Perfusionsszintigraphie zur Diagnostik der Lungenembolie

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© 2000
F. K. Schattauer Verlagsgesellschaft mbh
Perfusionsszintigraphie
zur Diagnostik der Lungenembolie
Th. Krause
Universitätsklinikum Freiburg, Radiologische Universitätsklinik, Abteilung Nuklearmedizin
(Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Dr. Dr. Ernst Moser)
Schlüsselwörter
Keywords
Lungenembolie, Perfusionsszintigraphie
Pulmonary embolism, lung scan
Zusammenfassung
Summary
Die kombinierte Ventilations-Perfusionsszintigraphie
ist ein einfaches, nichtinvasives und wenig belastendes
Untersuchungsverfahren. Mit dieser Methode können
selbst kleine und kleinste Lungenembolien mit hoher
Sensitivität nachgewiesen werden. Da ein Perfusionsdefekt keinen Rückschluß auf die Ursache der Durchblutungsstörung zuläßt, ist zur Steigerung der Spezifität
die gleichzeitige Beurteilung eines Röntgenthoraxbildes
und der Ventilation unabdingbar. Die Ausprägung der
Perfusionsstörung ergibt einen direkten Hinweis auf
die Kurzzeitprognose des Patienten.
The combined ventilation-perfusion lung scan is a
simple, not invasive, and not stressful procedure. By
using this method, even small and smallest pulmonary
embolism can be detected with high sensitivity. No
conclusion can be drawn on the cause of a perfusion
defect. Therefore, correlative analysis of additional ventilation scintigraphy and X-ray of the chest is essential.
The size of a perfusion defect indicates short time
prognosis of the patient.
Diagnosis of Pulmonary Embolism by Perfusion
Scintigraphy
Hämostaseologie 2000; 20: 30–3
D
ie akute Lungenembolie ist bei
hospitalisierten Patienten die
dritthäufigste Todesursache (1, 2).
Auch heute noch wird sie häufig nicht oder
fehldiagnostiziert (3). Ein Hauptgrund
hierfür ist die vielfältige und oft nur wenig
typische Symptomatik (4). Ebenso können
einfachere diagnostische Methoden wie
EKG, Röntgenthorax und Blutgasanalyse
eine Lungenembolie weder ausschließen
noch beweisen. Das größte Problem besteht jedoch darin, daß beim ersten Kontakt mit dem Patienten nicht an die Lungenembolie gedacht wird. Dabei bieten die
meisten Patienten Symptome wie plötzlich
aufgetretene Tachypnoe oder Dyspnoe,
Rasselgeräusche, Tachykardie, Brustschmerz und Schwäche einzeln oder in
Kombination miteinander (4, 5). Liegen
gleichzeitig noch Veränderungen in EKG
(Rechtsherzbelastung) oder Röntgenbild
(Oligämie, Gefäßabbrüche oder Atelektasen) vor, sollte eine Lungenembolie vermutet werden (4, 5).
Die diagnostische Situation bedarf insofern dringend einer Verbesserung, als
durch eine rechtzeitige Therapie die Komplikationsrate drastisch gesenkt werden
kann. Andererseits sollte eine Therapie mit
Thrombolytika und Antikoagulanzien nur
den tatsächlich betroffenen Patienten zugemutet werden. Daher verfolgt die Diagnostik der akuten Lungenembolie zwei Ziele:
1. Nachweis oder Ausschluß einer Lungenembolie, 2. Risikoabschätzung.
Eine rasche und nichtinvasive Sicherung
der Diagnose ist von großer Bedeutung.
Hierfür eignet sich besonders die Perfusionsszintigraphie als indirektes Nachweisverfahren. Ein direkter Nachweis des
Embolus gelingt hingegen mit der SpiralCT, der MRT-Angiographie und der Sonographie. Alle diese Methoden müssen sich
am invasiven Goldstandard Pulmonalisangiographie messen. Zu einer sinnvollen
nuklearmedizinischen Abklärung gehört
die Anamnese sowie die gemeinsame Beurteilung von Röntgenthorax, Ventilation
und Perfusion. Die nuklearmedizinische
Diagnostik der Lungenembolie sollte möglichst als kombinierte Ventilations-/Perfusions-Szintigraphie durchgeführt werden.
Untersuchungstechnik
Ventilation
Die Ventilationsszintigraphie zielt darauf
ab, Störungen der Lungenbelüftung, insbesondere die im Röntgenbild meist nicht
erkennbare Atemwegsobstruktion als Ursache einer sekundären Perfusionsstörung
zu erfassen. Mit der Gas- und der AerosolVentilationsszintigraphie stehen derzeit
zwei Methoden zur Verfügung. Im deutschsprachigen Raum mehr verbreitet ist die
Aerosol-Ventilationsszintigraphie.
Gas-Ventilationsszintigraphie: Radioaktive Edelgase verbleiben nach Inhalation
in den Atemwegen und Alveolen, da sie
weitgehend wasserunlöslich sind. Das
Edelgas wird entweder mit einem Atemzug
(Xenon-133, Xenon-127) oder kontinuierlich inhaliert (Xenon-133, Krypton-81m).
Als sensitivste Methode zum Nachweis
einer Atemwegsobstruktion gilt die 3-Phasen-Ventilationsszintigraphie mit Xenon133. Hierzu wird zunächst ein tiefer Atemzug des Edelgases gehalten (1. Phase: Ventilation) und dann kontinuierlich inhaliert,
bis sich ein Äquilibrium einstellt (2. Phase:
ventiliertes Lungenvolumen). In der Auswaschphase atmet der Patient Raumluft
(3. Phase). Bei einer Untersuchungszeit
von 10–20 Minuten werden meist nur
mehrere dorsale Ansichten angefertigt.
Aerosol-Ventilationsszintigraphie: Auch
Aerosole sind in der Lage, bis in den
Alveolarraum zu gelangen und ein Bild
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der regionalen Ventilation zu vermitteln.
Der mittlere aerodynamische Partikeldurchmesser (AMD) darf jedoch 2 m
nicht überschreiten (6). Da die mit Ultraschall- oder Preßluftvernebler hergestellten Radioaerosole auch größere Partikel
enthalten, ist eine mechanische Partikelselektion erforderlich. Am häufigsten wird
Technetium-99m-(99mTc-)DTPA als Radiopharmakon verwendet.
Ein Nachteil dieser Methode ist die vorzeitige Partikeldeposition in den Atemwegen durch hygroskopisches Partikelwachstum und durch turbulenten Fluß bei Atemwegsobstruktionen. Eine deutliche Verbesserung der Methode wurde durch die
Einführung von Technegas erzielt. Hierbei handelt es sich um ultrafeine 99mTcmarkierte Graphitpartikel, die durch Verdampfen von 99mTc-Pertechnetat auf Graphit bei 2500° C unter Argonatmosphäre
erzeugt werden. Der Vorteil liegt in der
Erzeugung eines ultrafeinen Aerosols mit
einem Partikeldurchmesser <250 nm, das
die Verteilungscharakteristik von Gas aufweist.
Die Aerosol-Ventilationsszintigraphie
wird üblicherweise vor der Lungenszintigraphie in mindestens 6, besser 8 Projektionen durchgeführt, nachdem der Patient
ca. 20–40 MBq Aerosol über das Generator-system eingeatmet hat.
Perfusion
Die Technik der Perfusionsszintigraphie
beruht auf der Mikroembolisation von
Kapillaren durch radioaktiv markierte Partikel. Nach i.v. Applikation bleiben diese
Partikel mit einem Durchmesser von 15 bis
40 m in den arteriokapillären Gefäßen
der Lunge vorübergehend stecken. Sie werden mit einer biologischen Halbwertszeit
von 2 bis 6 Stunden wieder abgebaut.
Die Aktivitätsverteilung in der Lunge gibt
somit die regionalen Volumenflüsse wieder.
Das am häufigsten angewandte Radiopharmakon sind 99mTc-markierte makroaggegierte Albuminpartikel (99mTc-MAA).
Vor der Injektion von 40–150 MBq 99mTcMAA (Kinder: 0,5–2 MBq/kg Körpergewicht) soll der Patient husten und mehrHämostaseologie 1/2000
fach kurz durchatmen. Die Applikation
erfolgt in der gleichen Position wie die Ventilation. Die Anzahl der Partikel sollte sich
zwischen 50000–500000 bewegen (7). Bei
Neugeborenen ist die Partikelzahl auf
maximal 50000 und beim einjährigen Kind
auf maximal 165000 zu limitieren.
Die planare Szintigraphie hat in den
entsprechenden Projektionen der Ventilationsuntersuchung zu erfolgen. SPECT
kann im Einzelfall hilfreich sein.
Ergebnisse und Interpretation
der Ventilations-/
Perfusionsszintigraphie
Die Beurteilungsgrundlage für eine Lungenembolie wurde in den letzen Jahren mehrfach verfeinert. Bei einer Untersuchung
nach State of the Art schließt ein normales
Perfusionsszintigramm eine Lungenembolie mit ausreichender Sicherheit aus (7).
Der Nachweis eines Perfusionsdefekts ist
eine notwendige jedoch nicht ausreichende
Voraussetzung für die Diagnose einer
Lungenembolie. Perfusionsdefekte werden
nach Größe, Form, Anzahl und Lokalisation bewertet. Im Gegensatz zu den direkten Nachweismethoden kann die Perfusionsszintigraphie nicht nur subsegmentale
sondern auch noch kleinere Mikroembolien sichtbar machen (8). In diesem Falle
fehlt das angiographische Korrelat (9). Ab
Subsegmentebene wird die Angiographie
Abb. 1 Zeigt jeweils eine anteriore und posteriore Ansicht der Ventilation (1a) und Perfusion (1b) einer 82 Jahre alten Patientin mit akuter Lungenembolie rechts (Pfeil).
immer unsicherer (9, 11). Die häufig aufgeführte geringe Spezifität der Lungenszintigraphie hat hier ihren Ursprung.
Andererseits führt ein Teil der Embolien zu einer nur unvollständigen Okklusion der Arterie. Diese können wiederum
der Perfusionsszintigraphie entgehen, da
bei einer nur teilweisen Verlegung des Gefäßlumens noch ausreichend Tracer in der
Lungenperipherie deponiert werden kann.
Durchschnittlich fanden sich jedoch bei
verschiedenen Studien 2,8 bis 7 Embolien.
Entsprechend beträgt die Wahrscheinlichkeit, daß wenigstens ein okkludierender
Embolus über 90% vorliegt (12). Leider
finden sich Perfusionsstörungen nicht nur
bei der Lungenembolie, sondern auch infolge von Tumoren, Narben, Schwielen,
Ergüssen und Pneumonien. Daher ist es
gängiger Standard, ein aktuelles Röntgenbild des Thorax zur Befundung mit heranzuziehen. Die in der klinischen Routine nahezu am häufigsten beobachtete Ursache
einer Perfusionsstörung ist die Atemwegsobstruktion. Im Röntgenthorax wird sie jedoch nicht ausreichend sicher erkannt.
In diesen Fällen trägt die kombinierte
Beurteilung der Ventilation und Perfusion
wesentlich zur Steigerung der diagnostischen Aussagekraft bei. Hierbei wird
zwischen primären und sekundären Perfusionsstörungen unterschieden. Primäre
Perfusionsstörungen sind durch einen
Verschluß der Pulmonalarterie bedingt.
Szintigraphisch findet sich eine gestörte
regionale Perfusion bei normaler Ventilation (Abb. 1). In erster Linie werden sie
als Lungenembolie gedeutet. Es gibt jedoch zahlreiche andere mögliche Ursachen, die eine zusätzliche Berücksichtigung
der Anamnese und des Röntgenbildes erfordern (7). Jedoch werden neben der akuten Lungenembolie nur wenige häufige
Differentialdiagnosen beobachtet wie alte,
persistierende Embolien, Obstruktion der
Pulmonalarterie durch ein Lymphom oder
einen Tumor sowie nach Strahlentherapie
(7, 13). Sekundäre Perfusionsstörungen
sind Folge einer Bronchusobstruktion mit
sekundärer reflektorischer Drosselung der
Perfusion durch denVon-Euler-LiljestrandReflex. Die Szintigraphie zeigt einander
entsprechende Defekte der Ventilation und
Perfusion.
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Perfusionsszintigraphie bei Lungenembolie
Im direkten Vergleich mit der Pulmonalisangiographie als Goldstandard wurden
zum Teil erhebliche Unterschiede der Befunde gesehen (7, 12, 14, 15). Einige Gründe hierfür sind, wie oben diskutiert, die
Schwäche der Szintigraphie beim Nachweis
zentraler Embolien und der Angiographie
beim Nachweis peripherer Embolien. Daher sollte eine große, vom National Heart
Lung and Blood Institute geförderte Studie
Klarheit schaffen, die als PIOPED-Studie
bekannt wurde (15). Da sich auch hier
für einige Befundmuster keine gute Übereinstimmung ergab, wurden die szintigraphischen Ergebnisse nach einem sehr
komplexen Schema in Gruppen mit hoher,
mittlerer, niedriger und sehr niedriger
Wahrscheinlichkeit für eine Lungenembolie sowie in Normalbefunde unterteilt. Dieses System wurde jedoch oft kritisiert und
häufig modifiziert (7). In der aktuellen Fassung ist mit folgenden Vorhersagewerten
zu rechnen: hohe Wahrscheinlichkeit:
80%, mittlere: 20–80%, niedrige: 20%,
sehr niedrige Wahrscheinlichkeit: 10%
und zusätzlich unauffällige Befunde. Aus
heutiger Sicht sind die Anwendung der
weniger sensitiven Blattfilm-Angiographie
und der Ventilationsszintigraphie mit Xenon-133 nur aus dorsaler Sicht ganz wesentliche Schwachpunkte der Studie. So lag
die Übereinstimmung zwischen den Befunden der Angiogramme beim Ausschluß
einer Lungenembolie bei nur 83%. Finden
sich in der Szintigraphie ausschließlich
kleine, segmentale oder subsegmentale Befunde, zeigt die Angiographie häufig keinen oder keinen sicheren pathologischen
Befund. Die Szintigraphie wird als unspezifisch bezeichnet. Die hohe Rate der falschpositiven Szintigramme hat ihren Ursprung
in der Rate der unsicheren angiographischen Befunde. Durch Anwendung einer
tomographischen Aufnahmetechnik anstelle der multiplanaren Szintigramme
können die nach PIOPED-Kriterien unsicheren Befunde zusätzlich von 39 auf 4%
reduziert werden.
Ein wesentlicher Nachteil der Szintigraphie ist die Notwendigkeit einer dafür
ausgerüsteten Abteilung für ihre Durchführung. Insofern muß inklusive Transport
eine »Untersuchungszeit« von wenigsten
einer Stunde eingerechnet werden. Im
Gegensatz hierzu kann die Echokardiographie als Bedside-Untersuchung durchgeführt werden. Sie ist ebenfalls nichtinvasiv
und läßt in der Hand des Erfahrenen eine
sichere Diagnose hämodynamisch relevanter Lungenembolien zu. Nachteil der
Echokardiographie ist die hohe Interobserver-Variabilität (16).
Risiko
Auch heute noch bleibt die Lungenembolie
ein klinisches Problem mit hoher Mortalität (17). Jede kleine Lungenembolie kann
Vorbote einer größeren, tödlichen Embolie
sein (15, 18, 19). Das Mortalitätsrisiko einer
Lungenembolie steigt mit zunehmender
Größe der Perfusionsstörung (20). Insbesondere bei Patienten ohne vorbestehende
linksventrikuläre Dilatation kann eine
schlechte Kurzzeitprognose szintigraphisch
sicher erfaßt werden. Hingegen scheint die
Langzeitprognose wesentlich von einer
länger als ein Jahr persistierenden pulmonalen Hypertonie abzuhängen (21).
Schlußfolgerung
Die kombinierte Ventilations-Perfusionsszintigraphie ist ein einfaches, nichtinvasives und selbst den schwerkranken Patienten wenig belastendes Untersuchungsverfahren. Als eine Methode der ersten Wahl
sollte sie bei Verdacht auf Lungenembolie
nach EKG, Röntgenthorax und Blutgasanalyse eingesetzt werden. Da hämodynamisch relevante Lungenembolien echokardiographisch rasch mit ausreichender
Sicherheit erfaßt werden, ist diese Untersuchung bei lebensbetrohlichen Zuständen
die Methode der Wahl.
Die Lungenperfusionsszintigraphie ist
ein hochempfindliches Verfahren, das zwar
jegliche regionale Minderperfusion nachweist, aber keine Aussage zur Genese erlaubt. Neben embolischen Verschlüssen
kommen sekundäre Perfusionsstörungen
bei Minderbelüftung in Frage. Die Differenzierung von Lungenembolie und sekundären Perfusionsstörungen gelingt nur
durch vergleichende Bewertung des Perfusionsszintigramms mit einem aktuellen
Röntgenthorax sowie obligatorisch mit
dem Ventilationsszintigramm. Bei unauffälligem Perfusionsszintigramm kann eine
Lungenembolie mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Ein Perfusionsdefekt mit dort regelrechter Aktivitätsverteilung im Ventilationsszintigramm und unauffälligem Röntgenbefund
spricht für eine Lungenembolie.
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Korrespondenzadresse:
Dr. Th. Krause
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität
Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin
Sigmund-Freud-Str. 25, D-53105 Bonn
Tel. 02 28/2 87-5186, Fax 02 28/2 87-6615
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