심장 자기 공명 영상: 발달 프로그래밍에 대한 통찰력과 노화에 대한 결과 2부
Jul 21, 2022
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심방의 CMR 연구는 주로 좌심방(LA)에 적용되었습니다. LA는 심방 스트레칭을 통해 바소프레신의 분비를 억제하여 RAS를 변경하는 체적 센서 역할을 합니다. Vasopressin의 효과는 동맥혈압 상승, 중심 혈액량, 중심 정맥압 상승, 교감신경 압반사 설정점 변경을 포함한 여러 생리학적 기전을 통해 매개됩니다. 동시에 좌심방 스트레칭은 전신 혈관 저항을 감소시키는 나트륨 이뇨 펩티드의 방출을 유발하고, 중심 정맥압, 신장에 의한 나트륨 배설 증가 고혈압.43CMR로 얻은 측정값에는 최대/최소 LA 부피, 총 LA 비움 부피 및 비율, 수동 LA 비우기 부피 및 비율, 활성 LA 비우기 부피 및 비율, 도관 부피가 포함됩니다.시스탄체란 무엇인가심근 질량으로 표시되는 LA 용적의 변화는 일반적으로 정상 인구에서 확장기 기능과 관련이 있는 것으로 나타났지만 연구 대상 인구에 따라 보다 구체적인 문제를 예측할 수 있습니다.44 우심방(RA) 용적도 만성 심부전 및 폐 고혈압과 관련하여 CMR로 조사되었습니다. 동물 모델의 발달 프로그래밍에 의해 변경된 심장 생리학 설정에서 심방 영상 측정의 유용성은 아직 연구되지 않았으며 새로운 조사 영역입니다.
심근 리모델링은 태아와 유아에서 심장초음파를 사용하여 확인된 발달 프로그래밍의 특징입니다. I7 "구형 지수"는 심초음파에서 심실 재형성의 지표로 사용됩니다. 일반적으로 심장초음파 검사에서 구형도 지수는 계산에 의해 근사화됩니다. CMR은 전체 심실 용적을 측정하는 데 사용되므로 3D 구형도 지수를 사용할 수 있습니다. 이는 심실 길이를 반지름으로 갖는 구의 용적에 대한 심실 용적의 비율입니다.
또한 CMR을 사용하여 심근 변형을 평가할 수 있습니다. 중벽층의 근섬유는 심장을 둘러싸고 있는 반면 심내막 및 심외막층의 세로 섬유는 심장을 정점에서 기저부로 당깁니다. 수축 중 복잡한 운동에는 심내막하에서는 오른쪽 나선을 따라 작용하지만 심외막하에서는 왼손 나선을 따라 작용하는 힘이 포함됩니다. 결과 변형 또는 "변형률"은 축 방향, 원주 방향 및 세로 방향의 세 가지 방향으로 구성요소로 분해될 수 있습니다. 변형률은 원래 길이와 관련하여 무차원 백분율로 정의됩니다. 변형률인 "변형률"은 속도의 공간적 도함수이며 역초 단위를 가집니다. 초기 방법은 소위 "조직 태깅(tissue tagging)" 접근 방식을 사용했는데, 이 방법에서는 특수 시퀀스가 자기 핵을 "망쳐"서 무효 신호 라인이 심장 주기 전체에 걸쳐 축적되고 추적되도록 했습니다.45,46 최근의 혁신, CMR 기능 추적, 챔버 벽/심내막 및 심장외막하 경계를 따라 심근의 가장자리를 따라 다른 해부학적 요소를 평가합니다. RV 및 LV 수축기 및 확장기 기능은 긴장 및 변형률, 심근 비틀림 및 이완기 반동을 사용하여 특성화할 수 있습니다. CMR 연구의 심근 변형 매개변수는 박출률보다 수축 기능 장애의 더 민감하고 초기 마커를 생성합니다.47 그림 2는 영화 이미지의 심근 특징 추적에서 얻은 데이터의 예를 보여줍니다. 측정된 매개변수에는 심실 방사형(그림 2a, c, e), 원주 및 세로 변형(그림 2b, d, f), 변형률, 속도 및 변위가 포함됩니다. 특징 추적 기능과 함께 상업적으로 이용 가능한 여러 이미지 처리 패키지를 사용할 수 있습니다.48반점 추적 심장초음파검사도 심근 긴장도를 평가하는 데 사용되었습니다. 그러나 에코 반점 결과는 MRI 결과와 직접적으로 일치하지 않습니다. 이것은 잡음에 대한 반향 반점의 고유한 감도 및/또는 방법의 상대적으로 열악한 측면 분해능 때문일 수 있습니다.49
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CMR also can be used to assess the focal or diffuse expansion of the myocardial extracellular space, which may result from prior infarction, infection, or other causes of tissue composition derangement. Hematocrit (hct) should be gathered on the same day as the MRI examination as it can fluctuate. Following administration of intravascular gadolinium contrast agent and a time delay (>10분), 국소 흉터/세포외 공간 확장을 직접 시각화하고 정량화할 수 있습니다. 확산 세포외 공간 확장을 평가하기 위해서는 심근의 종방향 이완 시간(71)과 심실 내강의 혈액(71)을 측정해야 합니다(그림 3a, b). 일반적인 프로토콜에서 심근 Tl은 다시 측정됩니다~10 가돌리늄 조영제 투여 후 분. " 이 데이터 세트와 환자의 심근 조직의 세포외 부피(ECV)는 심근 ECV=(1-hot)× △ Tlblood)(△ Tlmyocardium)로 계산할 수 있습니다.ECV는 대규모 인간 연구에서 노화와 관련된 심근 섬유증과 직접적인 관련이 있습니다.51 미만성 심근 섬유증은 발달 프로그래밍으로 인한 손상된 심실 기능과 관련된 상태 중 하나로 믿어집니다. 심근 Tl이 Gd 후 ~10분에 어떻게 변경되는지에 대한 예 개코원숭이 심장에서의 주입은 그림에 나와 있습니다. 보다 발전된 접근 방식인 확산 텐서 CMR(DT-CMR)을 사용하여 근세포 방향과 시트렛 기능을 평가할 수 있지만 이는 기술적으로 어려운 방법입니다. 더 빠른 스캔 속도와 증가된 범위의 해상도를 통해 DT-CMR이 가까운 장래에 일상적인 연구 도구가 될 수 있습니다. 발달 프로그래밍의 동물 모델에서 부검 시 심근 조직을 샘플링하는 힘은 섬유증과 같은 특징을 조직 구조의 생체 내 이미지와 연관시키는 데 사용됩니다.14
MRI는 또한 근육 조직과 지방을 구별하는 데 유용하여 심근의 지방 침윤을 식별하는 데 유용합니다. 인슐린 저항성이 있는 환자에게 흔한 심외막 지방과 심낭 지방증은 여러 심혈관 질환과 관련이 있습니다.안티에이징 시스탄체3 CMR로 측정한 심장막 지방 축적 증가가 수컷 IUGR 개코원숭이에서 보고되었지만 암컷은 5-6년(인간과 동등한 20-24년)에 보고되었습니다.54 체적 국소 자기 공명 분광법(MRS)은 이 과정은 시간이 더 많이 걸리고 기술적으로 까다롭지만 심근 내 지방의 양을 결정하는 데 사용됩니다(그림 4a). 그림 4는 개코원숭이 심장의 심실 중격에서 얻은 수소{8}} CMR 스펙트럼의 예를 보여줍니다. 세 개의 트리글리세리드 피크가 있음에 유의하십시오(그림 4b). 그러나 심장 근육의 복잡한 근섬유 방향으로 인해 MRS는 총 지방을 측정하고 다른 대사 기원을 가질 수 있는 세포내 및 세포외 지질을 아직 구별할 수 없습니다.
CMR은 혈류를 측정하는 데에도 사용할 수 있지만 도플러 심장초음파에서 제공하는 동일한 시간 해상도는 아닙니다. 위상차 MRI는 혈액으로부터의 MRI 신호의 위상 변화를 혈액의 위치 변화와 연관시켜 대혈관 또는 소동맥에서 흐르는 혈액의 속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 영상 조각을 유연하고 정확하게 배치할 수 있기 때문에 CMR은 심박출량과 관상동맥 혈류에 대한 정확한 측정을 제공할 수 있습니다.3758 CMR은 대동맥 유연성과 승모판을 가로지르는 흐름을 결정하는 데 사용됩니다. 대동맥 팽창성은 ES 및 ED에서 측정한 심장 수준에서 원위 하행 대동맥의 단면적을 측정하여 계산할 수 있습니다. 혈압. 도부타민 및 아데노신과 같은 약제를 CMR 동안 주입하여 혈관 확장 중 심근 관류 및 심장 스트레스 중 심근 기능을 평가할 수 있습니다.594D 흐름 MRI는 3차원 공간 인코딩과 3방향 속도 인코딩 위상차 MRI를 결합하여 정량적 혈관 구조와 심장, 인접 대동맥, 관상 동맥과 같은 전체 혈관 영역에서 복잡한 3방향 혈류 패턴을 시각화합니다.60 이러한 접근 방식을 사용하면 일반적으로 증가하는 작업 부하와 함께 발생하는 생리학적 조건에서 심장 성능을 평가할 수 있습니다.
심혈관 자기 공명 학회(SCMR)는 CMR에서 파생된 심혈관 매개변수의 정확성과 정확성에 대한 증거를 평가하는 전문가 합의 보고서를 개발했습니다.FI 이러한 매개변수가 질병 중증도 진단 및 평가의 맥락에서 고려되었지만 보고서는 현대의 정량적 CMR의 강점과 약점. SCMR 보고서에 제시된 데이터는 표 1에 정리 및 요약되어 있습니다.
CMR 매개변수의 규범적 값
위에서 설명한 바와 같이 정량적 CMR은 챔버 크기 및 기능뿐만 아니라 심장의 국소 기능, 혈류 및 조직 구성과 관련하여 다양한 데이터를 제공할 수 있습니다. 발표된 데이터에 대한 최근 검토는 다양한 CMR 기술 및 펄스 시퀀스에서 파생된 규범적인 심장 생리학적 매개변수에 대한 참조 값과 연령 및 성별과 같은 영향 요인을 나열합니다.62
800명의 영국 성인 피험자를 대상으로 한 최근 연구에서는 LV, RV, LA 및 RA 구조 및 기능에 대한 참조 값과 비정상 범위를 설정하기 위해 건강한 백인 영국 참가자의 CMR 데이터를 평가했습니다.63 이러한 데이터에 대한 Bland-Altmann 분석은 좌심실 및 우심실 확장기말 용적, 수축기말 용적, 뇌졸중 용적, LA 및 RA 최대 용적 및 뇌졸중 용적, 관찰자간 및 관찰자 내에서 우수한 일치가 달성되었습니다. 또 다른 연구는 CMR에서 동일한 심혈관 매개변수를 보고했지만 18세에서 36세 사이의 400명 이상의 건강한 백인 참가자에 초점을 맞췄습니다. RV EDV에는 편향이 있습니다. 2.3ml 이하, LA 및 RA EDV에는 편향이 있습니다.<6.5 ml,="" and="" all="" had="" icc="" values="" △of="" 0.92.="" two="" other="" investigations="" have="" aimed="" to="" establish="" normative="" ranges="" for="" ra="" and="" la="" structural="" and="" functional="" parameters="" normalized="" for="" independent="" influences="" such="" as="" age,="" sex,="" and="" bsa.="" one="" studied="" 120="" asymptomatic="" medical="" workers="" in="" great="" britain="" s="" and="" the="" other="" assessed="" 115="" healthy="" children="" and="" adolescents="" in="" germany.66,67="" the="" latter="" study="" found="" high="" interobserver="" and="" inter-examination="" agreement="" by="" the="" bland-altman="" method,="" even="" for="" pediatric="" subjects.="" bsa-indexed="" normative="" cardiac="" functional="" data="" by="" age="" group="" reported="" from="" these="" studies="" have="" been="" compiled="" in="" tables="" 2-4.="" the="" studies="" cited="" above,="" primarily="" report="" data="" from="" north="" american="" and="" european="" caucasian="" cohorts.="" a="" direct="" comparison="" between="" four="" american="" ethnicities="" (caucasian,="" hispanic,="" african-american,="" and="" asian-american)showed="" that="" asian-american="" participants,="" in="" general,="" had="" lower="" values="" for="" mass="" and="" volumes="" than="" other="" ethnic="" groups="" even="" when="" adjusted="" for="" bsa.="">시스탄체 혜택68 같은 그룹의 보다 최근 연구에 따르면 중국계 미국인 피험자들의 LA 볼륨은 심지어 allometric indexing 후에도 더 작았습니다.69 20-69-세 싱가포르계 중국인 피험자(n=180)에 대한 포괄적인 연구 더 작은 심장 용적(LV EDV:128±28 vs.146ml; RVEDV:143±35vs.162ml) 및 더 낮은 LV 질량(76±22 vs.116g)을 발견했습니다. 이러한 차이는 BSA에 대해 정규화한 후에도 남아 있었지만 백인에서처럼 좌심실 질량과 연령 사이의 연관성 없이 심실 부피와 연령 사이의 음의 상관 관계가 발견되었습니다. W 다양한 인종 그룹에 걸쳐 정상적인 심장 구조 및 기능의 규범적 연령 관련 가변성을 이해하려면 추가 연구가 필요합니다.
MRI tissue parameters also have been measured by CMR. The MRI relaxation times, T1, T2, and T2*can be determined in the myocardium using specialized pulse sequences that measure the changes in the CMR signal with changes in acquisition timing parameters.71 Relaxation measurements require multiple rescans using different timing parameters in order to derive the relaxation times from the signal intensity versus time curves via nonlinear regression as shown in Fig. 3c. Tl increases with the magnetic field strength used for MRI, but also is associated biologically with disease states that lead to fibrosis, edema, and amyloid deposition. TI is reduced by the administration of a gadolinium-based contrast agent (Gd), which briefly is retained in the interstitial space.7 making measurements before and after Gd, the ECV can be determined and used as a biomarker for myocardial fibrosis (Fig. 3). A study conducted at 3 Tesla in a cohort(n=76) of asymptomatic volunteers 20-90 years of age-reported native myocardial 7I and ECV, but not T2, were significantly greater in age-matched women than in men.23 In addition, 71 and ECVincreased with increasing age. However, in children (aged 9-18) 71 did not change with age but was significantly correlated (r=0.448,p-0.005)with body mass index(BMI).4 Although apposite interobserver variability has been reported for myocardial TI measurements with ICC>0.90,75 다기관 조사의 경우 Tl 매핑 방법이 표준화된 획득 및 후처리 접근 방식을 활용함을 인증하는 것이 좋습니다.76
연구에서는 심근 부종에서와 같이 심근 조직의 수분 함량에 따라 증가하는 T2도 평가했습니다. T2는 연령이 증가함에 따라 유의하게 감소하는 것으로 보고되었습니다. R 관련 매개변수인 심근 T2*의 감소는 어린이의 지중해빈혈을 나타내는 철 침착과 관련이 있습니다.77 닭 배아에 대한 하이필드(7) 연구에서 심장 및 기타 기관의 T2가 배아 발달 동안 감소했다고 보고했습니다. . ' 41세의 건강한 아동{8}}을 대상으로 한 폴란드 연구에서 심근 T2는 남성보다 여성에서 훨씬 더 높은 것으로 나타났습니다(44.6±4.2 vs.40.4±3.8p{18}}.002). 4 다양한 연령대에 대한 71, 72 및 T2*의 표준 값은 표 5에 나열되어 있습니다.
유아기의 심장 발달도 CMR을 사용하여 연구되었습니다. 이러한 연구의 대부분은 동맥관 개존증(PDA)과 같은 선천성 심장 질환이 있는 영아 및 미숙아에 초점을 맞추었습니다. 극도로 어린 피험자에 대한 연구에서 심장 치수 측정은 일반적으로 체중과 연계됩니다. 인덱싱된 심장 매개변수는 관찰자 내 및 관찰자 간 일치가 양호한 연구에서 대조군 29명에 비해 PL A 16명 그룹에서 유의하게 더 컸습니다. " 이 매개변수에는 좌심실 뇌졸중 부피(2.81±0.83 vs.1.82±0.29ml/kg,p<0.001),end-diastolic volume="" (3.38±1.34="" vs.2.47±0.38ml/kg,p="0.001),and" lv="" mass(2.46±0.59=""><0.001).however, there="" were="" no="" significant="" differences="" in="" ejection="" fraction="" or="" fractional="" thickening="" between="" the="" two="" groups.="" currently,="" studies="" of="" rv="" function="" and="" structure="" in="" infants="" have="" not="" demonstrated="" adequate="">
CMR은 평균 30.4주 재태 연령(95% 범위 28.{5}}.7)에서 도플러를 사용하여 심박출량과 삼첨판 및 승모판 E/A 승모판간 파형을 측정하는 데 사용되었습니다. 547명의 피험자에서 중간 연령 10.0세(95% 범위 9.{11}}.7).80 이 조사자들은 임신 3기 탯줄 동맥 저항이 높을수록 아동기 RVEF(p<0.05), but="" not="" with="" other="" cardiac="" outcomes.="" the="" third-trimester="" umbilical="" artery="" to="" cerebral="" artery="" pulsatility="" index="" ratio="" was="" not="" associated="" with="" childhood="" cardiac="" outcomes.="">Cistanche 추출물 안티 방사선임신 3기 태아의 좌심실 출력이 높을수록 아동기의 좌심실 EF가 낮고 좌심실의 질량 대 체적 비율이 더 높았습니다(p<05). third-trimester="" fetal="" rv="" output="" was="" not="" associated="" with="" childhood="" cardiac="" outcomes.="" a="" higher="" third-trimester="" fetal="" tricuspid="" valve="" e/a="" mitral="" waveform="" ratio="" was="" associated="" with="" higher="" childhood="" rv=""><>
평면을 통한 위상차 MRI 속도 측정은 신생아 유닛의 미숙아 및 만삭 신생아의 좌심실 및 우심실 출력을 평가하는 데 사용되었습니다. 속도 인코딩 MRI는 재현 가능하고 정상산소와 저산소증 사이의 PA 순응도의 차이를 감지하기에 충분히 민감한 것으로 나타났습니다.
CMR 발달 프로그래밍 표현형
심장 기능, 혈류 및 혈액 산소 공급을 포함한 태아 심장의 정량적 CMR은 활발한 개발 영역입니다. 태아 심장에서 요구되는 고해상도는 산모 신체의 다른 부분에서 앨리어싱 인공물을 피해야 하는 필요성으로 인해 혼란스러울 수 있습니다. 그러나 주요 기술 과제는 산모의 심장 및 호흡 운동, 태아의 심장 운동, 태아의 신체 운동을 포함하는 모션 인공물의 다양한 소스를 처리하는 것입니다. 미터법에 최적화된 게이팅, 자가 게이팅 및 MRI 호환 태아 심장 모니터링 하드웨어의 개발과 같은 혁신을 통해 태아 CMR이 동작에 대해 더 관대하게 되어 태아 심장 및 관련 혈관의 고해상도 동적 이미징이 가능합니다.84 생리학적 움직임에 대한 적절한 제어를 통해 태아 심실 용적 측정은 양 모델에서 매우 신뢰할 수 있는 것으로 나타났습니다.85 슬라이스 대 용적 재구성과 함께 고도로 가속된 동적 MRI를 사용하는 4D 영화 방법의 개발은 태아의 심장 움직임을 실제로 포착할 수 있습니다. -time.{10}} 4D 흐름 CMR의 사용은 자궁 내 양 모델에서 중심 순환의 태아 혈관과 션트를 통한 흐름을 직접 측정하는 데 검증되었습니다.87 또한 T2 이완 측정법 측정이 태아 양에 사용되었습니다. CMR로 혈액 산소화를 정량화하고 이를 혈액 가스 분석기 측정과 비교하여 검증하는 모델.88 이러한 방법은 후기 발병 IUGR hu 연구에서 심장 기능을 평가하기 위해 적용되었습니다. 추정된 태아 체중에 색인된 보고된 값을 가진 남자 태아. 정상 태아에 비해 IUGR에서 감소된 제대 정맥 및 폐 혈류와 증가된 대정맥 혈류가 발견되었습니다.89 또한 혈액 T2 값, 산소 전달 및 산소 소비량은 IUGR 태아에서 유의하게 낮았습니다. 태아 혈역학 및 형태 측정을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 CMR 방법의 개발은 자궁 내 IUGR의 발달을 이해하기 위한 보다 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하고 임신 초기 단계에서 IUGR의 향상된 분류를 허용할 것입니다.
CMR은 출생 시 작은 크기의 재태 연령(SGA)이 현재 BSA에 비해 더 작은 좌심실 및 우심실 이완기 말 용적과 관련이 있지만 더 큰 좌심실 질량 대 용적 비율(p)을 보여주었습니다.<0.05). children="" in="" the="" larger="" quartile="" at="" birth="" who="" grow="" taller="" and="" leaner="" in="" childhood="" have="" larger="" hearts="" relative="" to="" bsa.="" in="" contrast,="" children="" in="" the="" lower="" quartile="" of="" rv="" and="" lv="" end-diastolic="" volume="" and="" lv="" mass="" were="" smaller="" at="" birth="" and="" became="" shorter="" and="" heavier="" in="" childhood=""><0.05). both="" fetal="" and="" childhood="" growth="" were="" independently="" associated="" with="" childhood="" rv="" and="" lv="" end-diastolic="" volume="" and="" lv="">
다양한 선천성 심장 질환이 있는 127명의 태아와 비교하여 IUGR이 있는 29명의 CMR 연구에서 IUGR 태아는 대동맥 전위(p{2}}.03)와 대동맥 협착(p{2}}.03)이 있는 태아보다 훨씬 무거웠습니다. {4}}.02), IUGR과 다른 선천성 심장 질환 사이에는 태아 체중에 유의한 차이가 없었습니다. 같은 그룹은 MRI를 사용하여 임신 35주에 14명의 IUGR 및 26명의 비 IUGR 태아를 연구하여 IUGR 태아의 제대 정맥이 더 낮다고 보고했습니다(p.<004)and pulmonary="" blood="" flow=""><0.01) and="" higher="" superior="" vena="" cava=""><0.0001).89the latter="" change="" is="" exemplary="" of="" the="" classical="" preferential="" delivery="" of="" blood="" to="" pre-ductal="" vascular="" beds="" in="" the="" presence="" of="" intrauterine="">
34명의 조산아와 10명의 만삭 대조군에 대한 최근 연구에서는 만삭 교정 연령에서 더 큰 CMR 체중 지수 좌심실 질량과 더 높은 체중 지수 확장기 말 용적을 보고했습니다(p<0.05 for="" all="" preterm="" gestations).93="" independent="" associations="" of="" increased="" term-corrected="" age="" lv="" myocardial="" wall="" thickness="" were="" (false="" discovery="" rate=""><0.05): degree="" of="" prematurity,="" antenatal="" glucocorticoid="" administration,="" and="" a="" requirement="" for="">출생 후 48시간 호흡 지원. 체적, 기하학, 심근 질량 및 벽 두께의 주요 구성 요소 분석은 만삭 보정 연령 및 만삭 대조군의 모든 미숙아 사이에 통계적 차이를 보여주었습니다.93 개코원숭이 자손의 산모 영양 감소 및 심장 건강으로 인한 자궁 내 성장 제한의 영향 조사 발달 프로그래밍은 결과에서 자손의 종과 성별 차이를 고려해야 합니다. 실험용 쥐의 일반적인 실험 모델은 다발성(polytocous), altricial 종입니다. 따라서 어머니는 훨씬 더 많은 영양 부하를 양육하고 태아와 신생아는 인간과 같은 단조롭고 조숙한 포유류와 다른 발달 궤적을 가지고 있습니다. "4 이러한 이유로 인간이 아닌 영장류인 개코원숭이 모델이 개발되고 특성화되었습니다.95 모체의 영양실조와 비만으로 인한 심장의 기능적, 생화학적, 후성적 기전과 상호작용을 평가하기 위해 분자 기술이 사용되었습니다. 영양 과잉.14,15
CMR은 임신과 수유 중 2차에서 중등도(30%) MNR의 발달 프로그래밍에서 발생하는 CV 변화를 연구하기 위해 이 IUGR 개코원숭이 모델에 광범위하게 적용되었습니다. 좌심실과 우심실 기능은 모두 감소된 박출률, 심실 단축, 증가된 챔버 부피를 포함하여 자손에서 손상되었습니다. 성별로 구분되는 개코원숭이. 결과는 MNR이 LV 기능보다 RV 기능에 더 크게 영향을 미친다는 것을 강조했습니다. RV 기능 손상의 심각성은 IUCGR의 양 모델에서 발견되는 감소된 태아 폐포화 및 폐혈관 밀도로 인한 폐 저항 증가 때문일 수 있습니다.97 이러한 데이터는 성장 제한을 나타내는 것으로 해석되었습니다. 심장의 노화 촉진을 모방하지만, 가장 본질적인 발견은 전반적인 심혈관 건강을 위태롭게 하는 이러한 변화의 상호 작용 및 시너지 효과였습니다.
광범위한 심혈관 기능과 관련될 것으로 예상되는 심장 형태 및 기능의 변화도 CMR을 사용하여 평가할 수 있습니다. 원위 내림차순 대동맥 단면적과 대동맥 팽창성은 동일한 IUGR 개코원숭이에서 감소했습니다. 그림 6은 증가된 수축기 3D 구형도 지수(3DSI)가 감소된 대동맥 확장성과 어떻게 유의한 상관관계가 있는지를 보여줍니다(r=0.35,p=0.048). 확장기 3DSI는 또한 대동맥 확장성과 유의하고 음의 상관관계가 있었습니다(r=0.36,p{11}}.044). 초음파를 사용하여 젊은 성체 IUGR 개코원숭이에서 경동맥, 상완 및 장골 동맥 크기, 팽창성 및 혈류 패턴의 상보적 변화도 확인되었습니다.99
양심실의 변화는 관찰된 결과의 핵심 구성 요소를 나타냅니다. 좌심실에는 심근 수축 장애가 있습니다. 산모의 영양 상태가 좋지 않은 다른 동물 모델의 연구에 따르면 수축력 약화는 심근 세포 수 감소,100,101 심근 세포 미성숙,102,103 비정상적인 칼슘 처리,104 및/또는 근절 기능 장애로 인한 것일 수 있습니다. 105 이러한 수축력의 감소로 인해 이완기말 부피의 큰 변화 없이 MRI에서 수축기말 부피의 증가가 보여 뇌졸중 부피와 심박출량의 감소를 초래합니다. 감소된 벽 비후 비율과 감소된 회전의 경향은 함께 수축기 기능의 감소를 시사합니다. 증가된 수축기 말 부피로 인해 LV 충전의 어려움이 증가하며, 이는 피크 및 평균 충전 기능의 현저한 감소에 의해 반영됩니다.
좌심실을 채우려는 노력은 이전에 태아 개코원숭이 심근에서 보고된 바와 같이 세포외 섬유증에 의해 더욱 손상될 수 있습니다. 조직학에서 콜라겐 부피 분율 측정을 특성화하기 위해.107이 조사자들은 기본 심근 T1 값이 생검에서 입증된 콜라겐 부피 분율(r{6}}.77,p<01). we="" have="" measured="" native="" myocardial="" 71="" to="" be="" significantly="" greater="" in="" iugr="" baboons="" (1033="" +93ms)than="" in="" controls(905+93ms,p="0.001),">
IUGR로 인한 좌심실 수축기 및 확장기 기능 이상은 이전 보고서에서 논의된 심근세포 변화에서 비롯될 수 있습니다. RV와 LV 기능 장애 사이의 관계는 그림 8에 개략적으로 나와 있습니다. RV의 수축력은 왼쪽에서와 같이 약화되었으며 MRI에서 볼 수 있는 벽 두꺼워짐과 세로 단축의 감소에 의해 뒷받침되었습니다. 좌심실 수축기말 용적은 증가했고 우심실 뇌졸중 용적과 심박출량은 떨어졌다. 이완기 말 용적의 경미한 증가 형태로 박출 기능을 증가시키려는 시도가 의심됩니다. 그럼에도 불구하고 부적절한 배출로 인한 수축기 말 부피 증가는 RVfilling을 방해하여 평균 및 초기 충전율을 모두 감소시킵니다. LV 구형도 증가를 기반으로 구형도 지수 감소가 예상되지만 그러한 차이는 보이지 않습니다. 이 발견은 동시 RV 혼잡을 나타냅니다. 중요하게, 손상된 좌심실 충전은 폐압 증가를 통해 우심실 박출을 더욱 악화시킬 수 있습니다.108 이러한 발견은 관상동맥 충전 장애와 일치하며 이완기 혈압의 상승 가능성을 감안할 때 경미한 저산소증을 의심할 수 있습니다.
기계적 수준에서 한 심실의 수축이 약화되면 다른 심실의 수축이 악화되는데, 일반적으로 심장의 길이 방향 단축력은 승모판과 삼첨판 고리의 동시 당김에 의존하기 때문입니다. 수축기 동안 좌심실을 향한 중격의 과장된 움직임은 일반적으로 RV 박출량의 10%만 차지하는 것으로, 좌심실 박출을 정상화하려는 시도로 해석되어 우심실 박출을 방해할 수 있습니다. 감소된 좌심실 수축기 기능은 또한 심실 상호 의존으로 인해 RV 출력의 약화를 초래합니다.시스탄체 허브좌심실과 비교하여 RV 기능의 더 현저한 감소는 RV 기능장애의 주요 구성요소가 존재함을 나타내며, 이는 부분적으로 폐계의 변화에서 기인할 수 있습니다. 그러나 RV 심근의 상태와 폐동맥 기능 장애와의 관계는 충분한 선행 연구가 부족하기 때문에 조사해야 합니다.
IUGR 개코원숭이 모델에서 큰 전신 동맥은 지역적으로 발산하는 결과를 보여주었습니다. MRI에서 하행 흉부 대동맥의 크기와 확장성이 감소한 것으로 나타났습니다. 이러한 감소는 대동맥 Windkessel 기능을 감소시키고 중요한 기관의 확장기 관류에 대한 우려를 불러일으켰습니다. 특히, 관상 동맥 관류는 주로 이완기 충전 패턴을 고려할 때 손상될 가능성이 있습니다. 또한, 하행 대동맥의 감소된 크기 및 확장성은 초음파로 밝혀지지 않은 하지 동맥의 유사한 변화와 결합되어 전신 후부하가 상승하여 좌심실 기능 장애에 기여할 가능성이 있음을 나타냅니다. 다양한 동물 연구에서 관찰된 변화에 기여하는 데 있어 감소된 엘라스틴 함량109과 세포외 구조10,11의 변화가 관련되어 있습니다. 그러나 두개골 방향의 혈관에서는 크기나 팽창성의 차이가 보이지 않습니다. 대신, 전체 경동맥 혈류는 수축기 및 이완기 유속의 경미한 증가로 인해 보존되거나 심지어 증가된 것처럼 보입니다. 이러한 결과의 집합은 "뇌 보존" 효과의 일부로 태아 저산소증 동안 발생하는 것으로 알려진 혈류 재분배 노력을 연상시킵니다. 이 비유에 따르면, 주산기 생활에서 혈류의 수정은 성인기까지 지속되는 혈역학적 효과를 통해 맥관구조의 차등적 성장을 촉발했을 것입니다. 또한 다른 장기 시스템에 영향을 미칠 수 있는 추가적인 복부 및 골반 혈관의 침범이 있을 수 있습니다.
IUGR의 개코원숭이 모델에서 암컷 자손은 총 콜레스테롤, 저밀도 지단백 및 피하 지방이 증가했습니다. 이러한 변화는 수컷 자손에서는 나타나지 않았지만, 수컷의 MRI에서는 심낭 지방 침착이 증가한 것으로 나타났습니다.54 IUGR에 존재하는 대사 장애는 심낭 지질 축적 및 혈청 콜레스테롤 수치의 성적 이형적 증가의 형태로 감지됩니다. 이러한 증가는 특히 관찰된 심장 변화의 정도와 비교할 때 경미했습니다. 그러나 증가된 심낭 지질은 치료하지 않고 방치할 경우 나중에 삶의 과정에서 국소 지방독성 효과를 초래할 수 있습니다. 혈청 콜레스테롤의 증가는 관상동맥 동맥경화증의 발병에 기여할 수 있습니다.
심장 프로그래밍 연구에서 CMR의 미래 응용 심장 MRI의 유연성은 IUGR 병태생리학과 관련된 바이오마커의 복잡한 상호작용, 예를 들어 IUGR과 가속화된 노화 사이의 상호작용을 해석할 수 있게 합니다. 태아기 프로그래밍은 심근 섬유증의 발달과 관련이 있으며, 이는 대부분 후생적 과정에 기인합니다.14,15 생리학적 궤적은 성공적인 출산을 위해 태아를 유지하기 위한 적응 반응으로 변경됩니다. 그러나 이러한 초기 생활 적응이 노년기의 심혈관 구조 및 기능의 연령 관련 변화에 대응하는 개인의 유연성을 감소시킨다는 강력한 증거가 있습니다. 역 리모델링은 추가 손상으로부터 심장을 보호하고 항상성을 향상시키는 기능 장애 복구 메커니즘에 뿌리를 두고 있습니다.112
개코원숭이 IUGR 모델에서 우리는 진정 상태에서 기준선에서 광범위한 심장 기능 표현형을 정의했습니다. 불행히도, 우리는 아직 다양한 다른 도전에서 심장 기능을 연구하지 못했습니다. 인간의 경우 휴식기 심장 기능 측정이 스트레스를 받은 상태에서 얻은 측정과 항상 상관관계가 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 노화는 스트레스를 받으면 좌심실 박출을 약화하지만 휴식 중에는 그렇지 않은 반면, 운동 훈련은 스트레스 값에 영향을 미치지 않으면서 안정 시 구출 기능을 낮춥니다. 심장 MRI 평가는 예를 들어 관찰된 결과의 생리학적 영향을 더 잘 정의하는 데 도움이 되는 도파민을 사용하여 약리학적 스트레스 동안 수행할 수 있습니다. 최대 원주 변형률, 평균 확장기 변형률 속도, 수축 예비율, 심근 혈류와 같은 생체지표는 건강한 남성에서 약리학적으로 유발된 스트레스 동안 관찰자 간 및 관찰자 내 재현성 및 검사-재검사 신뢰도가 우수하여 강력한 것으로 보고되었습니다({{2} } 세)원숭이.113 현재, 어떤 조직 변화가 심실 기능 장애에 기여하는지 불분명합니다. 이전에 태아 심장에서 보았던 좌심실 세포외 공간 확장이 성인기까지 지속되는지 또는 우심실에서 발생하는지 여부는 아직 결정되지 않았습니다. MRI로 심근 이완 시간을 측정하는 것 외에도, 심장 확산 텐서 이미징(DTI)을 사용하여 근세포 구조 및 섬유 방향을 검사하여 병리 및/또는 세포외 공간 확장의 존재를 보다 정확하게 식별할 수 있습니다. 심장 DTI는 또한 심방 리듬 및 펌프 장애와 관련된 메커니즘 및 구조적 기여에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. II4 심장 및 호흡 운동으로 인해 기술적으로 어려움이 있지만 새로운 가속 DTI 펄스 시퀀스 및 고급 이미지 재구성 기술은 확산 CMR의 정확도와 효율성을 향상시킵니다. I15
MNR 어머니의 자손에서 감소된 RV 박출률과 전신 혈관 변화의 발견은 특히 출생 시 발생하는 폐 혈류의 급격한 변화와 관련하여 조사할 가치가 있는 폐계의 병태생리학을 나타냅니다. 태아 양에서 모체의 영양실조 후 RV에서 심근 섬유증의 증가가 보고되었습니다. I'6 Dynamic perfusion MRI는 국소 폐관류를 정량적으로 분석할 수 있습니다! 토지가 이 노력에 도움이 될 수 있습니다. 마찬가지로, 손상된 대동맥 Windkessel 기능의 발견은 IUGR의 허혈성 심장 질환 위험에 대한 광범위한 문헌을 고려할 때 관상 동맥 관류18 및 산소화19에 대한 MRI 평가와 같은 연구가 유익할 수 있음을 시사합니다.
MRI는 또한 발달 프로그래밍과 밀접하게 관련된 관련 비심장 질환을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 저체중아에서 특발성 고혈압의 유병률이 증가했다는 초기 및 지속적인 발견이 있습니다. 이 관찰은 CVD와 신장 질환 사이의 관계를 식별하는 것을 목표로 하는 인간 및 동물 모델의 연구로 이어졌습니다. IUGR은 신장 세포 크기 및 수의 감소와 관련이 있으며, 이는 차례로 신장 기능 장애 및 전신성 고혈압의 발생과 관련이 있습니다. 개코원숭이 IUGR 모델에서 중기 IUGR 태아 신장은 RNA, DNA 및 단백질 생합성과 관련된 경로에서 유전자의 하향 조절을 나타내는 것으로 나타났습니다. 또한, 세포 신호 전달, 통신 및 수송의 상향 조절이 보고되었습니다. I20 따라서 중간 정도의 산모 전체 영양 제한에 대한 도전조차도 태아의 신장 유전자 경로에 상당한 변화를 일으킵니다. 신관류는 동적 조영증강 MRI, 동맥 스핀 라벨링 및 확산가중 MRI를 포함한 다양한 MRI 방법을 사용하여 정량적으로 평가할 수 있습니다. 더욱이, MRI 신호에 대한 탈산소화된 헤모글로빈의 상자성 영향을 이용하는 혈액 산소 수준 의존적(BOLD)MRI는 조직 산소화에 대한 통찰력을 얻는 데 사용할 수 있습니다.123 역학적 증거는 또한 저체중 출생이 당뇨병 발병의 위험 요소임을 암시합니다. . CVD와 대사 질환 사이의 관계는 잘 확립되어 있으며 대사 증후군으로 분류되었습니다. 대사 증후군의 5가지 특징 중 3가지가 지질 기능과 관련되어 있습니다: 중심 비만, 고혈청 중성지방 및 저혈청 고밀도 지단백질. 임신 중 산모 비만은 인간의 자손 인슐린 저항성 증가와 관련이 있습니다. 24 IUGR 개코원숭이 모델에서 임신 및 수유 중 MNR은 후기형 당뇨병에 걸리기 쉬운 전반적인 표현형의 기초가 되는 인슐린 저항성 및 세포 반응성을 포함하여 자손의 대사 반응을 프로그램하는 것으로 밝혀졌습니다. 심근세포 지질26 및 인 에너지27을 평가하기 위한 I25MRS 방법이 개발되었으며 심혈관 기능 및 대사에 대한 태아 프로그래밍의 상승 효과를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
그러나 IUGR 심장 혈관계에 대한 새로운 정보를 밝힐 수 있는 CMR 기능의 전체 범위는 아직 대규모로 적용되지 않았습니다. 이용 가능하고 임상적으로 검증된 심장 생리학을 평가하기 위한 정량적 절차는 정상 및 발산 발달의 기초가 되는 과정을 더 잘 이해하기 위해 아직 활용되지 않았습니다. 현재 연구는 심혈관 발달 프로그래밍과 관련된 가장 기본적인 생리학만을 탐구한 기술로 제한되었습니다.
결론적으로, 심장 MRI는 설치류에서 인간이 아닌 영장류 모델, 인간 연구에 이르기까지 대체로 비침습적이고 쉽게 번역할 수 있는 방법을 포함합니다. 동물 모델과 유사한 인간에 대한 연구가 이제 가능하며, 태아기의 문제가 노년의 CVD로 이어지고 조기 심장 노화의 특징이 있다는 강력한 증거를 감안할 때 얻은 정보는 발달 프로그래밍의 메커니즘에 대한 이해를 가속화하고 후기 CVD의 시작에서 프로그래밍-노화 상호 작용. 동물 모델에서 식별된 MRI 바이오마커는 조직 및 세포 바이오마커 정보와 결합되어 위험에 처한 개인을 조기에 식별하고 치료 요구 및 치료 반응을 평가할 수 있습니다. 이상적으로, 얻은 지식은 이 취약한 인구에 대한 더 나은 임상 관리로 이어질 것입니다. 동물 모델을 조사하는 것의 장점은 피험자의 균질성과 환경 및 유전적 혼란에 대한 더 큰 통제력을 포함합니다. 동물 연구는 또한 우리에게 더 큰 정도의 침습성과 삶의 과정 전반에 걸쳐 더 빈번한 반복을 수행할 수 있는 능력과 치료 실험을 위한 더 큰 유연성을 제공합니다. 그러나 MRI의 잠재력을 최대한 활용하려면 CV 건강 및 질병의 진정한 특성을 특성화하기 위해 표준화된 프로토콜의 적용이 더 많은 인구에 적용되어야 합니다. 생물 의학의 일부 영역, 특히 신경 과학에서 정상 및 비정상 인간 표현형을 정의하기 위해 MRI가 널리 사용되었습니다. 미국 국립보건원(National Institutes of Health)에서 설립한 Human Connectome Project(https://www.humanconnectome.org)는 첨단 MRI 기술을 활용하여 1200개 이상의 주제를 연구하고 다양한 프로세스에 초점을 맞춘 다국적 및 다기관 프로그램입니다. 및 인간의 뇌와 관련된 병리, 특히 노화와 관련된 병리. 유사한 범위의 다른 국내 및 국제 프로젝트에는 독일 1000BRAINS 연구와 영국 바이오뱅크가 포함됩니다. 최근 5-21세 연령의 1300명 이상의 피험자를 대상으로 한 뇌 연결성에 대한 대규모 연구인 개발 중인 수명 인간 커넥톰 프로젝트(Lifespan Human Connectome Project in Development)가 설립되었으며128 영국 킹스 칼리지에서 수명 기간 개발 인간 커넥톰 프로젝트가 다음의 MRI를 수행할 것입니다. 20주에서 44주 사이의 수태 후 연령을 가진 1500명의 대상에서 인간의 뇌 연결성. (https://www.humanconnectome.org/study/lifespandevelping-human-connectome-project).
뇌 미세구조, 미세구조 및 혈류역학의 변화가 후기 발병 IUGR이 있는 인간 태아 및 유아에서 모두 문서화되었기 때문에 초기 발달과 함께 뇌 변화에 대한 이해를 개선하기 위해 MRI를 사용할 가능성이 중요합니다.89,129,130
그러나 CMR로 태아 심장 발달을 평가하려는 조직적인 노력은 아직 없습니다. CMR이 US13I 및 Dutch Heart-Brain Study에서 Framingham Heart Study의 중요한 구성 요소가 되었지만 B2 이러한 메가 프로젝트는 초기 발달 이력을 고려하지 않고 다양한 병리를 가진 성인에 주로 초점을 맞추었습니다. 실제 세계에서 CVD에 대한 발달 프로그래밍의 설정과 결과를 충분히 이해하기 위해 심장 MRI를 사용하여 태아를 포함하여 CV 발달을 조사하는 대규모 다국적 인간 연구가 수행되어야 합니다. 이러한 노력의 결과는 고급 오믹스 테스트와 결합되어 IUGR에 대한 명확하고 임상적인 정의를 찾는 데 도움이 될 것입니다. 또한 획득한 데이터는 대증의학뿐만 아니라 예방의학에 정보를 제공할 풍부한 정보를 생성할 것입니다. 그리고 전세계 공중 보건.
이 기사는 J Dev Orig Health Dis에서 발췌했습니다. 저자 원고; PMC 2021 10월 1일에서 사용할 수 있습니다.
