Aktuelle Diagnostik | Review article 993 Computertomographie des Herzens Autoren L. Lehmkuhl 1 M. Grothoff 1 S. Nitzsche 1 H. Thiele 2 G. Schuler 2 F.-W. Mohr 3 M. Gutberlet 1 Institut 1 Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universität Leipzig – Herzzentrum 2 Klinik für Innere Medizin/Kardiologie, Universität Leipzig – Herzzentrum 3 Klinik für Herzchirurgie, Universität Leipzig – Herzzentrum Einleitung 5 CT-Koronarangiographie 5 Seit Einführung der Mehrzeilen-Computertomographie (MSCT) im Jahre 1998 hat die kardiale Bildgebung in der Computertomographie eine rasante Entwicklung durchlaufen. In der jüngeren Vergangenheit konnte bei der kardialen MSCT eine technologische Weiterentwicklung mit zwei unterschiedlichen Zielsetzungen beobachtet werden. Zum einen wurde bei der Weiterentwicklung der Einröhren-Scanner die Anzahl der Detektorzeilen bis auf derzeit 320 Zeilen erhöht, um die gleichzeitige räumlich hochauflösende Abdeckung des gesamten Herzens zu gewährleisten. Zum anderen wurde durch Einführung der Zweiröhren-Scanner mit maximal 2×64 Zeilen (2×128 Schichten) eine bessere zeitliche Auflösung erreicht. Derzeit liegt die maximale zeitliche Auflösung bei 75 ms an einem Zweiröhrensystem und die maximale räumliche Auflösung bei 0,5 mm an einem Einröhrensystem. Die maximale Auflösung kann allerdings nur in den Herzanteilen erreicht werden, die von ihrer Bewegung her die zeitliche Auflösung nicht übersteigen. Die koronare Herzerkrankung (KHK) zählt zu den häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen [29]. Die Herzkatheteruntersuchung (HKU) als der gültige diagnostische Goldstandard ermöglicht Diagnose und gegebenenfalls Therapie der KHK in einer Sitzung. Von allen HKU bleiben jedoch in Deutschland weit über die Hälfte rein diagnostisch, d.h. es erfolgt keine Koronarintervention. Die Interventionsquote betrug 2004 in Deutschland im Mittel nur etwa 38% [4]. Da Komplikationen dieses invasiven Verfahrens zwar sehr selten, potentiell jedoch auch schwerwiegend sein können, ist ein nicht-invasives diagnostisches Verfahren wie die CT-Koronarangiographie wünschenswert. In anderen Gefäßregionen haben sich die nicht-invasiven diagnostischen Verfahren wie die MR- und CT-Angiographie bereits seit längerem durchgesetzt. Die Anforderungen an die räumliche und zeitliche Auflösung der CT-Koronarangiographie sind jedoch aufgrund der Bewegung des Herzens, der Größe der Koronararterien und deren Lage und Verlauf im Raum, der parallel verlaufenden Venen und des umliegenden Gewebes um ein Vielfaches höher. Aus der hohen räumlichen Auflösung der MSCT resultieren die Vorteile der guten morphologischen Darstellung von Koronararterien, Bypässen, des Myokards und sogar der Herzklappen, die simultan in einem dreidimensionalen Datensatz akquiriert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Herzzyklus rekonstruiert werden können. Während Bewegungsartefakte bei Herzfrequenzen bis 65/min weitgehend reduziert werden konnten, stellen höhere Herzfrequenzen, Arrhythmien, starke Verkalkungen, KoronarStents und ein ungünstiges Signal-Rausch-Verhältnis bei übergewichtigen Patienten weiterhin eine Herausforderung dar. Dennoch hat die technologische Fortentwicklung der kardialen MSCT in den letzten Jahren den Stellenwert dieses Verfahrens bezüglich der Abklärung einer KHK im Vergleich zum Herzkatheter erhöht. Aktuelle Studien bescheinigen der CTKoronarangiographie, durchgeführt an 64-ZeilenGeräten, eine Sensitivität zur Koronarstenosedetektion von bis zu 98% und eine Spezifität von bis zu 91% bezogen auf alle Koronarsegmente [16, 19, 23, 26, 27, 28]. Aufgrund eines hohen negativen Vorhersagewertes von 98–100% könnte sich das Verfahren insbesondere zum nicht-invasiven KHK-Ausschluss eignen [19, 23, 26, 27, 28]. Limitationen im Hinblick auf die diagnostische Zuverlässigkeit ergeben sich in Abhängigkeit vom Kardiologie, Radiologie Schlüsselwörter kardiale Computertomographie Koronarangiographie q q Keywords q cardiac computed tomography q coronary angiography eingereicht 12.12.2008 akzeptiert 26.2.2009 Bibliografie DOI 10.1055/s-0029-1222557 Dtsch Med Wochenschr 2009; 134: 993–997 · © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York · ISSN 0012-0472 Korrespondenz Dr. med. Lukas Lehmkuhl Universität Leipzig – Herzzentrum Diagnostische und Interventionelle Radiologie Strümpellstraße 39 04289 Leipzig Tel. 0341/865-1702 Fax 0341/865-1803 eMail lukas.lehmkuhl@ med.uni-leipzig.de Heruntergeladen von: Thieme E-Books & E-Journals. Urheberrechtlich geschützt. Cardiac computed tomography Aktuelle Diagnostik | Review article Abb. 1 64-Zeilen-Computertomographie. A Dreidimensionale Ansicht blander Herzkranzgefäße bei ausgeglichenem Versorgungstyp. B Lipid-Plaque im proximalen RIVA-Segment vor Abgang des ersten Diagonalastes mit 50%-iger Stenosierung des Koronarlumens. C Arteriosklerotische Wandunregelmäßigkeiten des proximalen RIVA mit verkalkten und lipidhaltigen Plaques ohne höhergradige Stenosierung. Patientenkollektiv, von der verwendeten Gerätetechnik, bei hohen Herzfrequenzen und stark übergewichtigen Patienten. In der bislang einzigen prospektiven multizentrischen Studie zur Stenosedetektion an 64-Zeilen-Geräten, die an einem Kollektiv von symptomatischen Patienten mit hoher Vortest-Wahrscheinlichkeit für eine obstruktive KHK durchgeführt wurde, ergaben sich jedoch niedrigere negative und positive prädiktive Werte [22]. Folglich kann die CT-Koronarangiographie zum jetzigen Zeitpunkt die diagnostische HKU noch nicht ersetzen. Die CT-Koronarangiographie stellt das Koronarlumen und die Gefäßwand gleichzeitig dar und ermöglicht so zusätzlich auch eine Plaquecharakterisierung. Mit der Einführung des sogenannten Agatston-Score 1990 stand erstmals eine reliable, nicht-invasive Quantifizierung der koronaren Plaquebelastung bereit, die jedoch nur auf der Erfassung koronarer Verkalkungen, die den stabilen Anteil einer Koronarsklerose darstellt, beruhte. In der heutigen kontrastmittelgestützten CT-Koronarangiographie lassen sich zusätzlich zu den Verkalkungen zuverlässig auch lipidhaltige und intermediäre Plaques, in enger Korrelation zum intravaskulären Ultraschall (IVUS) differenzieren [30] (q Abb. 1 A-C). Lipidhaltige Plaques gelten als instabil und potentiell ursächlich für thrombembolische Koronarereignisse. Mit Hilfe dieser differenzierten Plaquecharakterisierung in konsolidierte (stabile) und rupturgefährdete (instabile) Plaques ist in Zukunft potentiell auch eine individuelle Risikostratifizierung bezüglich des Auftretens eines akuten Koronarsyndroms möglich [10, 13]. Die Darstellung von venösen und arteriellen Koronar-Bypässen ist im Rahmen einer kardialen CT zuverlässig möglich und wird in vielen Einrichtungen bereits regelmäßig durchgeführt. Sensitivität und Spezifität der Bypassbeurteilung sind ähnlich hoch wie bei der CT-Koronarangiographie, ebenso der negative Vorhersagewert [21]. Die Limitationen betreffen hauptsächlich die Darstellung der distalen Bypassanastomosen und der distal der Anastomose gelegenen Nativgefäße (q Abb. 2 A-B). Bei letzteren liegt der Anteil der nicht auswertbaren Segmente bei 30% [17]. Koronarstents sind in Abhängigkeit von Diameter und Material z.T. einsehbar, häufig entzieht sich jedoch das Stentlumen einer zuverlässigen Beurteilung. Im Regelfall sind Stents unter 3 mm Durchmesser in der CT-Koronarangiographie nicht beurteilbar. Beurteilung von Myokard, Herzklappen und Pulmonalvenen 5 Ventrikelmorphologie und Funktion lassen sich bei der kardialen CT unter Anwendung eines retrospektiven Gatings zuverlässig beurteilen. Unter Verwendung der MRT als Goldstandard zeigte die kardiale CT ähnlich gute Ergebnisse bezüglich der Beurteilung der linksventrikulären Funktionsparameter bei jedoch geringerer zeitlicher Auflösung als die MRT [9, 25, 34]. Eine besondere Rolle kommt der CT bei der kombinierten Beurteilung der Ventrikelmorphologie bzw. -funktion und der Koronararterien zu, z.B. bei Patienten mit linksventrikulären Aneurysmata. Darüber hinaus ist es technisch möglich, ähnlich wie in der MRT zur Narbendetektion, ein „delayed enhancement“ des Myokards im CT zu nutzen. So kann beispielsweise auch ein typisches subepikardiales „delayed enhancement“ bei Patienten mit akuter Myokarditis in der CT dargestellt werden [8]. Allerdings findet dies aus strahlenhygienischen Gründen klinisch nur in Ausnahmefällen Anwendung und ist nicht abschließend validiert [20]. Der Datensatz einer kardialen CT enthält auch die notwendigen Daten zur Beurteilung der Herzklappen, sofern das Untersuchungsprotokoll eine ausreichende Kontrastierung der zugehörigen Herzhöhlen vorsieht. Hierbei kann insbesondere die Aortenklappe im Hinblick auf die Klappenöffnungsfläche (q Abb. 3) bei Aortenstenosen und Klappenverkalkungen zuverlässig beurteilt werden [11]. In Kombination mit einer CT-Koronarangiographie stellt die MSCT in Zukunft möglicherweise eine Alternative zur präoperativen HKU vor Aortenklappenersatz dar. Die Segelklappen sind aufgrund ihres größeren Bewegungsumfangs an der Herzbasis anfälliger für Bewegungsartefakte, können aber grundsätzlich auch oft in guter Qualität rekonstruiert werden. Eine direkte Flussmessung über den Klappen wie in der MRT ist mit der CT allerdings nicht möglich. Die präinterventionelle Darstellung der Pulmonalvenen-Anatomie in der CT hat sich für die in den letzten Jahren steigende Anzahl an Radiofrequenzablationen zur Behandlung von Patienten mit paroxysmalem und chronischem Vorhofflimmern als sehr nützlich erwiesen. Die Pulmonalvenen lassen sich problemlos segmentieren und sind wenig anfällig für Bewegungsartefakte. Dtsch Med Wochenschr 2009; 134: 993–997 · L. Lehmkuhl et al., Computertomographie des Herzens Heruntergeladen von: Thieme E-Books & E-Journals. Urheberrechtlich geschützt. 994 Abb. 2 64-Zeilen-Computertomographie (A und C) bzw. Dual-Source-Computertomographie (B). A: LIMA-Bypass auf den distalen RIVA. Deutlich zu erkennen sind der Abgang aus der A. subclavia sinistra (Pfeil 1), der LIMA-Verlauf (Pfeil 2) und die distale Bypass-Anastomose (Pfeilspitze). B: ACVB auf den Ramus interventricularis posterior (RIVP), dargestellt sind der distale Bypass-Verlauf (Pfeil 1), der hochgradige verkalkte RIVP (Pfeil 2) und die distale Bypass-Anastomose (Pfeilspitze). C: Stent im proximalen RCA-Segment (Pfeil 1). Der Stent stellt sich nicht stenosiert dar, weist jedoch neointimale Auflagerungen auf (Pfeilspitze). ACVB = aortokoronarer Venenbypass, LIMA = linke Arteria mammaria interna, RIVA = Ramus interventricularis anterior, RCA = rechte Koronararterie. kurzgefasst kurzgefasst Aufgrund des hohen negativen Vorhersagewertes kann ein KHK-Ausschluss mit der CT-Koronarangiographie in Abhängigkeit von der Patientengruppe zuverlässig erfolgen. Die CT-Koronarangiographie weist an modernen Scannern (≥ 64-Zeilen) grundsätzlich eine hohe Sensitivität und Spezifität für die Koronarstenose-Detektion und Bypass-Beurteilung auf. Der Datensatz einer kardialen CT-Untersuchung erlaubt neben der Koronararteriendarstellung eine zuverlässige Beurteilung der Ventrikelfunktion und -morphologie, der Pulmonalvenen und oft auch der Herzklappen-Morphologie. Die Integration des 3D-Datensatzes der Pulmonalvenen als Overlay in die Fluoroskopie bei der Ablation kann die Durchleuchtungszeit verkürzen und die Anzahl der benötigten Ablationsimpulse reduzieren [35]. Dosisaspekte 5 Die bei einer herkömmlichen kardialen CT applizierte Strahlendosis ist bei Verwendung eines retrospektiven Gatings im Vergleich zu anderen nicht-invasiven Röntgenverfahren relativ hoch. Bisherige Studien, die die Effektive Dosis anhand des CTDosis-Index (CTDI) und des Dosislängenproduktes (DLP) abschätzten, geben einen Dosisbereich von 6,4–14,7 mSv an Abb. 3 64-Zeilen-Computertomographie. A – C Trikuspidalklappe während der Diastole bei einem Patienten mit kongenital korrigierter Transposition der großen Gefäße (L-TGA), anteriores (Pfeil 1), posteriores (Pfeilspitze) und septales (Pfeil 2) Segel. D und E: Ausgeprägte Verkalkungen der Aortenklappe bei einem Patienten mit hochgradiger Aortenklappenstenose in geschlossener (D) und geöffneter (E) Position mit Vermessung der Klappenöffnungsfläche. Nicht-koronares Segel (Pfeil 1), links-koronares Segel mit Anschnitt des Hauptstamms (Pfeilspitze). Dtsch Med Wochenschr 2009; 134: 993–997 · L. Lehmkuhl et al., Computertomographie des Herzens 995 Heruntergeladen von: Thieme E-Books & E-Journals. Urheberrechtlich geschützt. Aktuelle Diagnostik | Review article Aktuelle Diagnostik | Review article [6, 12]. Bei einer rein diagnostischen Herzkatheteruntersuchung liegt die durchschnittliche Strahlenexposition bei 3 mSV [32]. Dosismessungen unter Verwendung anthropomorpher Phantome an 64-Zeilen-Scannern beziffern die effektive Dosis im Bereich von 8–31,8 mSv [15, 24]. Zur Reduktion der Strahlenexposition kann an modernen CT-Scannern der maximale Röhrenstrom bei der Bildakquisition nicht während des gesamten Herzzyklus, sondern nur während einer Herzphase hochgeregelt werden (sog. Röhrenstrompulsung). Die Verwendung einer Röhrenstrompulsung führt je nach Parameterwahl zu einer Dosisreduktion von bis zu 50%. Seit kurzem steht ein weiteres Verfahren zur Dosisreduktion, das sogenannte „step-and-shoot“ zur Verfügung. Hierbei erfolgt keine kontinuierliche, spiralförmige sondern eine schrittweise, inkrementelle Bildakquisition unter prospektiver EKG-Triggerung während einer zuvor ausgewählten Herzphase. Üblicherweise erfolgt die Datenakquisition für die Darstellung der Koronararterien in der Enddiastole. An einem 64-Zeilen-CT reichen üblicherweise 4 Akquisitionsschritte aus, um das Herz vollständig abzubilden. Bei Einsatz eines 320-Zeilen-CT kann die Akquisition sogar in einem Schritt erfolgen. Für 64-Zeilen-Geräte wird entsprechend des errechneten DLP eine Dosisreduktion von 77% beschrieben [31], unsere eigenen Messungen am anthropomorphen Phantom bestätigen diese theoretischen Berechnungen und ergaben eine Reduktion der Organdosen von 65–87% [18]. 3 3 kurzgefasst Die kardiale CT mit retrospektivem Gating und Abbildung eines kompletten Herzzyklus ist dosisintensiv. Durch Einsatz einer Röhrenstrompulsung oder einer prospektiven Triggerung („step-and-shoot“) kann eine Dosisreduktion auf die Häfte bzw. ein Viertel der Ausgangsdosis erfolgen, indem die Datenakquisition auf eine Herzphase beschränkt wird. 3 3 Indikationsstellung 5 Bei jungen, insbesondere weiblichen Patienten ist aus strahlenhygienischer Sicht die Indikation zur kardialen CT äußerst zurückhaltend zu stellen und eine Untersuchung nur unter Einsatz der maximal möglichen Dosisreduktion durchzuführen. Die kardiale CT eignet sich derzeit nicht als Screening-Untersuchung bei asymptomatischen Patienten [2]. Die alleinige Durchführung einer nativen CT zur Bestimmung des Calcium-Scores ist umstritten, da sie keine Aussage über nicht-verkalkte Plaques zulässt. Unter Berücksichtigung der Leitlinien der AG Herzdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft und der aktuelleren fachgesellschaftsübergreifenden Appropiateness Criteria unter Federführung der American College of Cardiology Foundation und des American College of Radiology (ACCF/ACR) sowie des Scientific Statement der American Heart Association (AHA) zur kardialen CT [1, 2, 14] gelten zum Zeitpunkt des technischen Standes der 64-Zeilen-Gerätegeneration die folgenden Indikationen als akzeptiert: 3 Ausschluss einer KHK: Eine Indikation besteht bei Patienten, die entsprechend ihrer Symptome, ihres Alters und ihres Geschlechts eine intermediäre Vortest-Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer KHK haben und im Vorfeld eine oder mehrere nicht richtungweisende Belastungsuntersuchungen haben. Hierunter fallen Pa- tienten mit atypischer Angina pectoris und unklaren Ergebnissen vorangegangener Belastungsuntersuchungen (ACCF/ ACR: A7-A8; AHA: Class IIa, Level of Evidence: B). Patienten mit einer hohen Vortest-Wahrscheinlichkeit, bei denen z.B. eine typische Angina pectoris oder eine positive Belastungsuntersuchung vorliegen, profitieren von einer kardialen CT nicht, da die Notwendigkeit einer Koronarintervention wahrscheinlich ist. Akuter Brustschmerz: Die Wertigkeit einer kardialen bzw. thorakalen CT bei Patienten mit akutem Brustschmerz, die eine intermediäre VortestWahrscheinlichkeit für eine KHK haben, ist ersten Studien zufolge hoch und könnte eine Schlüsselrolle im frühzeitigen Management von Brustschmerz-Patienten einnehmen [5, 7, 33]. Hierbei sollte eine sogenannte Triple Rule Out-CT zum Einsatz kommen, welche durch gleichzeitige Darstellung der Koronarien, Lungenarterien und der Aorta sowohl eine KHK, eine Lungenarterienembolie als auch eine Aortendissektion ausschließen kann. Eine Indikation kann bei diesen Patienten gegeben sein, wenn EKG und Herzenzyme unauffällig sind (ACCF/ACR: A7). Abklärung von Koronaranomalien, Koronaraneurysmata/ fisteln und komplexen angeborenen Herzfehlern: Die CT und die MRT sind der HKU überlegen, da eine selektive Darstellung der aberrant verlaufenden Koronararterien in der HKU schwierig sein kann. Aufgrund von Strahlenexpositionserwägungen sollte zunächst die MRT in Erwägung gezogen werden, wenngleich die CT den gesamten Verlauf der Gefäße einschließlich der distalen Abschnitte zuverlässiger abbildet (ACCF/ACR: A7-A9; AHA: Class IIa, Level of Evidence: B). Koronarbypassdarstellung: Patienten vor erneuter chirurgischer Revaskularisierung zur Darstellung intra- und extrakardialer Befunde einschließlich der A. mammariae (ACCF/ACR: A8; AHA: Class IIb, Level of Evidence: C – Stand 2006 [3], aktuell kein Evidenzlevel zugewiesen). Radiofrequenzablation und Schrittmacherimplantation Evaluation der Pulmonalvenen-Anatomie vor invasiver Radiofrequenzablation bei Patienten mit Vorhofflimmern und Evaluation der Koronarvenen vor Implantation biventrikulärer Schrittmacher (ACCF/ACR: A8). Die Beurteilung der Ventrikelfunktion und -morphologie alleine stellt keine Indikation zur kardialen CT dar, da sie echokardiographisch und auch mit Hilfe der Kardio-MRT ohne Strahlenexposition und mit höherer zeitlicher Auflösung erfolgen kann. Konsequenz für Klinik und Praxis 3Die Computertomographie des Herzens hat sich zu einer robusten Methode zur morphologischen und funktionellen Bildgebung des Herzens entwickelt. 3Sie kann eine HKU derzeit nicht ersetzen, stellt jedoch bei adäquater Indikationsstellung eine sinnvolle, nicht-invasive Alternative zur diagnostischen HKU dar. Autorenerklärung: Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Verbindungen mit einer Firma besitzen, deren Produkt in diesem Artikel eine wichtige Rolle spielt (oder mit einer Firma die ein Konkurrenzprodukt vertreibt). Dtsch Med Wochenschr 2009; 134: 993–997 · L. Lehmkuhl et al., Computertomographie des Herzens Heruntergeladen von: Thieme E-Books & E-Journals. Urheberrechtlich geschützt. 996 Literatur 1 AG Herzdiagnostik. Leitlinien CT. Deutschen Röntgengesellschaft, 19.Mai 2004 2 Bluemke DA, Achenbach S, Budoff M, Gerber TC, Gersh B, Hillis LD et al. Noninvasive coronary artery imaging: magnetic resonance angiography and multidetector computed tomography angiography: a scientific statement from the american heart association committee on cardiovascular imaging and intervention of the council on cardiovascular radiology and intervention, and the councils on clinical cardiology and cardiovascular disease in the young. 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