La heterogeneidad de las imágenes de perfusión durante la inhalación de NO distingue la hipertensión arterial pulmonar (HAP) de los sujetos sanos y tiene potencial como biomarcador de imágenes

Fondo

Sin un tratamiento agresivo, la hipertensión arterial pulmonar (HAP) tiene una mortalidad a los 5 años de aproximadamente el 40%. La respuesta de un paciente a los vasodilatadores en el momento del diagnóstico influye en las opciones terapéuticas y el pronóstico. Presumimos que el análisis de las imágenes de perfusión adquiridas antes y durante la vasodilatación podría identificar diferencias características entre la PAH y los sujetos de control.

Métodos

Estudiamos 5 controles y 4 sujetos con HAP mediante TCAR y ¹³NN PET de perfusión y ventilación pulmonar. La heterogeneidad espacial total de la perfusión (CV²_Qtotal) y sus componentes en la vertical (CV²_qvgrad) y cráneo-caudal (CV²_Qzgrad) direcciones, y la heterogeneidad residual (CV²_QR), se evaluaron al inicio del estudio y mientras respiraban oxígeno y óxido nítrico (O₂ + iNO). El espectro de escala de longitud de CV²_QRse determinó de 10 a 110 mm, y la respuesta de perfusión regional a O₂ + iNO se calculó como la media de las diferencias absolutas. Gradientes verticales en perfusión (Q_vgrado ) se derivaron de imágenes de perfusión y distribuciones de ventilación-perfusión de imágenes de ¹³Cinética de lavado NN.

Resultados

O₂ + iNO mejoró significativamente las diferencias de distribución de perfusión entre la PAH y los controles, lo que permitió la diferenciación de los sujetos con PAH de los controles. Durante O₂ + iNO, CV²_qvgradfue significativamente mayor en los controles que en la HAP (0,08 (0,055-0,10) frente a 6,7 ​​× 10^–3 (2 × 10^–4–0,02), p < 0,001) con una diferencia considerable entre grupos. q_vgradoy currículum²_Qtotalmostraron diferencias menores: − 7,3 vs − 2,5, p = 0,002, y 0,12 vs 0,06, p = 0,01. CV²_qvgradtuvo el tamaño del efecto más grande entre los parámetros primarios durante O₂+ iNO. CV²_QR, y su espectro de escala de longitud fueron similares en PAH y controles. Las distribuciones de ventilación-perfusión mostraron una tendencia hacia una diferencia entre la HAP y los controles al inicio del estudio, pero no fue estadísticamente significativa.

Conclusiones

Las imágenes de perfusión durante O2 + iNO mostraron una diferencia significativa en la heterogeneidad asociada con el gradiente vertical en la perfusión, distinguiendo en este pequeño estudio de cohorte a los sujetos con HAP de los controles.

La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es una enfermedad progresiva con una mortalidad a los 5 años de aproximadamente el 40% [1]. Las amplias variaciones en la eficacia del tratamiento con vasodilatadores son un desafío importante para mejorar los resultados [2]. Las guías de tratamiento definen una respuesta positiva al desafío con vasodilatadores como una reducción de ≥ 10 mmHg en la presión arterial pulmonar media (mPAP) para alcanzar un valor absoluto de mPAP ≤ 40 mmHg con un gasto cardíaco aumentado o sin cambios [3]Sin embargo, solo alrededor del 10 % de los pacientes con HAP idiopática cumplen estos criterios clínicos de respuesta a los vasodilatadores. [3] que se asocian con mayores opciones de tratamiento y una mejor supervivencia [2, 3]. Curiosamente, se ha demostrado que la magnitud de las respuestas en la resistencia vascular pulmonar (PVR) o la PAP media al óxido nítrico inhalado con oxígeno predice la supervivencia a largo plazo incluso entre los pacientes que no responden. [4]. En general, sin embargo, tenemos poca información sobre la función vascular pulmonar que se asocia con un mayor riesgo.

A diferencia de los parámetros globales como la mPAP o la resistencia vascular pulmonar (PVR), las imágenes de la perfusión pulmonar brindan información sobre los cambios regionales asociados con el proceso de la enfermedad y su heterogeneidad que afecta la distribución de la perfusión dentro de los pulmones. Sin embargo, no está claro si las imágenes de perfusión pulmonar pueden detectar diferencias sustanciales entre PAH y controles sanos o evaluar cambios regionales en respuesta a vasodilatadores agudos como el óxido nítrico y el oxígeno inhalados. En pulmones sanos, hay un gradiente vertical en la perfusión. [5, 6] incluida la inflación pulmonar reducida de las regiones pulmonares dependientes debido a la gravedad [7]. Además, existe heterogeneidad en la perfusión dentro de los cortes isogravitacionales que podría estar relacionada con la naturaleza fractal de la distribución de los alvéolos y la estructura del árbol vascular pulmonar. [8,9,10]. Además, los procesos patológicos superpuestos pueden dar lugar a cambios regionales en la estructura o función pulmonar con tamaños característicos que se reflejan en el espectro de escala de longitud de la heterogeneidad de la perfusión. No está claro si los cambios estructurales vasculares subyacentes en la PAH, como las lesiones plexiformes [11], aumentar la heterogeneidad regional de la perfusión. Anteriormente demostramos que el análisis a escala de longitud de las imágenes de perfusión pulmonar podía detectar la HAP durante el ejercicio en reposo. [12]. Otros estudios de imagen encontraron asociaciones entre PAH y cambios en la redistribución de la perfusión pulmonar en respuesta a cambios en la posición del cuerpo [13, 14]volumen sanguíneo pulmonar regional [15,16,17]impedancia pulmonar asociada a la perfusión [18]y el gradiente vertical en la perfusión pulmonar [19]. Aunque la detección temprana de HAP podría mejorar la supervivencia de los pacientes [20]aún no se ha identificado ningún parámetro de imagen pulmonar que permita una diferenciación precisa entre pacientes con HAP e individuos sanos.

Aquí, utilizamos imágenes de tomografía por emisión de positrones y tomografía computarizada de alta resolución (PET-CT) para caracterizar las distribuciones espaciales de la perfusión pulmonar y la ventilación en pacientes con PAH. Comparamos los patrones de perfusión mientras respiramos aire y durante la inhalación de oxígeno y óxido nítrico inhalado (O₂+ iNO) para diferenciar los efectos activos de la vasoconstricción [21], estructura anatómica del árbol vascular y el gradiente vertical en la presión hidrostática debido a la gravedad. Presumimos que las diferencias en las imágenes de perfusión pulmonar adquiridas al inicio y durante la vasodilatación podrían identificar patrones de perfusión característicos entre los controles y los sujetos con HAP, incluso en los sujetos con HAP considerados “no respondedores” a la vasodilatación aguda durante el cateterismo cardíaco.

Asignaturas

El estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Hospital General de Massachusetts. Se obtuvo el consentimiento informado de cada sujeto antes del estudio. Anteriormente publicamos un estudio de imágenes de HAP durante el ejercicio [12], utilizando el mismo grupo de control que en el presente estudio. Sin embargo, no hay superposición en los parámetros primarios y los hallazgos entre ambos estudios. Los sujetos inscritos con PAH en el momento del reclutamiento, según lo definido por la clasificación del Grupo 1 de la Organización Mundial de la Salud, debían someterse a un cateterismo cardíaco derecho (CCD) dentro de los 12 meses posteriores al ingreso al estudio que demostrara mPAP > 25 mmHg y presión de enclavamiento capilar pulmonar (PCWP). ) < 15 mm Hg.

Se recopilaron datos de espirometría para sujetos con PAH. Las tendencias en el gasto cardíaco se registraron de forma no invasiva en todos los sujetos mediante cardiografía de impedancia (ICON, Cardiotronic, LaJolla, CA). Debido a las limitaciones conocidas de la cardiografía de impedancia, se controló una tendencia en lugar de un cambio absoluto en el gasto cardíaco. Para la evaluación de los cambios dentro del sujeto en la perfusión y la heterogeneidad de la perfusión en comparación con el valor inicial y para la comparación de la perfusión regional entre PAH y los controles, utilizamos valores de perfusión regional media normalizada obtenidos directamente de los datos de imágenes. La oximetría de pulso y la frecuencia cardíaca se monitorearon continuamente desde un oxímetro de pulso en la yema del dedo.

Los sujetos con PAH que recibieron vasodilatadores como parte de su tratamiento se mantuvieron con esas terapias durante el día del estudio.

Adquisición de imágen

Se colocó un catéter en una vena antecubital para la inyección de radioisótopos. Los sujetos se colocaron en decúbito supino y con los brazos en abducción sobre la mesa del escáner PET-CT (Biograph 64, Siemens Healthcare, Malvern PA, EE. UU.). El volumen pulmonar relativo se midió continuamente mediante pletismografía de impedancia (SomnoStar PT, SensorMedics Corp., Yorba Linda, CA, EE. UU.). Después de la calibración del pletismógrafo, se determinó el volumen pulmonar medio (MLV) durante 30 s de respiración tidal constante antes de la toma de imágenes. La adquisición de imágenes inició una tomografía computarizada de ‘topograma’ para determinar el campo de visión para las tomografías PET y HRCT. En…