Disertacijoje nagrinėta dviejų magnetinio rezonanso metodikų (vėlyvojo kontrastinės medžiagos kaupimo transmuralumo bei mažų dobutamino dozių sukeliamo miokardo kontraktilinio rezervo) bei šių metodikų derinio vertė, prognozuojant bendrosios bei segmentinės kairiojo skilvelio funkcijos atsistatymą po revaskuliarizacijos (perkutaninės vainikinių arterijų intervencijos ar vainikinių arterijų apeinamųjų jungčių suformavimo operacijos), pacientams, turintiems išeminės kilmės kairiojo skilvelio sistolinę disfunkciją. Kadangi yra nustatyta, jog sėkminga gyvybingo miokardo revaskuliarizacija pagerina kairiojo skilvelio sistolinę disfunkciją turinčių pacientų simptomus bei prognozę, todėl gyvybingo miokardo nustatymas yra svarbus, siekiant parinkti optimalią tokių pacientų gydymo taktiką. Disertacijoje aprašomo tyrimo pagalba buvo nustatyta širdies magnetinio rezonanso vertė, prognozuojant miokardo bendrosios bei segmentinės kontrakcijos atsistatymą bei pagrįsta vėlyvojo kontrastinės medžiagos kaupimo transmuralumo bei mažų dobutamino dozių sukeliamo kontraktilinio rezervo nustatymo metodikų derinimo nauda. Disertacijoje aptarti optimalūs reikšmingo bendrosios kairiojo skilvelio sistolinės funkcijos pagerėjimo prognostiniai rodikliai: gyvybingų segmentų procentas nuo visų išeityje disfunkcinių bei revaskuliarizuotų paciento segmentų bei absoliuti kairiojo skilvelio išstūmimo frakcija, išmatuota mažų dobutamino dozių skyrimo metu. Disertacijos rezultatų pagrindu buvo sukurtas... [toliau žr. visą tekstą] / The main goal of this dissertation was to assess prospectively the value of two cardiovascular magnetic resonance methodises (the transmural extent of an late gadolinium enhancement and the contractile reserve during low dose dobutamine administration) as predictors of left ventricular segmental and global functional recovery in patients with left ventricular systolic dysfunction undergoing surgical or percutaneous revascularisation. Taking into account previous studies, revascularisation of the viable myocardium results in an improvement of patient’s symptoms and prognosis. This finding emphasized the need for and importance of noninvasive tests to quantify the amount of viable myocardium in patients with left ventricular dysfunction in order to define the optimal management strategy. On the basis of the research described in the dissertation, the diagnostic value of different cardiovascular magnetic resonance based viability prediction methods was assessed. The superiority of combined viability prediction model incorporating an late gadolinium enhancement and the contractile reserve during low dose dobutamine administration was confirmed. The optimal predictors of the significant improvement of left ventricular ejection fraction were found: the percentage of viable segments from all dysfunctional and revascularised segments in a patient and the absolute value of left ventricular ejection fraction measured during low dose dobutamine administration. On the basis of the... [to full text]

No description available.

Hintergrund: Die gegenwärtigen Richtlinien zur Herzinsuffizienzbehandlung schenken der Beurteilung des rechten Ventrikels nur wenig Aufmerksamkeit, da nur begrenzte Daten zu Determinanten der rechtsventrikulären Funktion und den Mechanismen, die zu seiner Insuffizienz führen bzw. der Beziehung zu den Ergebnissen zur Verfügung stehen. Fragestellung: Es war die Aufgabe der Studie, die Prävalenz der rechtsventrikulären Dysfunktion (RVD) zu bestimmen, klinische und hämodynamische Korrelate zu identifizieren und die Beziehung zu kardialer Mortalität bei Herzinsuffizienz mit reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (LVEF) hervorgerufen durch die nicht-ischämische Kardiomyopathie (NICM) einzuschätzen. Methoden: In dieser prospektiv angelegten Studie wurden 423 Patienten mit kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie (CMR) untersucht. Zudem wurde bei 100 Patienten zeitnah zur CMR-Untersuchung eine Rechtsherzkatheteruntersuchung durchgeführt. Die kardiale Mortalität wurde als Studienendpunkt definiert. Ergebnisse: Während einer medianen Nachbeobachtungszeit von 6,2 Jahren (IQR: 2,9 bis 7,6) starben 101 (24 %) der Patienten aufgrund eines kardialen Versagens. Es stellte sich heraus, dass die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion (RVEF) ein starker Prädiktor für kardiale Mortalität nach Anpassung an Alter, NYHA-Klasse, systolischen Blutdruck, Herzfrequenz, Natrium und Kreatininserumspiegel, Myokardnarbe und linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) ist. Patienten, die im Quintil mit der niedrigsten RVEF waren, hatten ein fast fünffach so hohes kardiales Mortalitätsrisiko im Vergleich zum höchsten Quintil (Hazard Ratio [95%-Konfidenzintervall (CI)]: 4,68 [2,43-9,02]; p<0,0001). Die RVEF hatte eine positive Korrelation zur LVEF (r=0,60; p=<0,0001), und eine umgekehrte Korrelation zum rechten Vorhofdruck (r=−0,32; p=0,001), mittleren pulmonalarteriellen Druck (r=−0,34, p=0,0005), transpulmonalen Gradienten (r=−0,28; p=0,006), aber keine mit dem pulmonalarteriellen Verschlussdruck (r=−0,15; p=0,13). In der multivariablen logistischen Regressionsanalyse des CMR und der klinischen und hämodynamischen Daten waren die LVEF (Odds Ratio [95%-CI]: 0,85 [0,78-0,92], p<0,0001), der transpulmonale Gradient (Odds Ratio [95%-CI]: 1,20 [1,09-1,32], p=0,0003) und der systolische Blutdruck (Odds Ratio [95%-CI]: 0,97 [0,94-0,99], p=0,02) die stärksten Prädiktoren für die RVD. Schlussfolgerungen: Die Untersuchung der RVEF mit CMR liefert wichtige prognostische Informationen unabhängig von etablierten Risikofaktoren bei Herzinsuffizienzpatienten. RVD steht in einer starken Verbindung mit beiden Kenngrößen der intrinsischen myokardialen Kontraktilität und der erhöhten Nachlast durch eine pulmonalvaskuläre Dysfunktion.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung / Background: Current heart failure (HF) management guidelines place little emphasis on right ventricular (RV) assessment, due to limited available data on determinants of RV function and mechanisms leading to its failure, and relation to outcomes. Objective: To determine the prevalence of RV dysfunction (RVD), identify clinical and hemodynamic correlates, and assess the relation to cardiac mortality in HF with reduced left ventricular ejection fraction (LVEF) from non-ischemic cardiomyopathy (NICM). Methods: This study prospectively examined 423 patients with cardiovascular magnetic resonance (CMR). Right-heart catheterization was performed in 100 patients. The prespecified study endpoint was cardiac mortality. Results: During a median follow-up time of 6.2 years (IQR: 2.9 to 7.6) 101 (24%) patients died of cardiac causes. RVEF was a strong independent predictor of cardiac mortality after adjustment for age, HF functional class, systolic blood pressure, heart rate, serum sodium and creatinine levels, myocardial scar, and LVEF. Patients with the lowest quintile of RVEF had a near five-fold higher cardiac mortality risk compared to the highest quintile (hazard ratio [95% confidence interval (CI)]: 4.68 [2.43-9.02], p<0.0001). RVEF was positively correlated with LVEF (r=0.60, p=<0.0001), and inversely correlated with right atrial pressure (r=−0.32, p=0.001), mean pulmonary artery pressure (r=−0.34, p=0.0005), transpulmonary gradient, (r=−0.28, p=0.006) but not with pulmonary wedge pressure (r=−0.15, p=0.13). In multivariable logistic regression analysis of CMR, clinical, and hemodynamic data, LVEF, transpulmonary gradient, and systolic blood pressure were the strongest predictors of RVD (odds ratio [95% CI]: 0.85 [0.78-0.92], p<0.0001; 1.20 [1.09-1.32], p=0.0003; 0.97 [0.94-0.99], p=0.02, respectively). Conclusion: CMR assessment of RVEF provides important prognostic information independent of established risk factors in HF patients. RVD is strongly associated with both indices of intrinsic myocardial contractility and increased afterload from pulmonary vascular dysfunction.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung

The aim of this thesis is to design and evaluate k-space weighting filters for simultaneously improving the spatial and temporal resolution of cardiovascular MRI, with the ultimate goal of improving the accuracy of quantitative flow measurements, which are important for diagnosis and follow-up of heart dysfunction. Two different k-space filters were implemented and evaluated retrospectively to already acquired data. In addition, evaluation was performed with respect to tapering of the filters in the radial k-space direction, as well as accelerated imaging using undersampling. To better utilize the properties of the golden-angle acquisition, a k-space filter was also implemented where the temporal footprint increased in discrete steps, referred to as rings. The temporal footprint of each ring was calculated according to the Fibonacci sequence, and the starting position for each ring was computed to satisfy the Nyquist criterion. The k-space filters were evaluated in comparison to non-filtered reconstructions of cine and phase-contrast images. Motion-mode images were created from the cine images and used to evaluate the edge sharpness of the septal wall indicating the spatial resolution of the image. Phase-contrast images were used to measure peak flow velocity over the mitral valve, and the myocardial velocity in the early and late filling phases. The resolution of the peak is highly dependent on the temporal resolution. Measuring the peak velocity gave an indication of the temporal resolution, which could be compared to non-filter reconstructions. This study showed that k-space filters adapted to the Nyquist criterion improve the temporal resolution of peak velocity measures. Further investigation is justified to conclude if the performance exceeded the best performing method without k-space filters. However, the k-space filter showed substantial agreement with the best performing temporal footprint without k-space filter. / Syftet med arbetet är att designa och utvärdera k-space viktade filter för att förbättra den spatiala och temporala upplösningen av kardiovaskulär MRI, med målet att förbättra noggrannheten i kvantitativa flödesmätningar, som är viktiga för diagnos och uppföljning av hjärtdysfunktion. Två typer av k-space filter skapades och utvärderades retrospektivt på redan inhämtade data. Dessutom utfördes utvärdering med avseende på avsmalning av filtren i den radiella k-rymdsriktningen, såväl som accelererad avbildning med undersampling. För att bättre utnyttja egenskaperna hos den gyllene vinkeln skapades det ena k-rumsfilter så att det temporala fotavtrycket ökade i diskreta steg, så kallade ringar. Det temporala fotavtrycket för varje ring beräknades enligt Fibonacci talen, och startpositionen för varje ring beräknades så att den uppfyllde Nyquistkriteriet. k-Spacefiltren utvärderades i jämförelse med icke-filtrerade rekonstruktioner av tidsupplösta, anatomiska bilder (cine) och tidsupplösta faskontrastbilder. Bilder i motion-mode skapades från cine-bilderna och användes för att utvärdera kantskärpan av hjärtats skiljevägg (septum), vilket användes som en indikator för bildens spatiala upplösning. Faskontrastbilder användes för att mäta den maximala flödeshastigheten över mitralisklaffen och myokardiets hastighet i den tidiga och sena fyllnadsfasen. Maximal flödeshastighet är starkt beroende av den temporala upplösningen och gav därav en indikation på den temporala upplösningen. Denna studie visade att k-rumsfilter anpassade till Nyquist-kriteriet förbättrar den temporala upplösningen av topphastigheten. Ytterligare undersökning behövs dock för att säkerställa att prestandan översteg den bäst presterande metoden utan k-rumsfilter. Bilder rekonstruerade med filtret visade dock god överensstämmelse med det minsta temporala fotavtrycket, utan filter.

La résonance magnétique cardiovasculaire sensible à l'oxygénation (OS-CMR) est devenue une modalité d'imagerie diagnostique pour la surveillance de changements dans l'oxygénation du myocarde. Cette technique offre un grand potentiel en tant qu'outil diagnostic primaire pour les maladies cardiovasculaires, en particulier la détection non-invasive d'ischémie. Par contre, il existe plusieurs facteurs potentiellement confondants de cette technique, quelques-uns d'ordre méthodologique comme les paramètres de séquençage et d'autres de nature physiologiques qui sont peut compris. En raison des effets causés par le contenu tissulaire d'eau, l'état d'hydratation peut avoir un impact sur l'intensité du signal. Ceci est un des aspects physiologiques en particulier dont nous voulions quantifier l'effet confondant par la manipulation de l'état d'hydratation chez des humains et l'observation des changements de l'intensité du signal dans des images OS-CMR. Méthodes: In vitro: Du sang artériel et veineux de huit porcs a été utilisé pour évaluer la dilution en série du sang et son effet correspondant sur l'intensité du signal de la séquence OS. In vivo: Vingt-deux volontaires en santé ont subi OS-CMR. Les concentrations d'hémoglobine (Hb) ont été mesurées au niveau de base et immédiatement après une l'infusion cristalloïde rapide de 1000 mL de solution Lactate Ringer's (LRS). Les images OS-CMR ont été prises dans une vue mid-ventriculaire court axe. L'intensité du signal myocardique a été mesurée durant une rétention respiratoire volontaire maximale, suite à une période d'hyperventilation de 60 secondes. Les changements dans l'intensité du signal entre le début et la fin de la rétention de la respiration ont été exprimés relativement au niveau de base (% de changement). Résultats: L'infusion a résulté en une diminution significative de l'Hb mesurée (142.5±3.3 vs. 128.8±3.3 g/L; p<0.001), alors que l'IS a augmenté de 3.2±1.2% entre les images du niveau de base en normo- et hypervolémie (p<0.05). L'IS d'hyperventilation ainsi que les changements d'IS induits par l'apnée ont été attenués après hémodilution (p<0.05). L'évaluation quantitative T2* a démontré une corrélation négative entre le temps de T2* et la concentration d'hémoglobine (r=-0.46, p<0.005). Conclusions: Il existe plusieurs éléments confondants de la technique OS-CMR qui requièrent de l'attention et de l'optimisation pour une future implémentation clinique à grande échelle. Le statut d'hydratation en particulier pourrait être un élément confondant dans l'imagerie OS-CMR. L'hypervolémie mène à une augmentation en IS au niveau de base et atténue la réponse IS durant des manoeuvres de respiration vasoactives. Cette atténuation de l'intensité du signal devrait être tenue en compte et corrigée dans l'évaluation clinique d'images OS-CMR. / Background: Oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance (OS-CMR) has become a feasible diagnostic imaging modality for monitoring changes of myocardial oxygenation. This technique has great potential for use as a primary diagnostic tool for cardiovascular disease, particularly non-invasive detection of ischemia. Yet, there are several potential confounding factors of this technique, some methodological, such as sequence parameters and others are physiological and not well understood. Due to T2 effects caused by tissue water content, the hydration status may impact signal intensity. This is one physiological aspect in particular that we aimed at quantifying the confounding effect by manipulating hydration status in humans and observing signal intensity (SI) changes in OS-CMR images. Methods: In vitro: Arterial and venous blood from eight swine were used to assess serial dilution of blood and it corresponding effect on OS sequence signal intensity. In vivo: Twenty-two healthy volunteers underwent OS-CMR. Hemoglobin (Hb) concentrations were measured at baseline and immediately following rapid crystalloid infusion of 1,000ml of Lactated Ringer’s solution (LRS). OS-CMR images were acquired in a mid-ventricular short axis view. Myocardial SI was measured during a maximal voluntary breath-hold, after a 60-second period of hyperventilation. SI changes were expressed relative to baseline (% change). Results: The infusion resulted in a significant decrease in measured Hb (142.5±3.3 vs. 128.8±3.3 g/L; p<0.001), while SI increased by 3.2±1.2% between baseline images at normo- and hypervolemia (p<0.05). Both hyperventilation SI and the SI changes induced by apnea were attenuated after hemodilution (p<0.05). Quantitative assessment showed a negative correlation between T2* and hemoglobin concentration (r=-0.46, p<0.005). Conclusions: There are several confounders to the OS-CMR technique that require attention and optimization for future larger scale clinical implementation. The hydration status in particular may be a confounder in OS-CMR imaging. Hypervolemia leads to an increase in SI at baseline and attenuates the SI response during vasoactive breathing maneuvers. This attenuation in signal intensity would need to be accounted for and corrected in clinical assessment of OS-CMR images.

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale. / This project encompasses five studies, which focus on developing a new cardiovascular diagnostic approach for assessing myocardial oxygenation and microvascular function. In combination with oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance (OS-CMR) imaging, breathing maneuvers and altered arterial blood gases can be used as a non-invasive method for inducing a vasoactive response to test the oxygenation reserve, a key measurement in vascular function. The number of prescribed cardiac diagnostic tests and interventions is rapidly growing. In particular, imaging and other non-invasive tests are frequently performed prior to invasive procedures. One of the most common uses of cardiac imaging is for the diagnosis of significant coronary artery stenosis, a critical cost factor in today’s health care system. Non-invasive imaging techniques provide the most reliable information for the presence and location of perfusion or oxygenation deficits in patients with symptoms suggestive of myocardial ischemia, yet many current techniques suffer from the need for radiation, contrast agents or tracers, and pharmacological or physical stress protocols. CMR imaging can identify significant coronary artery stenosis without radiation and new trends in CMR research aim to develop diagnostic techniques that do not require any pharmacological stressors or contrast agents. For this project, the primary aim was to develop and test a new diagnostic technique to assess coronary vascular function using OS-CMR in combination with breathing maneuvers as the vasoactive stimulus. Secondary aims then used OS-CMR to assess myocardial oxygenation and the coronary response in the presence of altered arterial blood gases. An animal model was used to validate the vascular response to breathing maneuvers before translating the technique to human subjects into both healthy volunteers, and a patient population with cardiac disease. In the animal models, breathing maneuvers could induce a significant change in invasively measured coronary blood flow and it was demonstrated that in the presence of a haemodynamically significant coronary stenosis, OS-CMR could detect a myocardial oxygen deficit. This technique was then applied in a human model, with healthy participants. In a direct comparison to the infusion of the coronary vasodilator adenosine, which is considered a standard agent for inducing vasodilation in cardiac imaging, breathing maneuvers induced a stronger response in oxygenation of healthy myocardium. The final study then implemented the breathing maneuvers in a patient population with coronary artery disease; in which myocardium compromised by a coronary stenosis had a compromised oxygenation response. Furthermore, the observed effects of arterial blood gases on myocardial oxygenation were assessed. This demonstrated that the coronary response to breath-hold stimuli is attenuated during hyperoxia, and this causes an overall reduction in coronary blood flow, and consequently an oxygenation deficit in a coronary stenosis animal model when supplemental oxygen is provided. In conclusion, this work has improved our understanding of potential new diagnostic techniques for cardiovascular imaging. In particular, it demonstrated that combining breathing maneuvers with oxygenation-sensitive CMR can provide a non-invasive and cost-effective method for assessing global and regional coronary vascular function.

Heart failure is a term for a group of complex symtoms characterized by reduced heart function. One of these syndromes, referred to as heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), has increased in prevalence compared to other types of heart failures during the recent years. A concern is the difficulty in diagnosing patients with HFpEF, since current tools are considered insufficient. The aim of this thesis was to examine Peak Oxygen Uptake (VO2peak) in relation to Total Heart Volume (THV) among heart failure patients with preserved ejection fraction (HFpEF, EF &gt;40 %) compared to healthy controls. THV was acquired by delineating images acquired using cardiovascular magnetic resonance imaging, while VO2peak was measured in oxygen curves acquired from cardiopulmonary exercise tests. Ratios were calculated by dividing VO2peak with THV. In order to determine if blood hemoglobin concentration (b-Hb) could affect the ratio, ratios were adjusted to b-Hb using an adjusting factor. Mean THV was nearly 250 ml larger in HFpEF patients compared to the controls. Patients’ mean VO2peak was more than 1000 ml lower compared to the controls. Mean VO2peak/THV ratio calculated for the patients were less than half of that calculated for the controls. Adjusting the ratio to b-Hb did not affect the ratios significantly. The study was limited by the size of the test group, but the findings suggest that a VO2peak/THV ratio can be used to separate HFpEF patients from healthy controls. / Hjärtsvikt är ett begrepp för en grupp med komplexa symtom och kännetecknas av försämrad hjärtfunktion. Ett av dessa syndrom, hjärtsvikt med bevarad ejektionsfraktion (HFpEF), har ökat i prevalens jämfört med andra varianter av hjärtsvikt under de senaste åren. Ett problem är de svårigheter som finns med att diagnosticera patienter med HFpEF, då nuvarande verktyg inte är tillräckliga. Syftet med detta examensarbete var att undersöka maximalt syreupptag (VO2peak) i förhållande till total hjärtvolym (THV) bland hjärtsviktspatienter med bevarad ejektionsfraktion (HFpEF, EF &gt;40 %) jämfört med friska kontroller. THV erhölls genom att utlinjera bilder tagna med hjälp av magnetisk resonanstomografi, medan VO2peak mättes i syrevolymkurvor som registrerats under ergospirometri-undersökningar. Index beräknades genom att dividera VO2peak med THV. För att undersöka huruvida halten hemoglobin i blodet (b-Hb) kunde påverka index justerades index mot b-Hb med hjälp av en justeringsfaktor. Medel-THV var nästan 250 ml större hos HFpEF-patienter jämfört med kontroller. Medel-VO2peak var mer än 1000 ml lägre hos patienterna jämfört med kontroller. Medel VO2peak/THV-index som beräknats för patienter var mindre än hälften så högt som index beräknat för kontroller. Att justera index mot b-Hb påverkade inte index signifikant. Studien begränsades av mängden deltagare, men fynden indikerar att VO2peak/THV-index kan användas för att skilja HFpEF-patienter från friska kontroller.