Published December 1, 2014 | Version v1
Publication Open

Calibration of myocardial T2 and T1 against iron concentration

Creators

  • 1. NIHR Royal Brompton Cardiovascular Biomedical Research Unit
  • 2. Royal Brompton Hospital
  • 3. St George's Hospital
  • 4. University College London Hospitals NHS Foundation Trust
  • 5. University College Hospital
  • 6. University College London
  • 7. Children's Hospital of Los Angeles
  • 8. Ente Ospedaliero Ospedali Galliera
  • 9. Azienda Ospedaliera G. Brotzu
  • 10. Mahidol University
  • 11. University of Western Australia
  • 12. Imperial College London

Description

The assessment of myocardial iron using T2* cardiovascular magnetic resonance (CMR) has been validated and calibrated, and is in clinical use. However, there is very limited data assessing the relaxation parameters T1 and T2 for measurement of human myocardial iron.Twelve hearts were examined from transfusion-dependent patients: 11 with end-stage heart failure, either following death (n=7) or cardiac transplantation (n=4), and 1 heart from a patient who died from a stroke with no cardiac iron loading. Ex-vivo R1 and R2 measurements (R1=1/T1 and R2=1/T2) at 1.5 Tesla were compared with myocardial iron concentration measured using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy.From a single myocardial slice in formalin which was repeatedly examined, a modest decrease in T2 was observed with time, from mean (± SD) 23.7 ± 0.93 ms at baseline (13 days after death and formalin fixation) to 18.5 ± 1.41 ms at day 566 (p<0.001). Raw T2 values were therefore adjusted to correct for this fall over time. Myocardial R2 was correlated with iron concentration [Fe] (R2 0.566, p<0.001), but the correlation was stronger between LnR2 and Ln[Fe] (R2 0.790, p<0.001). The relation was [Fe] = 5081•(T2)-2.22 between T2 (ms) and myocardial iron (mg/g dry weight). Analysis of T1 proved challenging with a dichotomous distribution of T1, with very short T1 (mean 72.3 ± 25.8 ms) that was independent of iron concentration in all hearts stored in formalin for greater than 12 months. In the remaining hearts stored for <10 weeks prior to scanning, LnR1 and iron concentration were correlated but with marked scatter (R2 0.517, p<0.001). A linear relationship was present between T1 and T2 in the hearts stored for a short period (R2 0.657, p<0.001).Myocardial T2 correlates well with myocardial iron concentration, which raises the possibility that T2 may provide additive information to T2* for patients with myocardial siderosis. However, ex-vivo T1 measurements are less reliable due to the severe chemical effects of formalin on T1 shortening, and therefore T1 calibration may only be practical from in-vivo human studies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم التحقق من تقييم حديد عضلة القلب باستخدام الرنين المغناطيسي للقلب والأوعية الدموية T2 * (CMR) ومعايرته، وهو قيد الاستخدام السريري. ومع ذلك، هناك بيانات محدودة للغاية لتقييم معلمات الاسترخاء T1 و T2 لقياس حديد عضلة القلب البشري. تم فحص اثني عشر قلبًا من المرضى الذين يعتمدون على نقل الدم: 11 يعانون من قصور القلب في المرحلة النهائية، إما بعد الوفاة (n=7) أو زرع القلب (n=4)، وقلب واحد من مريض توفي بسبب سكتة دماغية بدون تحميل الحديد القلبي. تمت مقارنة قياسات الجسم الحي السابق R1 و R2 (R1 =1/T1 و R2 = 1/T2) عند 1.5 تسلا بتركيز حديد عضلة القلب المقاس باستخدام مطياف الانبعاث الذري للبلازما المقترن حثيًا. من شريحة عضلة القلب الواحدة في الفورمالين التي تم فحصها مرارًا وتكرارًا، لوحظ انخفاض متواضع في T2 مع مرور الوقت، من المتوسط (± SD) 23.7 ± 0.93 مللي ثانية عند خط الأساس (13 يومًا بعد الوفاة وتثبيت الفورمالين) إلى 18.5 ± 1.41 مللي ثانية في اليوم 566 (p<0.001). لذلك تم تعديل قيم T2 الخام لتصحيح هذا الخريف بمرور الوقت. ارتبط عضلة القلب R2 بتركيز الحديد [Fe] (R2 0.566، p<0.001)، لكن الارتباط كان أقوى بين LnR2 و Ln[Fe] (R2 0.790، p<0.001). كانت العلاقة [Fe] = 5081•(T2) -2.22 بين T2 (مللي ثانية) وحديد عضلة القلب (ملغ/غرام من الوزن الجاف). ثبت أن تحليل T1 يمثل تحديًا مع توزيع ثنائي التفرع لـ T1، مع T1 قصير جدًا (متوسط 72.3 ± 25.8 مللي ثانية) كان مستقلًا عن تركيز الحديد في جميع القلوب المخزنة في الفورمالين لأكثر من 12 شهرًا. في القلوب المتبقية المخزنة لمدة <10 أسابيع قبل المسح، تم ربط LnR1 وتركيز الحديد ولكن مع تشتت ملحوظ (R2 0.517، p<0.001). كانت هناك علاقة خطية بين T1 و T2 في القلوب المخزنة لفترة قصيرة (R2 0.657، p<0.001). يرتبط عضلة القلب T2 جيدًا بتركيز حديد عضلة القلب، مما يثير احتمال أن يوفر T2 معلومات إضافية إلى T2 * للمرضى الذين يعانون من حُدَاد عضلة القلب. ومع ذلك، فإن قياسات T1 خارج الجسم الحي أقل موثوقية بسبب التأثيرات الكيميائية الشديدة للفورمالين على تقصير T1، وبالتالي قد تكون معايرة T1 عملية فقط من الدراسات البشرية داخل الجسم الحي.

Translated Description (French)

L'évaluation du fer myocardique à l'aide de la résonance magnétique cardiovasculaire (CMR) T2* a été validée et étalonnée, et est en cours d'utilisation clinique. Cependant, il existe très peu de données évaluant les paramètres de relaxation T1 et T2 pour la mesure du fer myocardique humain. Douze cœurs ont été examinés chez des patients dépendants de la transfusion : 11 avec une insuffisance cardiaque terminale, soit après le décès (n=7), soit après une transplantation cardiaque (n=4), et 1 cœur d'un patient décédé d'un accident vasculaire cérébral sans charge de fer cardiaque. Les mesures ex vivo R1 et R2 (R1=1/T1 et R2=1/T2) à 1,5 Tesla ont été comparées à la concentration de fer myocardique mesurée en utilisant la spectroscopie d'émission atomique plasmatique à couplage inductif. À partir d'une seule tranche myocardique dans le formol qui a été examinée à plusieurs reprises, une légère diminution de T2 a été observée avec le temps, de la moyenne (± ET) 23,7 ± 0,93 ms à l'inclusion (13 jours après le décès et la fixation du formol) à 18,5 ± 1,41 ms au jour 566 (p<0,001). Les valeurs brutes de T2 ont donc été ajustées pour corriger cette baisse au fil du temps. Le R2 myocardique était corrélé avec la concentration en fer [Fe] (R2 0,566, p<0,001), mais la corrélation était plus forte entre LnR2 et Ln[Fe] (R2 0,790, p<0,001). La relation était [Fe] = 5081•(T2)-2,22 entre T2 (ms) et le fer du myocarde (mg/g de poids sec). L'analyse de T1 s'est avérée difficile avec une distribution dichotomique de T1, avec T1 très court (moyenne 72,3 ± 25,8 ms) qui était indépendant de la concentration en fer dans tous les cœurs stockés dans le formol pendant plus de 12 mois. Dans les cœurs restants stockés pendant <10 semaines avant la numérisation, la LnR1 et la concentration de fer étaient corrélées mais avec une dispersion marquée (R2 0,517, p<0,001). Une relation linéaire était présente entre T1 et T2 dans les coeurs stockés pendant une courte période (R2 0,657, p<0,001). Le T2 myocardique est bien corrélé avec la concentration de fer myocardique, ce qui soulève la possibilité que T2 puisse fournir des informations supplémentaires à T2* pour les patients atteints de sidérose myocardique. Cependant, les mesures ex vivo de T1 sont moins fiables en raison des effets chimiques graves du formol sur le raccourcissement de T1, et par conséquent, l'étalonnage de T1 ne peut être pratique qu'à partir d'études humaines in vivo.

Translated Description (Spanish)

La evaluación del hierro miocárdico mediante resonancia magnética cardiovascular (RMC) T2* ha sido validada y calibrada, y está en uso clínico. Sin embargo, hay datos muy limitados que evalúan los parámetros de relajación T1 y T2 para la medición del hierro miocárdico humano. Se examinaron doce corazones de pacientes dependientes de transfusiones: 11 con insuficiencia cardíaca terminal, ya sea después de la muerte (n=7) o trasplante cardíaco (n=4), y 1 corazón de un paciente que murió de un accidente cerebrovascular sin carga cardíaca de hierro. Las mediciones de R1 y R2 ex vivo (R1=1/T1 y R2=1/T2) a 1.5 Tesla se compararon con la concentración de hierro miocárdico medida mediante espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente. A partir de un solo corte miocárdico en formalina que se examinó repetidamente, se observó una disminución modesta en T2 con el tiempo, desde la media (± SD) 23.7 ± 0.93 ms al inicio del estudio (13 días después de la muerte y la fijación de formalina) hasta 18.5 ± 1.41 ms en el día 566 (p<0.001). Por lo tanto, los valores brutos de T2 se ajustaron para corregir esta caída a lo largo del tiempo. El R2 miocárdico se correlacionó con la concentración de hierro [Fe] (R2 0.566, p<0.001), pero la correlación fue más fuerte entre LnR2 y Ln[Fe] (R2 0.790, p<0.001). La relación fue [Fe] = 5081•(T2)-2.22 entre T2 (ms) y hierro miocárdico (mg/g peso seco). El análisis de T1 resultó desafiante con una distribución dicotómica de T1, con T1 muy corto (media 72.3 ± 25.8 ms) que era independiente de la concentración de hierro en todos los corazones almacenados en formalina durante más de 12 meses. En los corazones restantes almacenados durante <10 semanas antes de la exploración, la concentración de LnR1 y hierro se correlacionaron, pero con una dispersión marcada (R2 0.517, p<0.001). Hubo una relación lineal entre T1 y T2 en los corazones almacenados durante un período corto (R2 0.657, p<0.001). La T2 miocárdica se correlaciona bien con la concentración de hierro miocárdico, lo que plantea la posibilidad de que T2 pueda proporcionar información aditiva a T2* para pacientes con siderosis miocárdica. Sin embargo, las mediciones de T1 ex vivo son menos confiables debido a los graves efectos químicos de la formalina en el acortamiento de T1 y, por lo tanto, la calibración de T1 solo puede ser práctica a partir de estudios en humanos in vivo.

Files

s12968-014-0062-4.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1558aae4ff63e5f521b1c6f3e7cf0aee
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
معايرة عضلة القلب T2 و T1 مقابل تركيز الحديد
Translated title (French)
Étalonnage des T2 et T1 myocardiques par rapport à la concentration de fer
Translated title (Spanish)
Calibración de T2 y T1 miocárdicos frente a la concentración de hierro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1982306255
DOI
10.1186/s12968-014-0062-4

Is supplement to
https://openalex.org/W2334684332 (Other)
https://openalex.org/W2329788212 (Other)
https://openalex.org/W2317166167 (Other)
https://openalex.org/W2316391835 (Other)
https://openalex.org/W2316012110 (Other)
https://openalex.org/W2140238724 (Other)
https://openalex.org/W2093358687 (Other)
https://openalex.org/W2079884702 (Other)
https://openalex.org/W2032221481 (Other)
https://openalex.org/W1965258130 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1563014266
  • https://openalex.org/W1568687096
  • https://openalex.org/W1924462367
  • https://openalex.org/W1963682535
  • https://openalex.org/W1967536168
  • https://openalex.org/W1967657836
  • https://openalex.org/W1969938711
  • https://openalex.org/W1972367839
  • https://openalex.org/W1972647898
  • https://openalex.org/W1975289416
  • https://openalex.org/W1979158789
  • https://openalex.org/W1991976348
  • https://openalex.org/W1995149316
  • https://openalex.org/W2001926365
  • https://openalex.org/W2005021327
  • https://openalex.org/W2008899039
  • https://openalex.org/W2013024435
  • https://openalex.org/W2034412215
  • https://openalex.org/W2038090753
  • https://openalex.org/W2039595358
  • https://openalex.org/W2049877822
  • https://openalex.org/W2050112253
  • https://openalex.org/W2055032241
  • https://openalex.org/W2056044048
  • https://openalex.org/W2060910458
  • https://openalex.org/W2065191067
  • https://openalex.org/W2069918539
  • https://openalex.org/W2073632465
  • https://openalex.org/W2077429231
  • https://openalex.org/W2080143672
  • https://openalex.org/W2081080134
  • https://openalex.org/W2087534197
  • https://openalex.org/W2098484245
  • https://openalex.org/W2099734282
  • https://openalex.org/W2100073138
  • https://openalex.org/W2108218317
  • https://openalex.org/W2108344872
  • https://openalex.org/W2112875098
  • https://openalex.org/W2116663555
  • https://openalex.org/W2117828918
  • https://openalex.org/W2129605927
  • https://openalex.org/W2132401137
  • https://openalex.org/W2133662247
  • https://openalex.org/W2134950162
  • https://openalex.org/W2143404577
  • https://openalex.org/W2157208233
  • https://openalex.org/W2166730639
  • https://openalex.org/W2327679872
  • https://openalex.org/W3191023531
  • https://openalex.org/W4254161491
  • https://openalex.org/W4254321319