Použitie srdcovej magnetickej rezonančnej tomografie na detekciu srdcových zmien

Z Experimentálneho a klinického výskumného centra Lekárskej fakulty Charité Universitätsmedizin v Berlíne DISZERTÁCIA Využitie kardiálnej magnetickej rezonančnej tomografie na detekciu srdcových zmien v obezite na získanie akademického titulu Doctor medicinae (Dr. med.) Prezentované Lekárskej fakulte Charité Universitätsmedizin Berlin Juliusom Simonom Traberom z Hamburgu

rezonančnej

Recenzent: 1. Prof. Dr. med. J. Schulz-Menger 2. Prof. Dr. med. M. Gutberlet 3. priv.-doz. DR. med. P. Bernhardt Dátum doktorátu: 30. novembra 2012 2

Obsah 1 Úvod. 5 1.1 Nadváha, obezita a srdce. 5 1.1.1 Definície. 5 1.1.2 Epidemiológia a rizikové faktory. 6 1.1.3 Etiopatogenéza. 7 1.1.4 Dôsledky pre metabolizmus. 7 1.1.5 Vplyv na srdce. 10 1.1.6 Steatóza myokardu. 11 1.1.7 Diastolická funkcia ľavej komory. 12 1.1.8 Možnosti intervencie na zníženie telesnej hmotnosti. 17 1.2 Magnetická rezonančná tomografia (MRT). 20 1.2.1 Výhody srdcového MRI. 20 1.2.2 Základy MRI. 21 1.2.3 Základy magnetickej rezonančnej spektroskopie (MRS). 27 2 Úloha/cieľ. 28 3 Metódy. 28 3.1 Nábor subjektov. 28 3.1.1 Návrh štúdie B-SMART. 29 3.1.2 Dizajn štúdie AdipoHeart. 31 3.2 Pracovné hypotézy. 32 3.3 Metodika prístroja. 32 3.3.1 Srdcové MR: zaznamenanie morfológie a funkcie srdca. 33 3.3.2 Kvantifikácia tukového tkaniva. 42 3.3.3 1H magnetická rezonančná spektroskopia (MRS). 43 3.3.4 Spiroergometria. 44 3.3.5 Laboratórne analýzy. 45 3.3.6 Štatistické analýzy. 46 4 výsledky. 47 4.1 Východisková/prierezová analýza. 47 4.1.1 Antropometria a metabolizmus. 47 4.1.2 Morfológia srdca a systolická funkcia ľavej komory. 52 4.1.3 Diastolická funkcia ľavej komory. 4.1.4 Tukové usadeniny a obsah triglyceridov v myokarde. 54 4.1.5 Korelačné a regresné analýzy. 55 3

4.2 Následná/pozdĺžna analýza. 59 4.2.1 Antropometria a metabolizmus. 61 4.2.2 Morfológia srdca a systolická funkcia ľavej komory. 62 4.2.3 Diastolická funkcia ľavej komory. 63 4.2.4 Obsah triglyceridov v myokarde. 64 4.2.5 Korelačné a regresné analýzy. 65 5 Diskusia. 66 5.1 Diskusia k výsledkom. 67 5.1.1 Antropometria a metabolizmus. 67 5.1.2 Morfológia srdca a systolická funkcia ľavej komory. 69 5.1.3 Diastolická funkcia ľavej komory. 71 5.1.4 Obsah triglyceridov v myokarde. 75 5.2 Metodické aspekty zaznamenávania srdcových funkcií. 77 5.3 Obmedzenia. 78 5.4 Záver. 79 6 Zhrnutie. 80 7 Bibliografia. 83 8 Životopis. 94 9 publikácií. 95 10 Vyhlásenie. 96 11 Poďakovanie. 97 4

Arytmia alebo intravaskulárne intervencie vedené MRI. 130 Rýchlosť a prietok možno kvantifikovať špeciálnymi sekvenciami gradientnej echa s kódovaním rýchlosti vo fáze signálu. Použili sa tu nasledujúce sekvencie: Vyvážená (b) sekvencia ssfp (morfológia a funkcia srdca) Sekvencia TSE vážená na T1 (kvantifikácia tuku) Sekvencia 1H voxelovej spektroskopie (SVS) (spektroskopia) 1.3 Schematické znázornenie Spin-Echo Sequence (Obrázok 1-12 z Kardiovaskulárnej magnetickej rezonancie 2010 131, so súhlasom Elsevier Limited, Oxford, UK) 1.4 Schematické znázornenie sekvencie TSE (Obrázok 1-15 z Kardiovaskulárna magnetická rezonancia 2010 131, so súhlasom Elsevier Limited, Oxford, UK) 25

Volhardovo centrum pre klinický výskum alebo priamo v študijnom oddelení Centra pre klinický výskum Franza Volharda. Procedúra B-SMART MR, metabolická a laboratórna diagnostika ako aj spiroergometria prebiehali pred a po ukončení fázy diéty. Ďalej sa uskutočňovali mesačné následné návštevy, pri ktorých sa zbierali anamnestické aj antropometrické údaje. Tabuľka 3.1 poskytuje prehľad priebehu štúdia. Navštívte skríning Základná línia V1 V2 V3 V4 V5 Následný mesiac -0,5 0 1 2 3 4 5 6 Informácie/súhlas X Kritériá zahrnutia/vylúčenia X X Demografické údaje; Vydanie dotazníkov X Sprievodné choroby? X X X X X X X X Nové udalosti? XXXXXXX Fyzický stav XX Výška X Váha, obvod pása XXXXXXXX Antropometria XXX EKG XXX Meranie krvného tlaku, srdcového rytmu XXXXXXXX Výstup denníka výživy XXXX Nutričné ​​analýzy a rady XXXX Základné laboratórium XXX Špeciálne laboratórium/Metabolické profilovanie XX Perorálny glukózový tolerančný test XX 24-hodinové meranie krvného tlaku XX Spiroergometria XX. MRT XX 3.1 Postup štúdie Stručný prehľad B-SMART: Východiskové a následné návštevy boli relevantné pre zber údajov 30

3.2 Získavanie obrazu srdca (vysvetlenie nájdete v texte) 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: priečna rovina (lokalizátor základne) vertikálna dlhá os (2CV lokalizátor) horizontálna dlhá os (4CV lokalizátor) krátka os stredná komora ( Lokalizátor SAX) 2CV end-diastolický (kine) 4CV end-diastolický (kine) 3CV end-diastolický (kine) krátka os stredná komora (kine) 35

Na stanovenie diastolickej funkcie boli stanovené rôzne relevantné parametre. Základom bolo vyhodnotenie záznamov kín 2CV, 3CV a 4CV. 3,4 4CV (vľavo): dĺžka LV (biela) a kontúra endokardu (červená); LA dĺžka (žltá) a kontúra endokardu (hnedá); Obrys pravého predsieňového endokardu (fialový) 3,5 2CV (vpravo): Dodatočné spracovanie a vyhodnotenie obrysu endokardiálneho oblúka ĽK sa uskutočnilo na externej stanici. Na vyhodnotenie obrazu sa použil QMass 7.1, Medis N.V., Leiden, Holandsko. Tu sú kontúry endokardu v 2CV a 4CV v diastolických fázach (

15 ms) srdcového cyklu sa natiahne poloautomaticky (pozri obrázky 3.4, 3.5 a 3.6). Pre každú fázu sa to robilo manuálnym značením LV základne a vrcholu a následnou automatickou detekciou kontúry vyhodnocovacím softvérom. Nasledovala vizuálna kontrola a v prípade potreby korekcia obrysov. Softvér vypočítal príslušný komorový objem pomocou metódy dvojplošnej dlhej osi 142. 38

3,6 4CV v rôznych fázach diastoly: objemy ĽK sa zaznamenali nakreslením kontúry endokardu (červená). Pre ďalšie matematické vyhodnotenie sa údaje o čase a objeme importovali do aplikácií OriginPro 8.0, OriginLab Corporation, Northampton, Massachusetts, USA a graficky sa zobrazili. Je zrejmé, že nesprávne dátové páry boli odstránené manuálne. Krivka čas-objem sa potom vyhladila pomocou Savitzky-Golayovej metódy. Maximálne rýchlosti plnenia počas skorej diastoly (PFRe) a predsieňovej kontrakcie (PFRa) sa stanovili pomocou súvisiaceho sklonu grafu. 39

110 100 90 Objem 1 (ml) 80 70 60 50 40 300 400 500 600 700 800 900 1000 Čas 1 (ms) 3,7 Krivka času a objemu pre diastolu ľavej komory: Fialová časť predstavuje PFRe, zelená PFRa Um analogicky k Echokardiografia na získanie príslušných maximálnych rýchlostí prietoku (E a ​​A) sa prietok rozdelil oblasťou otvorenia mitrálnej chlopne (MOA). Toto sa meralo skoro diastolicky, v čase maximálneho otvorenia mitrálnej chlopne, v rovine rezu krátkej osi srdca s vizuálne najmenším otvorom. Aby sa vyrovnal prietok spôsobený mechanizmom na úrovni ventilu, bol odstránený súvisiaci prvok čas-objem. 3.8 Planimetria mitrálnej chlopne (červená) 40

Objem LA potom súvisel s povrchom tela (BSA) (LAVI). 146 3.3.2 Kvantifikácia tukového tkaniva Perikardiálne tukové tkanivo Najskôr sa z priečnej vrstvovej vrstvy extrahovala oblasť od bránice po pľúcnu bifurkáciu a od hrudnej steny po zostupnú aortu. Následne bol objem perikardiálneho tuku kvantifikovaný segmentáciou na základe limitov intenzity (MASS Research Version, Medis N.V., Leiden, Holandsko). 3.10 Kvantifikácia objemu perikardiálneho tuku Abdominálne tukové tkanivo Tcho vážená gradientová echo sekvencia s potlačením vody (TR 80 ms, TE 6,11 ms, 512 512 matrica, FOV 500 500 mm, hrúbka plátka 10 mm, medzera 10 mm). Počas opakovaného zadržiavania dychu sa odoberali priečne rezy z bránice do symfýzy. Kvantifikácia viscerálneho a podkožného tukového tkaniva sa uskutočňovala poloautomatickou segmentáciou obrazu pomocou algoritmu rozpoznávania kontúr (Vitom, University of Duisburg-Essen, Nemecko). 42

Reprodukovateľnosť MTG medzi štúdiami bola 0,01% (95% interval spoľahlivosti: - 0,05% - 0,06%). 148 3.12 Stanovenie MTG: vyššie, umiestnenie voxelu (červený obdĺžnik) v medzikomorovej priehradke pre 1 H-lipidovú MR spektroskopiu; pod príslušným spektrom bez (ľavého) a (pravého) potlačenia vody; šípka ukazuje na signál metylénovej skupiny TGL (pozri 148) 3.3.4 Spiroergometria Testované osoby absolvovali podrobný záťažový test na bicyklovom ergometri (VIAsprint 150P, Ergoline, Bitz, Nemecko), kým nebolo splnené alebo splnené aspoň jedno z kritérií uvedených nižšie Nastali podmienky ukončenia. Expozícia sa uskutočnila v plne klimatizovanej miestnosti (pri konštantnej teplote 21 - 22 ° C) dve hodiny po štandardizovaných raňajkách (