Wybór metody diagnostycznej oceny perfuzji miokardium oraz jego żywotności

Do pracy badawczej z obecnie dostępnych metod długo poszukiwano badania uniwersalnego tzw. „Złotego Grala”, które jednocześnie umożliwi ocenę morfologii i fizjologii serca oraz perfuzji i żywotności jego miokardium .

Jako rutynowe badanie przedoperacyjne, u chorych planowanych do zabiegu kardiochirurgicznego, stosowana jest echokardiografia w standardzie M+2D+Doppler.

W echokardiografii serca można ocenić zmianę kurczliwości miokardium podczas stopniowo rosnącego obciążenia mięśnia sercowego przy wzrastających dawkach dobutaminy.³⁴ Podstawowe badanie M+2D wykazuje obecność segmentów o prawidłowej i upośledzonej kurczliwości.

W przypadku upośledzenia można wskazać na obecność żywotnego miokardium. Taką ocenę można dokonać przy zwiększonym obciążeniu miokardium poprzez fizjologiczną jego reakcję na obecność katecholamin. W przypadku segmentów z zachowaną żywotnością – hibernowanych lub ogłoszonych następuje reakcja na dobutaminę. Kiedy reakcja jest nieobecna, uznajemy dany segment za pozbawiony żywotnego miokardium. Wzrost kurczliwości wraz ze wzrostem dawki dobutaminy oznacza, że segment jest żywotny i zaopatrywany przez tętnicę bez istotnego zwężenia (przepływ dostosowywane się do zadanego obciążenia). W przypadku wzrostu kurczliwości, a następnie spadku przy zwiększonym obciążeniu tzw. odpowiedź dwufazowa, określa się, że dany segment jest żywotny, ale zaopatrywany przez tętnicę istotnie zwężoną. Kiedy rezerwa wieńcowa zostaje wyczerpana, przepływ krwi jest niewystarczający i dochodzi do niedokrwienia wysiłkowego.

W zależności od dawki, można pośrednio w przybliżeniu określić wielkość stenozy naczynia wieńcowego. Wystąpienie zaburzeń już przy niewielkim obciążeniu sugeruje krytyczne zwężenie naczynia, co objawia się całkowitym brakiem rezerwy wieńcowej oraz brakiem wzrostu przepływu. Badanie echokardiografii obciążeniowej było metodą oceny żywotności w wieloośrodkowym badaniu STICH.

Badanie echokardiograficzne, pomimo swojej uniwersalności i łatwej dostępności jest niewystarczające celem oceny grupy badanej w niniejszej rozprawie. Zostało więc ujęte jako badanie wstępnie kwalifikujące oraz kontrolne w czasie hospitalizacji po zabiegu, w celu wdrożenia szerszego postępowania w przypadku pogorszenia się funkcji serca u chorych w grupie badanej.

Tomografia emisyjna pojedynczego fotonu to znana i wcześniej szeroko stosowana nieinwazyjna metoda obrazowania perfuzji miokardium. Przy użyciu znacznika radioaktywnego którym jest izotop technetu 99Tc-MIBI ocenia się perfuzję spoczynkową i wysiłkową mięśnia sercowego. Po podaniu izotopu rozkłada się on w perfundowanym miokardium wskazując przy użyciu gamma kamery na jego dystrybucję. Metoda ma bardzo wysoką czułość sięgającą ok. 90%. Niestety swoistość badania scyntygraficznego ograniczają w stopniu znacznym bloki odnogi pęczka Hisa, kardiomiopatia przerostowa ze względu na masę mięśnia, kardiomiopatia rozstrzeniowa ze względu na obecność obszarów zwłóknienia oraz artefakty powstałe z osłabienia sygnału w tkankach miękkich klatki piersiowej (np. gruczołu piersiowego), które widoczną są jako regionalne zaburzenia perfuzji.¹⁰⁹

Pomimo wprowadzenia bramkowanej tomografii emisyjnej pojedynczego fotonu (GSPECT) pozwalających dodatkowo ocenić LVEF, ruchomość ścian oraz poszerzenie jam serca, nie została ona ze względu na swoje ograniczenia wzięta pod uwagę w tym badaniu.

Pozytronowa tomografia emisyjna to badanie służące głównie do oceny perfuzji tkanek oraz ich metabolizmu glukozy oraz tlenu.¹¹⁰ W tym badaniu radionuklidy emitują pozyton, który po opuszczeniu jądra atomowego spotyka się z elektronem i tworzy dwa kwanty promieniowania gamma (fotony) oddalające się od siebie w przeciwnych kierunkach. Po zarejestrowaniu fotonów poprzez dwa z wielu detektorów ustawionych pod różnymi kątami w stosunku do ciała pacjenta, można określić miejsce ich emisji. Przy nałożeniu informacji na obraz pochodzący z detektora tomografii komputerowej, przez skalibrowane oprogramowanie uzyskuje się przekroje z określeniem obecności znacznika w przestrzeni. Radio-farmaceutyki stosowane w PET dzielone są na metaboliczne i przepływowe. Najszerzej stosowanym znacznikiem pozwalającym śledzić przemiany metaboliczne w miokardium u chorych z przewlekła niewydolnością serca jest

18F-fluorodeoksyglukoza (FDG). W związku z jej dużą czułością i swoistością badanie znacznikiem metabolicznym celem oceny żywotności miokardium uzyskało statut metody referencyjnej. Dzięki tej metodzie nie tylko ocenia się żywotność całkowitą i w poszczególnych segmentach, ale też z użyciem znaczników przepływowych można zróżnicować stan hibernacji i ogłuszenia mięśnia sercowego.

Tabela 19. Różnicowanie hibernacji, ogłuszenia i martwicy mięśnia sercowego w metodzie PET (za Dziuk ¹¹⁰)

Badany parametr Hibernacja Ogłuszenie Martwica

Kurczliwość ê ê ê

Perfuzja ê Prawidłowa ê

Metabolizm FDG é é ê

Drożność tętnicy Zwężona Udrożniona Zwężona/zamknięta

Badanie PET-CT jest badaniem referencyjnym w przypadku oceny perfuzji mięśnia sercowego (klasa zaleceń I, poziom wiarygodności A), niestety nie sprawdza się w ocenie morfologii i funkcji serca (klasa zaleceń III). Wynika to z dużej niedoskonałości skanerów tomografii komputerowej sprzęgniętych hybrydowo z detektorami i brakiem możliwość rejestracji obrazów dynamicznych. Dodatkowo jest to badanie bardzo kosztowne i naraża pacjenta na napromieniowanie. Jego niewielka dostępność stanowi dodatkowy problem.

W chwili obecnej nadal stanowi doskonałe narzędzie do przeprowadzania badań naukowych, ale ze względu na ww. cechy ta technika nie weszła obecnie do rutynowego użytkowania.

Badanie TK oceniające morfologię i fizjologię serca jest w fazie klinicznych testów i obecnie znajduje tylko miejsce w obrazowaniu tętnic wieńcowych jako badanie dodatkowe oraz w ocenie drożności już wszczepionych pomostów - bypassów. W związku z powyższym zostało ujęte jako metoda weryfikacji odległej drożności pomostów w tej pracy.

W rezonansie magnetycznym perfuzja miokardium jest oceniona przy metodzie tzw. first pass CMR – czyli pierwszym przejściu środka kontrastującego przez mięsień serca, co jest najbardziej obecnie rozpowszechnioną techniką

obrazowania.111 Ocena wzmocnienia intensywności sygnału w czasie pierwszego przejścia, co wiąże się z przepływem środka kontrastującego poprzez mikrokrążenie, polega na skróceniu czasu relaksacji T1. Ilość środka kontrastującego wpływającego do danego segmentu mięśnia lewej komory jest wprost proporcjonalna do intensywności sygnału. Powyższe w połączeniu z bardzo szybkim trybem rejestracji (gradient echo) umożliwia dokładną obserwację przemieszczania się środka paramagnetycznego. Sygnał prawidłowego mięśnia narasta szybko w jednostce czasu, każde jego opóźnienie jest związane z rezydualnym zwężeniem w naczyniu wieńcowym zaopatrującym dany obszar.

Powyżej opisana metoda jest stosowana od 1991 roku⁶⁴ z ciągłym jej udoskonalaniem, co spowodowało, że została na stałe ujęta w wytycznych dotyczących diagnostyki i leczenia choroby niedokrwiennej serca.

Efekt drugiego przejścia second-pass, czyli późnego wzmocnienia pokontrastowego (DE-MRI) łączony jest z obszarami martwicy wywołanymi niedokrwieniem mięśnia sercowego. Gadolin penetruje i pozostaje w tkance łącznej w czasie ok. 10-20 minut po podaniu środka kontrastowego. Z prawidłowego mięśnia sercowego jest wymywany. W związku z tym pojawienie się silniejszego sygnału, widocznego na obrazach MR jako obszary jaśniejsze, związane jest z gromadzeniem się cząsteczek kontrastu w obszarach dokonanej martwicy. Metoda ta pozwala z bardzo dużą dokładnością na określenie grubości blizny i w połączeniu z oceną perfuzji na określenie żywotności mięśnia sercowego.

Dodatkowo należy podkreślić fakt, że badanie rezonansu magnetycznego serca to metoda referencyjna w określaniu kurczliwości i morfologii serca, co ma niebagatelny wpływ na jego przydatność w celu planowania leczenia kardiochirurgicznego.

Grupa robocza ds. Rezonansu magnetycznego Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego zaproponowała już w 2004 roku użycie Skanerów Rezonansu Magnetycznego do oceny morfologii, fizjologii serca oraz perfuzji i żywotności jego mięśnia. Wskazania do jego użycia podzielono na 4 klasy wymienione w tabeli poniżej¹¹². Warto zwrócić uwagę że już w pierwszej klasie wymieniono diagnostykę choroby niedokrwiennej serca.

Tabela 20. Klasy zaleceń użycia CMR wg. Dudley 112 Klasa I

grupa chorób, w których badanie serca metodą MRI powinno być wykonane jako metoda obrazowa pierwszego

rzutu; obejmuje ona: wrodzone wady serca u dorosłych, diagnostykę dużych naczyń, diagnostykę choroby niedokrwiennej serca (żywotność, rozległość blizny), kardiomiopatie,

ocenę masy i funkcji komór, diagnostykę guzów serca; Klasa II

grupa schorzeń, w których podobne informacje można uzyskać za pomocą innych technik obrazowych; choroby dużych naczyń (np. ostre rozwarstwienia aorty), diagnostyka choroby niedokrwiennej serca

(ocena perfuzji, obecność skrzeplin w jamach)

Klasa III

grupa wskazań, w której istnieją metody alternatywne i CMR ma ograniczone zastosowanie; na przykład ocena naczyń wieńcowych

Klasa IV

MRI nie ma zastosowania klinicznego o udowodnionej przydatności, chociaż badania eksperymentalne prognozują przydatność tej metody w najbliższej przyszłości,

na przykład w diagnostyce obwodowej zatorowości płucnej.

W wytycznych dotyczących rewaskularyzacji mięśnia sercowego Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego i Europejskiego Towarzystwa Kardio-Torakochirurgii opublikowanych w 2010 roku⁷¹ badanie MRI uzyskało w każdej w wyżej wymienionych ocen ilościowych, jakościowych oraz żywotności i perfuzji pierwszą klasę zaleceń z poziomami dowodu A i B. Oznacza to że jest badaniem uniwersalnym w każdym z tych obszarów, co też w pełni uzasadnia użycie badania rezonansu jako podstawowego badania w tej próbie klinicznej.

Tabela 21. Klasy zaleceń użycia różnych metod diagnostycznych wg. wytycznych ESC i EACTS 2010 ⁷¹

CMR SPECT/PET ECHO TK

Ocena ilościowa funkcji

serca I A III II B

Faza badania klinicznego

Ocena jakościowa funkcji

serca I B III I A

Ocena żywotności

mięśnia sercowego I A I B III

Perfuzja mięśnia

5.3 Inne niż bezpośrednia rewaskularyzacja metody poprawy funkcji