Forskningsprotokol Titel - Institutleder til klinisk medicin - Aarhus ...
Forskningsprotokol Titel - Institutleder til klinisk medicin - Aarhus ...
Forskningsprotokol Titel - Institutleder til klinisk medicin - Aarhus ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Forskningsprotokol</strong><br />
<strong>Titel</strong>: Billeddiagnostisk evaluering af human placenta in vivo og in vitro<br />
Projektansvarlig: Anne Staub Rasmussen, stud. med.<br />
Klinisk problems<strong>til</strong>ling<br />
Når svær placentainsufficens[1] optræder før graviditetsuge 32, skal man afveje risikoen ved at<br />
fortsætte graviditeten imod risikoen ved præterm forløsning mht fosterskade og evt. fosterdød<br />
[2,3,4,5,6]. I dag vurderes graden af placentainsufficiens primært ved ultralyd (UL)-skanning<br />
af selve fosteret, hvor man lægger særlig vægt på Doppler-flow målinger i forskellige venøse<br />
og arterielle kar. Det er med UL ikke muligt at vurdere selve moderkagefunktionen. En af de<br />
potentielle risici ved nedsat blodflow er hypoksisk <strong>til</strong>stand i fosteret. Blod fra fosteret<br />
transporteres i de to navlearterier <strong>til</strong> placenta. Blodet i navlearterierne har et lavt indhold af ilt<br />
og et højt indhold af kuldioxid. Når blodet passerer placenta binder hæmoglobinet effektivt<br />
ilten <strong>til</strong> sig. Samtidig diffunderer kuldioxid over <strong>til</strong> moderen, via kapillærerne i placenta. Efter<br />
ilt og kuldioxidudvekslingen i placenta transporteres blodet <strong>til</strong>bage <strong>til</strong> fosteret via navlevenen.<br />
Det iltholdige blod transporteres videre <strong>til</strong> fosterets venstre hjertekammer, der forsyner hjertet<br />
og hjernen med iltrigt blod. En reduktion i iltet blod (hypoksæmi) <strong>til</strong> fosteret vil medføre<br />
nedsat iltmætning i arterieblodet og fosteret forsvarer sig mod hypoksæmi ved at benytte et<br />
mere effektivt iltoptag og en reduceret metabolisk aktivitet. En af konsekvenserne kan være en<br />
nedsat vækst hos fosteret. En mere alvorlig iltmangel vil medføre en hypoksisk <strong>til</strong>stand, hvor<br />
de perifere organer først bliver påvirket<br />
Almindelige <strong>klinisk</strong> anvendelige foster-undersøgelsesmetoder (EKG, CTG, UL, m.fl.) kan ofte<br />
diagnosticere malfunktioner eller dårlig trivsel, men ofte er det ikke muligt at klarlægge den<br />
underliggende fysiologiske årsag. Det er således ikke muligt direkte at detektere hypoksiske<br />
<strong>til</strong>stande i fosteret. Da placenta direkte forbinder fosteret med ilt og næring, vil dette<br />
forskningsstudium forsøge at karakterisere mistrivsel af fosteret indirekte ud fra undersøgelser<br />
af placenta. Formålet med dette <strong>medicin</strong>ske forskningsår er derfor at benytte avanceret MRskanning<br />
in-vivo som nye mulige metoder <strong>til</strong> fysiologisk indsigt af placenta. Et delformål er<br />
yderligere at undersøge om MR- og CT-skanning af placenta perfunderet med kontrastmiddel<br />
in vitro kan udrede områder med dårlig karforsyning.<br />
Vores hypoteser er:<br />
1. at
i) ændringer i BOLD MRI afhænger af ændringer i iltoptag <strong>til</strong> fosteret og<br />
ii) at in-vivo ændringer i iltoptag korrelerer med UL blodflow data.<br />
2. at in vitro placenta angiografi med MR og CT er en mulig teknik <strong>til</strong> strukturel<br />
identifikation af kar i placenta, og at volumetriske teknikker kan appliceres. Histologi<br />
kan anvendes <strong>til</strong> mikrostrukturel evaluering.<br />
3. at<br />
i) in vitro kvantitering af placenta (volumen, blodvolumen, m.v.) korrelerer<br />
med fosterets størrelse (vægt og mål) og<br />
ii) placentae der har vist en lille BOLD-effekt medfører reduktion i fosterets<br />
størrelse (vægt og mål)<br />
Som opsummering, så er det overordnede formål med dette <strong>medicin</strong>ske forskningsår at belyse<br />
om billeddiagnostiske teknikker (MR og CT) og histologi anvendt på placenta kan bibringe<br />
med ny fysiologisk viden i fostermonitorering (fysiologi, trivsel, størrelse eller andet).<br />
Metode<br />
In vivo studier:<br />
Både raske gravide og gravide med placenta insufficiens MR-skannes med BOLD-teknik.<br />
Resultaterne sammenholdes med de obstetriske oplysninger (d.v.s. barnets størrelse og <strong>til</strong>stand<br />
ved fødslen, navlesnors pH og SBE, rygning, og Doppler-flow). Undersøgelsen af in vivo<br />
placentae foregår i samarbejde med et parallelt projekt, hvor de gravide i forvejen MRskannes<br />
med henblik fysiologisk/hæmodynamisk monitorering af fosterets lever og hjerne.<br />
Dette projekt er i forvejen godkendt af Videnskabs Etisk Komité. MR-målingerne på placenta<br />
in-vivo forventes ikke at medføre en udvidet MR-skanningstid for den gravide.<br />
Vi har i 2007 påvist på gravide får, at man med såkaldt BOLD-MR-skanning [7,8,9] kan<br />
kvantitere niveauet af anoksi i fosterets organer, bl.a. lever og hjerne. BOLD (Blood<br />
Oxygenation Dependent Level) MR-skanning anvendes i udstrakt grad <strong>til</strong> funktionelle MRI<br />
undersøgelser (fMRI) i hjernen, hvor man ikke måler CBF i absolutte værdier, men undersøger<br />
forskelle i gennemblødningen ved at sammenligne to <strong>til</strong>stande, fx kan det undersøges hvilke<br />
områder, der aktiveres under fx hvile<strong>til</strong>stand og aktiv neural <strong>til</strong>stand. Idet hjernens regionale<br />
gennemblødning af blod stiger betydeligt mere end iltforbruget i fysiologisk aktiverede<br />
områder, så stiger mængden af oxygeneret hæmoglobin i hjernen, og <strong>til</strong>svarende aftager<br />
mængden af deoxygeneret hæmoglobin. Imidlertid stiger hjernens blodvolumen også når
gennemblødningen stiger, hvilket fører <strong>til</strong> en øget mængde af både oxygeneret og<br />
deoxygeneret hæmoglobin, men det er den førstnævnte af disse to faktorer, der er<br />
dominerende, når det drejer sig om deoxyhæmoglobinmængden. Deoxyhæmoglobin er i<br />
modsætning <strong>til</strong> oxyhæmoglobin paramagnetisk og påvirker dermed MR-signalet, som bliver<br />
kraftigere, når mængden af deoxyhæmoglobin aftager.<br />
In vitro studier:<br />
Placenta indsamles ved sectio og bliver umiddelbart formalin-perfunderet med<br />
perfusionspumpe. Ca. 2 dage derefter udskiftes formalin med en opblanding af et MR<br />
kontraststof (Omniscan) og et CT kontrastmiddel (bariumsalt), og opbevares ved 5 ºC i en<br />
fosfatbufferopløsning. MR- og CT skanning foretages 0-3 dage derefter (alt efter<br />
skannerkapacitet og skannerbooking).<br />
MR- og CT-teknikker:<br />
Skanninger foretages med henholdsvis en <strong>klinisk</strong> MR skanner og en <strong>klinisk</strong> CT skanner. 3D<br />
MR skanning foretages med en gradient-echo baseret pulssekvens med isotrop-opløsning (fx<br />
0.3x0.3x0.3 mm 3 ). CT skanning foretages med i aksialt plan, og for begge teknikker kan de<br />
optagede data præsenteres tre-dimensionelt og overlejres med hinanden. Analyse sker med<br />
programmet Mistar analysis software. En avanceret strukturel repræsentation af MR og CT<br />
billeder vil forsøges udarbejdet i samarbejde med Center for Avanceret Visuel Interaktion<br />
(CAVI, <strong>Aarhus</strong> Universitet).<br />
Patologisk undersøgelse af placenta:<br />
Disse foretages med standard teknik <strong>til</strong>passet de enkelte placentaes MR-fund af overlæge<br />
Estrid Stæhr Hansen, Patologisk Institut.<br />
Statistik:<br />
Det er ikke umiddelbart muligt at foretage styrkeberegning mhp. hvor mange placentaer og<br />
hvor mange gravide, der bør inkluderes i dette studium. Antallet af gravide, der forløses på<br />
Århus Universitetshospital er dog så stort, at der næppe vil opstå problem med <strong>til</strong>gangen <strong>til</strong><br />
placentaer.<br />
Forskningsår <strong>til</strong>knytning og muligheder for gennemførelse<br />
Placentae afhentes på Gyn Afd. Y, Skejby Sygehus efter sectio og perfusionen af placentae vil<br />
foregå på Klinisk Institut, Skejby Sygehus. Herefter MR-skannes placentae på MR-centret og
CT-skannes på Radiologisk Afdeling, Skejby Sygehus. Mikroskopi af placentae foretages på<br />
Patologisk Institut, Århus Sygehus, Nørrebrogade.<br />
Etiske overvejelser<br />
Der forventes anvendt ca. 20 placentae (10 i hver gruppe). Undersøgelsen af in vivo placentae<br />
foregår i samarbejde med et andet projekt, hvor de gravide i forvejen skannes med henblik på<br />
BOLD-målinger på fosterets lever og hjerne. Dette projekt godkendes i forvejen af Videnskabs<br />
Etisk Komité. Der indhentes desuden samtykke om journalindsigt ved Data<strong>til</strong>synet.<br />
Tidsplan<br />
Studiet inddeles i 4 dele:<br />
1. Fiksering af placentae, samt MR og CT-angiografi af disse (ca. 4 mdr).<br />
2. Strukturel analyse og visuelt udviklingsarbejde (ca. 3 mdr).<br />
3. BOLD-MR-skanning af placentae in vivo (ca. 4 mdr).<br />
4. Databearbejdning og rapportskrivning (ca. 8 mdr).<br />
Rapportskrivning og artikelskrivning foretages løbende men selvfølgeligt primært i sidste del<br />
af forskningsåret.<br />
Vejledere<br />
Måned: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
1:<br />
2:<br />
3:<br />
4:<br />
Michael Pedersen, lektor, Klinisk Institut, <strong>Aarhus</strong> Universitet. Har stor erfaring med<br />
billeddiagnostiske teknikker.
Anne Sørensen, kursusreservelæge, Gyn./Obstet afd., Ålborg Sygehus. Har gennemført<br />
BOLD-MR af fårefostre in vitro og har netop fået udpeget abstract som et af de 5 bedste på<br />
verdenskongres i føtal <strong>medicin</strong>.<br />
Niels Uldbjerg, professor, dr. Med., Gyn./Obstet afd., Skejby Sygehus. Har en lang<br />
forskningsbaggrund.<br />
Estrid Stæhr Hansen, overlæge, Patologisk Institut, Århus Sygehus, Nørrebrogade. Har stor<br />
erfaring med mikroskopisk vurdering af placentae.<br />
Øvrige projektdeltagere<br />
Peter Agger, stud. med. Er aktuelt i gang med forskningsår og har erfaring med betjening af<br />
perfusions-pumpen.<br />
Thomas Sangild, datalog. Er <strong>til</strong>knyttet Center for Avanceret Visuel Interaktion, arbejder med<br />
frems<strong>til</strong>ling af 3D billeder.<br />
Referencer<br />
[1]Chaddha V, Viero S, Huppertz B, Kingdom J. Developmental biology of the placenta and<br />
the origins of placental insufficiency. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine 2004; 9: 357-<br />
369.<br />
[2]Lenstrup C, Uldbjerg N. Monitorering af intrauterin væksthæmning. Ugeskrift for læger<br />
2003; 165/46: 4397-4400.<br />
[3]Bamberg C, Kalache KD. Prenatal diagnosis of fetal growth restriction. Seminars in Fetal &<br />
Neonatal Medicine 2004;<br />
[4]Cetin I. Placental transport of amino acids in normal and growth-restricted pregnancies.<br />
European Journal of Obstetrics & Gynecology and reproductive Biology 2003; 110: 50-54.<br />
[5]Cetin I, Ronzoni S, Marconi A, Perugino G, Corbetta C, Battaglia F, Pardi G. Maternal<br />
concentrations and fetal-maternal concentration differences of plasma amino acids in normal
and intrauterine growth-restricted pregnancies. American Journal of Obstetric Gynecology<br />
1996; 174: 1575-1583.<br />
[6]Sibley CP, Turner MA, Cetin I, Ayuk P, Boyd CAR, D’Souza SW, Glazier JD, Greenwood<br />
SL, Jansson T, Powel T. Placental Phenotypes of Intrauterine Growth. Pediatric research 2005;<br />
58: 827-832.<br />
[7]Wedegärtner U, Tchirikov M, Schäfer S, Priest A, Kooijman H, Adam G, Schröder H.<br />
Functional MR Imaging: Comparison of BOLD Signal Intensity Changes in Fetal Organs with<br />
Fetal and Maternal Oxyhemoglobin Saturation during hypoxia in Sheep. Radiology 2006; 238:<br />
872-880.<br />
[8]Wedegärtner U, Tchirikov M, Koch M, Adam G, Schröder H. Functional magnetic<br />
resonance imaging (fMRI) for fetal oxygentaion during maternal hypoxia: initial results.<br />
Fortschr Röntgenstr 2002; 174: 700-703.<br />
[9]Wedegärtner U, Tchirikov M, Schäfer S, Priest A, Walther M, Adam G, Schröder H. Fetal<br />
Sheep Brains: Findings at functional Blood Oxygen Level-Dependent 3-T MR Imaging-<br />
Relationship to Maternal Oxygen Saturation during Hypoxia. Radiology 2005; 237: 919-926.<br />
[10]Gude NM, Roberts CT, Kalionis B, King RG. Growth and function of the normal human<br />
placenta. Thrombosis research 2004; 114: 397-407.
Kurser, der forventes fulgt ud over det obligatoriske kursusprogram<br />
1. MR-kursus forår 2008<br />
2. Grafisk frems<strong>til</strong>ling (32/25)<br />
3. Medicinsk digital billedbehandling (86/07)<br />
4. Skrift. videnskabelig præsentation (103/15)<br />
Vurdering fra vejleder