Patrones de Infección versus Inflamación en pacientes con prótesis valvulares cardíacas, injertos aórticos y dispositivos cardíacos mediante [18F]FDG-PET/Angio-TC (PET/CTA)

Abstract

L’endocarditis infecciosa (EI) representa un desafiament diagnòstic, especialment en pacients portadors de material protèsic, en què en molts casos no s’assoleix un diagnòstic concloent, ja que la capacitat diagnòstica dels criteris de Duke modificats està condicionada per les limitacions de l’cocardiografia. La tomografia per emissió de positrons amb 18F-fluordesoxiglucosa ([18F]FDG-PET/CT) combina una tècnica metabòlica amb gran sensibilitat per detectar activitat inflamatòria-infecciosa (PET) i una tècnica amb gran resolució anatòmica per valorar les lesions estructurals associades a l’endocarditis (TC), especialment si aquesta darrera és una angiotomografia cardíaca (CTA). El PET/CT(A) ha demostrat ser una eina diagnòstica útil per endocarditis protèsica, incrementant la sensibilitat dels criteris de Duke modificats, i s’ha inclòs a les guies de maneig d’endocarditis de la Societat Europea de Cardiologia (ESC 2015) com un criteri major de diagnòstic, i més recentment, a les guies de l’American College of Cardiology/American Heart Association (ACC/AHA 2020). El PET/CT(A) permet confirmar o descartar precoçment la sospita d’infecció, per això s’ha incorporat a l’algorisme diagnòstic d’endocarditis protèsica. Tot i això, les imatges després d’una cirurgia recent de recanvi valvular s’han d’interpretar amb cautela, ja que no hi havia evidència de les troballes “normals” en pròtesis no infectades, especialment en el postoperatori recent. Aquesta tesi doctoral es compon de dos articles que demostren que hi ha patrons morfometabòlics caracteritzables mitjançant PET/CTA que permeten diferenciar inflamació postquirúrgica d’infecció després de la implantació d’una pròtesi cardíaca. El primer article defineix els patrons característics de captació de [18F]FDG i els canvis anatòmics per PET/CTA durant el primer any després de l’implant d’una pròtesi valvular i la seva evolució en el temps. Conclou que és freqüent la captació de [18F]FDG en pròtesis implantades quirúrgicament, però que mostra un patró característic d’inflamació (distribució difusa i homogènia i d’intensitat lleu). Aquest patró, en absència de lesions anatòmiques, pot considerar-se normal, i aquests criteris de normalitat es mantenen estables durant el primer any després de la cirurgia, qüestionant la recomanació de les guies actuals de no fer un PET/CTA en els primers tres mesos després de la cirurgia. El segon treball ha tingut com a objectiu validar un nou paràmetre quantitatiu introduït a l’article previ, el “valve uptake index” (VUI), per millorar la classificació dels patrons de captació de FDG, algunes vegades visualment poc clars i exposats a subjectivitat. Aquest índex es correlaciona amb la distribució de l’activitat metabòlica de manera més objectiva i ha resultat ser un predictor independent d’endocarditis. A més, es van reavaluar i confirmar la utilitat dels criteris per PET/CTA utilitzats tradicionalment per al diagnòstic d’endocarditis protèsica. La combinació del VUI amb els criteris de diagnòstic previ incrementa la capacitat diagnòstica del PET/CTA. Com a conclusió, les troballes morfometabòliques secundàries a l’activitat inflamatòria després de la cirurgia d’implantació d’una pròtesi valvular cardíaca poden diferenciar-se raonablement de les troballes metabòliques i alteracions anatòmiques característiques d’endocarditis protèsica visualitzades en un PET/CTA. A més, s’ha desenvolupat i validat un nou paràmetre de diagnòstic, el VUI, aconsellable d’implementar en l’anàlisi dels casos de sospita d’endocarditis protèsica com a mesura complementària i objectiva, principalment en casos on el patró visual sigui dubtós.

La endocarditis infecciosa (EI) representa un desafío diagnóstico, especialmente en pacientes portadores de material protésico, en los que en muchos casos no se alcanza un diagnóstico concluyente, ya que la capacidad diagnóstica de los criterios de Duke modificados está condicionada por las limitaciones de la ecocardiografía. La tomografía por emisión de positrones con 18F-fluordesoxiglucosa ([18F]FDG-PET/CT) combina una técnica metabólica con gran sensibilidad para detectar actividad inflamatoria-infecciosa (PET) y una técnica con gran resolución anatómica para valorar las lesiones estructurales asociadas a la endocarditis (TC), especialmente si esta última es una angiotomografía cardíaca (CTA). El PET/CT(A) ha demostrado ser una herramienta diagnóstica útil para endocarditis protésica, incrementando la sensibilidad de los criterios de Duke modificados, y se ha incluido en las guías de manejo de endocarditis de la Sociedad Europea de Cardiología (ESC 2015) como un criterio mayor de diagnóstico, y más recientemente, en las guías de la American College of Cardiology/American Heart Association (ACC/AHA 2020). El PET/CT(A) permite confirmar o descartar precozmente la sospecha de infección, por lo que se ha incorporado al algoritmo diagnóstico de endocarditis protésica. No obstante, las imágenes tras una cirugía reciente de recambio valvular han de interpretarse con cautela, ya que no había evidencia de los hallazgos “normales” en prótesis no infectadas, especialmente en el postoperatorio reciente. Esta tesis doctoral se compone de dos artículos que demuestran que existen patrones morfometabólicos caracterizables mediante PET/CTA que permiten diferenciar inflamación postquirúrgica de infección tras la implantación de una prótesis cardíaca. El primer artículo define los patrones característicos de captación de [18F]FDG y los cambios anatómicos por PET/CTA durante el primer año tras el implante de una prótesis valvular y su evolución en el tiempo. Se concluye que es frecuente la captación de [18F]FDG en prótesis implantadas quirúrgicamente, pero que muestra un patrón característico de inflamación (distribución difusa y homogénea e intensidad leve). Este patrón, en ausencia de lesiones anatómicas, puede considerarse normal, y estos criterios de normalidad se mantienen estables durante el primer año tras la cirugía, cuestionando la recomendación de las guías actuales de no realizar un PET/CTA en los primeros tres meses después de la cirugía. El segundo trabajo ha tenido como objetivo validar un nuevo parámetro cuantitativo introducido en el artículo previo, el “valve uptake index” (VUI), para mejorar la clasificación de los patrones de captación de FDG, algunas veces visualmente poco claros y expuestos a subjetividad. Dicho índice se correlaciona con la distribución de la actividad metabólica de forma más objetiva y ha resultado ser un predictor independiente de endocarditis. Además, se reevaluaron y se confirmó la utilidad de los criterios por PET/CTA utilizados tradicionalmente para el diagnóstico de endocarditis protésica. La combinación del VUI con los criterios de diagnóstico previos incrementa la capacidad diagnóstica del PET/CTA. Como conclusión, los hallazgos morfo-metabólicos secundarios a la actividad inflamatoria tras la cirugía de implantación de una prótesis valvular cardíaca pueden diferenciarse razonablemente de los hallazgos metabólicos y alteraciones anatómicas característicos de endocarditis protésica visualizados en un PET/CTA. Además, se ha desarrollado y validado un nuevo parámetro de diagnóstico, el VUI, aconsejable de implementar en el análisis de los casos de sospecha de endocarditis protésica como medida complementaria y objetiva, principalmente en casos en donde el patrón visual resulte dudoso.

The diagnosis of infective endocarditis (IE) is challenging, especially in patients with prosthetic material, in whom in many cases a conclusive diagnosis is not reached, since the diagnostic performance of the modified Duke criteria is conditioned by the limitations of echocardiography. 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography ([18F]FDG-PET/CT) combines a metabolic technique with high ability to detect inflammatory-infectious activity (PET) and a technique with high anatomical resolution to assess structural IE-related lesions (CT), especially if the latter is a cardiac CT (CTA). PET/CT(A) has proven to be a useful diagnostic for prosthetic valve endocarditis, increasing the sensitivity of the modified Duke criteria, and has been incorporated as a major diagnostic criterion for IE in the 2015 European Society of Cardiology (ESC) guidelines, and more recently, in the American College of Cardiology/American Heart Association guidelines (ACC/AHA 2020). PET/CT(A) allows early confirmation or ruling out suspected infection, and has been incorporated into the diagnostic algorithm for prosthetic endocarditis. However, images after recent valve replacement surgery must be carefully evaluated, since there was no evidence of “normal” findings in non-infected prostheses, especially in the recent postoperative period. This doctoral thesis consists of two articles that demonstrate that there are morphometabolic patterns by PET/CTA that allow differentiating postsurgical inflammation from infection after implantation of a prosthetic valve. The first article defines the characteristic [18F]FDG uptake patterns and anatomic changes by PET/CTA during the first year after a prosthetic valve implantation and their temporal evolution. It concludes that [18F]FDG uptake in often seen in surgically implanted prostheses, but showing a characteristic inflammation pattern (diffuse and homogeneous distribution and mild intensity). This pattern, in the absence of anatomical lesions, can be considered normal, and these criteria of normality remain stable during the first year after surgery, questioning the recommendation of current guidelines not to perform a PET/CTA in the first three months after surgery. The second work aimed to validate a new quantitative parameter introduced in the previous article, the “valve uptake index” (VUI), to improve the classification of the FDG uptake patterns, sometimes visually unclear and exposed to subjectivity. This index correlates with the distribution of metabolic activity in a more objective way and has been found to be an independent predictor for endocarditis. In addition, the utility of the traditionally used PET/CTA criteria for the diagnosis of prosthetic endocarditis was reassessed and confirmed. The combination of the VUI with the previous diagnostic criteria increases the diagnostic yield of PET/CTA. In conclusion, morpho-metabolic findings secondary to inflammatory activity after prosthetic heart valve implantation surgery can be reasonably differentiated from the metabolic findings and anatomical lesions characteristic of prosthetic endocarditis by PET/CTA. In addition, a new diagnostic parameter, the VUI, has been developed and validated, and is encouraged to be implemented in the evaluation of suspected prosthetic endocarditis by PET/CTA as a complementary and objective tool, mainly in cases where the visual pattern is doubtful.