Diagnose von Herzerkrankungen früher durch Optimierungen MRI Kreatin verfolgen

Eine neue MRI Verfahren zu Kreatin bei höheren Auflösungen im Herzen Karte kann helfen Kliniker und Wissenschaftler finden Auffälligkeiten und Störungen früher als traditionelle diagnostische Verfahren , Forscher an der Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania schlagen in einer neuen Studie, die online in Nature Medicine veröffentlicht . Die präklinischen Ergebnisse zeigen einen Vorteil gegenüber weniger empfindlich Tests und deuten auf eine sichere und kostengünstige Lösung als solche mit radioaktiven oder Kontrastmittel .

Kreatin ist eine natürlich vorkommende Metaboliten, der die Versorgungsenergie trägt dazu bei, alle Zellen durch Creatin-Kinase -Reaktion , einschließlich derjenigen in der Kontraktion des Herzens beteiligt ist. Wenn Herzgewebe wird von einem Verlust der Blutversorgung , auch in einem sehr frühen Stadium beschädigt , Kreatinspiegel sinken. Die Forscher nutzen diesen Prozess in einem Großtiermodell mit einem Verfahren MESZ oder chemischen Austausch Sättigungstransfer bekannt, die bestimmte Moleküle im Körper misst , um das Kreatin auf regionaler Ebene zu verfolgen.

Das Team um Ravinder Reddy, PhD, Professor für Radiologie und Direktor des Zentrums für Magnetresonanz und Optical Imaging an der Penn Medicine festgestellt, dass bildgebende Kreatin durch MESZ MRT bietet eine höhere Auflösung im Vergleich zu Standard- Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) , eine allgemein verbreitete Technik zur Messung von Kreatin. Allerdings macht seine schlechte Auflösung es schwierig, genau die Bereiche des Herzens beeinträchtigt wurden zu bestimmen.


Auf der linken Seite , Kreatin CEST Karten gesunder Myokard und auf der rechten acht Wochen alte infarzierten Gewebe mit deutlich weniger Kreatin. Der Pfeil auf der rechten Seite zeigt Infarktregiondes Herzgewebes .
Bildquelle : Nature Medicine

"Mess Kreatin mit MESZ ist eine vielversprechende Technik , die das Potenzial zur Verbesserung der klinischen Entscheidungsfindung während der Behandlung von Patienten mit Herzerkrankungenund sogar andere Krankheiten sowie Spotting Probleme früher hat ", sagte Reddy . " Jenseits der Empfindlichkeit Nutzen und ihre Vorteile gegenüber MRS , ist CEST erfordern in der MRT verwendeten radioaktiven oder Kontrastmittel , die negative Auswirkungen auf die Patienten haben können , insbesondere solche mit Nierenerkrankungen, und in den Kosten . "

Today , Magnetresonanztomographie (MRI ) -basierten Stress Tests werden auch verwendet , um abgestorbene Herzgewebe zu identifizieren - die das Warnsignal für zukünftige Probleme ( ist Koronararterienerkrankung Zum Beispiel ) - aber die Reichweite begrenzt ist. MRI wird oft mit Kontrastmitteln gekoppelt sind, um zu helfen leuchten Problembereiche , aber es ist oft nicht empfindlich genug, um ischämischen (aber noch nicht Infarkt ) Regionen mit gestörter Stoffwechsel zu finden, sagte Reddy .

"Nach einer herzinfarkt Unterschiedliche Bereiche des Herzens werden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten beschädigt . Diese neue Technik ermöglicht es uns, regionale Veränderungen, die nach Herzinfarkt im Herzen auftreten, sehr genau zu studieren , so dass wir erkennen und zu behandeln Patienten mit einem Risiko für die Entwicklung von herzfehler bevor Symptome entwickeln ", sagte Studie Co-Autor Robert C. Gorman, MD, Professor für Chirurgie und Direktor der Herz Chirurgische Forschung an der Penn Medicine.

Um MESZ die Fähigkeit zu erkennen, zeigen, herzkrankheit Wandten die Forscher die Kreatin MESZ Methode in einem MRI-Scanner , bei gesunden und Myokard ( Muskelgewebe in Herz) in großen Tieren . In dem Verfahren wird die Kernmagnetisierung von Amin (NH2) Kreatin Protonen durch eine Hochfrequenz- gesättigten Puls von der MRT . Nach dem Austausch mit Wasser wird der Sättigungsgrad beobachtet, wie das Wassersignal abfällt , und somit die Konzentration der Kreatin offensichtlich. ( Im Körper wird Kreatin zu Kreatinin , die durch Blut- und Urintests gemessen werden kann und ist ein wichtiges Instrument für die Bewertung der Nierenfunktion umgewandelt. )

Das Team hat gezeigt, dass das Kreatin MESZ Methode können Änderungen in Kreatinspiegel zuordnen und lokalisieren Infarktbereichein Herzmuskelgewebe , wie MRS Methoden . Sie fanden , hat jedoch MESZ zwei Größenordnungen höhere Empfindlichkeit als MRS . Dieser Vorteil könnte Fleck kleiner Schadstellen im Herzen von den traditionellen Methoden verpasst helfen , sagen die Autoren.

Darüber hinaus hat das Team verwendet MESZ zu einem Anstieg der Kreatin im Laufe der Zeit Karte von bildgebenden menschlichen Patienten , wie sie ihre Kälber gebeugt , während im Inneren ein MRI- Scanner, um die Fähigkeit der Technologie , um das Molekül richtig zu verfolgen demonstrieren.

Das Verfahren kann auch verwendet werden, um Änderungen in den normalen Herzfunktion , die auch in vielen anderen Arten von nicht-ischämischen Herzerkrankungen, wie anormale Herzhypertrophie angesehen werden untersuchen - sowie Störungen im Gehirn , wobei Reddy .

"Obwohl bei wesentlich geringeren Mengen als im Herzen , ändern Kreatinspiegel im Gehirn, wenn Anomalien auftreten ", sagte Reddy . "Angesichts der erhöhten Auflösung dieser Technik stellt dies eine Gelegenheit für die Untersuchung Hirnerkrankungen mit gestörter Kreatinstoffwechselohne den Einsatz von Kontrastmittel als auch. "

CEST hat Bild Gewebe-pH , Karte Proteinen und Genexpression verwendet worden, aber dies ist das erste Mal, das Wissen der Autoren wurde verwendet, um Herzgewebe zu untersuchen.

"Die Fähigkeit, Herzmuskel Lebensfähigkeit bei hochauflösenden ohne Strahlenbelastung oder die Injektion eines Kontrastmittels visualisiert ist ein bedeutender Fortschritt . Es könnte Ärzten ermöglichen, kleine Bereiche von geschädigtem Herzgewebeim Frühstadium einer Krankheit zu erkennen , wenn Behandlungen wahrscheinlich um wirksam zu sein ", sagte Christina Liu , PhD, die Finanzierung für die molekulare Bildgebung Forschung durch die National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering ( NIBIB ) , Teil der National Institutes of Health überwacht .