CT und MRT zur Koronardiagnostik

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1 CT und MRT zur Koronardiagnostik Prof. Dr. W. Moshage Klinikum Traunstein Medizinische Abteilung (Kardiologie, Angiologie, Pneumologie, Intensivmedizin) Sowohl die Kernspintomographie (MRT) wie die Computertomographie (CT) sind als Schnittbildverfahren zur Darstellung des Herzens mit dem primären Ziel einer direkten morphologischen Abbildung geeignet. Während die Aufnahmesequenzen des Kardio-MR über die letzten 20 Jahre kontinuierlich von einer schemenhaften hin zu einer sehr schnellen (quasi real time ) und exakten Abbildung des Herzens optimiert wurden, hat das Cardio-CT erst durch die Entwicklung der Elektronenstrahltomographie, in den letzten Jahren zusätzlich der Vielzeilen-Computertomographen, unter Verwendung sehr schneller Bildaufnahmegeschwindigkeiten Eingang in die klinische Diagnostik erfahren. Darüber hinaus ermöglichen beide Verfahren jedoch bei schnellen Akquisitionszeiten und gleichzeitig hoher Ortsauflösung auch eine Beurteilung des Myokards bezüglich Funktion und Perfusion. Die Beurteilung von Morphologie und Funktion des Herzens erfolgt heute in der klinischen Kardiologie fast ausschließlich mit Hilfe der Echokardiographie. Als Alternative kann die Kernspintomographie eingesetzt werden bei solchen Patienten, die echokardiographisch nicht ausreichend gut untersucht werden können und als ergänzende Diagnostik bei speziellen Fragestellungen wie intra- und perikardialen Tumoren, komplexen Vitien und Pathologien der großen Gefäße. Der klinische Stellenwert des Cardio-CT ist für diese Fragestellung aufgrund der notwendigen Exposition von Röntgenstrahlen einerseits und der hervorragenden Möglichkeiten des Kardio- MR mit Ausnahme von Herzschrittmacher- oder ICD-Trägern andererseits eher gering. Aus den gleichen Gründen bei gleichzeitig reduzierter Ortsauflösung hat auch die nuklearkardiologische Diagnostik der Ventrikelfunktion praktisch keine klinische Bedeutung mehr. Hohe Ortsauflösung bei weitgehend bewegungsartefaktfreier Abbildung durch sehr schnelle Bildakquisition sind andererseits ideale Voraussetzung zur direkten morphologischen Darstellung der Koronararterien, die aufgrund ihres relativ kleinen Diameters und der schnellen Eigenbewegung des Herzens, die noch durch die Atemexkusionen überlagert werden, nicht-invasiv nur schwer präzise abbildbar sind. Für die nicht-invasive Darstellung der Koronararterien ist derzeit das Cardio-CT dem Cardio-MRT vor allem aufgrund einer besseren Ortsauflösung eindeutig überlegen [3]. Für klinische Anwendungen zur nichtinvasiven Beurteilung der Koronararterien wird deshalb derzeit praktisch ausschließlich die Computertomographie eingesetzt. Technische Mindestanforderung sind dabei die Verwendung von Elektronenstrahltomographen oder moderner Vielzeilen- Cts [10, 47]. Dabei umfasst die nicht-invasive Darstellung der Koronararterien drei unterschiedliche Anwendungen: 1. den quantitativen Nachweis von koronaren Kalzifizierungen 2. den Nachweis von nicht-kalzifizierten Plaques und 3. die Quantifizierung von koronaren Stenosen. Dabei hat der insbesondere der Nachweis von kalzifizierten und nicht-kalzifizierten koronaren Plaques bei asymptomatischen Patienten eine neue Qualität der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung ermöglicht [7, 41, 42, 44]. Die Bildung von koronaren Kalzifizierung muss dabei als aktiver Prozess verstanden werden, der bereits in einer sehr frühen Phase der koronaren Atheromentstehung auftritt. Im Gegensatz zu allen konventionellen diagnostischen

2 Methoden einschließlich aller Belastungsuntersuchungen und einschließlich der nuklearkardiologischen Diagnostik kann über den Nachweis koronarer Kalzifizierungen eine koronare Atheromatose bereits in frühen, hämodynamisch (noch) nicht wirksamen Stadien und deshalb in vollständig asymptomatischen Stadien diagnostiziert werden [11, 14, 46]. Vergleichende Untersuchungen mit den intravaskulärem Ultraschall (IVUS) belegen, dass koronare Kalzifizierungen wie nicht-kalzifizierte Plaques mit dem Cardio-CT nicht-invasiv mit hoher Genauigkeit diagnostiziert werden können [9]. Durch Langzeitbeobachtungen ist zwischenzeitlich gut belegt, dass der Nachweis von koronaren Kalzifizierungen über den bekannten Stellenwert der konventionellen arteriosklerotischen Risikofaktoren hinaus, teilweise sogar unabhängig davon, ein für koronare Ereignisse prognostisch ungünstiger Faktor ist [8, 15, 35, 52, 53]]. Bei Patienten ohne nachweisbare Koronarkalzifizierungen ist das Risiko, in den folgenden Jahren ein koronares Ereignis zu erleiden, dagegen sehr gering. Grundsätzlich stellt sich natürlich die Frage, bei welchem Kollektiv eine derartig technisch aufwendige diagnostische Untersuchung sinnvoll sein kann. Bei Patienten mit einer typischen Angina pectoris Symptomatik ist die Anwendung der Methode primär nicht indiziert. Solche Patienten sollten möglichst rasch einer konventionellen kardiologische Diagnostik ggf. einschließlich Belastungsuntersuchung und Koronarangiographie zugeführt werden. Sinnvolle Indikationen zum quantitativen Nachweis von koronaren Kalzifizierungen konzentrieren sich deshalb in erster Linie auf asymptomatische Personen. Ein flächendeckendes Screening der Gesamtbevölkerung ist dabei allerdings schon aus ökonomischen Gründen ebenfalls nicht angezeigt. Patienten mit einem sehr niedrigem kardiovasculärem Risiko kalkuliert nach den traditionellen Risikoscores (Framingham, PROCAM) werden bei sehr niedriger Krankheitswahrscheinlichkeit aus demselben Grund als nicht indiziert angesehen. Umgekehrt wird die Indikation zur Untersuchung bei Patienten mit sehr hohem traditionellen Risikoprofil deshalb nicht als sinnvoll angesehen, weil bereits unabhängig vom koronaren Kalknachweis eine strikte Risikoreduktion indiziert ist. Geeignet zum quantitaven koronaren Kalknachweis sind deshalb in erster Linie asymptomatische Personen mit einem, nach den traditionellen Risikofaktoren kalkuliertem, intermediärem kardiovaskulärem Risikoprofil [55]. Bei einem so gezielt indizierten Einsatz des Cardio-CT zur quantitativen Erfassung von koronaren Kalzifizierungen können sich für den individuellen Patienten weitere diagnostische und therapeutische Konsequenzen ergeben. Voraussetzung ist allerdings eine Einbindung dieser Zusatzdiagnostik in eine vollständige kardiologische Basisdiagnostik einschließlich der Erhebung von Anamnese, körperlichem Untersuchungsbefund, Erfassung der konventionellen Risikofaktoren und ggf. einer Belastungsuntersuchung. Keinesfalls kann aus dem Nachweis von Koronarkalk alleine die Indikation zu einer invasiven Herzkatheteruntersuchung abgeleitet werden. Das weitere Procedere muss in Verantwortung des behandelnden Kardiologen festgelegt und durchgeführt werden. Auch bei fehlender klinischer Symptomatik und negativem Ischämienachweis ist bei koronarem Kalknachweis immer eine strenge Risikomodifikation im Sinne einer Sekundärprophylaxe und die prophylaktische Gabe von 100 mg Aspirin pro Tag gerechtfertigt [5, 6, 12]. Über den koronaren Kalknachweis hinaus kann mit dem Cardio-CT aber auch der Nachweis von nicht-kalzifizierten Plaques geführt werden. Damit ist, wie vergleichende Untersuchungen mit dem intravaskulärem Ultraschlall (IVUS) zeigen, auch eine Plaquesdifferenzierung möglich geworden [48]. Während das klassische Kalkscreening ohne Kontrastmittel durchgeführt wird, muss für die Darstellung nicht-kalzifizierter Plaques intravenös Röntgenkontrastmittel appliziert werden. Inwieweit sich aus der Diagnostik nichtkalzifizierter Plaques allerdings ein weiterer diagnostischer oder therapeutischer Zugewinn ergibt bleibt noch abzuwarten.

3 Die nicht-invasive Beurteilung von koronaren Stenosen mit dem Cardio-CT (CT- Angiographie, CTA) ist, wie vergleichende Untersuchungen mit der invasiven Koronarangiographie belegen, nach intravenöser Kontrastmittelgabe ebenfalls mit hoher Genauigkeit möglich. So sind in den letzten Jahren mit der Elektronenstrahltomographie, dem 4- und in neuerer Zeit dem 16-Zeilen CT nicht-invasive Darstellungen von Koronarstenosen gelungen, die bisher unvorstellbar waren. Im Vergleich mit der konventionellen Angiographie zur Beurteilung von Koronarstenosen liegen die Sensitivitäten für diese Methode zwischen ca. 75% und 95 % bei Spezifitäten zwischen ca. 80% und 97%. Dabei unterscheiden sich die erzielten Ergebnisse grundsätzlich darin, ob die Evaluierung auf die proximalen Drittel der Koronaren Hauptgefäße beschränkt wurde oder nicht, ob nur hochgradige Stenosen und Verschlüsse, oder auch mittelgradige Stenosierungen detektiert wurden, sowie darin, ob nicht sicher beurteilbare Gefäßsegmente primär von der Evaluierung ausgeschlossen wurden oder nicht. Nicht beurteilbare Gefäßsegmente finden sich bei ca. 20% der koronaren Hauptgefäße und sind überwiegend verursacht durch ausgeprägte, circuläre Kalzifizierungen, Bewegungsarterfakte, Atemartefakte und Überlagerungen durch Venen. Damit ist das kontrastmittelverstärkte Cardio-CT natürlich keine generelle Alternative zur invasiven Koronarangiographie. Bei sehr hohen negativ-prädiktiven Werten von > 95% eignet sich die Methode aber sehr gut zur Ausschlussdiagnostik einer Koronaren Herzerkrankung bei Patienten mit fraglicher Symptomatik und geringer Krankheitswahrscheinlichkeit, weil bei Ausschluss einer Stenosierung in einem gut beurteilbaren Koronarsegment mit höchster Sicherheit auch keine Stenosierung vorliegt. Darüber hinaus eignet sich diese Methode ausgezeichnet zur Beurteilung von artokoronaren Bypässen [1] und zum Nachweis, sowie zur Beurteilung des anatomischen Verlaufs von Koronaranomalien [39]. Mit den oben geschilderten Anwendungen stößt das Cardio-CT in eine diagnostische Nische, die derzeit weder mit nuklearmedizinischen Verfahren noch mit dem Cardio-NMR ausgefüllt werden kann. Allerdings ist das Cardio-MRT der Computertomographie bezüglich der Koronarabbildung derzeit nur aufgrund einer geringfügig schlechteren Ortsauflösung unterlegen [3]. Trotzdem sind mit der Kernspintomographie sowohl eine nicht-invasive Darstellung von koronaren Stenosen wie auch von Plaques im arteriellen Gefäßsystem möglich [16, 18,19, 21, 28, 33, 37, 43, 50, 51]. Bei weiterer Verbesserung der Ortsauflösung und damit der Bildqualität ist ein klinischer Einsatz der Kernspintomographie auch für solche Fragestellungen jederzeit vorstellbar. Der Schwerpunkt klinischer Anwendungen der Kernspintomographie liegt derzeit aber neben der morphologischen Darstellung des Herzens bei intra- und perikardialen Tumoren, komplexen Vitien und Pathologie der großen Gefäße vor allem in der in der Beurteilung von Störungen der Ventrikelfunktion (Dobutamin- Stressecho) und der Perfusion (Adenosin) unter Belastung, sowie in zunehmendem Maße in der Beurteilung der Ausdehnung und Lokalisation von Myokarddefekten, wie sie im Rahmen von Infarkten, aber auch von Myokarditiden auftreten können. Als Standard-Belastungsuntersuchung in der Kardiologie zum Ausschluss oder Nachweis einer myokardialen Ischämie ist nach wie vor das Belastungs-Elektrokardiogramm anzusehen. Zur Verbesserung von Sensitivität und Spezifität kann die Stressechokardiographie und/oder das Myokardszintigramm unter Belastung eingesetzt werden [34]. Während die Stressechokardiographie nach unter Belastung auftretenden Motilitätsstörungen als Ischämiefolge sucht, misst die Myokardszintigraphie die Homogenität der Distribution eines markierten Tracers im Myokard in Ruhe und unter Belastung. Beide Untersuchungsmethoden sind stark von der Erfahrung des Untersuchers abhängig. Bei erfahrenen Untersuchern können Ergebnisse und Aufwand beider Methoden als vergleichbar angesehen werden, für den Patienten verbleibt allenfalls der Nachteil einer notwendigen Strahlenexposition unter Verwendung der nuklearkardiologischen Diagnostik. Der technische Aufwand einer Kernspintomographie ist auch im direkten Vergleich mit diesen Methoden relativ hoch. Dafür

4 ermöglicht die Dobutrex-Kernspintomographie bei wesentlich besserer Ortsauflösung als die Myokardszintigraphie eine objektivierbare Beurteilung der myokardialen Motilität in allen Wandabschnitten, auch der echokardiographisch oft schwer einsehbaren Wandabschnitte wie der posterioren linksventrikulären Wand. Sensitivitäten und Spezifitäten der Kernspintomographie sind aus diesen Gründen der Stressechokardiographie überlegen [30]. Die Beurteilung einer myokardialen Perfusion mittels Magnetresonanztomographie wurde bereits 1997 tierexperimentell (Mikrosphären) und klinisch (intrakoronare Doppler- Flußmessung) an Patienten evaluiert [56]. Über eine first-pass Darstellung kann die myokardiale Perfusion bzw. Perfusionsreserve unter Adenosinstimulation mittels NMR ortsgenau bestimmt werden [56]. Auch im Vergleich mit der invasiven Koronarangiographie bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung findet sich prospektiv eine sehr hohe diagnostische Genauigkeit [17, 31]. Mit dieser Möglichkeit einer technisch zwar aufwendigen, aber sehr genauen, nicht-invasiven Ischämiediagnostik am Herzen beinhaltet das Cardio-MRT ein sehr hohes diagnostisches Potential, das sicher in den nächsten Jahren verstärkt genutzt werden wird. Von außerordentlich hoher klinischer Bedeutung ist in der Kardiologie die Differenzierung zwischen irreversibel geschädigtem Myokard und reversibel reduzierter Kontraktionsstörung im Sinne von stunning myocardium oder hybernating myocardium. Nicht nur aus prognostischer Sicht, sondern speziell auch unter dem Gesichtspunkt einer möglichen Revaskularisation bei ischämisch bedingter Kontraktionsstörung ist diese Differenzierung zur optimalen Therapieplanung wichtig. Als diagnostischer Standard galt dafür bisher die PET (FDG)- Untersuchung. Mit der kontrastverstärkten Myokarddarstellung im Sinne eines `late enhancements` mittels Magnetresonanztomographie [20] steht heute eine Methode zur Verfügung, die auf nicht-invasivem Wege ohne Strahlenexposition für den Patienten eine zuverlässige Differenzierung zwischen reversibel und irreversibel gestörter myokardialer Kontraktilität erlaubt. Die Ergebnisse korrelieren gut mit den Ergebnissen der PET- Untersuchung [22, 25]. Aufgrund der besseren Ortsauflösung erlaubt die kernspintomographische Methode jedoch auch eine genaue Differenzierung zwischen transmuraler und nicht-transmuraler Infarzierung. Einer nuklearkardiologischen SPECT- Untersuchung ist diese Methode überlegen [27, 54]. Zumindest in der Hand von mit der Methode und der klinischen Problematik vertrauten Kardiologen steht damit eine neue, einfach anzuwendende und gleichzeitig ortsgenaue diagnostische Möglichkeit zur Vitalitätsdiagnostik des Ventrikelmyokards zur Verfügung, die klinisch verstärkt eingesetzt wird.

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