Download 20040757

HJÄRT
LUNGFONDEN
Riddargatan 18
114 51 STOCKHOLM
Tel: 08-566 24 200
[email protected]
Ansökan år 2004 om projektbidrag
Nedanstående uppgifter skall ifyllas av den sökande i överensstämmelse med de uppgifter
som lämnats via tillhörande (se ansökningsnumret) registreringsformulär på HjärtLungfondens hemsida.
Huvudman
Födelsenummer
530512-2557
Namn
Jan Engvall
Ort
Linköping
Projekttitel
Time dependent effect of reperfusion therapy on infarct size and ventricular function
– evaluation with MR and ultrasound
Maximal omfattning 200 ord. Skall skrivas på svenska! Använd nedanstående rubriker. Börja skriv på raden under rubriken. Text kan kopieras
från andra dokument. Obs! Formatera till Arial 11 punkter, radavstånd 1,5
före inklistring.
Populärmedicinsk sammanfattning
Bakgrund
Akut hjärtinfarkt (ST-elevation Myocardial Infarction, STEMI) orsakas ofta av akut
tilltäppning av hjärtats kranskärl. Ett nytt behandlingsalternativ är att mekaniskt
öppna kärlet vid ett kateteringrepp, primär PCI.
Det område som drabbas av definitiv infarkt kan bäst uppskattas med hjälp av
magnetkamera, MR.
Målsättning
Vår hypotes är att ett snabbt omhändertagande med kateteröppning av kranskärlet
resulterar i en mindre hjärtmuskelskada, vilket kan påvisas med MR för infarkt.
Arbetsplan
280 STEMI-patienter vårdas årligen i Östergötland.
Alla ambulanser med dessa
patienter kommer att dirigeras till Universitetssjukhuset i Linköping. Vi beräknar att
ca 100 av dessa kommer att anlända inom kontorstid och kunna delta i planerad
undersökning. Vid det akuta kateteringreppet görs ultraljud av hjärtat för att mäta
området med nedsatt väggrörlighet där hjärtceller riskerar att skadas. Den faktiska
skadan mäts med MR 6 v efter insjuknandet. Bilder av kranskärlen registreras i olika
vyer och infarktutbredningen mäts i ett antal kortaxel-vyer av vänster hjärtkammare.
I utvärderingen ställs infarktvolym mot tid mellan insjuknande och kärlets öppnande
och vänster hjärtkammares funktion.
Vi kommer också att ange kvaliteten på
kranskärlsavbildningen respektive förekomst av förträngningar. Jämförelse ska ske
mot röntgenangiografi av kranskärlen i samband med PCI-ingreppet.
Betydelse
Om hypotesen bekräftas behövs ökad tillgänglighet av PCI vid STEMI.
Maximal omfattning 350 ord, ca en A4-sida. Skall skrivas på svenska!
Nedanstående rubriker är obligatoriska och får ej ändras. Börja skriv på
raden under rubriken. Text kan kopieras från andra dokument. Obs!
Formatera till Arial 11 punkter, radavstånd 1,5 före inklistring.
Vetenskaplig sammanfattning
Bakgrund
Akut hjärtinfarkt (ST-elevation Myocardial Infarction, STEMI) orsakas ofta av akut
tilltäppning av hjärtats kranskärl. Läkemedelsbehandling används vanligen för att
lösa upp proppen.
Ett nytt alternativ är att mekaniskt öppna kärlet vid ett
kateteringrepp (direkt PCI).
Vid akut infarkt orsakar syrebrist i hjärtmuskeln försämrad väggrörlighet i vänster
hjärtkammare, vilket kan värderas med ultraljudsundersökning. Detta område utgör
”risk-arean”, det område som maximalt kan infarktdrabbas i anslutning till det aktuella
insjuknandet.
Om blodflödet återupprättas inom en kort tid kan funktionen i
hjärtmuskeln återkomma och infarkt åtminstone delvis undvikas.
Det område som drabbas av definitiv infarkt kan bäst uppskattas med hjälp av
magnetkamera, MR. Efter injektion av MR-kontrast ses läckage in i ärrvävnaden och
volymen av infarktärret kan beräknas i gram respektive som andel infarkt-ärr i
relation till total hjärtmuskelvolym. För hjärtfunktionen är det också betydelsefullt hur
stor andel av väggtjockleken som drabbats av infarkt.
Målsättning
Vår hypotes är att ett snabbt omhändertagande med kateteröppning av kranskärlet
resulterar i en mindre hjärtmuskelskada, vilket kan visas med MR för infarkt.
Arbetsplan
280 STEMI-patienter vårdas årligen i Östergötland.
Alla ambulanser med dessa
patienter kommer att dirigeras till Universitetssjukhuset i Linköping. Vi beräknar att
ca 100 patienter kommer att anlända inom kontorstid och kunna delta i planerad
undersökning. Vid det akuta kateteringreppet görs ultraljud av hjärtat för att mäta
området med nedsatt väggrörlighet där hjärtceller riskerar att skadas. Den faktiska
skadan mäts med MR 6 v efter insjuknandet. Bilder av kranskärlen registreras i olika
vyer och infarktutbredningen mäts i ett antal kortaxel-vyer av vänster hjärtkammare.
I utvärderingen ställs infarktvolym mot tid mellan insjuknandet, kärlets öppnande och
vänster hjärtkammares funktion.
Riskarean vid insjuknandet jämfört slutlig
infarktutbredning ger en uppfattning av hur stor andel myokard som räddas av
ingreppet. Vi kommer också att ange kvaliteten på kranskärlsavbildningen respektive
förekomst av förträngningar. Jämförelse sker mot röntgenangiografi av kranskärlen i
samband med PCI-ingreppet.
Betydelse
Om tidsfaktorn är betydande kan resultatet hjälpa till att motivera utbyggnad av
primär PCI i landet. Man kan i nästa steg studera i vad mån infarktskyddande
behandling med läkemedel gör att även patienter som söker sent efter smärtdebut
kan ha nytta av primär PCI.
Forskningsprogram
Läs anvisningarna! Följ dem noggrant. Obligatoriska rubriker har markerats med
. Skriv ”ej tillämplig”
om någon av dem ej är relevant för det aktuella forskningsprogrammet. Valfria rubriker kan adderas.
Maximal omfattning är 3000 ord motsv. ca tio A4-sidor. Högst 20 referenser. Börja skriv på raden
under rubriken. Text kan kopieras från andra dokument. Obs! Formatera till Arial 11 punkter och
radavstånd 1,5 före inklistring.
Bakgrund
Myocardial infarction (MI) causing remodelling of the heart and output failure remains
the leading cause of death and morbidity in the western world. Revascularization in
conjunction with ameliorated medical treatment have improved the prognosis of
patients with ischemic heart disease. In acute ST-segment elevation MI (STEMI)
immediate
reperfusion
therapy,
either
medical
(fibrinolysis)
or
mechanical
percutaneous coronary intervention (PCI) or coronary artery bypass surgery (CABG))
is considered to be the optimal treatment today1.
Because of the logistic implications of a 24hr/7 days per week availability of invasive
intervention, fibrinolysis has hitherto been favoured in less densely populated areas.
Many studies have underscored the need to speed up the initiation of treatment2.
Studies of primary PCI have shown better symptom control and less post procedural
angina than strategies using medical treatment and deferred angiography/PCI, albeit
at a somewhat higher cost3.
After revascularization, patients frequently report symptoms that necessitate a repeat
coronary angiography, which is an invasive procedure not without risks. Thus, there
is a need to find alternatives to display coronary anatomy (lumenography).
In the evaluation of the effect of primary PCI, assessment of ventricular function and
the extent of myocardial damage is necessary.
A reduced wall motion on
echocardiography is often taken as a sign of myocardial damage.
Myocardial scar imaging with CEMR has proven to be a reliable method to quantify
infarction size4,5. The method is also available with pulse sequences with improved
contrast (trueFISP, FIESTA, balanced FFE) as well as with single-shot techniques
that allow even patients with ongoing arrhythmia to be studied. For clinical
application, more evaluation is necessary.
Our new research MR-scanner in
combination with in-house developed software aimed at infarct size quantification will
facilitate this project.
With patients in the MR scanner, it is tempting to try to assess coronary anatomy.
The difficulty in coronary visualization lies in the complex 3D-nature of coronary
anatomy, as well as in the continuous movement of the heart and lungs within the
thorax. Technical improvements are needed to increase coverage of the coronary
tree as well as compensating for respiratory and cardiac motion and arrhythmia. The
clinical value of this technique therefore needs to be assessed.
Resultat relaterade till tidigare erhållet anslag
The reduction in wall motion induced by ischemia could possibly be quantified by
automated methods. In order to automatically estimate parameters such as wall
thickening, accurate segmentation methods are needed. In an ongoing project
(20010745), we have initiated development of a segmentation algorithm that can also
be used to help identify contrast-enhanced areas as myocardial scar6,7
Hypotes
In ST-elevation Myocardial Infarction (STEMI), the time to opening of the artery is
directly related to the size of the imminent infarction.
Our hypothesis is that
immediate reperfusion therapy saves myocardium, that the size of myocardial
damage is best quantified with contrast-enhanced MR (CEMR), and that salvaged
myocardium translates into better cardiac function.
Arbetsplan
Each year, 280 patients are admitted with STEMI to the coronary care units in the
county of Östergötland. During 2004, a policy of primary PCI of STEMI has started,
directing emergency transports from the entire county to Linköping University
Hospital. Most of these patients will be treated with primary PCI.
The acute
assessment of myocardial risk area will be difficult to maintain on a 24hr/7days basis.
We estimate that 40% of the 280 STEMI patients will arrive within office hours and
thus hope to be able to study about 100 patients within one year.
The extent of myocardial salvage by primary PCI is not well known. We will attempt
to study the effect of the delay between the start of symptoms and the opening of the
infarct related artery. In order not to delay PCI, myocardium at risk will be estimated
from echocardiography performed in the cath lab during initiation of treatment and
expressed in terms of wall motion score index, WMSI. The final damage will be
assessed from a comprehensive MR study, with late enhancement performed at 6
weeks post PCI and expressed in terms of scar volume and the number of segments
with scar between 25-100% of the wall thickness. Patients with arrhythmia or
difficulties in breath holding will not be excluded but studied with single shot inversion
recovery scar imaging.
New pulse sequences with improved contrast have made MR coronary angiography
possible (figs 1, 2). In the follow up of STEMI patients, coronary artery imaging will be
done as part of the comprehensive MR exam and stenosis severity assessed.
Comparison will be done with stenosis severity evaluated on x-ray angiographic
images from the acute invasive procedure or from additional interventions performed
later.
Fig 1: 3D-trueFISP image of right and left coronary artery (left, courtesy D Li,
Northwestern University), stenosis of the LAD (right, courtesy Dr Barkhausen,
Uni-Essen).
Fig 2. A 3D slab of the right coronary artery covering the take off to the middle
part. Images acquiredby the author at the MR unit in Värnamo.
Version 040218
Development of automatic methods for scar quantification
Scar quantification depends on determining the area of hyperenhancement, avoiding errors
due to inhomogeneitis in the image. Work has been initiated to adjust the “Segment”
software for scar quantification and preliminary results look promising (fig 5).
Fig 5: preliminary output from the “Segment” software, with coloring of infarct area to the
left, based on the settings to the right. Scar as a percentage of the entire myocardial mass
is given at the lower right.
Resurser
We are well equipped within echocardiography and computers. In Linköping, resources in
development of image generating methods has been gathered within the Center for Medical
Image Science and Visualization (CMIV). Partial funding for the new research MR-scanner
has been received from the Marianne and Marcus Wallenberg Foundation.
Betydelse
The initiation of primary PCI for STEMI requires a considerable medical resource. It is
therefore important to assess whether the desired improvement in survival, cardiac function
and quality of life is obtained. The application of viability assessment with the late
enhancement technique can help improve the selection of patients for further studies. If
clinically important coronary disease can be excluded with this technique, unnecessary
invasive studies can be avoided and cost reduced.
Preliminära resultat
The principal investigator has spent a year at Stanford, learning to acquire coronary images
as well as to perform dobutamine stress in the MR scanner. We have performed a study in
Jönköping/Linköping on scar imaging8 and have extended the technique to single-shot
imaging in patients with or without arrythmia (fig 6).
Fig 6. Patient i sinus rhythm. Left: segmented over 5 heart beats. Right: single-shot
Institutioner och medarbetare
Departments of Medicine and Care, Clinical Physiology, Cardiology and Radiology,
Linköping University
Name and title
Position
Financing
Jan Engvall, MD, PhD
Associate professor
Linköping University Hospital
Magnus Janzon, MD, PhD
Director, Coronary Care Unit
Linköping University Hospital
Eva Swahn, MD, PhD
Professor in Cardiology
Linköping University Hospital
Tino Ebbers, MD, PhD
Post Doc
Linköping University
Lars Wigström, MscEE, PhD
Technical Director CMIV
VR, Heart-Lung-foundation
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
9 (16)
Einar Brandt, MScEE.
Research Engineer
VR, Heart-Lung-foundation
John Peder Kvitting, MD, PhD
Resident in surgery
Linköping University Hospital
Tim Tödt, MD
Interventional cardiologist
Linköping University Hospital
Referenser
1. Keeley EC, Boura JA, Grines CL. Primary angioplasty versus intravenous thrombolytic
therapy for acute myocardial infarction: a quantitative review of 23 randomised trials.
Lancet 2003;361:13-20.
2. Steg PG, Bonnefoy E, Chabaud S, Lapostolle F, Dubien PY, Cristofini P, Leizorovicz A,
Touboul P; Comparison of Angioplasty and Prehospital Thrombolysis In acute
Myocardial infarction (CAPTIM) Investigators. Impact of time to treatment on mortality
after prehospital fibrinolysis or primary angioplasty: data from the CAPTIM randomized
clinical trial. Circulation. 2003 Dec 9;108(23):2851-6.
3. Janzon, M. Treatment strategies in unstable coronary artery disease. Economic and
quality of life evaluations. Thesis. Linköping 2003. ISBN 91-7373-400-3.
4. Nagel E, Underwood R, Pennell D, Sechtem UP, Neubauers S, Wickline S, et al. New
developments in non-invasive cardiac imaging: critical assessment of the clinical role of
cardiac magnetic resonance imaging. Eur Heart J 1998;19(9):1286-93.
5. Kim RJ, Wu E, Rafael A, Chen EL, Parker MA, Simonetti O, et al. The use of contrastenhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. N
Engl J Med 2000;343(20):1445-53.
6. Heiberg E, Wigström L, Bolger A, Karlsson M. Multimodality segmentation of the left
ventricle. Submitted.
7. Heiberg E. Automated feature detection in multidimensional images. Licentiate thesis.
Linköping 2001. ISBN 91-7373-131-5.
8. Blomstrand P, Rosendahl L, Ohlsson J, Björklund PG, Karlsson JE, Puskar W, Engvall
J. Hjärtundersökning med MR vid länssjukhus. Skandinaviskt kardiovaskulärt vårmöte
2003
.
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
10 (16)
Specificerad ekonomisk plan
Maximalt utrymme för specifikationen är fyra A4-sidor.
Börja skriv på raden under rubriken. Text kan
kopieras från andra dokument. Obs! Formatera till Arial
11 punkter, radavstånd 1,5 före inklistring.
Erhållna och sökta anslag från annan källa
En liknande ansökan har skickats till :
Engvall, Vetenskapsrådet (VR-M)
2005:
679 kkr
2006:
572 kkr
Beviljade anslag som berör närliggande forskningsområden är:
Hjärt-lungfonden:
Wranne, Basanslag IMV/Klinfys
2004-2005: 300+300 (rek) kkr
Wranne, Three-dimensional flow in artificial valves
2003-2005: 900 kkr
Smedby, MRT-studier av aterosklerotisk artärvägg
2004:
Nylander, Ekokardiografisk LV-bedömning
2004-2005: 250-250 (rek) kkr
200 kkr
Vetenskapsrådet:
Wranne, Pressure and flow in heart and vessels
2003-2005: 936 kkr
Övriga:
Wranne, New advances in cardiovascular MRI (MRI scanner)
5000kkr
Center for Medical Image Science (CMIV) har även erhållit strategimedel från Linköpings
universitet och landstinget i Östergötland. Huvudsökande för detta är Smedby. Anslaget
uppgår till 6000 kkr/år under 5 år, vilket skall användas till forskningsprojekt och för att
bygga upp en unik infrastruktur för forskning inom medicinsk bildvetenskap.
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
11 (16)
Denna projektansökan avser tiden 2005-01-01 – 2006-12-31 enl specifikation nedan
År
2005
2006
Forskningsingenjör (Einar Heiberg), 20%
Medicinsk doktorand (söks HjL-fond-stipendium)
Handledartid (finansieras via ALF-medel)
0
100
Delsumma:
0
100
Personal
Övriga driftkostnader
MR-undersökningar
MR-kontrast
100st
100st
250
100
0
0
Ekokostnader
100st klinikandel 50%
50
0
Datorstöd, statistiker
0
25
Kongress kostnad för rapportering
0
50
Etisk kommitte
10
0
Delsumma:
410
75
Linköpings universitets förvaltningskostnader, 18%
74
32
Momskompensation, 8%
32
14
Totalt
516
221
Förvaltning
Motivering
Största kostnaden är MR-undersökningar vilken uppkommer under det år då data insamlas.
Kostnaden för utveckling av segmenteringsprogrammet ligger under ”analys-året” år 2.
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
12 (16)
Publikationsförteckning / vetenskaplig rapport
Numrera och sortera publikationsförteckningen kronologiskt under nedanstående rubriker.
Rapportera abstract endast om motsvarande originalpublikation saknas. Publikationerna förtecknas
enligt Vancouversystemet med angivande av författarnamn, arbetets titel osv. Rapportera som
mest från de senaste fem åren. Skriv ”ej tillämplig” där publikationer saknas. Börja skriv på raden
under rubriken. Text kan kopieras från andra dokument. Obs! Formatera till Arial 11 punkter,
radavstånd 1,5 före inklistring.
Originalarbeten
1. Wigstrom L, Ebbers T, Fyrenius A, Karlsson M, Engvall J, Wranne B, Bolger AF: Particle
trace visualization of intracardiac flow using time-resolved 3D phase contrast MRI. Magn
Reson Med 1999 Apr;41(4):793-9.
2. Fyrenius A, Wigstrom L, Bolger AF, Ebbers T, Ohman KP, Karlsson M, Wranne B,
Engvall J: Pitfalls in Doppler evaluation of diastolicfunction: insights from 3-dimensional
magnetic resonance imaging. J Am Soc Echocardiogr 1999 Oct;12(10):817-26.
3. Thunberg P, Wigström L, Wranne B, Engvall J and Karlsson M: Correction for
Acceleration-induced Displacement Artifacts in Phase contrast Imaging. Magn Reson Med.
2000 May;43(5):734-8.
4. Fyrenius A, Engvall J, Janerot-Sjöberg B: Major and minor axes of the normal
mitral annulus. J Heart Valve 2001;10:146-52.
5. Ebbers T, Wigström L, Bolger AF, Engvall J, Karlsson M. Estimation of relative
cardiovascular pressures using time-resolved three-dimensional phase contrast MRI.
Magn Reson Med. 2001 May;45(5):872-9.
6. Fyrenius A, Wigström L, Ebbers T, Karlsson M, Engvall J and Bolger A:
Three-dimensional Flow in the Human Left Atrium. Heart 2001;86:448-455.
7. Engvall J and Nyström F: Daytime ambulatory blood pressure correlates strongly with
the echocardiographic diameter of aortic coarctation. Scandinavian Cardiovascular Journal
2001;35:335-339.
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
13 (16)
8. Blomstrand P, Björklund PG, Karlsson JE and Engvall J: Telemedicin möjliggör bättre
omhändertagande av patienter. Läkartidningen 2002;99(15):1704-1707.
9. Mädler CF, Payne, N, Wilkenshoff U, Cohen A, Derumeaux GA, Pierard LA, Engvall J,
Brodin LA, Sutherland GR, Fraser AG: Optimal non-invasive diagnosis of coronary artery
disease by quantitative stress echocardiography using off-line tissue Doppler and diagnostic
models – results from the MYDISE study. Eur Heart J 2003;24(17):1584-94.
10. Kvitting JP, Ebbers T, Wigström L, Engvall J, Bolger A, Olin C. Flow patterns in the
aortic root and the aorta studied by time-resolved 3D phase contrast magnetic resonance
imaging. Implications for aortic valve-sparing surgery. Accepted for publication, J of
Thoracic and Cardiovascular Surgery 2003.
11. Kvitting JP, Ebbers T, Engvall J, Sutherland GR, Wranne B, Wigström L: Three
directional Myocardial Motion Assessed Using 3D Phase Contrast MRI. J Cardiovascular
Magnetic Resonance 2004; In press.
12. Blomstrand P, Maret E, Ohlsson J, Scheike M, Karlsson JE, Säfström Kåge, Swahn
E, Engvall J. Pulsed Tissue Doppler Imaging for the Detection of Myocardial Ischemia, a
comparison with Myocardial Perfusion SPECT. Accepted for publication, Clinical
Physiology and Molecular Imaging.
13. Yang P, Santos J, Nguyen P, Scott G, Engvall J, McConnell M, Wright G, Nishimura D,
Pauly J, Hu B. Dynamic Real-Time Architecture in Magnetic Resonance Coronary
Angiography – A Prospective Clinical Trial. Submitted
Översiktsartiklar mm
Abstract
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
14 (16)
Curriculum Vitae (Avser huvudman)
Namn och födelseår
Lämna kortfattade uppgifter under nedanstående rubriker. Börja skriv på
raden under rubriken. Ej tillämpbara rubriker markeras med ”ej tillämpligt”.
Maximalt utrymme två A4-sidor. Text kan kopieras från andra dokument.
OBS! Formatera till Arial 11 punkter, radavstånd 1,5 före inklistring.
Grundexamen, år, ämne
Läkarexamen 1979
Legitimation (eller motsvarande), år
1980
Specialistkompetens, år, specialitet
1985 internmedicin
1987 kardiologi
1991 klinisk fysiologi
1996 nukleärmedicin
Disputation, år, universitet
1993 Linköpings universitet
Docentkompetens, år, universitet, ämne
2002, Linköpings universitet, klinisk fysiologi
Nuvarande tjänst
Överläkare, adjungerad universitetslektor
Handledarskap
Anna Fyrenius, licentiatexamen 2000
Handledare för Eva Olsson, disputationsdatum ej planerat
Opponentuppdrag
-Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
15 (16)
Övriga sakkunniguppdrag
Ledamot av CMIVs vetenskapliga råd
Styrkommittéuppdrag mm
-Arrangör av kurser, konferenser mm
-Övrigt
Visiting professor Stanford University School of Medicine, 2001-2002
Ansökan om projektbidrag 2004
HJÄRT
LUNGFONDEN
16 (16)