solunum ve 1 dakika tempolu hiperventilasyondan oluşan 4 dakikalık, sürekli bir edinim ve ardından gönüllü, maksimum nefes tutma (~ 1 dakika) olarak edinin. Sürekli edinim, 4 dakika boyunca birden fazla kardiyak döngü elde ettiğinden, bu seriyi tekrarlanan ölçümler edinimi yapmak için ek bir parametreyi (edinim tarafından elde edilen kardiyak döngü sayısı) değiştirin
      NOT: Gerekli minimum nefes tutma uzunluğu 30 saniyedir, ancak 60 saniyelik bir nefes tutma standart olarak kabul edilir.
    2. Katılımcıyı solunum manevrası boyunca MRI hoparlör sistemine bağlı bir mikrofon aracılığıyla manuel olarak yönlendirerek veya önceden kaydedilmiş bir .mp3 aracılığıyla ileterek vazoaktif solunum manevrası talimatlarını MRI tarayıcısındaki katılımcılara iletin file (Ek Dosya 1) MRI hoparlör sistemi aracılığıyla katılımcı için oynatılabilir.
    3. Vazoaktif solunum manevrasına serbest nefes ile başlayın (120 s serbest nefes aldıktan sonra hiperventilasyon başlar). 30 nefes/dk frekansında bir metronomdan gelen sesli bip seslerini kullanarak katılımcıyı tempolu nefes alma konusunda yönlendirin (bir bip sesi nefes almayı, bir bip nefes vermeyi gösterir). Hiperventilasyonun 55 s işaretinde, nefes tutmanın son kullanma tarihi seviyesinde gerçekleştirildiğinden emin olmak için "derin bir nefes alın ve sonra nefes verin ve nefesinizi tutun" için son bir sesli komut verin.
      NOT: Kandaki CO 2 değişikliği, son kullanma tarihindeki nefes tutma ile çok daha belirgindir (akciğer yüzeyi daha küçüktür, CO2'nin alveollere kalıntı difüzyonunu en aza indirir).
  5. Görüntü analizi
    1. B-MORE'u ölçmek için, nefes tutma sırasındaki ilk sistolik sonu görüntüyü 0 s olarak düşünün. Nefes tutmanın 30 s zaman noktasına en yakın elde edilen sistolik sonu görüntünün küresel veya bölgesel sinyal yoğunluğu değerlerini, 0 s zaman noktasındaki görüntü sinyali yoğunluğu ile karşılaştırın. BMORE'u, nefes tutmanın 30 s'sine kıyasla 0 s'de sinyal yoğunluğundaki yüzde değişim olarak bildirin.

2. Ön tarama prosedürü

  1. Her katılımcının, geçmiş tıbbi ve cerrahi geçmişiyle ilgili soruları içermesi ve katılımcının içinde veya cerrahi bölgesinde herhangi bir implant, cihaz veya metalik yabancı cismin varlığını tanımlaması gereken yerel kurumun MRG güvenlik ve uyumluluk anketini (MRG Genel Kontrendikasyon formu) geçtiğinden emin olun40.
  2. Varsa bir hamilelik testi yaptırın.
  3. Hastanın MRI taramasından önceki 12 saat içinde vazoaktif ilaç ve kafeinden uzak durduğunu doğrulayın.
  4. Katılımcıya eğitici nefes manevrası videosunu gösterin (Ek Video S1).
    1. MRI tarama odasının dışındaki her katılımcıyla 60 s tempolu hiperventilasyondan oluşan bir uygulama seansı gerçekleştirin ve ardından maksimum gönüllü nefes tutma seansı gerçekleştirin ve hiperventilasyonun performansı hakkında geri bildirim sağlayın.
    2. Katılımcılara, güçlü bir dürtüye sahip olduklarında nefes almaya devam edebileceklerini söyleyin.
      NOT: Dikkat edilmesi gereken noktalar ve katılımcılara geri bildirim sağlamak için tartışmaya bakın.

3. Oksijenasyona duyarlı dizilerin MRG edinimi

  1. MRI konsolundaki standart bSSFP dizisinden üç parametreyi değiştirin: tekrarlama süresini artırın (TR), yankı süresini artırın (TE), çevirme açısını azaltın (FA).
    NOT: Değiştirilen değerler MRI tarayıcı alan gücüne bağlıdır (Tablo 2). TR ve TE'nin artması ve FA'nın azalması, MRG sekansının T2* veya oksijenasyon duyarlılığında bir artışa neden olur. Bu değişiklikler daha sonra dizinin bant genişliğinde ve temel çözünürlüğünde bir artışa neden olacaktır.
  2. İki işletim sistemi serisi, bir taban çizgisi (etiketli: OS_base) ve solunum manevrasının gerçekleştirildiği sürekli alım (etiketli: OS_cont_acq) oluşturun. Temel işletim sistemi sırasını değiştirmeden bırakın. İşletim sistemi sürekli alımında, tekrarlanan ölçümleri 1'den ~25-40'a yükseltin (tarayıcı türüne bağlı olarak). Edinme süresi ~ 4.5 dakika olana kadar kardiyak döngü sayısını (ölçümleri) artırın.
    NOT: İki OS-CMR dizisi gereklidir: OS taban çizgisi edinimi ve vazoaktif solunum manevraları ile OS sürekli edinimi. Aşağıdaki bölümlerde bu adımlar açıklanmaktadır.

4. İşletim sistemi temel edinimi

  1. Dilim reçetesi için, uzun eksen görünümünün (iki veya dört odacıklı görüntü) sistolik bir hareketsiz çerçeve içinde planlayın. Biri orta-bazal, diğeri orta-apikal ventriküler seviyede olmak üzere iki kısa eksenli dilim reçete edin. Dilim konumuyla ilgili dikkate alınması gereken noktalar için tartışmaya bakın.
  2. Sıra parametresi ayarlamaları
    1. Sıra parametrelerini belirli bir katılımcı için gerektiği gibi ayarlayın. Değiştirilebilen veya değiştirilemeyen dizi parametreleri için Tablo 3'e bakın.
    2. Dilimler arasındaki ortalama boşluğu/boşluğu katılımcının kalbinin boyutuna göre ayarlayın ve dilimin doğru konumunu sağlayın.
    3. Gerekirse sarma yapılarını önlemek için görüş alanını ayarlayın. Görüş alanını 360 mm ile 400 mm arasında tutmak için her türlü çabayı gösterin.
  3. Şim hacmi
    1. Hem uzun hem de kısa eksen görünümlerinde şim hacmini sol ventrikül çevresinde sıkı olacak şekilde ayarlayın.
  4. Dizi alımı
    1. Sırayı onaylayın ve sona erme sonu nefes tutma sırasında çalıştırın. Bu temel işletim sistemi dizisinin kalp atış hızına ve MRI tarayıcısına bağlı olarak ~10 saniye sürdüğünden emin olun.
  5. Görüntü kalitesi kontrolü
    1. Elde edilen serinin her iki dilimini de kontrol edin - herhangi bir solunum hareketi, zayıf dilim konumu veya artefaktların varlığı için arayın. Yeterli görüntü kalitesi elde edilene kadar temel işletim sistemi sırasını tekrarlayın.
  6. Sorun giderme için, dilim konumu çok bazal veya çok apikal ise, öngörülen dilim konumunu orta ventrikül seviyesine daha yakın olacak şekilde ayarlayın. Mevcut bir yapı varsa, aşağıdaki adımları izleyin:
    1. Faz kodlama yönünü kontrol edin.
    2. Görüş alanını büyütün.
    3. Sol ventrikül çevresindeki şim hacmini ayarlayın.

5. Vazoaktif solunum manevraları ile OS sürekli edinimi

NOT: Her katılımcının MRI tarayıcısına girmeden önce solunum manevrasının uygun performansı hakkında bilgilendirildiğinden emin olun (bkz. bölüm 2).

  1. Sıra planlaması
    1. Mümkünse, dilim konumunu kopyalayın ve işletim sistemi temel görüntüsünden ses seviyesini ayarlayın veya temel işletim sistemi dizisini çoğaltın ve tekrarlanan ölçümlerde 1'den ~25-40'a (veya 4,5 dakikaya yakın alım süresine) yükseltin.
  2. Görüntü ve dilim konumlandırmasını doğrulayın ve ardından döngüyü yakalayın.
  3. Mümkünse canlı yayın penceresini açın.
  4. Kontrol odasında, solunum manevrası talimatlarını içeren bir cihazı takın .mp3 file yardımcı girişe yerleştirin veya MRI tarayıcısına yansıtılan mikrofonun üzerinde tutmaya hazırlanın. Alternatif olarak, zamanlama için bir kronometre kullanarak katılımcıyı solunum manevrası boyunca manuel olarak yönlendirin ve MRI hoparlör sistemine bağlı mikrofon aracılığıyla sözlü olarak talimatlar verin.
  5. Dizi alımı
    1. MRI tarayıcısında OS Continuous Acquisition dizisi için aynı anda oynat düğmesine basın ve .mp3 solunum talimatı dosyasını oynatın veya katılımcıya manuel olarak talimat veriliyorsa kronometreyi başlatın.
    2. Katılımcıyı nefes manevraları boyunca manuel olarak yönlendiriyorsanız, nefes almasını ve nefes vermesini söyleyin, ardından nefesini 10 saniye tutun ve metronom bip sesini duyar duymaz hiperventilasyona başlayın.
    3. Katılımcıyı hiperventilasyonun 40 s işaretinde (kronometrede 2:40) bilgilendirin.
    4. Hiperventilasyonun 55 sn zaman noktasında (kronometrede 2:55), katılımcıya "derin bir nefes al, nefes ver ve nefesini tut" talimatı verin.
      NOT: Serbest solunum ve hiperventilasyon görüntülerinde hareket artefaktları olacaktır. Bu beklenen bir durumdur. Bununla birlikte, nefes tutma sırasında herhangi bir hareket artefaktı olmamalıdır. Nefes tutulan görüntülerin ekshalasyondan sonra elde edilmesi kritik derecede önemlidir (rahat ekspirasyon sonu pozisyonu). Ekshalasyondan sonra sadece bir nefes tutma, koroner kan akışının ve miyokardiyal oksijenasyonun ilişkili değişikliği ile birlikte, sonraki nefes tutmanın ilk 30 saniyesinde kan CO2'nin hızlı bir şekilde artmasına yol açar.
    5. Yeterli derin nefes alma performansını sağlamak için katılımcının tempolu hiperventilasyon performansını kontrol odası penceresinden veya MRI tarayıcı kamerasından izleyin. Körük kullanılıyorsa, solunum yolu görüntüleyicisindeki genlik tepe noktalarını izleyin. İlk yönlendirmeden sonra hiperventilasyon yeterince gerçekleştirilmiyorsa, alımı iptal edin ve OS sürekli alım sırasını tekrarlayın.
    6. Nefes tutma boyunca katılımcılar tarafından alınan küçük nefesleri izleyin. Bunu, MRI konsolunda bir solunum kemerinin izlenmesini izleyerek veya pencereden/kameradan görsel olarak izleyerek yapın.
    7. Katılımcı nefes tutmanın sonunda nefes almaya başladığında, alımı durdurun.
    8. Alımın bitiminden sonra, katılımcıya herhangi bir yan etki yaşayıp yaşamadığını sorun ve katılımcının 3 dakika boyunca normal nefes almasına izin verin.
  6. Sorun giderme: alımı tekrarlayın
    1. Solunum manevralarının tekrarlanması gerekiyorsa, temel işletim sistemi sırasını tekrarlayın.
      NOT: Fizyolojinin taban çizgisine dönmesine izin vermek için alımı tekrarlamadan önce 2-3 dakikalık bir süre gereklidir. Önceki veriler, fizyolojinin 1 dakika41'den sonra taban çizgisine dönmediğini göstermiştir.
    2. İşletim sistemi taban çizgisi dizisinin görüntü kalitesi yeterliyse, işletim sisteminin sürekli alımını ve solunum manevralarının performansını tekrarlayın.

6. Görüntü analizi

  1. OS-CMR görüntü veri setlerini, oksijenasyona duyarlı sinyal yoğunluğu değişikliklerini otomatik olarak analiz etme işlevselliğine sahip görüntü şekillendirme özelliklerine sahip bir DICOM görüntüleyiciye aktarın.
  2. İşaretleyiciler ve ölçümleri
    1. Hiperventilasyondan (dinlenme) önce kısa, temel bir nefes tutma alımı sırasında bir temel görüntü elde edin. Nefes tutmanın ilk görüntüsünü ("stres" uyaranının sonunu temsil eder) temel görüntüyle karşılaştırın.
      NOT: Hiperventilasyon , miyokardiyal oksijenasyonu azaltan vazokonstriktif bir uyarıcıdır (Sağlıklı: %ΔSI ≈-%5 ila -%1013).
    2. Nefes tutma sırasında birçok görüntü (ve kalp döngüsü) elde edin. Nefes tutmanın ilk görüntüsünü temel olarak kullanın ve aşağıdaki tüm görüntüleri bu görüntüyle karşılaştırın.
      NOT: Nefes tutma, miyokardiyal oksijenasyonu artıran damar genişletici bir uyarandır (%ΔSI ≈ +%5-%1512,13,14,16).
    3. Miyokardiyal konturlar
      Manuel analiz için: kardiyak faz seçimi
      1. Nefes tutma 400'den fazla görüntü içerebileceğinden, her kardiyak döngünün yalnızca tek bir fazını analiz edin. Sonuç olarak, analizi her bir kardiyak döngünün sistolik sonu görüntülerine odaklayın.
      2. Her kardiyak siklusun sistolik sonu görüntülerini tanımlayın.
      3. Miyokardın etrafına epikardiyal ve endokardiyal konturları çizin.
      4. Miyokarddaki zayıf geçit nedeniyle karanlık (duyarlılık) veya parlak alanlar olarak görünecek artefaktları aramak için görüntüyü pencerelendirin.
        NOT: Sol ve sağ ventrikül kan havuzlarından kısmi hacim etkileri olan pikselleri dahil etmekten kaçının. Şekillendirme hatalarının çoğu, kısmi hacim etkilerine sahip pikseller ve bunun sonucunda sol ventrikül kan havuzundan yapay olarak yükseltilmiş sinyal yoğunluğu dahil olmak üzere endokardiyal konturdan meydana gelir. Bunu önlemek için, endokardiyal konturu miyokardın içine bir tam piksel çizin. Benzer şekilde, sağ ventrikül kan havuzundan, epikardiyal yağdan veya hava-akciğer arayüzünden kısmi hacim etkilerinden kaçınmak için epikardiyal konturun miyokardın içinde bir tam piksel olduğundan emin olun.
      5. Endokardiyal ve epikardiyal konturları, kardiyak döngünün ilk sistolik uç görüntüsünden bir sonraki kardiyak döngünün sistolik uç görüntüsüne kopyalayıp yapıştırın. Konturları gerektiği gibi ayarlayın.
        Otomatik analiz için:
        NOT: Otomatik şekillendirme yetenekleriyle, istenirse, kalp döngüsünün tüm aşamaları konturlanabilir ve analiz edilebilir.
      6. Doğru şekillendirmeyi sağlamak için tüm görüntüleri kontrol edin.
        NOT: Piyasada bulunan bazı otomatik şekillendirme yetenekleri, hacimsel analiz için konturlanmış veri kümeleri üzerinde eğitilmiştir. Bu konturlar, kan havuzunu ve miyokardın sınırlanması gerektiği için kısmi hacim etkilerine eğilimlidir. OS-CMR konturları tamamen miyokardın içinde olmalıdır.

7. Bölgesel analiz için segmentasyon

  1. Bölgesel bilgi elde etmek için, miyokardın Amerikan Kalp Derneği (AHA) segmentasyonunabölünmesi için sağ ventrikülün anteroseptal ve inferoseptal yerleşimini tanımlayın 42.

8. B-MORE'un Hesaplanması

  1. B-MORE'u taban çizgisinden vazodilatasyona kadar sinyal yoğunluğundaki yüzde değişim olarak ifade edin (bkz. denklem 1):
    figure-protocol-15803(1)
  2. Nefes tutma8'in 0 s'sine kıyasla 30 s'de sistolik sonu görüntülerin küresel ortalama miyokardiyal sinyal yoğunluğu olarak küresel B-MORE'u hesaplayın (bkz. denklem 2):
    figure-protocol-16117(2)

Sonuçlar

B-MORE'u Yorumlama
OS-CMR'yi vazoaktif solunum manevraları ile kullanan daha önce yayınlanmış çalışmalarda, küresel veya bölgesel B-MORE, nefes tutmanın ilk sistolik sonu görüntüsü, nefes tutmanın 15 s, 30 s, 45 s, vb.'ye en yakın sistolik son görüntüsü ile karşılaştırılarak hesaplanmıştır. Kardiyak siklusun son sistolik fazı çeşitli nedenlerle seçilmiştir. Sistolik son görüntü, okuyucular arasında ve okuyucular arasında tanımlanan en tutarlı fazdır: miyokardda en fazla sayıda piksel içerir, normalde katılımcı kalp atış hızından bağımsız olarak kabaca aynı tetikleme süresinde meydana gelir ve edinimde her zaman bulunur (oysa son diyastol, kalp atış hızının değişebileceği bir nefes tutma boyunca ileriye dönük olarak kapılı görüntülerde gösterilmeyebilir).

Fizyolojik bir bakış açısıyla, nefes tutmanın 0 s ve 30 s zaman noktaları aşağıdaki nedenlerden dolayı özel olarak seçilmiştir. Zaman 0 s (veya nefes tutmanın ilk sistolik sonu), bir "stres" döneminden (60 s hiperventilasyon) sonra sinyal yoğunluğunun ve dolayısıyla maksimum vazokonstriksiyon noktasının bir değerlendirmesidir. Sinyal yoğunluğuna çevrildiğinde, bu, talepte herhangi bir artış olmaksızın azalmış miyokardiyal kan akışını temsil eder, bu da taban çizgisine kıyasla deoksihemoglobin konsantrasyonunda lokal bir artışa ve azalmış sinyal yoğunluğuna neden olur. Nefes tutma boyunca, sinyal yoğunluğu karbondioksit aracılı vazodilatasyon ile artar ve yerel talepte artış olmaması bağlamında miyokardiyal kan akışını etkili bir şekilde arttırır. Nefes tutmanın ~15 s zaman noktasında, sinyal yoğunluğu eğrisi 4,8'e düzleşmeye başlar. Bu nedenle, OS-CMR analizi için gereken teorik minimum nefes tutma süresi 15 saniyedir (veya iki veri noktası arasındaki farkı değerlendirmek için elde edilen iki kardiyak döngü). Bununla birlikte, nefes tutmanın 30 s'lik zaman noktasının daha sağlam olduğu gösterilmiştir ve bu nedenle, gerekli gerçek minimum nefes tutma uzunluğu olarak kabul edilir.

Global B-MORE hesaplandıktan sonra (30 s ile 0 s nefes tutma karşılaştırması), bu veriler görsel ve nicel olarak görüntülenebilir. Kantitatif olarak, sağlıklı gönüllüler ile OSAS, CAD, INOCA ve HFpEF hastaları arasında ve ayrıca kalp nakli sonrası 12,13,14,15,16 arasında küresel B-MORE değerleri karşılaştırılmıştır (Tablo 4). Görsel olarak, miyokardiyal oksijenasyonun değerlendirilmesinde kantitatif ölçümleri artırmak için piksel düzeyinde renkli bindirme haritaları oluşturulabilir (Şekil 1).

figure-results-2903
Şekil 1: OS-CMR ve vazoaktif solunum manevraları ile elde edilen global ve/veya bölgesel doku oksijenasyonunu değerlendirmek için sinyal yoğunluğu haritası ile görüntülenen miyokardiyal oksijenasyon rezervi. (A) Sağlıklı bir gönüllüde küresel miyokardiyal oksijenasyon sağlanır; (B) sol ön inen stenozu olan bir hastada bölgesel miyokardiyal oksijenasyonda azalma (kantitatif koroner anjiyografide% 100 oklüzyon); (C) kalp yetmezliği olan bir hastada miyokardiyal oksijenasyonda küresel bir azalma. Renk çubuğu, miyokardiyal oksijenasyonun görsel bir temsilini sağlar, siyah/mavi bozulmuş ve yeşil sağlıklı bir miyokardiyal oksijenasyon yanıtını temsil eder. Kısaltmalar: OS-CMR = oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme; LAD = sol ön inen. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4094
Şekil 2: Vazoaktif solunum manevraları ile tam bir OS-CMR taramasının görsel temsili . (A) Lokalizatörler, kısa eksenli ve uzun eksenli sisine fonksiyon görüntüleri ve doku karakterizasyon görüntüleri (T1 ve/veya T2 haritalaması gibi) dahil olmak üzere bir kardiyak manyetik rezonans görüntüleme taramasının standart kazanımları. (B) Vazoaktif solunum manevrası boyunca performans, fizyolojik etkiler, edinim ve MRI sinyal yoğunluğundaki değişiklikler. Kısaltmalar: OS-CMR = oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme; DeoksiHb = deoksihemoglobin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

YordamRiskSebepFrekansŞiddetDevamlılık
Kardiyak MRGBaş ağrısı, mide bulantısıManyetik alanOrtak (%10)Hafiften şiddetliyeTersinir
Anksiyete, klostrofobiSınırlı alanNadir (%<5)Hafiften şiddetliyeTersinir
Nefes ManevralarıParmaklarHiperventilasyonOrtak (%20)IşıkTers çevrilebilir (<60 sn)
Baş dönmesi, baş ağrısıHiperventilasyonOrtak (%10)IşıkTers çevrilebilir (<60 sn)
Ağız kuruluğuHiperventilasyonNadir (%<5)IşıkTers çevrilebilir (<60 sn)

Tablo 1: Kardiyak manyetik rezonans görüntüleme taraması ve vazoaktif solunum manevralarının performansının bildirilen yan etkileri. Rapor edilen veriler, McGill Üniversitesi Sağlık Merkezi'nde 300'den fazla katılımcıda yapılan çalışmalardan toplanmıştır (McGill Üniversitesi Sağlık Merkezi Araştırma Enstitüsü'nde toplanan yayınlanmamış veriler).

3T1,5 ton
bSSFPmSSFP (İşletim Sistemi)bSSFPmSSFP (İşletim Sistemi)
Tekrarlama Süresi (TR)2,9 ms3,5 ms31,1 ms39 ms
Yankı Süresi (TE)1,21 ms1,73 ms1,21 ms1,63 ms
Çevirme Açısı (FA)80 derece35 derece39 derece35 derece
Voksel Boyutu1,6 mm x 1,6 mm x 6 mm2,0 mm x 2,0 mm x 10,0 mm1,6 mm x 1,6 mm x 6 mm1,6 mm x 1,6 mm x 6 mm
Bant Genişliği (Hertz/ Piksel)947130213131302

Tablo 2: 3 Tesla ve 1.5 Tesla'da dengeli SSFP ve modifiye SSFP (BOLD) dizisi arasındaki parametre farklılıkları. Kısaltmalar: SSFP = kararlı durum, serbest presesyon; bSSFP = dengeli SSFP; mSSFP = değiştirilmiş SSFP; OS = oksijene duyarlı; BOLD = kan oksijen seviyesine bağlı.

DeğiştirilebilirDeğiştirilemez
Görüş Alanı (mm)360-400Dilim Kalınlığı (mm)10
Boşluk (%)0-200Çevirme Açısı35
Edinme Süresi (s/ölçüm)8Segment12
Ölçüm1 (temel) veya 25+ (sürekli alım)EKGTetiklenen / Potansiyel
Edinme PenceresiBelirlenmiş sınırlama yokTE (ms)1.7
GİRİŞ (ms)40.68 (3.4)
Bant genişliği (hertz/piksel)1302

Tablo 3: Görüntü alımı sırasında değiştirilebilir ve değiştirilemez OS-CMR dizisi parametreleri. Kısaltmalar: OS-CMR = oksijenasyona duyarlı kardiyak manyetik rezonans görüntüleme; EKG = elektrokardiyografi; TE = yankı süresi; TR = tekrarlama süresi.

Hastalık DurumuSağlıklı KontrollerHasta Popülasyonlarıp değeri*
YaşB-DAHA FAZLAYaşB-DAHA FAZLA
OSAS (OSAS)49±12 (n=36)9.8±6.760±12 (n=29)4.3±7.60.01
CAD27±4 (n=10)11.3±6.164±11 (n=26)2.1±4.4<0,001
INOCA (İNOCA AĞRISI52±4 (n=20)4.97±4.254±6 (n=20)5.0±6.820.75
Kalp nakli sonrası47±8 (n=25)6.4±6.059±11 (n=46)2.6±4.60.01
HFpEF (HFpEF)56±5 (n=12)9.1±5.361±11 (n=29)1.7±3.9<0,001

Tablo 4: Vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR kullanan daha önce yayınlanmış çalışmalardan küresel solunuma bağlı miyokardiyal oksijenasyon rezervi (B-MORE) değerleri 12,13,14,15,16. B-MORE değerleri ortalama ± standart sapma olarak temsil edilir. *B-MORE karşılaştırması için p değeri. Kısaltmalar: B-MORE = solunumla indüklenen miyokardiyal oksijenasyon rezervi; CAD = koroner arter hastalığı; HFpEF = korunmuş ejeksiyon fraksiyonlu kalp yetmezliği; INOCA = obstrüktif koroner arter darlığı olmayan iskemi; OSAS = obstrüktif uyku apne sendromu.

Ek Dosya 1: Hastaya vazoaktif solunum manevrası boyunca rehberlik eden önceden kaydedilmiş .mp3 dosyası. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Video S1: Eğitici nefes manevrası videosu. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışmalar

Halihazırda kurulmuş bir araştırma veya klinik MRI protokolüne standartlaştırılmış, vazoaktif solunum manevraları içeren bir OS-CMR ediniminin eklenmesi, genel taramaya çok az zaman katar. Bu kısa ekleme ile altta yatan makro ve mikrovasküler fonksiyon hakkında bilgi edinilebilir (Şekil 2). Endotel disfonksiyonunun önemli bir sonucu, başlangıçta kalpte anormal akış aracılı gevşeme ile gösterildiği gibi, vaskülatürün fizyolojik uyaranlara yanıt verememesidir43. Endotelyal bağımlı vazoaktif solunum manevralarına sahip OS-CMR, vazoaktif solunum manevraları sırasında miyokardiyal oksijenasyonun doğrudan izlenmesine izin verir ve ekzojen kontrast ajanlara ve farmakolojik vazoaktif stres ajanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Hiperventilasyon ve apne, endotel yoluyla tekrarlanabilir, ölçülebilir bir vasküler yanıtı tetikler ve bu nedenle mikrovasküler fonksiyonu değerlendirmek için diğer yöntemlerden daha fizyolojik bir model sağlayabilir.

Vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR kullanan çalışmalardan elde edilen bulgular, açıklayıcı koroner arter darlığı olmayan iskemik durumları, özellikle INOCA, HFpEF ve inflamasyonu olan hastalarda altta yatan patofizyolojinin anlaşılmasına önemli katkılar sağlamıştır (ör., kardiyak transplantasyon sonrası). İskemik göğüs ağrısı ile başvuran hastaları açıklayıcı mikrovasküler disfonksiyona sahip olarak tanımlamak veya HFpEF ve kalp nakli hastalarının klinik çalışmasına standardize vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR'nin potansiyel olarak eklenmesi, bu hasta popülasyonlarında klinik karar vermeyi önemli ölçüde iyileştirecektir44.

OS-CMR'yi vazoaktif solunum manevraları ile gerçekleştirirken, katılımcıların solunum manevralarını performansında ve görüntülerde aranması gereken bazı hususlar vardır. Genellikle, katılımcılar metronomun hızına (30 nefes/dk) ayak uydurmaya çalışırlar ve derin nefes almazlar. Derin nefes almak, 30 nefes/dk'lık tempoyu korumaktan daha önemlidir (örneğin, "göbek nefesi" sığ göğüs solunumundan daha etkilidir). Sağlıklı katılımcılarda, hiperventilasyon sırasında kalp atış hızının ~ 20 atım / dakika artması beklenir. Hasta katılımcıları kalp atış hızı artışına 5-10 atım/dk45 olma eğilimindedir. Bazı katılımcılar, nefes tutma süresini artırmak için küçük bir nefes almak isteyebilir. Bu nedenle hastalar, protokole dikkatle uyulmadığı takdirde testin tanısal doğruluğunu kaybedeceği ve herhangi bir küçük nefesin testi sonlandıracağı konusunda bilgilendirilmelidir.

Bir kesit konumu çok bazal ise (kapak düzlemine yakın), çıkış yolları LV'yi RV'den ayırt etmeye izin vermeyebilir veya düzlem boyunca hareketin bir sonucu olarak sol ventrikül çıkış yolunda olabilir ve görüntüleri analiz etme yeteneğini etkileyebilir. Bir kesit çok apikal ise, görüntüler ventriküler duvara dik olmayabilir ve bu nedenle kan veya parakardiyak doku içerebilir ve değerlendirmeyi bozabilir. Ek olarak, bir dilim çok apikal ise, önemli ölçüde daha az gerçek miyokard pikseli vardır ve bu da analize kısmi hacim etkilerine sahip pikselleri dahil etme riskini artırır.

Miyokardiyal oksijenasyonun küresel bozulması
Vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR daha önce OUA ve HFpEF'li hastalarda ve kalp nakli alıcılarında bozulmuş bir küresel miyokardiyal oksijenasyon rezervi göstermiştir12,14,16. HFpEF'li hastalarda B-MORE'de küresel bir azalma bulgusu, bozulmuş miyokard perfüzyonunu gösteren ancak iskemik olmayan HF46'lı hastalarda miyokardiyal oksijenasyonu sürdüren önceki bir çalışmanın bulgularıyla çelişmektedir. Bununla birlikte, önceki çalışmalarda stres ajanı olarak endotelyalden bağımsız bir vazodilatör olan adenosin kullanılmıştır. Bu nedenle, endotelyal bağımlı mikrovasküler disfonksiyon ve miyokardiyal oksijenasyon üzerindeki potansiyel etkisi araştırılmamıştır. Kronik kalp yetersizliği olan hastalarda endotel disfonksiyonunun varlığı veya yokluğu, endotel disfonksiyonunun şiddeti sadece klinik tabloyu belirlemekle kalmayıp aynı zamanda gelecekteki hastaneye yatış, kalp nakli veya ölüm açısından da prognostik değere sahip olabileceğinden önemli klinik etkilere sahiptir34,47.

Kardiyak allogreft vaskülopatisi olan ve olmayan kardiyak transplantasyon hastalarında sağlıklı kontrollere kıyasla B-MORE'da belirgin bir global azalma olması, altta yatan patofizyolojiye ve invaziv takip testlerinin zamanlamasına ve azaltılmasına ışık tutmak için önemli bir bulgudur ve prognostik etkileri vardır. Kardiyak allogreft vaskülopatisi olan ve olmayan kalp nakli hastalarında B-MORE'deki azalma muhtemelen azalmış koroner vazoreaktivitenin bir sonucudur. Bu açıklama ayrıca daha fazla B-MORE bozukluğunun kardiyak allogreft vaskülopatisinin şiddeti ile ilişkisi ile desteklenmektedir14. Kardiyak transplantasyon sonrası hastalarda invaziv koroner anjiyografi ile mikrovasküler disfonksiyon için yıllık tarama önerildiğinden48, OS-CMR'nin bu hasta popülasyonunda mikrovasküler disfonksiyonun şiddetini belirlemek ve izlemek için vazoaktif solunum manevraları ile yeteneği, alternatif bir non-invaziv ve iğnesiz tarama metodolojisi sağlayabilir.

Miyokardiyal oksijenasyonun bölgesel bozulması
Birçok merkezde, invaziv koroner anjiyografi yapılan hastaların %50-70'inde önemli obstrüktif koroner arter darlığı yoktur, bu da hem INOCA'yı tanımlamak hem de bu iyi anlaşılmamış hasta popülasyonunda kardiyovasküler sonuçlar hakkında prognostik bilgi sağlamak için non-invaziv bir görüntüleme tekniği gerektirir. INOCA'lı hastaların klinik değerlendirmesi, invaziv koroner anjiyografi sırasında mikrodolaşım direnci indeksinin ölçülmesi de dahil olmak üzere tarihsel olarak koroner reaktivite testi uygulamıştır25,26. Bununla birlikte, bu yöntem invazivliği, tekrarlanabilirlik eksikliği ve maliyeti ile sınırlıdır. Ek olarak, invaziv anjiyografi, kritik aşağı akış patofizyolojik etkinin seviyesini, yani miyokardiyal oksijenasyon üzerindeki etkiyi değerlendirmez. Son zamanlarda, INOCA'lı kadınlarda vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR ilgi çekici bulgular göstermiştir. Yaşa uygun sağlıklı kontrollerle karşılaştırıldığında küresel B-MORE'da herhangi bir bozulma olmamasına rağmen, miyokardiyal oksijenasyondaki bir değişiklikle tanımlanan koroner vasküler yanıt, yaşla eşleşen sağlıklı deneklerinkine kıyasla heterojen bir bozulmuş oksijenasyon yanıtı paterni gösterdi15.

Göğüs ağrısı ve INOCA hastalarında endotel fonksiyonu ve miyokardiyal oksijenasyonda gözlenen bölgesel farklılıklar, bu hasta popülasyonundaki mikrovasküler disfonksiyonun fizyolojisi hakkında önemli bir fikir vermektedir. Miyokardiyal oksijenasyondaki bölgesel varyasyonlar, endotel kaynaklı gevşetici faktörlerdeki lokal anormallikler, koroner mikrosirkülasyona anormal nöral uyaranlar yoluyla potansiyel olarak aracılık edebilir, bu da akış ve oksijenasyonun bölgeselliği veya koroner vasküler çalmaile sonuçlanır 49. Bu bulguların alternatif bir açıklaması, INOCA50'nin altında yatan etiyolojilerdeki heterojenlik olabilir. Doku oksijenasyon durumunun ve bölgesel heterojenliğinin OS-CMR tarafından solunum manevraları ile elde edilen haritalarla görselleştirilmesi, bu metodolojinin bu hastalarda bölgesel miyokardiyal vasküler fonksiyonun basitleştirilmiş bir küresel perfüzyon veya oksijenasyon ölçüsünün ötesinde daha doğrudan ve kapsamlı bir incelemesinde önemli bir rol oynayabileceğini düşündürmektedir.

Sınırlama
Metodolojinin bazı sınırlamaları devam etmektedir. Fizyolojik bir bakış açısıyla, doku oksijenasyonu hakkında çıkarımlar yapmak için BOLD etkisinin kullanılması, OS-CMR sinyal yoğunluğu kan akışı ve kan hacminden de etkilendiğinden diğer değişkenlerin dikkate alınmasını gerektirir 2,51. Neyse ki, sinyal yoğunluğu üzerindeki etkiler sinerjistik ve fizyolojik olarak bağlantılıdır (indüklenen koroner vazodilatasyon aynı anda kan akışını, kan hacmini ve kan oksijenasyonunu arttırır). Bu nedenle, bu karışıklıkların potansiyel yanlılığı, mikrovasküler fonksiyonu değerlendirirken çok az önemi olan sistematik ve tek yönlüdür. Kan (hemoglobin, hematokrit) ve alan kuvveti ile ilgili diğer faktörler, OS-CMR görüntü yorumlama ve analizinde potansiyel karıştırıcı faktörler olarak tanımlanmıştır51,52 ve önemli ölçüde anormal ise dikkate alınması gerekecektir. Bu faktörleri ele almak için, OS-CMR sinyal yoğunluğu yanıtından türetilen yeni biyobelirteçler, örneğin her katılımcının sol veya sağ ventrikül kan havuzuna sinyal yoğunluğu yanıtını normalleştirerek, hemodilüsyonel durum ve hematokritin karıştırıcı etkilerini kontrol edebilir veya en aza indirebilir.

Yakın zamana kadar, OS-MR verilerinin değerlendirilmesi, zahmetli manuel açıklama, segmentasyon ve analiz gerektiriyordu. Dinamik OS-CMR veri setlerinin otomatik veya yarı otomatik analizi için kullanıcı dostu son işlem araçları geliştirilmektedir53. Son olarak, OS-CMR sonuçlarını mikrovasküler disfonksiyonun invaziv ölçümleriyle karşılaştıran popülasyona dayalı normal değerler ve klinik çalışmaların yanı sıra prognoz, maliyet etkinliği ve kullanımının klinik sonuçlar üzerindeki etkisi ile ilgili veriler eksiktir.

Son
Vazoaktif solunum manevraları ile OS-CMR ile miyokardiyal oksijenasyondaki dinamik bölgesel veya global değişikliklerin non-invaziv monitörizasyonu, koroner vasküler fonksiyon hakkında benzersiz, klinik olarak anlamlı bilgiler sağlar ve mikrovasküler disfonksiyonu olan hastalarda özellikle önemli bir rol oynayabilir. Çeşitli hasta popülasyonlarında klinik yararlılığını araştırmak için daha ileri klinik çalışmalar yapılmalıdır.

Açıklamalar

MGF, Amerika Birleşik Devletleri Patent No. 14/419,877'nin sahibi olarak listelenmiştir: Kalp hastalığı için bir belirteç olarak miyokardiyal oksijenasyon değişikliklerinin indüklenmesi ve ölçülmesi; Amerika Birleşik Devletleri Patent No. 15/483,712: Vasküler fonksiyon için bir belirteç olarak dokudaki oksijenasyon değişikliklerinin ölçülmesi; Amerika Birleşik Devletleri Patent No 10,653,394: Vasküler fonksiyon için bir belirteç olarak dokudaki oksijenasyon değişikliklerinin ölçülmesi - devamlılık; ve Kanada Patenti CA2020/051776: Kalın CMR görüntüleri kullanarak vasküler fonksiyonun biyobelirteçlerini belirlemek için yöntem ve aparat. EH, Uluslararası Patent CA2020/051776'nin sahibi olarak listelenmiştir: Kalın CMR görüntüleri kullanarak vasküler fonksiyonun biyobelirteçlerini belirlemek için yöntem ve aparat.

Teşekkürler

Bu makale ve metodoloji incelemesi, McGill Üniversitesi Sağlık Merkezi'ndeki Courtois CMR Araştırma Grubu'nun tüm ekibi tarafından mümkün kılınmıştır. MRI teknisyenlerimiz Maggie Leo ve Sylvie Gelineau'ya katılımcılarımızın taranması ve bu el yazması hakkındaki geri bildirimleri için özel teşekkürler.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
balanced SSFP MRI sequenceAnyTo modify to create the OS-CMR sequence
DICOM/ Imaging ViewerAnyBest if the viewer has the ability for quantitative measurements (i.e., Area19 prototype software)
Magnetic Resonance Imaging scannerAny3 Tesla or 1.5 Tesla
MetronomeAnySet to 30 breaths per minute. To use if manually communicating breathing maneuver instructions to participants.
Speaker systemAnyTo communicate breathing maneuver instrucitons to participants through
StopwatchAnyTo use if manually communicating breathing maneuver instructions to participants

Referanslar

  1. Ogawa, S., Lee, T. M., Kay, A. R., Tank, D. W. Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (24), 9868-9872 (1990).
  2. Friedrich, M. G., Karamitsos, T. D. Oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15, 43(2013).
  3. Guensch, D. P., et al. The blood oxygen level dependent (BOLD) effect of in-vitro myoglobin and hemoglobin. Scientific Reports. 11 (1), 11464(2021).
  4. Guensch, D. P., et al. Breathing manoeuvre-dependent changes in myocardial oxygenation in healthy humans. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 15 (4), 409-414 (2014).
  5. Fischer, K., Guensch, D. P., Shie, N., Lebel, J., Friedrich, M. G. Breathing maneuvers as a vasoactive stimulus for detecting inducible myocardial ischemia - An experimental cardiovascular magnetic resonance study. PloS One. 11 (10), 0164524(2016).
  6. Friedrich, M. G. Tracking myocardial oxygenation over a breath hold with blood oxygen level−dependent MRI: A radically different approach to study ischemia. Radiology. 294 (3), 546-547 (2020).
  7. Teixeira, T., Nadeshalingam, G., Fischer, K., Marcotte, F., Friedrich, M. G. Breathing maneuvers as a coronary vasodilator for myocardial perfusion imaging. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 44 (4), 947-955 (2016).
  8. Fischer, K., Guensch, D. P., Friedrich, M. G. Response of myocardial oxygenation to breathing manoeuvres and adenosine infusion. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 16 (4), 395-401 (2015).
  9. Ong, P., Athanasiadis, A., Sechtem, U. Intracoronary acetylcholine provocation testing for assessment of coronary vasomotor disorders. Journal of Visualized Experiments. (114), e54295(2016).
  10. Voigtländer, T., et al. The adverse events and hemodynamic effects of adenosine-based cardiac MRI. Korean Journal of Radiology. 12 (4), 424-430 (2011).
  11. Tsang, K. H., Chan, W. S. W., Shiu, C. K., Chan, M. K. The safety and tolerability of adenosine as a pharmacological stressor in stress perfusion cardiac magnetic resonance imaging in the Chinese population. Hong Kong Medical Journal. 21 (6), 524-527 (2015).
  12. Roubille, F., Fischer, K., Guensch, D. P., Tardif, J. -C., Friedrich, M. G. Impact of hyperventilation and apnea on myocardial oxygenation in patients with obstructive sleep apnea - An oxygenation-sensitive CMR study. Journal of Cardiology. 69 (2), 489-494 (2017).
  13. Fischer, K., et al. Feasibility of cardiovascular magnetic resonance to detect oxygenation deficits in patients with multi-vessel coronary artery disease triggered by breathing maneuvers. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 20 (1), 31(2018).
  14. Iannino, N., et al. Myocardial vascular function assessed by dynamic oxygenation-sensitive cardiac magnetic resonance imaging long-term following cardiac transplantation. Transplantation. 105 (6), 1347-1355 (2021).
  15. Elharram, M., et al. Regional heterogeneity in the coronary vascular response in women with chest pain and nonobstructive coronary artery disease. Circulation. 143 (7), 764-766 (2021).
  16. Fischer, K., et al. Insights into myocardial oxygenation and cardiovascular magnetic resonance tissue biomarkers in heart failure with preserved ejection fraction. Circulation: Heart Failure. 15 (4), 008903(2022).
  17. Li, D., Dhawale, P., Rubin, P. J., Haacke, E. M., Gropler, R. J. Myocardial signal response to dipyridamole and dobutamine: demonstration of the BOLD effect using a double-echo gradient-echo sequence. Magnetic Resonance in Medicine. 36 (1), 16-20 (1996).
  18. Arnold, J. R., et al. Myocardial oxygenation in coronary artery disease: insights from blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging at 3 tesla. Journal of the American College of Cardiology. 59 (22), 1954-1964 (2012).
  19. Karamitsos, T. D., et al. Relationship between regional myocardial oxygenation and perfusion in patients with coronary artery disease: Insights from cardiovascular magnetic resonance and positron emission tomography. Circulation: Cardiovascular Imaging. 3 (1), 32-40 (2010).
  20. Friedrich, M. G., Niendorf, T., Schulz-Menger, J., Gross, C. M., Dietz, R. Blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging in patients with stress-induced angina. Circulation. 108 (18), 2219-2223 (2003).
  21. Cai, H., Harrison, D. G. Endothelial dysfunction in cardiovascular diseases: The role of oxidant stress. Circulation Research. 87 (10), 840-844 (2000).
  22. Kothawade, K., Bairey Merz, C. N. Microvascular coronary dysfunction in women: Pathophysiology, diagnosis, and management. Current Problems in Cardiology. 36 (8), 291-318 (2011).
  23. Gimbrone, M. A., García-Cardeña, G. Endothelial cell dysfunction and the pathobiology of atherosclerosis. Circulation Research. 118 (4), 620-636 (2016).
  24. Vancheri, F., Longo, G., Vancheri, S., Henein, M. Coronary microvascular dysfunction. Journal of Clinical Medicine. 9 (9), 2880(2020).
  25. Camici, P. G., Crea, F. Coronary microvascular dysfunction. The New England Journal of Medicine. 356 (8), 830-840 (2007).
  26. Ford, T. J., et al. Assessment of vascular dysfunction in patients without obstructive coronary artery disease: Why, how, and when. JACC: Cardiovascular Interventions. 13 (16), 1847-1864 (2020).
  27. Taqueti, V. R., Di Carli, M. F. Coronary microvascular disease pathogenic mechanisms and therapeutic options: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (21), 2625-2641 (2018).
  28. Budhiraja, R., Parthasarathy, S., Quan, S. F. Endothelial dysfunction in obstructive sleep apnea. Journal of Clinical Sleep Medicine. 3 (4), 409-415 (2007).
  29. Sena, C. M., Pereira, A. M., Seiça, R. Endothelial dysfunction - A major mediator of diabetic vascular disease. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 1832 (12), 2216-2231 (2013).
  30. Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Feletou, M., Tang, E. H. C. Endothelial dysfunction and vascular disease - A 30th anniversary update. Acta Physiologica. 219 (1), 22-96 (2017).
  31. Juni, R. P., Duckers, H. J., Vanhoutte, P. M., Virmani, R., Moens, A. L. Oxidative stress and pathological changes after coronary artery interventions. Journal of the American College of Cardiology. 61 (14), 1471-1481 (2013).
  32. Simsek, E. C., et al. Endothelial dysfunction in patients with myocardial ischemia or infarction and nonobstructive coronary arteries. Journal of Clinical Ultrasound. 49 (4), 334-340 (2021).
  33. Stillman, A. E., et al. Imaging the myocardial ischemic cascade. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 34 (8), 1249-1263 (2018).
  34. Fischer, D., et al. Endothelial dysfunction in patients with chronic heart failure is independently associated with increased incidence of hospitalization, cardiac transplantation, or death. European Heart Journal. 26 (1), 65-69 (2005).
  35. Hurst, T., Olson, T. H., Olson, L. E., Appleton, C. P. Cardiac syndrome X and endothelial dysfunction: New concepts in prognosis and treatment. The American Journal of Medicine. 119 (7), 560-566 (2006).
  36. Bauer, W. R., et al. Theory of the BOLD effect in the capillary region: An analytical approach for the determination of T*2 in the capillary network of myocardium. Magnetic Resonance in Medicine. 41 (1), 51-62 (1999).
  37. Manka, R., et al. BOLD cardiovascular magnetic resonance at 3.0 tesla in myocardial ischemia. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 12 (1), 54(2010).
  38. Dharmakumar, R., Qi, X., Hong, J., Wright, G. A. Detecting microcirculatory changes in blood oxygen state with steady-state free precession imaging. Magnetic Resonance in Medicine. 55 (6), 1372-1380 (2006).
  39. Kramer, C. M., et al. Standardized cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocols: 2020 update. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 22 (1), 17(2020).
  40. Expert Panel on MR Safety et al. ACR guidance document on MR safe practices: 2013. Journal of Magnetic Resonance Imaging: JMRI. 37 (3), 501-530 (2013).
  41. Macey, P. M., Kumar, R., Ogren, J. A., Woo, M. A., Harper, R. M. Global brain blood-oxygen level responses to autonomic challenges in obstructive sleep apnea. PLoS One. 9 (8), 105261(2014).
  42. Cerqueira, M. D., et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart. Circulation. 105 (4), 539-542 (2002).
  43. Hayoz, D., et al. Flow-mediated arterial dilation is abnormal in congestive heart failure. Circulation. 87 (6), 92-96 (1993).
  44. Hillier, E., Friedrich, M. G. The potential of oxygenation-sensitive CMR in heart failure. Current Heart Failure Reports. 18 (5), 304-314 (2021).
  45. Hawkins, S. M., et al. Hyperventilation-induced heart rate response as a potential marker for cardiovascular disease. Scientific Reports. 9 (1), 17887(2019).
  46. Dass, S., et al. No evidence of myocardial oxygen deprivation in nonischemic heart failure. Circulation: Heart Failure. 8 (6), 1088-1093 (2015).
  47. Endemann, D. H., Schiffrin, E. L. Endothelial dysfunction. Journal of the American Society of Nephrology. 15 (8), 1983-1992 (2004).
  48. Costanzo, M. R., et al. The International Society of Heart and Lung Transplantation Guidelines for the care of heart transplant recipients. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 29 (8), 914-956 (2010).
  49. Lanza, G. A. Cardiac syndrome X: A critical overview and future perspectives. Heart. 93 (2), 159-166 (2007).
  50. Gould, K. L., Johnson, N. P. Coronary physiology beyond coronary flow reserve in microvascular angina: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (21), 2642-2662 (2018).
  51. Guensch, D. P., Nadeshalingam, G., Fischer, K., Stalder, A. F., Friedrich, M. G. The impact of hematocrit on oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 18 (1), 42(2016).
  52. Dharmakumar, R., et al. Assessment of regional myocardial oxygenation changes in the presence of coronary artery stenosis with balanced SSFP imaging at 3.0T: Theory and experimental evaluation in canines. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 27 (5), 1037-1045 (2008).
  53. Hillier, E., Benovoy, M., Friedrich, M. A fully automated post-processing tool identifies a reduced global myocardial oxygenation reserve in patients with ischemia and no obstructive coronary artery stenosis when compared to patients with significant CAD. SCMR 25th Annual Scientific Sessions. , (2022).

Erratum


Formal Correction: Erratum: Oxygenation-sensitive Cardiac MRI with Vasoactive Breathing Maneuvers for the Non-invasive Assessment of Coronary Microvascular Dysfunction
Posted by JoVE Editors on 1/01/1970. Citeable Link.

This corrects the article 10.3791/64149

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Oksijenasyona Duyarl Kardiyak MRGVazoaktif Solunum ManevralarNon invaziv De erlendirmeKoroner Mikrovask ler DisfonksiyonMiyokardiyal OksijenasyonParamanyetik zelliklerDeoksihemoglobinDoku KontrastVazoaktif ManevralarKoroner Makro ve Mikrovask ler Fonksiyonntraven z KontrastFarmakolojik Stres AjanlarT2 A rl kl G r nt lerKararl Durum Serbest Presesyon SSFP SinesiSolunum ProtokolTempolu HiperventilasyonEkspiratuar Nefes Tutma

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır