External ablation of ischemic ventricular tachycardia in an animal infarct model using a scanned proton beam
Final Report Abstract
Hintergrund: Nicht-invasive kardiale Ablation mit radiotherapeutischen Methoden ist eine neuartige Methode zur Behandlung ventrikulärer Tachykardien. Obwohl kürzlich erste Ergebnisse einer klinischen Anwendung berichtet wurden, sind viele grundlegende Fragen zu Dosierung, Nebenwirkungen und zeitlichem Verlauf der Effekte ungeklärt. Aufgabenstellung: Entwicklung eines Workflows zur multimodalen Identifikation des Bestrahlungszielvolumens in einem Schweinemodell nach Myokardinfarkt, Erhebung klinischfunktioneller Parameter während einer Nachverfolgung von bis zu 30 Wochen nach Bestrahlung und schließlich quantitative histopathologische Untersuchung bestrahlter vs. unbehandelter Narbe. Ergebnisse: Nach Etablierung eines Myokardinfarktmodells im Schwein konnten wir einen multimodalen Workflow (kontrastverstärktes Kardio-MRT, elektroanatomisches Mapping, Kardio- CT) entwickeln, um das Bestrahlungvolumen zu identifizieren und in das Radiotherapie- Planungssystem einzuspeisen. Nach erfolgter Strahlentherapie eines Teils der Myokardnarbe konnten wir im Verlauf von bis zu 30 Wochen Nachverfolgung in regelmäßigen KardioMRT-Untersuchungen alles 4 Wochen zeigen, dass die kardiale Funktion (LVEF und Herzindex) durch die Strahlentherapie nicht beeinträchtigt wurde. Darüberhinaus konnten wir MR-morphologisch typische Muster im delayed enhancement der bestrahlten Narbe über die Zeit identifizieren. In der abschließenden histopathologischen Untersuchung zeigten sich die bestrahlten Narbenareale mit deutlich weniger viablen Myozytenbündeln als die nicht bestrahlten. Überlebende Kardiomyozyten in der Narbe gelten als morphjologisches Korrelat des arrhythmogenen Substrats. In einem parallelen Projekt konnten wir ein bereits am Markt verfügbares System zum nichtinvasivem Mapping von Rhythmusstörungen hinsichtlich der räumlichen Genauigkeit validieren. Es zeigte sich, dass zwischen dem tatsächlichen Ursprungsort einer kardialen Erregung und dem vom System rekonstruierten Ort im Median 20,7 mm lagen. Nicht-invasives Mapping ist ein wichtiger Baustein in einem zukünftigen vollständig katheterfreien Therapieansatz, und diese Validierungsdaten erlauben, die systemimmanenten Ungenauigkeiten in die Ablationsplanung einzubeziehen.
Publications
- Left Ventricular Function After Non-Invasive Cardiac Ablation Using Proton Beam Therapy In A Porcine Model. Heart Rhythm. 2019
Hohmann S, Deisher AJ, Suzuki A, Konishi H, Rettmann ME, Merrell KW, Kruse JJ, Newman LK, Parker KD, Monahan KH, Foote RL, Herman MG, Packer DL
(See online at https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2019.04.030)
