Evaluation of the prognostic significance of myocardial perfusion defects, wall motion abnormalities and late gadolinium enhancement in MRI of asymptomatic diabetics and healthy subjects

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Project Details

Description

According to the WHO the global prevalence of diabetes mellitus is set to increase from 30 million in 1985 to at least 300 million by 2025. Diabetics bear a multifold risk-increase for major adverse cardiac events (MACE). Early risk stratification is necessary to initiate preventive measures. The aim of the proposed research is to validate the prognostic value of cardiovascular magnetic resonance (CMR) concerning MACE in asymptomatic diabetics and non-diabetics. Although related studies have already been conducted, they were all compromised by a selection bias that resulted in cohorts containing mainly symptomatic subjects. From a medical perspective it is the asymptomatic population that promises to benefit the most from an earlier detection and treatment at a still subclinical stage. The main motivation for this work is therefore the potential benefit for patient care that could result from a better understanding and interpretation of pathological CMR findings.To achieve this, we are going to analyse already acquired data of a longitudinal and cross-sectional CMR-study with a population of 300 asymptomatic, diabetic (n=51) and healthy (n=249) volunteers matched to the same prevalence of cardiovascular risk factors. All subjects (64±7 years; 33% female) underwent CMR imaging including cine sequences, myocardial stress and rest first pass perfusion and T1 weighted inversion recovery gradient echo sequences. In the first part of our project we will analyse the CMR data in order to quantitatively assess left ventricular function and volumes, wall motion abnormalities and late gadolinium enhancement. Stress-induced myocardial ischemia will be analysed visually and semi-quantitatively. Based on the American Heart Association 17-segment model, the prevalence of findings will be documented and compared between diabetics and non-diabetics. To determine the prognostic significance of CMR findings, the occurrence of MACE has been and is still being monitored. In order to scrutinize the added value of CMR-findings as a prognostic tool, a comparison with clinically established risk factors derived from medical history, physical examination, blood tests, and electron beam computed tomography-calcium scoring will be conducted for both groups separately. Therefore, we will perform regression analyses to determine the association with these established risk factors. In daily clinical routine, CMR already is an established and vital tool for the assessment of cardiovascular pathologies. This cohort study will confirm whether the results of previous studies on symptomatic diabetics, concerning the high prognostic relevance of CMR findings, can be applied to asymptomatic diabetics. If we are successful in substantiating the added value of CMR findings as a predictive tool for MACE in asymptomatic diabetics and non-diabetics, the significance of CMR as a risk-stratification-tool would be further strengthened.

Key findings

Nach Angaben der WHO wird sich die globale Prävalenz von Diabetes mellitus von 30 Millionen im Jahr 1985 bis 2025 auf mindestens 300 Millionen verzehnfachen. Diabetiker haben ein vielfach höheres Risiko eine schwere kardiale Komplikation (MACE) zu erleiden. Zur Vorbeugung ist eine frühe Risikoabschätzung entscheidend. Ziel dieses Forschungsprojekts war die Validierung des prognostischen Werts der kardialen Magnetresonanztomographie (CMR) zur Risikoabschätzung für MACE bei asymptomatischen Diabetikern und Nicht-Diabetikern. CMR-Daten von 44 Diabetikern und 228 Nicht-Diabetikern (64±7 Jahre) aus der Heinz- Nixdorf-Recall-Studie wurden analysiert. Wandbewegungsstörungen, Perfusionsdefekte, Late Gadolinium Enhancement (LGE) und die Herzfunktion wurden semi-automatisch quantitativ sowie nach dem klinischen Goldstandard, der visuellen Befundung, ausgewertet. Primäre Endpunkte (Herzinfarkt, plötzlicher Herztod) und sekundäre Endpunkte (Gesamtmortalität, andere Gefäßerkrankungen) wurden definiert. Die Verteilung der Pathologien zwischen Diabetikern und Nicht-Diabetikern wie auch ihre Korrelation mit Endpunkten wurde untersucht. Bei der visuellen Auswertung wiesen asymptomatische Diabetiker signifikant mehr CMR-Pathologien auf als Nicht-Diabetiker, was das erhöhte kardiovaskuläre Risiko von Diabetikern widerspiegelt. Demgegenüber konnte die semiautomatische Auswertung diese Hypothese nicht bestätigen. In der quantitativen Analyse wiesen Nicht-Diabetiker signifikant mehr Perfusionsdefekte und LGE auf als Diabetiker. Das widerspricht nicht nur dem visuellen Goldstandard, sondern auch dem klinischen Outcome. In dieser Studie erreichten Diabetiker im Beobachtungszeitraum von zehn Jahren erwartungsgemäß mehr Endpunkte als Nicht-Diabetiker. Late Gadolinium Enhancement gilt als der stärkste multivariable CMR-Prädiktor für MACE. Dies konnte in der visuellen Auswertung bestätigt werden. Die quantitative Auswertung lieferte jedoch keine plausiblen Ergebnisse. Dies könnte mit einer unzureichenden Abgrenzung von Artefakten und pathologischen Befunden zusammenhängen. In diesem Bereich besteht dringender Verbesserungsbedarf. Einzig die quantitative Auswertung von Perfusionsdefekten lieferte plausible Ergebnisse. Die linksventrikuläre Myokardmasse und Wanddicke waren vielversprechende Prädiktoren von kardiovaskulären Endpunkten. Erhöhte Werte waren mit einem schlechteren Outcome assoziiert. Ein reduziertes linksventrikuläres Schlagvolumen sowie ein pathologisches enddiastolisches Volumen waren mit einer höheren Inzidenz von sekundären Endpunkten verbunden. In dieser Studie lieferte der klinische Goldstandard, die visuelle Auswertung und die einfachen volumetrischen Parameter, den höchsten prädiktiven Wert für MACE in einer gesunden Population. Größere Kohorten mit längeren Beobachtungszeiträumen sind notwendig, um den Stellenwert von CMR im Vergleich zu klinisch etablierten Risikofaktoren mithilfe von multivariablen Analysen zu untersuchen. Basierend auf den Daten dieser Studie müssen hierfür mindestens 900 asymptomatische Individuen eingeschlossen werden.
Statusfinished
Effective start/end date01.01.1631.12.18

UN Sustainable Development Goals

In 2015, UN member states agreed to 17 global Sustainable Development Goals (SDGs) to end poverty, protect the planet and ensure prosperity for all. This project contributes towards the following SDG(s):

  • SDG 3 - Good Health and Well-being

Research Areas and Centers

  • Academic Focus: Biomedical Engineering

DFG Research Classification Scheme

  • 205-30 Radiology, Nuclear Medicine, Radiation Therapy and Radiobiology

Fingerprint

Explore the research topics touched on by this project. These labels are generated based on the underlying awards/grants. Together they form a unique fingerprint.