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文摘
介紹胸主動脈支架比本機主動脈數量級硬。這些設備相關急性高血壓、脈壓升高,心髒重塑和冠狀動脈灌注減少。然而,這樣的心血管效應的係統性評估胸主動脈修複血管內(TEVAR)失蹤。的C“阿蒂”O血管Remodelling後Endovascular主動脈瓣修複(核心)研究旨在(1)量化後心血管重塑TEVAR對比超聲心動圖和MRI,參考方法;(2)驗證計算模型的心血管血液動力學TEVAR使用臨床測量後,幾乎和評估更多的支架的影響心血管血液動力學;和(3)調查診斷準確性的心電圖和血清生物標誌物心髒重塑與MRI相比。
和分析方法這是一個準,nonrandomised,觀察性隊列研究。我們將使用MRI、CT、超聲心動圖管腔內的壓力,心電圖,計算建模和血清生物標誌物來評估兩組患者的心血管重塑與退行性胸動脈瘤或穿透主動脈潰瘍:(1)患者管理TEVAR和(2)控製藥物治療的病人。權力分析顯示最低的總樣本量20例(α= 0.05,= 0.97)觀察後顯著增加左心室質量TEVAR後1年。因此,我們將包括兩組12例。先進的核磁共振序列將被用來評估心肌和主動脈壓力和膨脹性,心肌灌注和主動脈流。心電圖、超聲心動圖和血清生物標誌物將對成像數據收集和比較。計算模型將由每個病人成像數據,分析和驗證。所有測量數據將被收集在基線(TEVAR之前)和1年隨訪。預期的研究周期是3年。
道德和傳播密歇根大學的這項研究已通過IRB。結果將會通過科學期刊和會議演講傳播。
試驗注冊號碼NCT02735720。
- 血管手術
這是一個開放的分布式條依照創作共用署名非商業性(4.0 CC通過數控)許可證,允許別人分發,混音,適應,建立這個工作非商業化,和其派生作品在不同的條款進行許可,提供了最初的工作是正確地引用和非商業使用。看到的:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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本研究的優點和局限性
目前沒有係統研究血管內主動脈瓣修複對心血管重塑的影響。
結果將作為指導臨床醫生、支架設計師和研究人員不斷按支架移植的需要改進。
觀察性隊列研究,隻有,nonrandomised generalisability的結果可能是有限的;這將需要複製在其他中心和病人的人口。
介紹
背景
胸主動脈修複(TEVAR)包括血管內植入支架僵硬的病變或胸主動脈破裂。TEVAR正在迅速增加的使用和被雇傭在年輕病人。1,2例如,TEVAR為胸降主動脈瘤(TAA)在英國2006年至2010年已增長了近兩倍,從100年0.45 - 1.27 000年增加了一倍多,從0.22到0.50 B型主動脈夾層病例每100人000例。2
目前支架有幾個數量級的生物力學屬性硬度比本機主動脈。3胸主動脈的彈性模量在一個中年參與者為0.44 MPa。相反,一個典型的支架的彈性模量為55.2 MPa。3,4這樣的硬設備對心血管功能的影響尚未闡明,盡管主動脈彈性的關鍵作用阻尼高脈動的流進入主動脈的左心室(LV)。主動脈彈性存儲流在舒張收縮和釋放它。這種現象被稱為“Windkessel效應”,導致更多的連續流型遠端血管床整個心動周期。改變主剛度與疾病。5 - 7主動脈僵硬自然會隨著年齡和吸煙,高膽固醇水平,遺傳素質和支架移植。8 - 10臨床前和臨床研究報道急性主動脈硬化後TEVAR導致高血壓、脈壓升高,減少冠狀動脈灌注和不良心血管重塑最終導致心力衰竭。9 - 11然而,這些研究有重要的局限性等動物模型與人類沒有直接可翻譯,回顧性設計,使用超聲心動圖單獨和混合(如腹部和胸動脈瘤)患者群體。
我們下一個概述幾種模式用來量化心髒重塑。心電圖是最常用的非侵入性的測試來評估心髒結構和功能。然而,這個測試已經在檢測低靈敏度LV肥大。12,13然而,應該注意的是,合並後的心電圖和血清心髒生物標記物顯示有益的結果,這可能提供了一個方便,微創診斷和預後檢測心髒重塑。14,15
超聲心動圖
這是廣泛用於研究心髒重塑。16,17武田等9發現LV質量和增加左心室體積後血管內通過超聲心動圖主動脈瓣修複。最近,我們研究小組回顧調查後心髒重塑TEVAR使用超聲心動圖。我們登記所有TAA患者管理TEVAR在我們中心在2012年和2015年之間。嚴重的心髒或心髒瓣膜疾病患者被排除在外。術前及術後1年隨訪超聲心動圖和CT數據可供6例。我們觀察到平均LV質量增長39% (n = 6, p = 0.047)在隨訪。這激發了進一步研究與更大的樣本量和高質量成像超聲心動圖與低再現性和高operator-dependency有關,即便使用三維超聲心動圖。17,18
心髒核磁共振
這是黃金標準來評估心髒重塑由於其高分辨率和組織對比,精度高、缺乏電離輻射,和過多的功能、結構和解剖參數,可用於評估心髒病。18,19它已經表明,再現性和較低的operator-dependency MRI大大高於超聲心動圖診斷心髒重塑。18核磁共振等現代序列標簽,strain-encoding (SENC)和穩態自由進動提供詳細的量化的心髒和主動脈壓力和膨脹性,和初步的灌注對比增強磁共振成像可以評估冠狀動脈灌注。20此外,相襯(PC)磁共振成像提供了一種非侵入性技術測量脈搏波速度(采集)感興趣的一個特定部分。24利用心髒核磁共振成像研究形態可能是具有挑戰性的,因為它需要當地的專業技能,長時間和成本高於超聲心動圖檢查。2011年,我們小組研究了主動脈僵硬和舒張功能不全的患者之間的關係與正常射血分數心力衰竭(HFNEF)相比,控製使用核磁共振。主動脈僵硬使用通過電腦采集評估MRI和渡越時間法。心肌區域功能評估組織應變通過MRI標簽,和LV舒張功能評估了early-to-late心房充填率(E / A) (圖1)。20.結果表明,主動脈HFNEF的采集是高於誌願者由於減少合規。E / A比值和心肌應變測量顯示逆相關性。
上圖:核磁共振成像標記序列量化心肌應變。SAX和4 ch標記圖像ED和ES。底:運輸時間(Δt)近端和遠端之間流波形測量與PC MRI序列被用來評估主動脈的采集。20.4 ch, four-chamber;艾德,心髒舒張期結束;ES,最終收縮;SAX,短軸。
計算流體動力學
最近的事態發展在計算流體動力學(CFD)是最有前途的方法理解的地區差異的影響,在材料屬性和動脈幾何局部和全身血液動力學。25初步CFD研究評估係統性的影響(即老化)和局部加強(ie,升主動脈支架修複)心功能最近由我們組來完成。研究表明增加LV收縮(20%的老化,8.5%的支架修複)和工作(11%的老化,5%的支架修複)需要維護基線心輸出量(圖2)。這些結果強調改變剛度在相對較短的主動脈對那些具有相當的影響造成普遍age-induced加勁。
:動脈硬化的基線參與者“中年”,一個“養老”的參與者顯示普遍動脈硬化和支架修複的情況下與基線相同的剛度除了升主動脈段,一個支架(以灰色),其硬度是125×高於本機主動脈組織,是插入。底部:LV功能要求的變化保持心輸出量後普遍(老年)或stent-induced加勁。左:心髒收縮性的變化,由一個LV倒電容函數。右:LV工作的變化,估計計算壓力-容積循環劉(未發表的數據等2016)。LV,左心室。
到目前為止,支架對心血管重塑的影響尚未係統地評估。缺乏定性數據按預期的需要,精心設計,控製研究等的影響,這是本協議的目的。
目標和假設
我們的目標是
量化後心血管重塑TEVAR通過MRI和管腔內的壓力測量。超聲心動圖對MRI相比將評估其診斷準確性。
探討心電圖和血清生物標誌物的診斷準確性評估心髒重塑與MRI相比,參考方法。
驗證計算模型的胸主動脈血液動力學TEVAR使用後獲得臨床測量。一旦驗證,幾乎將會進行計算分析來評估的影響更兼容的支架移植心髒和主動脈血液動力學。
本研究的最終目標是保護病人從TEVAR潛在的未知的不利影響,從而提高TEVAR-related結果。我們假設TEVAR僵硬胸主動脈導致不良心血管重塑,而更多兼容支架減少這種影響。
和分析方法
研究設計和設置
未來,這是一個隻有nonrandomised, Frankel心血管中心的觀察性隊列研究密歇根大學健康係統,專業的大型區域性醫院管理主動脈疾病。所有連續下行退行性TAA或穿透患者主動脈潰瘍(加索爾)將由心髒外科醫師負責評估,如果認為合格,邀請參加這項研究。
參與者
病人人口將由成人患者(18歲以上)下行退行性TAA或與加索爾成功TEVAR (TEVAR組,n = 12)或單獨使用最佳的治療(對照組,n = 12)。選擇管理將監護醫生的自由裁量權,以及大小和製造商使用的支架。病人會被排除在外,如果他們現在與下列條件:射血分數< 35%;LV壁運動異常;可憐的腎功能(估計腎小球濾過率(eGFR) < 60毫升/分鍾/ 173米2);懷孕;結締組織疾病;重要的閥門,肺或先天性心髒病;心髒或主動脈手術史;在研究期間預計心髒或主動脈手術;和標準MRI禁忌症(心髒起搏器、不相容的金屬植入物和幽閉恐怖症)。
程序和標準治療
研究流程圖所示圖3。
病人和臨床測量的研究。英國石油(BP)、血壓;人力資源、心率。
TEVAR集團
標準檢查考試TEVAR將收集,包括CT、超聲心動圖、臂血壓、心率、心電圖和血液檢查。一旦確認同意,和之前TEVAR過程(0 30天的窗口),非侵入性的MRI掃描和血液樣本將獲得護理除了標準的測量。管腔內的壓力測量期間將收集TEVAR過程。一年(275 - 455天)窗口TEVAR後,參與者將進行第二次核磁共振研究除了標準的臨床影像學隨訪CT掃描。測量臂血壓、心率、心電圖和血液檢測也將在後續重複。
對照組
患者穩定退化TAA或加索爾不需要主動脈瓣修複被監控在門診的護理標準。我們將收集標準測量臂這些患者的血壓和心率。此外,這些參與者將接受一個心電圖、血液測試和一個MRI掃描基線。一年(275 - 455天的窗口)基線後,這個小組將進行第二次核磁共振成像研究中,隨後臂血壓和心率測量,心電圖和血液測試。
血液檢測
我們將獲得以下心髒生物標記:b型利鈉肽(BNP),激素原的氨基端腦利鈉肽(NT-pro-BNP)和肌鈣蛋白t .此外,標準將收集的血液測試,其中包括完整的血細胞計數和血小板(即白細胞計數、血紅蛋白、血細胞壓積和紅細胞)和一個基本的代謝麵板(包括鈉、鉀、葡萄糖和鈣)。
超聲心動圖
術前超聲心動圖是標準的所有病人的護理需要TEVAR。獲得的超聲心動圖測量(LV質量指數,左心室容積指數和E / A充填比率)將收集和比較術前MRI數據。
管腔內的壓力
TEVAR期間,護理的血管造影將作為標準進行。管腔內的壓力測量將在TEVAR集團使用的導管和導絲已經部署的支架,是常見的做法在密歇根大學健康係統。
磁共振成像
表1總結了MRI序列用在這項研究中,通過FDA或通過IRB。該協議將建E.I.和成像參數優化
PC MRI測量將獲得不同級別的胸主動脈使用穿過平麵編碼速度。圖像也將被捕獲在一個斜矢狀麵(平麵速度編碼)來估計通過采集測量主動脈血管壁剛度。PC MRI圖像將獲得在二尖瓣評價LV舒張功能通過E / A填充率的測量。從電影圖像將包括LV體積測量,LV質量和左心室體積。MRI標簽或SENC將用來測量心肌應變的不同組件在標準極震區和four-chamber視圖。
SENC序列將測量心髒和主動脈壓力。電影圖像將被用於測量應變的胸主動脈通過測量升主動脈遠端到冠狀動脈分支和近端腹腔幹。獲得的序列按照FDA安全指導方針。總預期∼掃描時間1小時。我們將使用3 t掃描儀獲得提供的雙信噪比這更高的電場強度比1.5 t掃描儀。Interobserver和intraobserver可變性分析(公共廣播和作為觀察員E.I.)將計算來驗證再現性。
計算流體動力學
CFD在過去十年中已經使用過大量血液動力學的研究在複雜的解剖模型由圖像數據。所謂的“基於圖像的建模”範式使用解剖數據(從CT或MRI圖像)來創建一個3 d電腦模型代表感興趣的血管血液動力學的模擬將被執行。額外的生理測量流量,壓力或壁運動是用來通知“邊界條件”的模擬。計算分析,通常需要高性能計算硬件,執行,和詳細的描述血液動力學的數量如速度、壓力和壁麵切應力得到整個體積的興趣。CFD技術最近FDA批準的非侵入性評估冠狀動脈狹窄。26
使用成像和臨床數據,模擬血液流動和壓力將在高性能計算機集群進行“通量”密歇根大學。模擬的參數將反複調整,直到臨床數據流、壓力和壁運動匹配在±5%。非常詳細的描述速度、流量、壓力、壁麵切應力和其他haemodynamically大量將獲得。一旦模型是根據臨床資料進行驗證,幾乎將會進行額外的計算分析來評估的影響更兼容支架移植心髒和主動脈血液動力學。
結果測量
主要結果測量
主要成果是LV質量,E / A比值,主動脈流(在升主動脈,所有拱分支,降主動脈近端和遠端降主動脈),心肌和主動脈壓力,中央主動脈采集和心肌灌注。
二次結果的措施
次要結果措施如下:心髒重塑的心電圖診斷準確性,以及結合法國巴黎,NT-pro-BNP和肌鈣蛋白T MRI相比;驗證計算模型的胸主動脈後血液動力學TEVAR對管腔內的壓力和核磁共振;和性能在主動脈血液動力學更兼容的支架的設計。
統計方法
樣本大小的計算
樣本大小計算了主要結果:重要的LV TEVAR後1年內大規模增加。我們初步患者超聲心動圖數據TAA TEVAR密歇根大學健康係統(Nauta等,2016年未公開的數據)顯示平均LV質量增加39%在1年隨訪(p = 0.047)。權力Mann-Whitney U測試分析,根據這些初步數據,顯示明顯的閾值的5% (p < 0.05,雙麵的測試),總樣本量20例(α= 0.05,= 97%)需要觀察TEVAR LV質量增加的顯著影響。為了確保誤差幅度,我們的目標是包括12 TEVAR患者和12控製病人。
統計分析
包括描述性統計分析和比較研究的臨床測量和數據從計算獲得的造型。我們將分配病人TEVAR或對照組。Subanalysis將包括分組通過支架類型和長度、性別和年齡。病人識別信息和保護健康數據將被處理根據健康保險流通與責任法案(HIPAA)的指導方針。分類變量會使用χ相比2測試或確切概率法和連續變量將分析使用學生的學習任務或Mann-Whitney U測試。Log-rank測試將被執行的差異進行比較。血液動力學的變化將被評估Wilcoxon簽署的等級測試。p < 0.05將被視為重大的價值。
道德和傳播
評估的風險
這項研究增加了小風險的標準照顧這些病人。主要增加的風險包括血液測試,使用提醒造影劑和管腔內的壓力的措施。釓是風險小(∼2%)的頭痛、惡心、蕁麻疹、臨時低血壓和罕見的副作用包括腎功能衰竭和過敏反應。管腔內的壓力測量帶有幾乎沒有額外的風險,因為導TEVAR程序已經到位。
知情同意
同意將在標準獲得臨床手術或隨訪所需訪問醫療管理。病人和他/她的家庭成員,如果存在,將得到的信息研究和任何可用的替代療法。知情同意過程將被記錄和附著在簽署知情同意文件。副本將會給病人和病人的電子檔案上傳。簽署的原始硬拷貝將保存在活頁夾。
保密/安全
該研究團隊可以鏈接到一個參與者的身份訪問數據。將保護病人隱私安全數據庫,將維護和保存在一個單獨的研究記錄的位置。隻有那些直接參與本研究將有訪問記錄。研究記錄,數據和標本將防止不當使用或披露,或惡意的或意外的損失或破壞,讓他們在一個鎖著的辦公室裏,限製訪問。血液樣本將被處理,分析並摧毀了。此外,將會有進一步限製複製的材料。所有數據將被保存在安全的筆記本電腦,與個別ID和密碼保護和加密的數字數據。
沒有數據生成,如果透露,可能把參與者人身安全的危險,刑事或民事責任,或損壞他們的財務狀況,就業能力或聲譽,將提供任何數據存儲庫的數據共享協議。在研究結束時,數據將被保留用於記錄為7年。
病人被直接標識符存儲在數據記錄(如名稱、縮寫、電話號碼或醫療記錄編號)和間接標識符包括直接鏈接標識符。這是必要的,因為數據必須與病人進行驗證。鏈接列表將維護和保存在一個單獨的研究記錄的位置。隻有那些直接參與這項研究將有訪問記錄。不單獨識別敏感信息披露。
討論
的C“阿蒂”O血管Remodelling後Endovascular主動脈瓣修複(核心)研究將係統地評估TEVAR對心血管功能的影響通過一個獨特的血清生物標誌物組成的數據集,成像,管腔內的壓力測量和計算模型。這項研究是及時和臨床重要的自TEVAR執行越來越長期影響仍未確定。詳細的數據在心血管支架移植的影響,如提供的核心研究中,需要實踐以來可能延長對主動脈弓和升主動脈在不久的將來,加勁的影響會更加深遠。此外,加強現有支架的影響可能是特別重要的在年輕患者心髒和主動脈比這些更兼容的老年患者的需求。這需要進一步評估自執行TEVAR越來越年輕患者。未來的主動脈患者可能受益於核心研究提供的數據通過改善主動脈支架設計和長期的結果。
觀察性隊列研究,隻有,nonrandomised generalisability的結果可能是有限的,這就需要複製在其他中心和患者群體。此外,後續的潛在損失可能導致長期研究期間這樣的病人會被排除在研究之外。控製參與者管理與主動脈瓣修複在隨訪期間也可能導致排斥(在開放手術的情況下)或切換到TEVAR組,這可能增加了研究期間。此外,支架將使用不同的製造商。因此,翻譯時應注意我們的發現設備以外的其他用於這項研究。最後,壓力在我們的CFD模型控製參與者將完全依賴非侵入性臂的壓力數據,而模型TEVAR患者也將依賴於管腔內的壓力導管測量的數據。
引用
腳注
貢獻者FJHN、JAvH FLM、ST和CAF研究的構想。FJHN E-SHI、PPA、JAvH FLM, KAE HJP和CAF研究計劃。AVK FJHN, E-SHI, PPA, KK, DMW, HJP和CAF將負責數據收集、質量分析和存儲。目前的初稿手稿是由FJHN AVK和作者對重要的修訂中傳閱。所有作者批準了最終版本的手稿。
資金這項工作是由密歇根大學的弗蘭克爾心血管中心,安和鮑勃•Aikens愛德華·b·Diethrich醫學博士教授,喬·d·莫裏斯教授大衛·漢密爾頓基金和菲爾·詹金斯突破基金和歐洲研究理事會在歐盟第七框架計劃(FP / 2007 - 2013)與307532號。
相互競爭的利益沒有宣布。
倫理批準密歇根大學的機構審查委員會。
出處和同行評議不是委托;外部同行評議。