Магнитно-резонансная панангиография аорты, коронарных и внутренних грудных артерий в вычислительном анатомическом планировании оптимального малоинвазивного маммарокоронарного шунтирования

Backgrond. Efficiency of low-invasive angiosurgical revascularisation techniques essentially depends on precise and individualised anatomic localization of arteries involved to the procedure. In particular when carrying out the lowinvasive mammarocoronary bypass surgery this means the optimal selection of intercostal anatomic approach adjusted to real position of internal thoracic and coronary arteries. Nevertheless the real possibilities of use of the MRI simultaneously with MR-angiography (MRA) for 3D pre-surgical design and personalization of surgical technique in every personal case according to real anatomic relation of coronary and internal thoracic arteries remain underemployed. Both the feasibilities and long-term results of individual virtual design of mammarocoronary bypass surgery based on routine chest MRI and MRA data are not yet studied, and the real efficiency of such approach remains unclear.Aim: comprised first the development of a technique of 3D virtual anatomic design of mammarocoronary bypass surgery basing on the data of simultaneous ssfp-MRA imaging of coronary and internal mammary arteries and on set of chest MRI tomographic images, in order to improve the results of mammarocoronary mini-invasive transthoracic technique of bypass; and second, the technique was briefly evaluated from the one-year follow-up clinical results.Material and Methods. The patient’s material comprised overall 23 persons who were assigned to two groups – first the fourteen (61%) patients of the main group, in whom the low-invasive mammarocoronary bypass surgeru was carried out; and the nine patients (39%) of the comparison group, recruited from earlier cases, in whom the surgical intervention was performed without evaluation of chest MR-angiographic data. The MRI and MR-angiography, later employed for threedimensional quantification of inter-position of heart surface, of anterior descendent coronary artery, of internal mammary artery, of bone, chet wall muscular and catilage structures, comprised chest breath- and ECG-synchronized MRI with detailed imaging of anterior chest wall, intercostal spaces and internal mammary artery, imaging of the heart itself using two- and four-chamber long-axis positions, and pan-angiography of chest aorta and major arteries, including coronary arteries and internal thoracic arteries. The slices were 4–7 mm thin, acquired to matrix 256 × 256 or 256 × 392 voxels, with field of view as big as 30 × 40 cm. From the 3D model of thoracic and coronary arteries the optimal surgical technique was designed in every clinical case basing on critrion of minimal distance between internal thoracic artey and antrior descending artery as rationale for selection of intercostal level for endoscope introduction and location of aretrio-arterial anastomosis between internal thoracic and coronary arteries.Results. The possibilities of individual anatomic adjustment based on MR-angiography of thoracic arteries were evaluated in fourteen patients in whom the mammarocoronary shunts were carried out basing on MRA data, delivering no any occlusion of the shunt during 12.5 ± 2.2 mnths follow- up. As a control group nine patients who underwent mammarocoronay bypass surgery without pre-operational MRI anatomic simulation were employed, in whom in two of nine occlusion of the shunt occured. The anatomic extent of isolation of internal mammary artery was in the group of patients in whom the 3D MRI-based design of surgey was employed as long as 20–35 mm, in average 29 ± 6 mm, whereas in patients without 3D anatomic simulation and design it was over 30 mm in all cases.Conclusion. Thus, the use of simultaneous MRA imaging of coronary and internal mammary arteries significantly improved both technique of mammarocoronary bypassing itself and provided no cases of shunt occlusion during the one-year folow-up.Введение. Эффективность малоинвазивных ангиохирургических вмешательств в большой степени зависит от точной индивидуальной локализации и анатомической характеристики артерий, в частности – при маммарокоронарном шунтировании – от оптимизации хирургического межреберного доступа в зависимости от расположения внутренней грудной и коронарных артерий (как правило, передней нисходящей). Однако возможности магнитно-резонансной томографии (МРТ) и МР-ангиографии (МРА) используются для такой индивидуализации ангиохирургической техники мало. Целесообразность и отдаленные результаты планирования маммарокоронарного шунтирования на основе МРТ и МРА грудной клетки пока не изучены, а эффективность их не доказана.Цель исследования: разработка методики предоперационного выбора оптимального хирургического доступа для наложения малоинвазивного маммарокоронарного шунта у больных ишемической болезнью сердца, а также оценка результатов клинического использования этой методики при годичных сроках наблюденияМатериал и методы. В исследование вошло 23 человека, которые были разделены на 2 группы: основная группа – 14 (60,9%) пациентов, которым выполняли малоинвазивное маммарокоронарное шунтирование (апробация методики); группа сравнения – 9 (39,1%) пациентов, которым ранее вмешательство выполняли без учета результатов панангиографии грудной клетки. Методика получения изображений МРА и МРТ, использованных затем для трехмерной оценки расположения поверхности сердца, передней нисходящей коронарной артерии, внутренней грудной артерии (ВГА), хрящевых, костных и мышечных структур, включала МРТ грудной клетки в аксиальных и корональных плоскостях с синхронизацией по дыханию и ЭКГ, с детальной визуализацией передней стенки, расположения и ширины межреберных промежутков и затем – получение срезов собственно сердца по длинной оси левого желудочка (в двух- и четырехкамерной позициях), а также и по короткой оси. При этом толщина срезов составляла 4–7 мм, изображения записывались в матрицу 256 × 256 или 256 × 392 элемента при размере поля зрения 30 × 40 см. По данным трехмерного сопоставления МРТ сердца и панартериографии аорты и внутренних грудных и коронарных артерий определяли оптимальный доступ для малоинвазивного маммарокоронарного шунтирования – наложения анастомоза внутренней грудной и передней нисходящей артерий.Результаты. При контроле спустя год (12,5 ± 2,2 мес) проходимость шунта сохранялась у всех 14 пациентов основной группы и лишь у 7 из 9 в группе сравнения (p < 0,05 по критерию χ2), у которых ранее вмешательство выполнялось без МР-коронаро- и аортографии. Протяженность участка выделения ВГА составляла у пациентов, которым выполняли планирование по результатам МРА грудной клетки, 20–35 мм, в среднем 29 ± 6 мм, тогда как в группе сравнения, до использования анатомического моделирования, более 30 мм во всех случаях. Воспалительных осложнений (в частности, медиастинита) не было ни у кого. Заключение. Таким образом, риск осложнений, связанный с анатомической вариабельностью прохождения ВГА, минимизируется при планировании на основе МРТ и МРА за счет использования в каждом случае полностью индивидуальной анатомической картины расположения артерий грудной клетки

Количественная оценка проницаемости гематомиокардиального барьера для полиацетатных комплексов Gd при ишемической и воспалительной патологии миокарда

Purpose. We developed and applied for quantification of microvascular permeability in damaged myocardium a model - based approach employing the dynamic acquisition of magnetic resonance imaging of paramagnetic diffusion to damaged myocardium and kinetic Gjedde-Rutlend-Patlak (GRP) analysis of blood clearance of the contrast concomitantly with it’s rise in the damaged tissue, in ischemic or inflamed tissue.Material and methods. The model is based on the passive gradient-driven diffusion, unidirectional for first minutes after injection of the contrast, used as Gjedd-Rutland-Patlak technique. If the Cmyoc - depicts the concentration of the paramagnetic in the blood, and the Cblood -means the blood level of the contrast agent, whereas the kblood–myocardium – is the index of diffusion of the contrast from blood to myocardium, then assuming the diffusion unidirectional for first minutes post injection we can plot the ratio {(∫Cblood(t)dt) / Cblood} – as abscissa X, and {Cmyoc /Cblood} – as ordinata Y, kblood-myocardium can be obtained then from such linear plot as it’s slope. We substituted the concentrations themselves with the values of intensities of the echo-planar ECG-synchronized scans of the heart and validated this approach with comparison of MRI intensity data over LV cavity to Gd content in blood samples.MRI of the heart with contrast enhancement was carried out using dynamic scannig, after bolus injection of 2 ml of 0.5 M of paramagnetic contrast (Gadoversetamide -TMOptimark) per 10 Kg of BW. TR = 3.4 ms, TE = 1.7 ms, inversion time 176.0 ms, deviation angle = 40 deg, scanning field 38 х 38 cm, slice thickness = 8-10 мм, acqu-sition matrix 256 х 256, or 192 х 192, echo train length = 1. The groups of patients comprised twenty one persons with acute myocardial infarction treated clically successfully with intravenous thrombolysis and coronary stenting and also nine persons with firstly revealed inflammatory myocarditis. Uptake kinetics to the myocardium was imaged using protocols with fat supression for up to 12 minutes after bolus injection and then processed using RadiAnt software (Medixant, Poznan, Polska), and also original software for dynamic data analysis written using MATLAB 6.1 (SCILAB also), with output of plots of MRI signal intensities over time for various myocardial regions and also of GRP plots and calculation of  kblood-myocardium values.Results. The physiological sence of the kblood–myocardiumdiffusion koefficient means this value depicts the clearance of paramagnetic to myocardium, i.e. the amount of blood cleared from the paramagnetic due to paramagnetic’ diffusion to damaged myocardium, per minute, per unit of myocardial volume. The value of the kblood–myocardiumdiffusion koefficient was, respectively, as high as 3.09 ± 1.32 (2.36-11.9) ml/min/100 g of tissue, in myocardial infarction although treated successfully with thrombolysis and stenting (n = 21) and 1.78 ± 0.67 (0.50-2.42) ml/min/100 g of tissue -in inflammatory myocarditis damage of myocardium (n = 9); In normal controls kblood–myocardium was close to zero values and namely as low as 0.09 ± 0.06 (<0.2) (ml/min/100 g of tissue). Use of this dynamic protocol provided highly significant separation of ishemic and iflammatory conditions.Conclusion. Dynamic MRI echo-planar ECG-synchro-nised contrast-enhanced echo-planar study of the heart can be successfully carried out using both high- and middle-field MRI scanner. The model-based indexes of diffusion of paramagnetic to the infarction or inflammation are significantly different and deliver additional object-based characteristics of the vascular permeability of the damaged haematomyocardial barrier.Цель исследования: разработать и апробировать в клинике методику количественного расчета сосудистой проницаемости гистогематического барьера миокарда для контраста-парамагнетика на основе математической модели Гьедде-Рутланда-Патлака (ГРП) с оценкой роста содержания контраста в миокарде и его клиренса из крови по данным динамической МРТ.Материал и методы. В основе модели накопления парамагнетика в поврежденном миокарде - принцип Гьедде-Рутланд-Патлака (1977). Если Смиок - содержание контраста в миокарде, Скровь - содержание в крови, а ккрть_мтрд - показатель скорости диффузии “кровь-миокард”, считая транспорт парамагнетика однонаправленным в течение первых минут после инъекции, то откладывая {(∫Cкровь(t)dt) / Cкровь} по оси X, а {Cмиок /Cкровь} -по оси Y, kкровь–миокард получается тогда как линейный наклон такого графика.Были обследованы пациенты с острым инфарктом миокарда с успешным тромболизисом (n = 21) и впервые выявленной воспалительной патологией (n = 9). МРТ с парамагнитным контрастным усилением проводилась с помощью динамического протокола FFE1.7.ssfp330k МР-томографа Toshiba Titan Vantage. Динамика поглощения парамагнетика миокардом в ишемических региогнах фиксировалась при введении 2 мл 0,5 M раствора гадоверсетамида на 10 кг массы тела с помощью быстрого протокола в матрицу 256 х 256 элементов изображения, с показателями: время повторения TR = 3,4 мс, время эхо TE = 1,7 мс, время инверсии 176,0 мс, угол отклонения 40°, область сканирования 38 х 38 см, толщина среза 8-10 мм, матрица записи 192 х 192 или 256 х 256, при однократном усреднении, показателе длины эхо (echo train length) равном 1, собственно длительность записи группы из 4 срезов в средней трети левого желудочка 210-300 мс. Запись данных велась на протяжении до 12 мин с частотой 1 кадр в 30 с и затем обрабатывалась с помощью программы RadiAnt (Medixant, Познань, Польша), а также оригинальной программы динамического анализа на MATLAB и SCILAB с построением зависимостей содержания контраста в крови и миокарде от времени, графика ГРП и расчетом показателя kкровь-миокардРезультаты. Физиологический смысл показателя ккровь-миокард в том, что эта величина представляет собой клиренс крови по Gd-ДТПА в миокард, т.е. количество крови, очищаемое от парамагнетика за минуту единицей объема ткани миокарда. Показатель ккровь -миокард составил в зависимости от характера патологии: у пациентов с острым инфарктом миокарда с успешным тромболизистом и ЧКВ (n = 21) 3,09 ± 1,32 (2,3611,9) мл/мин/100 г ткани, тогда как у пациентов с воспалительными поражениями - хроническим миокардитом в стадии обострения или впервые выявленным острым миокардитом (n = 9) 1,78 ± 0,67 (0,50-2,42) мл/мин/100 г ткани. В норме ккровь-миокард слабо отличался от нулевых величин и составлял 0,09 ± 0,06 (<0,2) (мл/мин/100 г ткани). Использование динамического протокола позволило высокодостоверно дифференцировать ишемическое и воспалительное поражение.Заключение. Динамическое МРТ-исследование сердца с парамагнитным контрастным усилением может быть успешно выполнено с помощью как высокопольного, так и среднепольного МР-томографа. Получаемые при математическом моделировании показатели диффузии парамагнетика в ткань ишемического повреждения и воспалительного некоронарогенного очага значительно различаются в зависимости от характера процесса и позволяют получить дополнительную объективную характеристику сосудистой проницаемости пораженного гематомиокардиального барьера

Tick-borne Encephalitis Virus in Arthropod Vectors in the Far East of Russia

Isolates of tick-borne encephalitis virus (TBEV) from arthropod vectors (ticks and mosquitoes) in the Amur, the Jewish Autonomous and the Sakhalin regions as well as on the Khabarovsk territory of the Far East of Russia were studied. Different proportions of four main tick species of the family Ixodidae: Ixodes persulcatus P. Schulze, 1930; Haemaphysalis concinna Koch, 1844; Haemaphysalis japonica douglasi Nuttall et Warburton, 1915 and Dermacentor silvarum Olenev, 1932 were found in forests and near settlements. RT-PCR of TBEV RNA in adult ticks collected from vegetation in 1999-2014 revealed average infection rates of 7.9+/-0.7% in I. persulcatus, of 5.6+/-1.0% in H. concinna, of 2.0+/-2.0% in H. japonica, and of 1.3+/-1.3% in D. silvarum. Viral loads varied in a range from 10(2) to 10(9) TBEV genome-equivalents per a tick with the maximal values in I. persulcatus and H. japonica. Molecular typing using reverse transcription with subsequent real time PCR with subtype-specific fluorescent probes demonstrated that the Far Eastern (FE) subtype of TBEV predominated both in mono-infections and in mixed infection with the Siberian (Sib) subtype in I. persulcatus pools. TBEV strains of the FE subtype were isolated from I. persulcatus, H. concinna and from a pool of Aedes vexans mosquitoes. Ten TBEV strains isolated from I. persulcatus from the Khabarovsk territory and the Jewish Autonomous region between 1985 and 2013 cluster with the TBEV vaccine strain Sofjin of the FE subtype isolated from human brain in 1937. A TBEV strain from H. concinna collected in the Amur region (GenBank accession number KF880803) is similar to the vaccine strain 205 isolated in 1973 from I. persulcatus collected in the Jewish Autonomous region. The TBEV strain Lazo MP36 of the FE subtype isolated from a pool of A. vexans in the Khabarovsk territory in 2014 (KT001073) differs from strains isolated from 1) I. persulcatus (including the vaccine strain 205) and H. concinna; 2) mosquitoes [strain Malishevo (KJ744034) isolated in 1978 from Aedes vexans nipponii in the Khabarovsk territory]; and 3) human brain (including the vaccine strain Sofjin). Accordingly, in the far eastern natural foci, TBEV of the prevailing FE subtype has remained stable since 1937. Both Russian vaccines against TBE based on the FE strains (Sofjin and 205) are similar to the new viral isolates and might protect against infection