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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
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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.
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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).
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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).
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