• Sie sind hier:

• Startseite
• Forschung
• Klinische Forschung
• Forschung Radiologie
• Kardiologische Fragestellungen

Kardiologische Fragestellungen

Autor: Prof Dr. Georg Bachmann

Wissenschaftliche Projekte in der klinischen MRT

Technische Entwicklungen der kardialen MRT

Die MRT und CT haben in den letzten Jahren wichtige technische Weiterentwicklungen erfahren, so dass beide Methoden nicht nur für wissenschaftliche Studien am Herzen interessant waren, sondern auch zunehmend Eingang in die kardiale Routinediagnostik nahmen. Damit traten beide Methoden in Konkurrenz zu etablierten nicht-invasiven Methoden, wie Herzszintigraphie, Stress-Ultraschall und Positronen-Emissions-Tomographie (PET), aber auch zum invasiven Herzkatheter. Heute können durch MRT oder CT vielschichtige Fragen zu kardialen Erkrankungen beantwortet werden, die die Darstellung der Herzkranzgefäße, Funktion der Klappen, Kontraktilität der Herzkammern, sowie Perfusion, Vitalität und Stoffwechsel des Myokards einschließen.

Ein Untersuchung des Herzen mit der MRT war möglich, seit mitte der 80er Jahre durch die EKG-Triggerungen eine Bildgebung zu definierten Phasen der Herzaktion möglich war. Eine Messung dauerte damals noch ca. 3-5 Minuten, so dass auch bei flacher Atmung und zahlreichen Mittellungen immer noch erhebliche Bewegungsunschärfen entstanden. Durch die Entwicklung von „high-power“ Gradientensystemen (Gradienten-feldstärke bei ca. 40mT/m und Schaltzeiten < 100µs) können heute während eines Atemstillstandes die Herzkranzgefäße in 3D-Technik abgebildet werden, 3-5 Schichten während eines einzigen Herzzyklus akquiriert werden oder Funktionsstudien mit einer zeitlichen Auflösung von 20-40ms erreicht werden. In der CT wurde bis Ende der 90iger Jahre zunächst das Elektronenstrahl-CT (oder Elektronbeamtomography, EBT) für die kardiale Diagnostik eingesetzt. In vielen Studien zeigten sich dann aber auch deren Limitationen, die in der großen Schichtdicke, reduzierter Kontrastauflösung und begrenztem Einsatz in anderen Körperregionen lagen. Durch die Entwicklung der Mehrzeiler-Technologie (bis 16 Zeilen) ist das EBT heute weitgehend ersetzt worden. Bei Herzuntersuchungen sind Auflösungen von 0,6 mm in allen drei Raumebenen (isotrope Voxel) möglich und auch alle anderen Organe können in hoher Qualität wie in anderen Spirial-CT-Geräten untersucht werden.

Die Kerckhoff-Klinik hat die technischen Entwicklungen mit getragen. Bereits 1996 wurde ein 1,5 T MRT-Gerät (Vision, Fa Siemens) mit schnellem Gradientensystem in Betrieb genommen. 2001 kam dann das weiterentwickelte Gerät (Sonata, Fa: Siemens) hinzu, das noch leistungsfähigere Gradienten, aktuelle Sequenzen und verbesserte Auswertsoftware anbietet. Damit sind schnelle 3D-Techniken, Vielschichtperfusion und komplette Funktionsstudien in Atemstillstand möglich. Fragestellungen zur Morphologie, Funktion, Perfusion und Vitalität des Herzens können in einem einzigen Untersuchungsprotokoll zusammengefasst werden. Mit dem 16-Zeiler-CT steht seit Sommer 2003 ein ausgereiftes System zur hoch auflösenden Darstellung der Koronararterien und Bypassgefäße zur Verfügung. Es liefert nicht nur in wissenschaftlichen Studien eine hohe Sensitivität und Spezifität. Die schnelle Bildrekonstruktion, einfache Handhabung und hohe Reproduzierbarkeit von Bildern konstant hoher Qualität ermöglichen den Einsatz des CT-Gerätes auch in der Krankenversorgung und Vorsorgeprogrammen. Untersuchungen am Herzen werden seit 1996 in enger Kooperation zwischen Radiologen und Kardiologen durchgeführt. Die aktuellen wissenschaftlichen Studien zur kardialen MRT für die kardiologische Abteilung der Kerckhoff-Klinik sind an anderer Stelle von unserem Kardiologen Dr. Dill zusammengefasst.

Die kardiale MRT in der Erhebung morphologischer Befunde

In der MRT können alle Strukturen des Herzens verzerrungs- und überlagerungsfrei mit hoher Kontrast- und Ortauflösung dargestellt werden. In der Befundung werden die anatomischen Strukturen in ihren Proportionen und Maßen bewertet, sowie das Signalverhalten einzelner Gewebe in T1- und T2-gewichteten Sequenzen und nach intravenöser Kontrastmittelgabe beurteilt.

Eine große Bedeutung hat die MRT in der Abklärung von Herzfehlbildungen. Die Kerckhoff-Klinik unterhält zwar keine Kinderkardiologie. Trotzdem ergeben sich interessante Indikation bei den komplexen Fehlbildungen, die erst im Erwachsenenalter diagnostiziert werden, so wie in der Diagnostik von Spätfolgen nach Ross-, Follot-, Fontain- u.a. Operationen. Vorteile der MRT gegenüber dem Ultraschall sind die artefaktfreie Darstellung von rechtem Vorhof und Herzkammer. Zudem sind die großen herznahen Gefäße hinsichtlich Kaliber und Ursprung besser zu beurteilen. Herztumoren sind eine weitere primäre Indikation für die MRT. Größe, Lokalisation, Struktur und Anreicherungsverhalten nach Kontrastmittelgabe erlauben Rückschlüsse auf die Dignität und den Tumortyp. Beim Myokardinfarkt und der Myokarditis können mit T2-gewichteten Sequenzen entzündliche oder ischämische Ödeme im Myokard abgegrenzt werden. Das Anreicherungsverhalten von Kontrastmittel in der frühen (1-3 Minuten nach Applikation) oder späten Phase (nach 10-15 Minuten) liefert Aussagen zu akuten Entzündungsherden oder Nekrosen im Myokard.

Morphologie Herz - Vorhofmyxom: Gutartige Herztumoren sind glatt begrenzt und zeigen kein infiltratives Wachstum in das Myokard. Dieses Vorhofmyxom ist am Vorhofseptum angeheftet und pendelt mit jedem Herzschlag durch die Mitralklappe in den linken Ventrikel. Es nimmt gering Kontrastmttel auf (helle Flecken im Tumor).

Malignes Lymphom

Eine spezielle Technik ist die von Kim und Mitarb. 1999 entdeckte späte Anreicherung (“late enhancement“) von Kontrastmittel in akut nekrotischem Gewebe nach Myokardinfarkt und in Narbenarealen bei alten Infarkten. In einer eigenen Studie an 40 Patienten mit akutem Myokardinfarkt wurde gezeigt, dass durch das „Late enhancement“ eine eindeutige Differenzierung zwischen subendokardialem und transmuralem Infarkt möglich ist. Bisher galt, dass eine späte Anreicherung im Myokard immer nekrotisches Gewebe anzeigt. Mittlerweile konnte aber gezeigt werden, dass auch ausdehnte Fibroseareale bei Kardiomyopathien und Myokarditiden zur Mehranreicherung in der Spätphase führen. Mit der 3D-Technik wird der gesamte linke Ventrikel abgedeckt, so dass die Lokalisation und Ausdehnung von Infarkten -auch bei multiplen Lokalisationen -sehr exakt bestimmt werden kann. Schließlich kann die späte Anreicherung mit Funktionsstudien zur Erfassung von Wandbewegungsstörungen kombiniert werden. Wiederholte MRT-Untersuchungen an Infarktpatienten bestätigten, dass sich Kontraktionsstörungen bei subendokardialen Infarkte innerhalb von vier Wochen völlig erholen können, während transmurale Infarkte ein dauerhaft akinetisches Segment hinterlassen. Die gute Auflösung der MRT (ca. 1,6-2mm), die die exakte Beschreibung der Infarktausdehnung und die Kombination mit anderen Modalitäten erlauben heute eine sichere Differenzierung von gesundem Myokard, „stunned“ und „hibernating“ Myokard und definitiv nekrotischem Myokard.

Friedrich und Mitarb. zeigten bereits 1997, dass mit der MRT die Entzündungsaktivität einer Myokarditis beschrieben werden kann und ein akutes von einem chronischen Stadium unterschieden werden kann. Die akute Entzündung hoher Aktivität ist anhand regionaler Myokardödeme im T2-gew Bild zu erkennen, sowie fleckiger, oft zentral im Myokard gelegener Kontrasmittelanreicherung in der frühen und späten Phase. Im chronischen Stadium werden dann fleckige und irreguläre Anreicherungsmuster im zentralen Myokard nur noch in der späten Phase nach Kontrastmittelgabe gesehen, die vermutlich Narbenarealen entsprechen. Weitere Studien müssen zeigen, welche prognostische Bedeutung dem „late-enhancement“ nach Myokarditis zukommt. Zu diesen Fragen wurde eine eigene Studie mit aktuell 120 Patienten aufgelegt, bei der morphologische Befunde aus dem kardialen MRT mit klinischen Daten (Entzündungsparameter, Herzleistung, Belastbarkeit) korreliert werden.

Ein generelles Problem der MRT (und auch aller anderen bildgebenden Methoden) ist die schlechte Erfassung von diffusen interstitiellen Fibrosen im Myokard bei Ischämien, Kardiomyopathien und Klappenvitien. Mit der späten Anreicherung scheinen sich bisher nur makroskopische, plaqueartige Fibroseareale nachweisen lassen, die oft nur die „Spitze des Eisberges“ darstellen. Trotzdem hat die MRT neue Indikationen auch bei einigen Kardiomyopathien erlangt. Bei der HOCM können zum einen hypertrophe Wandabschnitte dokumentiert und eine Obstruktion der linksventrikulären Ausflussbahn verifiziert werden. Zudem können in der späten Anreicherung regelmäßig größere Narbenareale in stark hypertrophen Segmenten erfasst werden. Nach Therapie durch offene Myotomie oder kathetergesteuerte Seitastembolisation kann im MRT die Reduktion von hypertrophen Myokardsegmenten, die eröffnete linksventrikuläre Ausflussbahn oder eine embolisch induzierte Nekrose dokumentiert werden. Daher sollten Patienten mit HOCM regelmäßig vor und nach Operation in der MRT untersucht werden.

Große Hoffnung wurde in die Darstellung der Koronararterien mit MRT gesetzt, weil man glaubte, damit die große Anzahl an diagnotischen Katheterangiographien der Herzkrangefäße (zurzeit ca 660 000/Jahr in der BRD) reduzieren zu können. Eigene erste Studien zur MR- Koronarangiographie wurden bereits 1996 am MRT durchgeführt. Mit der damals vorhandenen Navigatortechnik konnten die Koronararterien nur im Bereich der proximalen Hauptstammsegmente sicher dargestellt werden. Bei dieser Technik wird während der Messung die Zwerchfellbewegung des gleichmäßig weiter atmenden Patienten fortlaufend registriert und ein 3D-Datensatz erhoben. Für die Bildrekonstruktion werden dann nur die Daten zu einer definierten Atemlage zugelassen, wodurch die Messung mit ca. 6 Minuten relativ lang wird. Auch konnte nicht das gesamte Herz abgebildet werden, sondern nur ein Ausschnitt von 6-8 cm Dicke im Bereich der Herzbasis. Durch die zahlreichen technischen Limitationen war die Nachweisrate für hämodynamisch signifikante Koronarstenosen reduziert. Über 40 bisher publizierte Studien zur Navigatortechnik wiesen eine Sensitivität von 60-85% und eine Spezifität von 75-90% aus, wobei die stark schwankenden Ergebnisse von der Patientenzahl, der Definition des Stenosegrades, der Einstellparameter und der Anzahl ausgewerteter Gefäßsegmente (nur proximale Gefäßabschnitte oder alle Koronaräste) abhing. Für die Darstellung von Bypassgefäßen waren unsere eigenen Ergebnisse mit der Navigatortechnik für die Beurteilung der Offenheit („patency“) gut. Die Auswertung von 539 Bypass-Gefäßen von 189 Patienten zeigte, dass die Patency mit einer Sensitivität und Spezifität von ca. 90% zu beurteilen war. Allerdings waren wichtige Fragen zu Blutfluss und Stenosen im Bypassgefäß und zum Zustand des angeschlossenen originären Koronargefäßes kaum möglich. Mit der neuesten Gerätegeneration stehen heute neben dem 3D-Navigator jetzt schnelle 3D-Techniken in Atemstillstand zur Verfügung. Die dafür benutzten FLASH oder TrueFISP-Sequenzen sind stark T1-gewichtet, so dass zusätzlich das Gefäßlumen mit einem Kontrastmittelbolus kontrastiert werden muss. Dann sind 3D-Rekonstruktionen des koronaren Gefäßbaum mit verschiedenen Algorithmen (MPR, MIP, Volumerendering, etc) möglich, die perfundiertes Gefäßlumen von stenosierender Wandverdickung unterscheiden helfen. Somit zeigen die bis heute gesammelten Zahlen, dass noch weitere technische Verbesserungen notwendig sind, bevor die MR-Koronarangiographie in der klinischen Diagnostik zum Ersatz der Katheterangiographie eingesetzt werden kann.

Zur Beschreibung morphologischer Befunde gehören auch metrische Daten zu den Herzkammern, Klappen und großen Gefäßen. In der Verlaufsbeobachtung kann ein zunehmender Durchmesser der linken Herzkammer eine Dekompensation anzeigen. Eine Wanddickenzunahme spricht für linksventrikuläre Hypertrophie. Die Vorhöfe sind bei Vorhoffflimmern und Klappenvitien vergrößert. Eine Ektasie der Aorta ascendens über 5,5 cm stellt eine Indikation zur Implantation einer Gefäßprothese dar. Die Planimetrie der Aortenöffnungsfläche ist die zuverlässigste Methode zur Graduierung einer Aortenstenose und zur Festlegung des Operationszeitraumes, was in einer Vergleichsstudie zwischen MRT, Echokardiographie und Herzkatheter gezeigt wurde.

Funktionsstudien in der kardialen MRT

Bereits 1997 wurde mit Funktionsstudien am Herzen begonnen. Durch die Kombination von EKG-Triggerung mit schnellen Gradientenecho-(GE)-Sequenzen können 12-16 Bilder in gleichen Zeitabständen in den Herzzyklus gestellt werden. Jedes einzelne Bild mit einer Zeitauflösung von 40-60ms stellt somit eine andere Phase im Herzzyklus dar (Phasenbilder), alle Bilder zusammen bilden die Bewegung des Herzens im Herzzyklus ab. Pro Herzzyklus wird für jedes Phasenbild jeweils nur ein schmales Bildsegment gemessen, so dass es ca. 16-24 Herzzyklen oder eine Atemanhaltephase braucht, bis bis alle Phasenbilder komplett sind. Werden die Phasenbilder nacheinander am Monitor abgespielt (Cine-Technik), entsteht der Eindruck einer gleichmäßigen Herzaktion. Durch geeignete Nachverarbeitungs-Software (z.B. Argus, Fa: Siemens) können aus den Phasenbildern quantitative Daten zur Pumpleistung der Herzkammern (systolische und diastolische Volumina, Muskelmasse, Ejektionsfraktion, Minutenvolumen, etc), zu Wandbewegungsstörungen (Hypo-, A-, Dyskinesie) und zum Blutfluss in einem Gefäß oder Kammerabschnitt berechnet werden.

Zur Erfassung globaler Funktionsdaten der Herzklammern wird das Herz lückenlos von der Herzbasis bis zur Herzspitze in Kurzachsenschnitten abgebildet. Man erhält so 10-12 Schichten mit jeweils 12-16 Phasenbildern. Sucht man nun das Phasenbild am Ende der Systole und der Diastole und markiert die inneren Konturen des linken oder rechten Ventrikels, können nach der Flächensummationsmethode bei bekannter Schichtdicke das enddiastolische und endsystolische Volumen, Schlag- und Herzminutenvolumen berechnet werden. Bereits 1992 hatte Higgins die MRT als „Goldstandard“ in der Erhebung volumetrischer Daten bezeichnet. Eine erste eigene Studie an 40 Probanden zeigte 1999, daß die Meßgenauigkeiten der Volumetrie für den linken Ventrikel bei 4-5% und für den rechten Ventrikel bei 7-9% (Intra- und Interobserver-Variabilität) liegen. Vom methodischen Ansatz her ist wichtig, daß die Volumina nach einem 3D-Verfahren bestimmt werden, das unabhängig von Modellvorgaben ist. Daher verwundert es nicht, dass die Volumetrie in der MRT genauer ist als im Ultraschall und Herzkatheter, was an 64 Patienten gezeigt wurde. Die klinische Bedeutung der Volumetrie mit MRT wurde schließlich an 343 Patienten mit Kardiomyopathien und koronarer Herzerkrankung gegenüber einem Kollektiv gesunder Probanden aufgezeigt. Die hohe Messgenauigkeit der Volumetrie macht die MRT vor allem in der Verlaufskontrolle nach medikamentöser und operativer Therapie der Herzinsuffizienz interessant. Dank neuer Therapieregimes (Dreikammerschrittmacher, ß-Blocker, AT2- und ACE-Hemmer, Assistsysteme) können Patienten selbst bei hochgradiger Herzinsuffizienz (EF < 35%), wo vor Jahren nur die Herztransplantation blieb, heute bei akzeptabler Lebensqualität und gebessertem NHYA-Stadium über Jahre geführt werden. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit der MRT können neue Konzepte zur Behandlung der Herzinsuffizienz selbst bei kleinen Patientenkollektiven schnell und eindeutig in der Verlaufskontrolle mit Volumetrie verifiziert werden.

Prinzip der Volumetrie

Funktionsdiagnostik mit der Volumetrie: Konturfindung in Systole und Diastole

Blutflußmessungen sind in der MRT möglich, wenn in einem Gefäß, Kammerabschnitt oder an einer Klappe ein laminarer Fluss mit gleichartiger Bewegung der Protonenkollektive herrscht. Dann entstehen messbare Phasenverschiebungen im Blut gegenüber der Umgebung, die in Phasenbildern wiedergegeben werden. Daraus kann wiederum die Flussgeschwindigkeit über den Herzzyklus berechnet und in Geschwindigkeits-Zeit-Kurven dargestellt werden. Bei bekannter Querschnittsfläche wird abschließend der lokale Fluss im Querschnitt berechnet. Flussmessungen können über Herzklappen durchgeführt werden, wobei aus antegradem und retrogradem Fluss die Regurgitationsfraktion bei Klappeninsuffizienzen berechnet werden kann. Misst man den Fluss durch die distale Aorta ascendens und den distalen Truncus pulmonalis (bzw. in beiden Aa. pulmonales) kann jeweils der totale Fluss durch den Körper- und den Lungenkreislauf bestimmt werden. Eine Anwendung ergibt sich für die Bestimmung des Shuntverhältnisses bei Shuntvitien (Vorhof- oder Ventrikel-septumdefekt, extrapulmonaler Shunt).

Flussmessungen können mit Volumenmessungen kombiniert werden. In zahlreichen eigenen Studien bei Patienten mit Klappenvitien konnte gezeigt werden, dass durch Messung des antegraden Flusses durch die Aorta und die A. pulmonalis, sowie durch Volumetrie des linken und rechten Ventrikels alle Klappenvitien quantifiziert werden können, und das unabhängig von der Zahl der betroffen Klappen und dem jeweiligen Vitientyp. Bei isolierten Shuntvitien stehen mit der Messung der Blutflüsse durch Körper- und Lungenstrombahn, sowie der Volumetrie von linkem und rechtem Ventrikel zwei voneinander unabhängige Methoden zur Bestimmung des Shuntverhältnisses zur Verfügung, so dass ein interner Messabgleich möglich wird. Für die Bestimmung globaler Funktionsdaten in der MRT reichen jeweils die Phasenbilder am Ende der Diastole und Systole aus. Viele Herzerkrankungen gehen mit einer interstitiellen Myokardfibrose einher, die zu einer Störung der Kontraktion und Relaxation der Herzkammer führt. Will man die Kontraktion während der Systole und seine Füllung während der Diastole im MRT genau studieren, braucht man alle Phasenbilder eines Herzzyklus, um eine hoch aufgelöste Volumen-Zeit-Kurve zu erstellen. Wir konnten zeigen, dass Störungen der Kontraktion und Relaxation bei HCM, DCM und ischämischer Kadiomyopathie eindeutig bereits bei einer zeitlichen Auflösung von 60ms zu erfassen und voneinander zu differenzieren sind (entspricht 12-16 Phasenbildern pro Zyklus). Hierbei müssen nicht alle 10-14 Schichten durch den Ventrikel ausgewertet werden, da sonst ca. 300-400 Einzelbilder auszuwerten sind. Drei Schichten durch den basisnahen, mittelventrikulären und apexnahen Ventrikel sind ausreichend. Mit den neuesten Geräten stehen heute Techniken zur Verfügung, mit denen weit über 20 Phasenbilder im Herzzyklus zu akquirieren sind, so dass zeitliche Auflösungen von <40ms möglich sind und Störungen der Kontraktilität noch besser zu diagnostizieren sind.

Weitere Anwendungen der Volumetrie werden zur Zeit geprüft. Ein Septumdefekt zwischen den Vorhöfen (ASD) führt zu einem Links-Rechts-Shunt mit Erweiterung des rechten Vorhofes und Ventrikels, sowie einem erhöhten Volumen im Lungenkreislauf. In der Regel wird bei einem Shuntverhältnis ? 1,5 die Indikation zur Operation gestellt. Eine Alternative zur Operation ist der Verschluss des Defektes durch einen kathetergesteuerten Okkluder. Der Okkluder aus geflochtenem Nitinoldraht sitzt auf einem Katheter, der unter Röntgenkontrolle im ASD platziert wird. Nach dem ASD-Verschluss untersuchten wir im MRT, wie schnell sich pathologische Funktionswerte des rechten Herzens (EDV, ESV, HMV) wieder normalisierten. Selbst eine ausgeprägte Rechtserweiterung bildete sich bereits nach einem Monat fast völlig zurück. Beim linksventrikulären Aneurysma als Folge eines Myokardinfarkts bestätigte die MRT, dass die Resektion von großen Aneurysmen zu einer signifikanten Reduktion der diastolischen Kammervolumina und zur signifikanten Verbesserung der Ejektionsfraktion führte.

Die zweite wichtige Aufgabe von Funktionsuntersuchungen in der MRT ist die Erfassung von lokalen Wandbewegungsstörungen (WBS) einer Herzkammer mit schnellen Gradientenecho-Sequenzen (z.B. FLASH und TrueFISP). WBS können dabei zunächst qualitativ hinsichtlich Hypo-, A- oder Dyskinesie eingeteilt werden. In Kurzachsenschnitten ist eine genaue Zuordnung der betroffenen Wandabschnitte zu definierten Wandsegmenten möglich. Möglich ist auch eine Berechnung der Wanddickenzunahme. Hierbei wird die prozentuale Zunahme der Wanddicke mit einer Software berechnet und in grauwert-kodierten Kreisdiagrammen („Bullaugendiagrammen“) abgebildet. Bei einer lokalen WBS bewegt sich das betroffene Segment nicht mehr synchron zu den benachbarten Segmenten. Dies führt zu einer Phasenverschiebung einzelner Segmente während der Herzaktion zueinander, so dass eine lokale WBS auch in Phasenbildern abgebildet werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist das „Tagging“. Zu Beginn der Systole wird mit schnellen Sättigungsimpulsen ein Gittermuster über einen Herzkammerschnitt gelegt, das im Verlauf einer normalen Herzaktion gleichmäßig verformt wird. Bei WBS wird das Gittermuster atypisch deformiert. Auch hier gibt es Bemühungen, die Deformation des Gitters quantitativ zu berechnen und farbig zu kodieren. Zusammenfassend ist allerdings festzustellen, dass fast alle quantitativen Verfahren eine aufwendige Nachverarbeitungssoftware erfordern und sich in der Praxis nicht durchgesetzt haben. Für die meisten klinischen Anwendungen genügt die einfache visuelle Beuteilung einer WBS hinsichtlich einer Hypo-, A- oder Dyskinesie.

Eine besondere Bedeutung hat die Erfassung lokaler Wandbewegungsstörungen (WBS) in der Abklärung der koronaren Herzerkrankung (KHK). Wird eine umschriebene Störung der Wandbewegung gesehen, schließen sich sofort weitere Fragen zur Ischämie oder Nekrose an, was wiederum ergänzende Studien zur Perfusion und Vitalität erfordert. Bessert sich die Kontraktilität eines primär hypo- oder akinetischen Segments unter Gabe von Dobutamin in low-dose (5-10mg/kgKg/min), ist es vermutlich an eine chronische Ischämie angepasst („hibernating“ Myokard). Eine ausbleibende Besserung einer Kontraktlitätsstörung spricht für Nekrose bzw. Narbe. Allerdings treten die meisten WBS bei KHK erst bei körperlicher oder medikamentöser Belastung auf, wobei vorher die koronare Flussreserve ausgeschöpft werden muss. Für diesen Stress-Tests ist wiederum das ß-mimetische und positiv inotrope Dobutamin geeignet, jetzt aber in hoher Dosierung (bis 40mg/kgKG/Min). In praxi wird während einer Stressuntersuchung das Dobutamin stufenweise in Schritten von 10mg bis zu 40mg/kgKG/min erhöht und eine Herzfrequenz von 140-160/min (evtl. unter zusätzlicher Gabe von Atropin) angestrebt. Dann wird das, von einer stenosierten oder verschlossenen Koronararterie versorgte Myokardsegment hypo- oder akinetisch. Eine große Multicenter-Studie an 208 Patienten aus Berlin (E. Nagel) hat gezeigt, dass die Stress-MRT eine Sensitivität von 89%, einer Spezifität von 96% und einer Rate nicht auswertbarer Befunde von 8% hat und dem Stress-Ultraschall als Alternativmethode überlegen ist. Trotzdem ist zu fragen, ob der Aufwand einesr Stress-MRT zur Detektion hypokinetischer Wandabschnitte bei KHK gerechtfertigt ist. Die hohe Herzfrequenz unter Doputamin erfordert besondere Sicherheitsmaßnahmen im MRT (ständige Überwachung aller Vitalfunktionen) und erlaubt nur wenige Phasenbilder im Herzzyklus zur Auswertung. Zudem liefert dieser Stress-Test prinzipiell keine anderen Informationen als der Stress-Ultraschall. Daher setzen wir in der Abklärung einer KHK alternativ auf Perfusionsuntersuchungen unter medikamentösem Stress. Diese Methode verfolgt einen anderen Ansatz als der Ultraschall, ist mit dem Adenosin als Stressagens wesentlich besser zu steuern, hat weniger Risken und kann mit anderen Methoden der kardialen MRT gut kombiniert werden.

Messung der Myokarddurchblutung unter medikamentösem Stress

Eine erste Perfusionsstudie zur Erfassung von minder durchbluteten Myokardsegmenten wurde in unserer Klinik 1997 bei 18 Patienten vor und nach Laserrevaskularisierung durchgeführt. Bei diesem Verfahren werden mit einem Laser von der Herzkammer aus multiple Bohrlöcher von ca. 1mm Durchmesser in die infarzierte, spitzennahe Herzvorderwand gebrannt. Nicht klar war damals, ob die häufig beschriebene klinische Besserung durch Steigerung der endoluminalen Perfusion bei offenen Bohrlöchern, Anregung der Durchblutung infolge Gefäßeinsprossung oder einfach durch iatrogene Durchtrennung von Schmerzfasern erfolgte. In der MRT wurde während der Messung ein Kontrastmittelbolus über eine Armvene injiziert, der anschließend die Herzkammern in das linksventrikuläre Myokard passierte („First-Pass-Studie“). Im Infarktareal ist die Myokarddurchblutung soweit reduziert, dass es dort zu einem verzögerten Anstieg der Signalintensität kommt. Bei Vergleich der Befunde vor und nach Laserrevaskularisation konnten wir keine signifikante Verbesserung der Myokardperfusion nachweisen. Das Ergebnis wurde auch von anderen Arbeitsgruppen bestätigt und erhärtet die dritte Erklärung für gelegentlich beobachtete klinische Besserungen (Durchtrennung von Nerven).

Für den Nachweis von ischämischen Myokardabschnitten, deren Lokalisation und Ausdehnung zunächst nicht bekannt ist, reicht eine Perfusionsuntersuchung in Ruhe nicht aus. Der Grund liegt auch hier in der koronaren Flussreserve. Die Durchblutung der Herzkranzgefäße kann um das 3-4 fache unter Belastung zunehmen, so dass erst Stenosen >90% in Ruhe zu sichtbaren Perfusionsdefekten in Ruhe führen. Daher muss der Patient mediamentös in eine Belastungs- oder Stress-Situation gebracht werden, wozu sich die beiden Koronardilatatoren Adenosin und Dipyridamol eignen. Aufgrund der besseren Steuerbarkeit bei einer Halbwertszeit von wenigen Sekunden bevorzugen wir das Adenosin. Mit den neuen Gerätegenerationen kann die Kontrastmittelpassage durch den Herzmuskel in 3-5 Messschichten gleichzeitig verfolgt werden und so Perfusionsdefekte zu allen Segmenten der linken Herzkammer genau zugeordnet werden. Das gesamte Meßprotokol einer Stress-MRT des Herzens dauert 30 Minuten und umfasst folgende Abschnitte: 1. Messung der Kontraktilität in Ruhe mit fünf Cine-Schichten, 2. Messung der Kontraktilität mit den fünf gleichen Cine-Schichten, zusammen mit Perfusionin einer First-Pass-Perfusionsstudie in drei Schichten unter Belastung mit Adenosin für 5-6 Minuten (Dosis 140µg/kgKG/min), 3. Messung der frühen und späten Kontrastmittelanreicherung im Myokard („late enhancement“) zum Nachweis von Infarktarealen und 4. Messung der Perfusion in Ruhe durch Wiederholung der First-Pass-Perfusion in den drei identischen Messschichten wie unter Stress. Mittlerweile werden ca. 400 Stress-Perfusionen im MRT pro Jahr in der Kerckhoff-Klinik durchgeführt. In einer vergleichenden Studie zwischen kardialem Stress-MRT, Myokardszintigraphie und Koronarangiographie wurde gezeigt, dass die MRT infolge der besseren Auflösung und des multimodalen Ansatzes der Szintigraphie überlegen ist. Subendokardiale und transmurale Infarkte sind differenzierbar. Nekrotische, ischämische und gesunde Myokardsegmente sind sicher zu lokalisieren. Die therapeutische Relevanz vieler Stress-Untersuchungen in der MRT ergibt sich daraus, dass bei ischämischem Segment ohne oder mit kleinem Nekroseareal in der Regel eine Revaskularisation sinnvoll ist, während bei alleinigen Nekrosen eine derartige Indikation zurückhaltend gestellt wird.

Stress-Perfusions MRI

SzintigraphieAngiographie

Die Untersuchung mit MRT (und auch CT) auf KHK sollte und immer vor dem Hintergrund aller anderen diagnostischen Methoden bewertet werden. Wir führen die Diagnostik auf KHK in der Regel in einem Stufenplan beginnend mit einfachen nicht-invasiven hin zu komplexen und invasiveren Untersuchungen durch. Die Eingangsuntersuchung beginnt mit Anamnese, körperlicher Untersuchung, Labor, Echokardiographie, Ruhe- und Belastungs-EKG, die von einem in der Kardiologie erfahrenen Arzt vorgenommen werden. Abhängig von den Befunden schickt er den Patienten zur weiterführenden bildgebenden Diagnostik mit Myokardszintigraphie, CT oder MRT. Je nach dem Ergebnis der einzelnen Methoden wird die Wahrscheinlichkeit einer KHK im Stufenplan neu eingeschätzt und die Indikation zur Herzkatheteruntersuchung überdacht. Dadurch werden die vorhandenen medizinischen Mittel einerseits rationell, kostengünstig und für den Patienten schonend eingesetzt, anderseits eine größtmögliche Sicherheit in der Erfassung der KHK erreicht.