die intermittierende kontrastmittelinjektion in das herz

AUS DEM RONTGENDIAGNOSTISCHEN ZENTRALINSTITUT (DIREKTOR: PROF. J.
WELLAUER) DER UNIVERSITAT ZURICH, SCHWEIZ.
DIE INTERMITTIERENDE KONTRASTMITTELINJEKTION IN DAS HERZ
von
N. SCHAD, ]. P. STUCKY und R. RrNGDAL
Die ubliche kontinuierliche Kontrastmittelinjektion in das Herz hat eine
Reihe von Nachteilen: (1) man benotigt grosse Kontrastmittelmengen und
dadurch sind mehrere Injektionen an verschiedenen Stellen des Herzens
nicht moglich ; (2) die Hamodynamik wird erheblich gestort, da man auch
wahrend der Entleerungsphase der Herzkammer injiziert; (3) es besteht die
Gefahr einer intramuralen Injektion wahrend der Kammerkontraktion.
Aus diesen Grunden entwickelten wir in Z urich, am Rontgendiagnostischen
Zentralinstitut der U niversitat, die intermittierende, herzphasengesteuerte
Kontrastmittelinjektion, die diese Nachteile nicht aufweist (6 bis 8).
Bei der intermittierenden Injektion lost die R-Zacke des Elektrokardiogramms als Signal nach einer wahlbaren Verzogerung einen Injektionsimpuls wahlbarer Lange aus (Abb. 1). Man kann diastolisch, aber auch systolisch
oder zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Herzperiode injizieren. In die Ventrikel und die Aorta injizieren wir diastolisch, in die Vorhofe systolisch. Das
Schaltbild der Abb. 2 zeigt ein Beispiel von 3 diastolischen Injektionen. Am
Programrnwahler der Injektionssteuerung sind 3 Injektionen vorgewahlt, Die
Auslosung erfolgt durch Tastendruck. Die R-Zacke des Elektrokardiogramms
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-.
I
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Abb. I. Auslosung des Injektionsimpulses durch die RZacke des Elektrokardiogramms. Durch Verkiirzung oder
Verlangerung der Irnpulsverzogerung und Impulsdauer kann
wahlweise diastolisch, wie hier, systolisch oder zu jedem
beliebigen Zeitpunkt der Herzperiode injiziert werden.
kann ausser dem Injektionsprogramm auch andere Vorgange auslosen, z.B.
einen Rollfilmwechsler oder eine Drehmuldensteuerung. Das Gesamtvolumen
der Injektion kann begrenzt werden. Uber die technisch-apparativen Voraussetzungen der Injektionsmethode wird STUCKY im folgenden Beitrag berichten.
Bis Ende August 1966 wurden von uns 665 intermittierende, herzphasengesteuerte Injektionen in das Herz bei 254 Patienten mit angeborenen oder
erworbenen Herzfehlern durchgefiihrt. Als Kontrastmittel verwandten wir
anfanglich Urografin 76 %. Dann suchten wir nach einem Kontrastmittel
mit niedrigerer Viskositat, das sich wahrend der kurzen diastolischen oder
systolischen Injektionszeit besser in den Herzhohlen verteilt. Ab Dezember
1965 stand uns Isopaque 75 % zur Verfiigung. Dieses beniitzten wir seitdem
immer fur die Angiokardiographie.
Von Dezember 1965 bis Ende August 1966, d.h. innerhalb 9 Monaten,
wurden insgesamt 446 Isopaque-Injektionen bei 150 Patienten durchgefiihrt.
I
~f
1
o
Abb. 2. Logik der intermittierenden Kontrastmittelinjektion. Vorwahl der Anzahl der Injcktionsstosse, hier drei (doppelt hoher
Ausschlag). Auslosung des Programms durch Tastendruck, Volumenbegrenzung, automatische Regulierung bei Arrhythmie, Auslosung
anderer Vorgange durch die gleiche R-Zacke (linker Pfeil).
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Wir machten also bei jedem Patient durchschnittlich drei Injektionen. Sechsunddreissig Patienten waren Kinder, 114 Erwachsene. Von diesen Patienten
hatten 67 angeborene und 83 erworbene Herzfehler. Das kleinste Kind, ein
Neugeborenes, wog 2470 g, der schwerste Patient 86 kg. Der alteste Patient
war 64 Jahre alt. Nur bei Sauglingen verwandten wir Isopaque 60 %, sonst
immer 75 %.
Wie die fo1gende Tabelle zeigt, wurde in samtliche Herzhohlen und beide
grossen Gefasse injiziert, vor allem aber in den linken Ventrikel und die
Aorta (2/3 aller Injektionen). Injektionsort bei 446 Isopaque-Injektionen:
LV
Ao
LA
RV
PA
RA
Varia
165
140
41
50
23
6
21
Ernste Kontrastmittelzwischenfalle wie Kammerflimmern oder anaphy1aktischer Schock wurden nicht beobachtet. Zwei Patienten bekamen ein urtikarielles Exanthem. Die ublichen leichten Nebenwirkungen wie Hitzegefuhl,
Brechreiz und Kopfschmerzen traten seltener und weniger intensiv auf und
hielten auch kiirzer an, als wir es von der kontinuierlichen Injektion her gewohnt waren.
Die benotigten Kontrastmittelvolumina waren niedrig im Vergleich zu den
iiblichen Mengen von 1 ml/kg bei kontinuierlicher Injektion, das Volumen
lag bei 87 % der 442 intermittierenden Isopaque-Injektionen nicht tiber 35
ml und nur in wenigen Fallen uber 45 ml:
ml
-5
6-15
n
31
170
16-25
26-35
36-45
94
79
35
>45
25
Der Gesamtverbrauch an Isopaque pro Patient bei durchschnittlich drei
intermittierenden Injektionen uberschritt, wie unten gezeigt, bei 2/3 der Patienten nicht 70 ml und lag nur in wenigen Fallen tiber 100 ml (insgesamt
150 Patienten):
ml
n
-10
2
11-40
41-70
34
66
71-100
34
>100
14
Wenn man bedenkt, dass bei jedem Patienten mit dies en Kontrastmittelvo1umina durchschnittlich drei Injektionen durchgefuhrt wurden, ist der Gesamtverbrauch niedrig. Er liegt noch niedriger, wenn man nicht gleichzeitig
Injektionen fur densitometrische Messungen macht.
Eine Narkose war bei den relativ geringen Kontrastmittelvolumina pro
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Abb. 3. Diastolische Injektionen bei verschiedenen Herzfrequenzen. a) Herzfrequenz 100/
min. Die Herzperiode dauert 0,6 s, die Diastole 0,3 s, Systole und Diastole sind gleich
lang; die Beobachtungszeit (1,8 s) ist auf
das Doppelte der effektiven Injektionszeit
(0,9 s) verlangert bzw. der Kontrastmittelverbrauch auf etwa die Halfte reduziert. b) Herzfrequenz 120/min. Diastolische Injektion von
0,2 s; die Diastole ist kiirzer als die Systole. c) Herzfrequenz 46/min. Die Diastole ist mehr als
doppelt so lang wie die Systole.
Injektion und den nur leichten Nebenwirkungen nicht notwendig. Nur Sauglinge und Kleinkinder wurden, wenn sie unruhig waren, oberflachlich narkotisiert; meist reichte aber die iibliche Sedierung aus.
Kontrast und Information liessen in allen Fallen die Diagnose stellen. Ein
grosser Teil der Patienten ist inzwischen von Professor Senning (Z iirich)
operiert worden.
Die Untersuchungen bestatigten unsere Annahme, dass die intermittierende
Kontrastmittelinjektion in das Herz grosse Vorteile hat:
I. Man gewinnt Beobachtungszeit, wenn man ein bestimmtes Kontrastmittelvolumen, anstatt kontinuierlich, intermittierend injiziert. Die Injektion
erstreckt sich tiber mehrere Herzphasen, die Phanomene wiederholen sich.
Dies ist besonders giinstig bei den hohen Herzfrequenzen des Sauglings
und des Kleinkindes. Hier werden die bei kontinuierlicher Injektion iiblichen
Kontrastmittelvolumina von 2 mljkg vie! zu rasch ausgewaschen, sod ass fur
die Beobachtung nur 1 bis 2 Herzperioden zur Verfiigung stehen. Auch
wenn man den Patienten wahrend der Injektion und Exposition drehen will,
ist der Zeitgewinn sehr wertvoll.
2. Man spart Kontrastmittel, wenn man in eine Herzhohle nur solange
injiziert, wie die distale Klappe geschlossen ist, d.h. in die Ventrikel diastolisch,
in die Vorhofe systolisch. Dann fliesst kein Kontrastmittel ab, sondern reichert
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Abb. 4. Schema der multiplanen Cineangiokardiographie.
Der Patient wird in einer Mulde meist von einem schragen
in den anderen schragen Durchmesser gedreht; durch die
intermittierende Injektion wird die Zeit fur eine langsame
Drehung und die Exposition zahlreicher Bilder in mehreren
Projektionen gewonnen.
sich in der Hohle an. An der distalen Klappe entsteht ein kraftiger Kontrast.
Die Klappenoffnung kann ohne Uberlagerung beurteilt werden. Der durchfliessende Strahl hebt sich gut von der Umgebung abo
Wahrend der Entleerungsphase wird nicht weiterinjiziert. So erhalt sich,
langer als bei kontinuierlicher Injektion, ein sichtbares Konzentrationsgefalle
und ein Kontrastgradient zwischen den einzelnen Herzkammern und den
grossen Gefassen. Die Klappenbewegung ist dadurch lange und gut sichtbar.
3. Bei einer solchen herzphasengebundenen, intermittierenden Injektion
kommt es zu einer stufenweisen Kontrastmittelanreicherung in den Herzkammern und den grossen Gefassen. Der Kontrast baut sich distal des Injektionsortes langsam auf und wechselt zudem standig durch Anreicherung und
Verdunnung, Dadurch kann man nicht nur die Klappen, sondern auch die
Innenstrukturen und Stromungen im Herzen besser beurteilen. Durch den
dauernden Kontrastwechsel wirkt das Bild plastisch. Die Informationsausbeute ist erhoht, 1m Gegensatz zur kontinuierlichen Injektion, bei der man
die meiste Information am Anfang und Ende der Injektion erhalt, haben
wir bei der intermittierenden Injektion einen dauernden Informationsfluss.
4. Man spart auch dadurch Kontrastmittel, dass man fur eine gegebene
Beobachtungszeit, z.B, von etwa 2 bis 3 s, ktirzer injiziert als bei der kontinuierlichen Injektion. Dadurch wird der Patient weniger belastet. Das eingesparte
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Abb. 5. Aortenklappenstenose (13 Jahre, 44 kg). a) Diastolische Injektion in die Aorta ascendens;
zweiter Injektionsstoss von 0,2 s Dauer und 5 ml Isopaque 75 %. Fiillung der 3 Sinus Valsalvae
und des Anfangsteiles der Koronararterien. b) In der folgenden Systole wird nicht mehr injiziert;
dadurch kuppelformige Stellung der Aortenklappe und Ejektionsstrahl sichtbar.
Kontrastmittel kann an anderer Stelle im Herzen fur weitere Information
eingesetzt werden. Dies ist besonders gunstig bei den kombinierten erworbenen
Herzfeh1ern und bei den haufigen komp1exen angeborenen Anoma1ien.
5. Da man nur wahrend der Fullungsphase der Herzkammern und nur
k1eine Vo1umina injiziert, stort man die Hamodynarnik weniger a1s bei kontinuierlicher Injektion. Die Gefahr der intramura1en Injektion wird vermieden,
da man nicht injiziert, wenn sich das Myokard urn den Katheter kontrahiert.
In der Regel haben wir mit dieser Injektionsmethode vor allem Kontrastmittel eingespart. Bei Sauglingen und K1einkindern, oder wenn wir den Patienten wahrend der Injektion gedreht haben, haben wir auch den Zeitgewinn
genutzt. Kontrastmittelersparnis und Zeitgewinn hangen natiirlich von der
Anzah1 der diasto1ischen oder systo1ischen Injektionsstosse und deren Dauer,
d.h, von der Herzfrequenz, abo
Durchschnittlich injizierten wir wahrend drei Diasto1en bzw. Systo1en,
doch reichen ftir die Information oft schon ein oder zwei Injektionsstosse aus.
Die wiederholte Beobachtung der patho1ogischen Phanomene erhoht aller-
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Abb. 6. Pulmonalklappenstenose (5 Jahre, 19,5 kg). a) Diastolische Injektion in den rechten Ventrike!' Erster Injektionsstoss von 0,24 s Dauer und 3,5 ml Isopaque 75 %. Das Kontrastmittel
steigt in Richtung Ein- und Ausflussbahn an und benetzt die intertrabekularen Raurne, b) In der
folgenden Systole, Kuppelstellung der Pulmonalklappe mit zentralem Ejektionsstrahl; poststenotische Dilatation; da systolisch nicht weiterinjiziert wird, bleibt die Wandstruktur des rechten
Ventrikels gut sichtbar; hypertrophische Trabeke!. Mit einer diastolischen Injektion von nur
3,5 ml bereits gute Darstellung der Pulmonalstenose. (Vor dem Herzen: Plexiglaskammer fur die
densitometrische Messung; am Masstab rechts 0,5 cm-Einteilung.)
dings beim Betrachter die diagnostische Sicherheit. Die Dauer der Einzelstosse lag in der Regel zwischen 0,1 und 0,5 s, meist zwischen 0,2 und 0,4 s.
Bei einer Herzfrequenz von 100/min dauert die Herzperiode 0,6 s, und
die Systole und Diastole sind etwa gleich lang, d.h, 0,3 s (Abb. 3a). Die
Beobachtungszeit (1,8 s) ist auf das Doppelte der effektiven Injektionszeit
(0,9 s) verlangert bzw. der Kontrastmittelverbrauch auf etwa die Halfte
reduziert. Bei einer Herzfrequenz tiber 100/min wird die Diastole kurzer als
die Systole. Abb. 3b zeigt drei diastolische Injektionen von 0,2 s bei einer
Frequenz von 120/min. Der Zeitgewinn durch die diastolische Injektion ist
hier besonders gross. Dies wirkt sich vor allern bei ventrikularer Injektion bei
kleinen Kindem und Sauglingen gtinstig aus. Bei einer Herzfrequenz von
weniger als 100/min wird die Diastole langer als die Systole. Abb. 3c zeigt bei
einer Herzfrequenz von 46/min eine extrem lange diastolische Injektion von
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Abb. 7. Mitralstenose (27 Jahre, 59 kg). a) Systolische Injektion in den linken Vorhof. Zweiter
Injektionsstoss von 0,32 s Dauer und 7 ml Isopaque 75 %. Das Kontrastmittel hat sich im ganzen
Vorhof verteilt; Mitralklappe geschlossen; linker Ventrikel nur schwach kontrastgefiillt, da in
der vorhergehenden Diastole nicht injiziert wurde; dadurch Konzentrations- und Kontrastgradient
an der Mitralklappe. b) In der folgenden Systole, Vorwolbung der stenotischen Mitralis und
schmaler Kontrastmittelstrahl in den linken Ventrikel gut sichtbar.
0,88 s. Hier ist die Systole sehr kurz, d.h. der Zeitgewinn bei systolischer
Injektion besonders gross, wie zum Beispiel bei Erwachsenen mit Mitralvitien
und Injektion in den linken Vorhof. Die kiirzeste, exakt diastolische Injektion fuhrten wir in Zusammenarbeit mit HEINTZEN (Kiel) bei einem Kaninchen mit einer Herzfrequenz von 300/min durch. Die Injektion dauerte nur
60 ms.
Eine besondere Anwendungsform der intermittierenden Kontrastmittelinjektion ist die multiplane Cineangiokardiographie (8). Der Patient wird
wahrend der Injektion und Exposition in einer Drehmulde gedreht (Abb. 4).
Urn in jeder Projektion moglichst viele Bilder zu erhalten, muss man langsam
drehen. Die Zeit dafur gewinnt man durch die intermittierende Injektion.
Der Vorteil der multiplanen Cineangiokardiographie liegt darin, dass durch
die Drehung Veranderungen innerhalb oder an der Wand der Herzhohlen
lokalisiert und von mehreren Seiten betrachtet werden konnen. Uberlagernde
Strukturen werden herausprojiziert. Zudem wirkt durch die Drehung das
Bild bei fortlaufender Projektion plastisch. Bei geringem Mehraufwand an
Kontrastmittel wird die Information erhoht. Durch die Drehung erhalt man
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samtliche Projektionen zwischen zwei vorgewahlten Drehwinkeln. Da die
beiden schragen und der dorsoventra1e Durchmesser bei der Angiokardiographie die wesentlichen Durchmesser sind, werden die Patienten meistens
von einem schragen Durchmesser tiber die dorsoventrale Projektion in den
anderen schragen Durchmesser gedreht. Drehbereich und Drehrichtung haugen
vom Ort der Injektion und der vermuteten Anomalie abo Wir haben inzwischen
mehr als 100 solche multiplanen Cineangiokardiographien durchgefuhrt, vor
allern bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern. Diese Untersuchungsmethode wurde nur durch die intermittierende Injektionstechnik moglich,
Aus den Cineangiokardiographien konnen nur Einzelbilder von drei Beispielen gezeigt werden (Abb. 5 bis 7).
ZUSAMMENF ASS UNG
Bis Ende August 1966 wurden 665 intermittierende Kontrastmittelinjektionen in das
Herz bei 254 Patienten durchgefuhrt, In die Ventrikel und die Aorta wird diasto1isch, in die
Vorhofe systo1isch injiziert, Die R-Zacke des Elektrokardiogramms lost den InjektionsimpuIs aus. Bei 150 Patienten wurde Isopaque 75 % (bei Sauglingen 60 %) verwandt. Ernste
Kontrastrnittelzwischenfalle wie Kammerfiimmern oder anaphy1aktischer Schock wurden
nicht beobachtet.
LITERATUR
1. CAMPEAU L. and SALTIEL J.: Rotational cineangiocardiography. Amer. ]. Roentgenol.
91 (1964), 544.
2. HETTLER M. G.: Angiographische Probleme und Moglichkeiten. III. Die herzphasengesteuerte Angiographie a1s Grund1age einer exakten morpho1ogischen und funktionellen Gefassdiagnostik. Fortschr. Rontgenstr, 92 (1960), 420.
3. MICHELL G. and JEFFERSON K.: Angiography of the coronary circulation in living dogs
using timed diastolic injections. Brit. Heart J. 24 (1962), 11.
4. OLIN T.: Studies in angiographic technique. Hakan Ohlssons Boktryckeri, Lund 1963.
5. RICHARDS S. L. and THAL A. P.: Phasic dye injection control system for coronary arteriography in the human. Gynec. Obstet. 107 (1958), 739.
6. SCHAD N.: Die intermittierende Kontrastmittelinjektion in das Herz. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1967.
7. - STUCKY]. P. und WELLAUERJ.: Die Angiokardiographie durch intermittierende Kontrastmittelinjektion. In: Deutscher Rontgenkongress 1966. Teil A, P- 216. Georg Thieme
Verlag, Stuttgart 1967.
8. - - BRUNNER H. und WELLAUER J: Die intermittierende Kontrastmittelinjektion bei
der Angiokardiographie im Sauglings- und Kindesalter. Fortschr. Rontgenstr. 103
(1965), 262.