Characteristics of culprit lesion and changes in plaque composition during follow-up in NSTEMI patients. A dual energy cardiac CT study

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstrakt

Introduktion:
Tidlig identifikation af det atherosklerotiske plaque i kranspulsåren der forårsager myokardieinfarkt (AMI) betragtes som den "hellige gral" inden for præventiv kardiologi. Adskillige modaliteter anvendes til udredning af iskæmisk hjertekarsygdom og blandt disse har hjerte-CT fået en central rolle gennem de seneste år. Hjerte-CT er en non-invasiv metode som med høj negativ prædiktiv værdi kan udelukke koronar plaques der forårsager kritiske forsnævringer. Hjerte-CT har dog flere begrænsninger ved den diagnostiske nøjagtighed, og især hos patienter med grænsesignifikante forsnævringer i kranspulsårerne. Det er derfor nødvendigt at undersøge mulighederne for at optimere den diagnostiske nøjagtighed af Hjerte-CT. Dual energy computed tomography (DECT) er den seneste udviklede modalitet inden for CT teknologi. DECT har vakt stor interesse, da modaliteten benytter røntgenspektre bestående af høj- og lavenergi-niveauer til at karakteriser det scannede væv, udtrykt ved effektive-Z værdi, hvilket muliggøren bedre differentiering mellem forskellige vævskomponenter.

Formål:
Artikel 1:At benytte DECT til at beskrive effektive-Z værdi i plaques som har forårsaget AMI (culprit plaques), samt at identificere forskellen i effektive-Z mellem culprit plaques og øvrige plaques som ikke har forårsaget AMI. Herudover er formålet at undersøge den diagnostiske nøjagtighed ved at benytte DECT til at identificere høj-risiko plaques hos patienter med non-ST-elevations myokardieinfarkt (NSTEMI).

Artikel 2
:At benytte DECT til at identificere lighederne mellem karakteristika af culprit plaques in-vivo hos NSTEMI patienter og andre højrisiko plaques som thin-cap fibroatheroma (TCFA) i en post mortem model.

Artikel 3:
At sammenligne ændringerne i effektive Z-værdier i høj-risiko plaques (Z < 9.855) og lavrisiko plaques (effektiv-Z ≥ 9.855) ved hhv. 2 og 12 måneders opfølgning hvor definition af høj-risko plaque baseres på den effektive Z-værdi hos culprit plaques i artikel 1.

Artikel 4:
At undersøge DECT’s evne til at detektere iskæmiske myokardiesegmenter defineret ud fra post-systolisk strain (PSS) vejledt af ekkokardiografi analyser hos NSTEMI patienter ved hjælp af effektive-Z værdier.At benytte DECT til at identificere lighederne mellem karakteristika af culprit plaques in-vivo hos NSTEMI patienter og andre højrisiko plaques som thin-cap fibroatheroma (TCFA) i en post mortem model.

Metode:
I et prospektivt observationelt studie inkluderede vi 61 patienter, der var indlagt på Kardiologisk Afdeling, OUH Svendborg Sygehus, med diagnosen type-1 NSTEMI. Patienterne blev undersøgt med DECT samt ekkokardiografi før den invasive koronar angiografi (KAG). Culprit plaques blev identificeret med KAG og enighed mellem to uafhængige observatør. Karakteristika for hvert koronar plaque, såsom effektiv-Z, Hounsfield Units (HU), spotty calcification, remodelling index (RI) og plaque type (non-kalcificeret, overvejende non-kalcificeret, overvejende kalcificeret eller kalcificeret plaque) blev noteret ud fra baseline DECT skanningen. Baseline karakteristika for non-culprit plaques blev også noteret, og ændringer i vævssammensætningen (effektive-Z værdier) i non-culprit plaques blev observeret over en opfølgnings periode på hhv. 2- og 12-måneder. Desuden blev effektive-Z værdier målt i myokardiet for hvert segment af venstre ventrikels myokardie i henhold til 18-segmentmodellen. Ved hjælp af ekkokardiografi og vejledt af PSS definerede vi myokardiesegmenter som iskæmiske i tilfælde af et postsystolisk strain indexet (PSI) ≥ 25 %, hvilket præsenterer myokardiesegmenter, hvor ≥ 0,25 % af myokardiets kontraktion fandt sted efter aortaklappens lukning. Herefter blev effektive-Z værdier fra de iskæmiske myokardiesegmenter sammenlignet med effektive-Z værdier fra non-iskæmiske myokardiesegmenter.I post mortem modellen blev tre hjerter forberedt med jodkontrast, indsat i et Kyoto-fantom og scannet med DECT. Seks TCFA blev identificeret ved hjælp af histopatologisk analyse, hvor plaquets kappe tykkelsen var < 65 μm samtidig med at plaquet indeholdte en nekrotisk kerne der var mere end 10% af plaqueareal. Herudover blev de samme plaque karakteristika som målt på plaques i NSTEMI patienter også noteret. Karakteristika af TCFA i post mortem modellen blev sammenlignet med karakteristika af culprit plaques i NSTEMI populationen.

Resultater:
Artikel 1:Vi observerede signifikant lavere effektive-Z- og HU-værdier i culprit plaque, samt en større andel af non-kalcificeret plaques og napkin-ring sign end ved non-culprit plaques. Ved benyttelse af DECT og effektive-Z værdi blev den diagnostiske nøjagtighed for at detektere culprit plaques forbedret og ved benyttelse af effektive-Z værdi 9,855 som en cut-off værdi, blev højeste diagnostiske nøjagtighed opnået (areal under kurven (AUC) 0,770).

Artikel 2:
Til sammenligning med TCFA i post mortem modellen havde culprit plaques signifikant lavere effektiv-Z, lavere gennemsnitlige HU-værdier og indeholdte en større andel af non-kalcificerede plaques.

Artikel 3:
Ved at benytte cutt-off værdien effektive-Z 9,855, har vi defineret to grupper af plaques, såkaldt "høj-risiko" plaques (effektive-Z < 9.855) og "lav-risiko" plaques (effektive-Z ≥ 9.855). Vi har observeret ændringen i vævssammensætning (målt via effektive-Z) i disse to grupper af plaques over hhv. 2- og 12-måneders observations periode. I "høj-risiko" plaques har vi observeret en signifikant ændring i effektive-Z fra baseline til 2-måneders opfølgning, hvorimod vi ikke har observeret nogen ændringer fra 2- til 12-måneders opfølgning. Til sammenligning har vi ikke observeret nogen ændringer i "lav-risiko" plaques.

Artikel 4:
Ved at måle effektive-Z værdier i hvert af venstre ventrikel myokardiesegmenter på baseline scanning har vi observeret at de gennemsnitlige effektive-Z værdier var signifikant lavere i de iskæmiske myokardiesegmenter end effektive-Z værdierne i de non-iskæmiske myokardiesegmenter.

Konklusion:
Vi har påvist at benyttelsen af DECT og effektive-Z værdier kan detektere forskelle mellem culprit plaques og non-culprit plaques hos NSTEMI patienter, og at benyttelsen af effektive-Z kan forbedre den diagnostiske nøjagtighed til at identificere culprit plaques. Vi har ikke identificeret ligheder mellem cuprit plaques og TCFA, hvilket per definition er plaques med højrisiko for at forårsage myokardieinfarkt. Dette kan betyde at ikke alle TCFA bør betragtes som høj-risiko plaques, men kan også forklares ved at forskellige forhold ved scanningen af levende NSTEMI patienter og post mortem modellen resulterer i forskellige målinger. I NSTEMI populationen har vi identificeret plaques med effektive-Z svarende til den effektive-Z i culprit plaques, og defineret disse som "høj-risiko" plaques. Ændringer i den effektive-Z værdi i høj-risiko plaque har vist at disse plaques har evnen til hurtige ændringer i vævssammensætning kort tid efter myokardieinfarkt. Disse plaques kan derfor, betragtes som potentielt vulnerable med høj risiko for at forårsage myokardieinfarkt i fremtiden. Afslutningsvis har vi i vores studie demonstreret at DECT har potentialet til at identificere iskæmiske myokardiesegmenter uden stress test, hvilket ikke er påvist af andre studier.Resultaterne i vores studie bidrager med ny viden der supplerer den nuværende evidens inden for den non-invasive vurdering af coronar plaques og kan bidrage til at forbedre den diagnostiske nøjagtighed af hjerte-CT til identificering af høj-risiko plaques i kranspulsårene.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Kristensen, Steen Dalby, Hovedvejleder, Ekstern person
  • Kløw, Nils Einer, Bivejleder, Ekstern person
  • Lassen, Jens Flensted, Bivejleder
Dato for forsvar15. dec. 2022
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 3. nov. 2022

Note vedr. afhandling

Afhandlingen kan læses på SDUs bibliotek. 

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Characteristics of culprit lesion and changes in plaque composition during follow-up in NSTEMI patients. A dual energy cardiac CT study'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater