QUANTITATIVE MULTIMODALITY IMAGING FOR THE CHARACTERIZATION OF MYOCARDIAL INFLAMMATORY DISEASES

Background L'infiammazione miocardica cronica costituisce il substrato per aritmie e la progressione verso la cardiomiopatia dilatativa. La sua identificazione e la predizione di eventi avversi è cruciale per guidare la gestione clinica. Inoltre, lo sviluppo di piattaforme di ricerca preclinica analoghe all'ambiente clinico è fondamentale per la ricerca traslazionale. Obiettivi Gli obiettivi sono i) sviluppare modelli basati sulla risonanza magnetica cardiaca (CMR) multiparametrica per la previsione della prognosi in pazienti con miocardite cronica e ii) implementare il mapping T1 per la valutazione di modelli murini di miocardite autoimmune sperimentale (EAM). Materiali e Metodi Studio clinico retrospettivo su 93 pazienti (Maschi:Femmine=56:37; età 43 [IQR 32-53] anni), con diagnosi di miocardite cronica basata su criteri clinici e di imaging, sottoposti a CMR per la valutazione di fibrosi/necrosi ed edema con parametri qualitativi (LGE e STIR), semiquantitativi (scar burden e T2-ratio) e quantitativi (mapping T2, T1 ed ECV). Questi parametri sono stati utilizzati per creare modelli di previsione di un outcome composito a lungo termine di sintomi persistenti, aritmie, impianto di ICD/PM e ospedalizzazione. Studio preclinico su 8 topi BALB/c sottoposti a induzione di EAM e CMR a 7T (Bruker BioSpec 70/30) con mapping T1 pre- e post-contrasto acquisiti con sequenza IG-FLASH Variable Flip Angle (VFA) e ricostruito con analisi DESPOT1 (utilizzando un algoritmo di fitting per derivare T1 e M0 dalla pendenza e dall'intercetta dell'equazione di Ernst linearizzata). Risultati 34/93 (37%) pazienti hanno raggiunto l’outcome composito. Un modello basato sull'estensione delle alterazioni multiparametriche alla CMR e sulla disfunzione del ventricolo sinistro (VS) ha raggiunto una prevedibilità discreta (AUC 0.717). Nei pazienti con infiammazione attiva, un modello basato sull'intensità delle alterazioni multiparametriche (T1, T2, ECV, rapporto T2 e scar burden) e disfunzione del LV ha raggiunto un’ottima performance prognostica (AUC 0.850). I topi con EAM hanno mostrato significativa riduzione della frazione d’eiezione del VS (54% [51-55] vs 60% [59-63], p=0.024) e tempo di rilassamento T1 più elevato (804 ms [780-863] vs 724 ms [722-725], p=0.222). Nei topi con EAM, il T1 è diminuito significativamente dopo l'iniezione di mezzo di contrasto (804 ms [780-863] vs 554 ms [443-586], p=0.016). Conclusioni L'analisi quantitativa multiparametrica dei biomarcatori CMR indicativi dell’intensità del danno miocardico ha un valore predittivo molto buono nei pazienti con miocardite cronica attiva. In un modello preclinico di EAM, il mapping T1 consente la caratterizzazione tissutale non invasiva e può essere utilizzato in futuri modelli longitudinali.

Background Chronic myocardial inflammation is the substrate for arrhythmias and progression to dilated cardiomyopathy. Its identification and the prediction of adverse outcomes is crucial for guiding clinical management. Developing preclinical research platforms analogue to the clinical setting is fundamental for translational research. Aims The aims are i) to develop multiparametric CMR-based models for prediction of prognosis in patients with chronic myocarditis and ii) to implement T1 mapping for the evaluation of mice model of experimental autoimmune myocarditis (EAM). Material and Methods Clinical retrospective study on 93 patients (Male:Female=56:37; age 43 [IQR 32-53] years), with a diagnosis of chronic myocarditis based on clinical and imaging criteria, who underwent CMR for the assessment of fibrosis/necrosis and edema with qualitative (LGE and STIR), semiquantitative (scar burden and T2-ratio) and quantitative (T2, T1 and ECV mapping) parameters. These parameters were used to create prediction models for a long-term composite outcome of persistent symptoms, arrhythmias, ICD/PM implantation, and hospitalization. Preclinical study on 8 BALB/c mice subjected to EAM induction and 7T cardiac MRI (Bruker BioSpec 70/30) with pre- and post-contrast T1 mapping acquired with IG-FLASH Variable Flip Angle (VFA) sequence and reconstructed with DESPOT1 analysis (using a fitting algorithm to derive T1 and M0 from the slope and the intercept of the linearized Ernst equation). Results 34/93 (37%) patients had the composite outcome. A model based on extension of multiparametric CMR alterations and LV dysfunction reached fair predictability (AUC 0.717). In patients with active inflammation, a model based on the intensity of multiparametric alterations (T1, T2, ECV, T2-ratio and scar burden) and LV dysfunction had very good performance (AUC 0.850). Mice with EAM had significantly lower LV EF (54% [51-55] vs 60% [59-63], p=0.024) and higher T1 (804 ms [780-863] vs 724 ms [722-725], p=0.222). In mice with EAM, T1 significantly decreased after contrast injection (804 ms [780-863] vs 554 ms [443-586], p=0.016). Conclusion The quantitative multiparametric analysis of CMR biomarkers indicative of myocardial damage severity has very good predictive value in patients with chronic active myocarditis. In a preclinical EAM model, T1 mapping allows non-invasive tissue characterization and may be used in future longitudinal models.