Dokument_10.

Aus der Medizinischen Klinik 2 (Kardiologie) mit Poliklinik
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
(Direktor: Prof. Dr. med. S. Achenbach)
Detektion von Koronararterienstenosen mittels prospektiv
EKG-getriggerter High-Pitch Spiral-Koronar-CTAngiographie mit einer Effektivdosis unter 1 mSv
Inaugural-Dissertion zur Erlangung des Doktorgrades
an der medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
vorgelegt von
Tobias Goroll
aus
Roßtal
Erlangen 2012
Gedruckt mit Erlaubnis der
Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Dekan:
Prof. Dr. Dr. Jürgen Schüttler
Referent:
Prof. Dr. Stephan Achenbach
Korreferent:
Prof. Dr. Michael Uder
Tag der mündlichen Prüfung:
11. Juli 2013
Diese Arbeit ist meinen Eltern,
Gudrun und Wolfgang Goroll,
gewidmet.
Inhaltsverzeichnis
1
Zusammenfassung / Abstract ................................................................................... 1
1.1
1.1.1
Hintergrund und Ziele der Arbeit ................................................................. 1
1.1.2
Methoden ...................................................................................................... 1
1.1.3
Ergebnisse ..................................................................................................... 2
1.1.4
Praktische Schlussfolgerungen ..................................................................... 2
1.2
2
3
4
Zusammenfassung ............................................................................................ 1
Abstract ............................................................................................................ 3
1.2.1
Background ................................................................................................... 3
1.2.2
Methods ........................................................................................................ 3
1.2.3
Results........................................................................................................... 3
1.2.4
Conclusion .................................................................................................... 4
Einleitung ................................................................................................................. 5
2.1
Entwicklung der CT-Angiographie .................................................................. 5
2.2
Reduktion der Strahlendosis bei der CT-Koronarangiographie ....................... 6
2.3
Ziel der Studie .................................................................................................. 7
Methode ................................................................................................................... 8
3.1
Patienten ........................................................................................................... 8
3.2
Prämedikation ................................................................................................... 9
3.3
Dual Source CT-Angiographie ......................................................................... 9
3.3.1
Kontrastmittel ............................................................................................... 9
3.3.2
Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter der CT-Koronarangiographie 10
3.3.3
Datenanalyse ............................................................................................... 11
3.4
Invasive Koronarangiographie ....................................................................... 12
3.5
Auswertung der Daten .................................................................................... 12
3.5.1
Arterienbasierte Analyse............................................................................. 14
3.5.2
Segmentbasierte Analyse ............................................................................ 14
3.5.3
Berechnung der Strahlendosis .................................................................... 15
Ergebnisse .............................................................................................................. 16
4.1
Patientenkollektiv ........................................................................................... 16
4.2
Detektion der Stenosen ................................................................................... 17
4.3
Strahlenexposition .......................................................................................... 21
5
Diskussion.............................................................................................................. 23
5.1
Prospektiv EKG-getriggerte High-Pitch Spiralakquisition ............................ 23
5.2
Ergebnisse ...................................................................................................... 24
5.3
Niedrige Strahlendosis ................................................................................... 24
5.4
Limitationen ................................................................................................... 25
5.5
Schlussfolgerungen ........................................................................................ 26
6
Literaturverzeichnis ............................................................................................... 27
7
Abkürzungen .......................................................................................................... 31
8
Vorveröffentlichungen ........................................................................................... 31
9
Danksagungen ........................................................................................................ 32
1
1
Zusammenfassung / Abstract
Die CT-Koronarangiographie hat in den letzten Jahren eine stetige Weiterentwicklung
erfahren. Dies basiert vor allem auf dem rasanten Fortschritt der CT-Technologie mit
stetig verbesserter Orts- und Zeitauflösung.
Der klinische Einsatz erfordert eine gründliche Evaluation der mit diesen neuen
Methoden verbundenen klinischen Aussagekraft und Risiken.
1.1
Zusammenfassung
1.1.1 Hintergrund und Ziele der Arbeit
Ein Problem der CT-Koronarangiographie stellt die oft relativ hohe Strahlenexposition
dar. In den letzten Jahren wurden diverse Methoden zur Reduktion der
Strahlenexposition entwickelt.
Wir evaluierten die diagnostische Genauigkeit eines neuen prospektiv EKGgetriggerten High-pitch Spiralmodus für die Dual-Source Koronar-CT-Angiographie,
welcher eine effektive Strahlendosis von weniger als 1 mSv aufweist. Die
diagnostische Genauigkeit bezüglich der Detektion von Koronarstenosen wurde im
Vergleich zur invasiven Koronarangiographie ermittelt.
1.1.2 Methoden
75 Patienten, bei denen eine koronare Herzkrankheit anhand klinischer Symptome
vermutet wurde, wurden in die Studie eingeschlossen. Die Patienten befanden sich im
Sinusrhythmus und eine invasive Koronarangiographie war auf Grund der
Beschwerden indiziert. Weitere Voraussetzungen waren ein Körpergewicht von
weniger als 100 kg, eine Herzfrequenz unter 60 Schlägen pro Minute während der
Untersuchung und das Fehlen einer vorbekannten koronaren Herzerkrankung
vorbekannt sein. Basierend auf diesen Voraussetzungen wurden 25 Patienten
ausgeschlossen. Folglich wurden 50 Patienten einem High-Pitch Spiral-CT-Scan mit
prospektivem EKG-Trigger unterzogen, bevor sie eine invasive Koronarangiographie
erhielten. Der CT-Scan erfolgte mit einem Dual-Source CT mit 2x128x0,6 mm
Kollimation, einer Rotationszeit der Gantry von 0,28 sek, einem Pitch von 3,4, einer
Röhrenspannung von 100 kV und einer Stromstärke von 320 mAs. Die Datenerfassung
erfolgte prospektiv EKG-getriggert mit Beginn bei 60% eines R-R-Intervalls. Die CTDatensätze wurden hinsichtlich des Vorliegens relevanter Koronararterienstenosen
2
(>50% Diameterreduktion) evaluiert und die Ergebnisse mit der invasiven Diagnostik
verglichen.
1.1.3 Ergebnisse
Die Durchführung der CT-Angiographie war bei allen 50 Patienten erfolgreich. Bei 16
Patienten lag zumindestens eine Koronararterienstenose vor. Das CT zeigte zur
Identifikation von Patienten mit zumindest einer Koronarstenose eine Sensitivität von
100% und eine Spezifität von 82%. Der positiv prädiktive Wert betrug 72% und der
negative prädiktive Wert 100%. Pro Gefäß lagen die Spezifität bei 94% und die
Sensitivität bei 100%. Bezogen auf einzelne Koronarsegmente wurde eine Sensitivität
von 92% und eine Spezifität von 98% erreicht. Die aus dem Dosis-Längenprodukt von
54±6 mGy*cm abgeschätzte effektive Strahlendosis der CT-Angiographie lag bei
0,76±0,08 mSv.
1.1.4 Praktische Schlussfolgerungen
Anhand der Studie konnte gezeigt werden, dass es bei streng selektiertem Patientengut
mit dem prospektiv EKG-getriggerten High-Pitch Spiralmodus in der CTKoronarangiographie möglich ist, mit einer effektiven Strahlendosis unter 1.0 mSv
Koronararterienstenosen präzise nachzuweisen.
3
1.2
Abstract
1.2.1 Background
Coronary CT angiography has developed into a reliable clinical tool for visualization of
the coronary arteries and detection of stenosis. The associated radiation exposure,
however, is of concern and can be high unless specific precautions are taken. During
the last years several methods to reduce radiation exposure have been developed. We
sought to evaluate the diagnostic accuracy of a new prospectively ECG-triggered highpitch data acquisition mode for coronary computed tomography angiography, which
allows an effective dose of less than 1.0 mSv. Diagnostic accuracy for detection of
coronary artery stenoses was determined by comparison to invasive coronary
angiography.
1.2.2 Methods
Seventy-five patients with suspected coronary artery disease and in sinus rhythm were
screened for participation. Further requirements were a body-weight below 100kg, the
ability to lower heart rate to less than 60 beats per minute and absence of prior known
coronary heart disease in the patient’s history. Based on these requirements, 25 patients
had to be excluded. Consequently 50 patients underwent prospectively ECG-triggered
high-pitch coronary CT angiography with a dual-source CT system with 2 X 128 X
0.6mm collimation, 0.28-s rotation time, a pitch of 3.4, 100-kVp tube voltage and
current of 320 mA. Data acquisition was prospectively triggered at 60% of the R-R
interval and completed in one cardiac cycle. Diagnostic accuracy for detection of
coronary artery stenoses ≥50% diameter stenosis was determined in comparison to
invasive coronary angiography. Per-patient diagnostic performance was the primary
form of analysis.
1.2.3 Results
In all 50 patients, imaging was successful. For the detection of 16 patients with at least
one coronary artery stenosis, CT demonstrated a sensitivity of 100% and a specificity
of 82%. The positive predictive value was 72% and the negative predictive value was
100%. On a per-vessel basis the sensitivity was 100% and specificity was 94%. Persegment sensitivity was 92% and specificity was 98%. Mean dose-length product for
coronary CT angiography was 54 ± 6mGy x cm, the effective dose was 0.76 ± 0.08
mSv.
4
1.2.4 Conclusion
In nonobese patients with a low and stable heart rate, prospectively ECG-triggered
high-pitch spiral coronary CT Angiography provides high diagnostic accuracy for
detection of coronary artery stenoses with an effective dose of less than 1 mSv.
5
2
Einleitung
Die aussagekräftige Darstellung von Koronararterien mit dem Computertomographen
wurde erst im Laufe der letzten etwa 20 Jahre durch eine stetige Weiterentwicklung der
CT-Technologie möglich. Eine Verbesserung sowohl der zeitlichen als auch der
räumlichen Auflösung war essentiell, um den Einsatz der CT-Koronarangiographie im
klinischen Alltag zu erreichen.
2.1
Entwicklung der CT-Angiographie
Die Visualisierung des Herzens stellt eine immense Herausforderung an die Technik
dar. Das Herz ist ein kleines Organ, welches weitere noch viel kleinere Strukturen, wie
beispielsweise die Koronargefäße, besitzt. Zudem ist das Herz ständig in Bewegung.
Diese Bedingungen waren der Grund, warum sich die ersten Anwendungen der
kardialen CT in den 1980er Jahren auf die Evaluation der linksventrikulären Funktion
und Perfusion beschränkten [16, 29, 31]. Erstmals gelang zu Beginn der 1990er Jahre
die Darstellung von Calciumablagerungen in den Koronararterien [34]. Erst seit 1995
war es möglich, mit der CT-Angiographie auch das Lumen der Arterien darzustellen
und Koronarstenosen nachzuweisen. Diese initialen Untersuchungen erfolgten mittels
der Electron Beam Tomography [6, 23]. Erst mit der Einführung des 4-Zeilen SpiralCTs im Jahr 2000 wurde es möglich, auch konventionelle CT-Systeme zur kardialen
Diagnostik einzusetzen [5, 38]. Seither ist die CT-Technik weit fortgeschritten. Zum
einen wurden CT-Geräte mit immer mehr Zeilen entwickelt. Aktuell sind Geräte mit
128 oder 256 Zeilen ein zunehmend verbreiteter Standard. Andererseits wurde die
Dual-Source CT-Technologie entwickelt, die eine verbesserte Zeitauflösung bewirkt [7,
18]. Für die verschiedenen Gerätegenerationen erfolgte wiederholt die Evaluation der
Genauigkeit der zur Identifikation von Koronarstenosen. In diesen Studien konnte eine
hohe diagnostische Genauigkeit bei ausgewählten Patientenkollektiven nachgewiesen
werden [32]. Auf Grund ihres hohen negativen prädiktiven Wertes wird die CTKoronarangiographie in selektierten Fällen bereits klinisch eingesetzt [40]. So konnte
in einer Studie mit 368 Patienten gezeigt werden, dass ein Fehlen von Koronarstenose
in der CT-Koronarangiographie, bei Patienten mit akuten Brustschmerzen und
negativem Troponin-Test, in den darauffolgenden 2 Jahren nicht mit einem
bedeutenden kardialen Ereignis zu rechnen ist [37].
6
Die Frage nach möglichen Anwendungsgebieten im klinischen Alltag ist ebenso
bedeutend wie das Ziel, die Menge des applizierten Kontrastmittels und die
Strahlendosis zu verringern.
2.2
Reduktion der Strahlendosis bei der CT-Koronarangiographie
Die Reduktion der Strahlendosis ein zentrales Thema bei der Verbesserung und
Anwendung der CT-Koronarangiographie [13]. Eine Auswertung von 1965 CTKoronarangiographie –Untersuchungen mit 64-Zeilen-CT an 50 verschiedenen Zentren
zeigte im Median ein Dosis-Längen-Produkt von 885 mGy*cm. Dies entspricht einer
Effektivdosis von 12 mSv. Es wurden aber Dosiswerte bis 30 mSv berichtet. Einfluss
auf die effektive Strahlendosis nehmen hierbei verschiedenste Faktoren. So stellen das
Gewicht des Patienten, fehlender Sinusrhythmus, die Scanlänge, die EKG-kontrollierte
Anpassung
der
Röhrenenergie,
die
Röhrenspannung,
die
Verwendung
von
sequentiellem Scanmodus, die Erfahrung des Untersuchers bezüglich der CTKoronarangiographie,
die
Anzahl
der
pro
Monat
durchgeführten
CT-
Koronarangiographien des jeweiligen Untersuchers und die Art des angewendeten 64Zeilen-Systems verschiedenste unabhängige Einflussfaktoren auf die Strahlendosis dar
[22]. Betrachtet man vergleichsweise die invasive Koronarangiographie, so werden hier
etwa Strahlendosen im Bereich zwischen 5 bis 7 mSv appliziert [8, 17].
In den letzten zehn Jahren erfolgte eine kontinuierliche Weiterentwicklung der
Technik. Hierdurch konnte die effektive Strahlendosis deutlich reduziert werden. Zu
den Vorgehensweisen, welche eine Reduktion der Strahlendosis bewirkten, gehören der
prospektive EKG-Trigger, die Verwendung von 100 kV statt 120 kV und die Pulsung
der Röhrenenergie [12, 24, 26, 27, 30, 35, 39].
Im Jahr 2009 wurde ein weiteres neues Akquisitionsprotokoll vorgestellt, die
prospektiv EKG-getriggerte High-Pitch Spiralakquisition, auch „Flash-CT“ genannt. In
Studien konnte bei selektiertem Patientengut eine effektive Strahlendosis von unter 1
mSv erreicht werden. Hierzu wurde ein Pitch von 3 oder auch noch höher verwendet.
Zudem wird eine Überlappung der einzelnen Schichten beim Scan vermieden und eine
prospektive EKG-Triggerung mit einer Röhrenspannung von 100 kV verwendet. So
kann unter Verwendung dieses Protokolls, wie frühere Arbeiten zeigten, eine CTKoronarangiographie mit einer Effektivdosis unter 1.0 mSv durchgeführt werden [1, 2,
14, 21, 28]. Die Datenakquisition bleibt dabei auf einen Zeitdauer von etwa 260 ms
innerhalb eines einzigen Herzzyklus beschränkt.
7
2.3
Ziel der Studie
Zur weiteren Evaluation dieser technischen Neuentwicklung analysierten wir die
diagnostische Genauigkeit der High-Pitch Spiralakquisition in einem selektierten
Patientengut. Bei allen Patienten war auf Grund einer vermuteten koronaren
Herzkrankheit eine invasive Koronarangiographie geplant gewesen.
8
3
Methode
3.1
Patienten
Ausgewählt für die Studie wurden 75 Patienten. Das primäre Auswahlkriterium für den
Einschluss in die Studie war, dass die Patienten für eine erstmalige invasive
Koronarangiographie auf Grund einer vermuteten koronaren Herzkrankheit geplant
waren. Bei allen eingeschlossenen Patienten wurde eine KHK vermutet und deshalb
waren sie für eine erstmalige diagnostische invasive Koronarangiographie geplant. Für
den Einschluss in die Studie musste zudem gewährleistet sein, dass kein
Myokardinfarkt vorbekannt war, beziehungsweise noch keine interventionelle
Revaskularisation bisher stattgefunden hatte.
Einschlusskriterien
Gewicht < 100kg
Herzfrequenz < 60 Schläge pro Minute
(falls notwendig nach Prämedikation)
Erstmaliger Verdacht auf KHK
mit geplanter invasiver Koronarangiographie
Einverständnis des Patienten
Ausschlusskriterien
Gewicht > 100 kg
Herzfrequenz > 60 Schläge pro Minute
(trotz Prämediaktion)
Arrhythmischer Herzschlag
Niereninsuffizienz
Kontrastmittelallergie
Tabelle 1: Übersicht über Ein- und Ausschlusskriterien der Studie.
Aus diesem Kollektiv konnten schließlich 50 Patienten in die Studie eingeschlossen
werden. 25 Patienten wurden wegen der zwei folgenden Gründe ausgeschlossen. 16
Patienten hatten ein zu hohes Körpergewicht, was bedeutet ein Gewicht über 100 kg.
Weitere 9 Patienten wurden deshalb ausgeschlossen, da es bei ihnen trotz oraler und
intravenöser Gabe von Betablockern nicht möglich war, eine Herzfrequenz von unter
60 Schlägen pro Minute zu erreichen.
Da die CT-Koronarangiographie mit Kontrastmittel durchgeführt wurde, wurden
Patienten mit bestehender Niereninsuffizienz oder Kontrastmittelallergie nicht
eingeschlossen. Als Voraussetzung für die prospektive EKG-Triggerung mussten sich
die Patienten im Sinusrhythmus befinden.
Die CT-Koronarangiographie wurde 24 bis 48 Stunden vor der geplanten invasiven
Koronarangiographie durchgeführt.
9
3.2
Prämedikation
Zur Durchführung der CT-Koronarangiographie war, wie bereits erwähnt, eine
Herzfrequenz von unter 60 Schlägen pro Minute notwendig. Aus diesem Grund
erhielten alle Patienten mit einer Herzfrequenz über 60 Schlägen pro Minute eine
Stunde vor der geplanten CT-Koronarangiographie 100 mg Atenolol per os. Eine
Stunde nach der Gabe wurde die Herzfrequenz erneut gemessen. War die Herzfrequenz
unter Inspiration immer noch über 60 Schlägen pro Minute, so erfolgte die intravenöse
Gabe von Metoprolol. Hiervon wurden fraktioniert 5 mg bis zu einer Maximaldosis von
30 mg verabreicht.
Weiterhin erhielten alle Patienten unmittelbar vor der CT-Koronarangiographie 0,8 mg
Nitroglycerin sublingual, um durch Vasodilatation eine verbesserte Bildqualität der
Herzkranzgefäße zu erreichen.
3.3
Dual Source CT-Angiographie
Zur Durchführung der Computertomographie wurde ein Dual-Source-CT verwendet
(„Somatom Definition Flash“, Firma Siemens Healthcare, Forchheim, Deutschland).
Das Gerät verwendet zwei Röntgenröhren und zwei entsprechende Detektoren, welche
in einem Winkel von 95° zueinander stehen. Hierdurch wird durch jeden Detektor eine
Datenerfassung von 64-Detektorzeilen mit einer Breite von 0,6 mm erreicht. So wird
eine Scanbreite auf der z-Achse von 38,4 mm erreicht. Mit einem sich auf der Z-Achse
bewegenden Scanzielpunkt lässt sich so eine Datenerfassung von 2 x 128 Schnitten
erreichen[15, 33]. Mit einer Rotationszeit der Gantry von 0.28 Sekunden kann durch
die Dual-Source-Erfassung eine zeitliche Auflösung von 75 ms erreicht werden.
Die Bilderfassung der Koronararterien wurde zudem mit prospektivem EKG-Trigger
durchgeführt. Der pitch kann hierbei deutlich erhöht werden, wobei weiterhin eine
verlässliche Bildrekonstruktion durch die Dual-Source-Technik möglich. Durch diese
Technischen Gegebenheiten und das dazugehörige Protokoll ist es gewährleistet, eine
überlappende Strahlenbelastung zu vermeiden und somit eine deutlich Reduktion der
applizierten Strahlendosis zu bekommen.
3.3.1 Kontrastmittel
Für die CT-Angiographie ist die intravenöse Applikation von Kontrastmittel
notwendig. Hierzu wurde Ultravist 370 (Bayer Schering Pharma) verwendet. Zur
Erfassung der Daten für die CT-Koronarangiographie musste sich das Kontrastmittel in
den Koronararterien, also in der arteriellen Phase, befinden. Um dies zu gewährleisten
10
wurde ein „Test-Bolus“ Protokoll verwendet. Hierzu wurden 10ml Kontrastmittel und
nachfolgend 60 ml Kochsalzlösung mit einer Flussrate von 6ml/s appliziert.
Anschließend
wurde
mittels
einer
Serie
von
transaxialen
Scans
die
Maximalanreicherung in der Aorta gemessen. Der „Test-Bolus“ Scan wurde 15
Sekunden nach Beginn der Injektion gestartet und in 2 Sekundenabständen wiederholt.
Hieraus wurde der Zeitpunkt für den Beginn der CT-Koronarangiographie errechnet.
Dazu wurden zu der Zeit, welche zwischen Applikation des Kontrastmittels und
maximaler Anreicherung in der Aorta vergangen war, noch zusätzlich 5 Sekunden
hinzugerechnet.
Für die CT-Koronarangiographie wurden 60 ml Kontrastmittel und ein nachfolgender
Bolus von 60 ml verabreicht. Der zweite Bolus bestand zu 80% aus Kochsalzlösung
und zu 20% aus Kontrastmittel. Die Flussrate für beide Flüssigkeiten war 6 ml/s.
Anschließend wurde die eigentliche CT-Koronarangiographie nach der errechneten
Verzögerungszeit gestartet.
3.3.2 Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter der CT-Koronarangiographie
Die CT-Koronarangiographie wurde mittels folgender Einstellungen durchgeführt. Die
Röhrenspannung betrug 100 kV und die Röhrenenergie 320 mAs/rot. Der Pitch wurde
mit 3.4 eingestellt, was einem Tischvorschub von 46cm/s entspricht. Die Bilderfassung
wurde durch den Herzrhythmus des Patienten prospektiv EKG-getriggert. Somit
erfolgte die Erfassung bei 60% im Intervall zwischen den R-Zacken.
Die Bildrekonstruktion erfolgte mit einem „half-scan“ Algorithmus. Dies bedeutet, dass
eine 180° Gantryrotation für die Rekonstruktion der Bilder verwendet wurde, welche
eine zeitliche Auflösung von 75 ms erlaubte. So wurde das Datenfenster des ersten
Schnittbildes bei 60% des R-R-Intervalls begonnen, die nachfolgenden Bilder wurden
stufenweise aus den anderen Datenfenstern erstellt[1]. Für die Rekonstruktion wurde
eine Dicke von 0.6 mm pro Schnittbild gewählt. Das Schichtinkrement betrug 0.3 mm
und es wurde ein Rekonstruktionskernel mit einer mittleren Schärfe verwendet (B26f).
11
Abbildung 1: Prinzip der High-Pitch
Pitch Spiral CT: Bei prospektivem EKG Trigger umläuft die Gantry den
Patienten mit einer Rotationszeit von 280 ms und ein Tischvorschub von 46 cm/s resultiert in einem Pitch von
3.4. Bilddaten werden mit einer Zeitauflösung von 75 ms/Schicht während eines Zeitfensters
eitfensters von etwa 260 ms
in der Diastole rekonstruiert.[1]
rekonstruiert
3.3.3 Datenanalyse
Die Auswertung der Daten erfolgte an einem offline Arbeitsplatz. Hierzu wurden die
Daten auf einen „Multimodality Workplace“ der Firma Siemens übertragen.
Anschließend wurden
rden sie von einem einzelnen erfahrenen Untersucher ausgewertet.
Ausgewertet wurde das Vorliegen von Koronararterienstenosen anhand von
transaxialen Schichten, multiplanaren Rekonstruktionen (vgl. Abbildung 3a bis 3b) und
5 mm dicken „Maximum Intensity Projections“.
Pro
3D-Rekonstruktion
Rekonstruktionen (vgl. Abbildung
3d) wurden nicht zur Beurteilung der Stenosen verwendet. Die Beurteilung der Daten
erfolgte ohne Kenntnis der Ergebnisse der invasiven Angiographie.
3b
3a
3c
12
3e
3f
3d
Abbildung 2: Koronar-CT
CT-Angiographie
Angiographie einer weiblichen Patientin (53 Jahre, 168cm, 54kg, Herzfrequenz
56/min). DLP 62 mGy*cm (geschätzte Effektivdosis 0.87 mSv). Es liegen keine
kein Koronararterienstenosen vor.
3a-c)
c) Gekrümmte multiplanare Rekonstruktionen des linken Hauptast und des RIVA, der linken
Circumflexarterie und der rechten Koronararterie (Pfeile).
(Pfeile)
3d) 3D Rekonstruktion des Herzens mit Koronararterien.
3e-f)
f) Ergebnisse der invasiven Koronarangiographie.
3.4
Invasive Koronarangiographie
Die invasive Koronarangiographie ist der Goldstandard zur diagnostischen Beurteilung
von Koronararterien
arterienstenosen. Deshalb diente sie im Rahmen der Studie als
Vergleichsstandard.
Bei
allen
Studienteilnehmern
erfolgte
die
invasive
Koronarangiographie unabhängig und ohne das Wissen der Ergebnisse der CTKoronarangiographie. Der Zugang erfolgte entweder transradial oder transfemoral. Es
Koronarangiographie.
wurden 5F oder 6F Diagnostikkatheter verwendet. Zudem wurden in die linke und in
die rechte Koronararterie
nararterie jeweils 0.2 mg Nitroglycerin injiziert. Von der linken
Koronararterie wurden mindestens 5 orthogonale Projektionen aufgenommen, von der
rechten mindestens 2 Projektionen. Weitere Projektionen wurden nach Bedarf
aufgenommen (vgl. Abbildung 3e-f).
3
Das Vorhandensein von Koronarstenosen mit
einer Einengung des Lumens von mindestens 50% wurde ebenfalls per Segment, per
Gefäß und per Patient erfasst. Die Beurteilung erfolgte anhand
anha visueller Abschätzung.
3.5
Auswertung der Daten
Die identifizierten Stenosen
Stenose mit mehr als 50% Diameterreduktion,
Diameterreduktion wurden per Patient,
per Gefäß und per Koronarsegement erfasst[42].
erfasst
Die Beurteilung
urteilung erfolgte mittles eines
sechsstufigen Bewertungssystems:
tungssystems:
13
0=
Keine Stenose
1=
Stenose < 25%
2=
Stenose 26 – 49%
3=
Stenose 50 -69%
4=
Stenose 70 – 99%
5=
Verschluss
Bei schlechter oder reduzierter Bildqualität erfolgte kein Ausschluss aus der
Bewertung. Konnte das Lumen einer Koronararterie auf Grund von Artefakten nicht
beurteilt werden, so wurde das entsprechende Segment als stenosiert beurteilt (n=7)
(vgl. Abbildung 3).
4a
4b
4c
4d
Abbildung 3: Eingeschränkte Bildqualität im proximalen Segment der rechten Koronararterie. Herzfrequenz war
59 pro Minute während der CT-Koronarangiographie, sie fiel jedoch während des Scans auf 52 pro Minute ab.
Somit erfolgte die Bildgebung etwas zu früh im Herzzyklus und es kam zu Bewegungsartefakten.
4a) Transaxiales Schnittbild auf Höhe der rechten proximalen Koronararterie mit Bewegungsartefakt (Pfeil).
4b) Transaxiales Schnittbild auf Höhe der Mitte der rechten Koronararterie ohne Bewegungsartefakt (Pfeil).
4c) Gekrümmte multiplanare Rekonstruktion der rechten Koronararterie. Auf Grund von Bewegungsartefakten
ist ein nicht-verkalkter Plaque zu vermuten (Pfeile).
4d) In der invasiven Koronarangiographie konnte kein Plaque nachgewiesen werden.
14
Die statistische Analyse erfolgte mit PASW Statistics 17.0 der SPSS Inc, Chicago,
USA. Alle Werte sind, sofern nicht anders angegeben, Mittelwerte und die
dazugehörige Standardabweichung.
Die Sensitivität, die Spezifität, der positive prädiktive Wert und der negative prädiktive
Wert wurden für die Erkennung von Koronararterienstenosen mittels prospektiv EKGgetriggerter High-Pitch Spiral-CT-Koronarangiographie festgelegt. Die Referenz hierzu
ist die invasive Koronarangiographie. Zur Analyse wurden primär die Ergebnisse aus
der Beurteilung per Patient herangezogen. Zusätzlich wurde die Genauigkeit anhand
einer per Segment und per Gefäß Beurteilung mit ermittelt.
3.5.1 Arterienbasierte Analyse
Bei der arterienbasierten Analyse wurden die folgenden vier Arterien beurteilt:
Linker Hauptstamm (Left Main = LM), rechte Koronararterie (Right Coronary Artery =
RCA), Ramus interventricularis anterior (Left anterior descending = LAD) und die
linke Circumflexarterie (Left Circumflex = LCX). Somit erfolgte eine Auswertung von
200 Arterien.
3.5.2 Segmentbasierte Analyse
Die segmentbasierte Analyse erfolgte anhand von 18 festgelegten Segmenten. Im
Rahmen der Studie wurden insgesamt 736 Segmente beurteilt. Rein rechnerisch wäre
eine größere Anzahl von Segmenten vorhanden, da aber nicht alle Segmente bei jedem
Patienten vorhanden sind, ergibt sich die entsprechend reduzierte Anzahl an zu
beurteilenden Segmenten.
Abbildung 4: Einteilung der Koronararterien in Segmente (Segment 18 - posterior lateraler Ast der Linken
Circumflexarterie fehlt) http://www.biij.org/2008/4/e41/fig1.gif
15
3.5.3 Berechnung der Strahlendosis
Während der CT-Koronarangiographie erfolgte indirekt eine Dokumentation der
applizierten Strahlendosis. Sie wurde aus dem Dosis-Längen-Produkt, welches im
Scanprotokoll erfasst wurde, errechnet. Die Erfassung der Dosis aus dem „Test-Bolus“
und der eigentlichen Koronar-CT-Angiographie erfolgten hierbei separat. Das DosisLängen-Produkt setzt sich seinerseits aus der applizierten Dosis in mGy und der
Scanlänge in cm zusammen. Hieraus lässt sich dann mittels eines Umrechnungsfaktors,
welchen wir für Kardio-CTs des Erwachsenen mit 0.014 angenommen hatten, die
Effektivdosis errechnen [22]. Diese wird mit der Maßeinheit Millisievert (mSv)
angegeben.
16
4
Ergebnisse
Die Auswertung der Daten wurde, wie bereits erwähnt, mit PASW Statistics 17.0 der
SPSS Inc (Chicago, USA) durchgeführt.
4.1
Patientenkollektiv
Die Geschlechterverteilung der 50 eingeschlossenen Patienten war wie folgt: 32%
(n=16) waren weiblich und 68% (n=34) männlich. Das mittlere Alter betrug 59 Jahre,
mit einer Standardabweichung von 12 Jahren. Zudem wurde der Symptomcharakter bei
allen Patienten im Rahmen der Aufnahme erfasst. Anhand dessen konnte in
Kombination mit dem Alter und dem Geschlecht die Wahrscheinlichkeit für das
Vorliegen einer koronaren Herzkrankheit ermittelt werden. Der von Gibbons et al
definierte Test führte in unserem Patientenkollektiv zu einer Wahrscheinlichkeit von
26±18% für das Vorliegen einer KHK [19].
Das Körpergewicht der Patienten lag im Mittel bei 79±16 kg (Spannweite 50-99 kg).
Die Körpergröße betrug im Mittel 171 cm bei einer Standardabweichung von 9 cm
(Spannweite 150-190 cm).
Als Kriterium für die Durchführbarkeit der CT-Koronarangiographie war eine
Herzfrequenz von ≤60 Schlägen pro Minute notwendig. Im Mittel lag die Herzfrequenz
vor der CT-Koronarangiographie bei 71±11 Schlägen pro Minute (Spannweite 54-100
Schläge pro Minute). Von den 50 Patienten benötigten 5 Patienten keine
Prämedikation, da deren initiale Herzfrequenz bereits ≤ 60 pro Minute war. Somit
erfolgte bei 45 Patienten eine Prämedikation mit 100 mg Atenolol per os, welches 60
Minuten vor der CT-Koronarangiographie verabreicht wurde. Darunter erreichten
weitere 25 Patienten die gewünschte Herzfrequenz. Bei den anderen 20 Patienten war
auf Grund einer persistierenden Herzfrequenz von > 60 pro Minute eine zusätzliche
intravenöse Betablockergabe notwendig. Diese Gabe erfolgte unmittelbar vor der
Durchführung der CT-Koronarangiographie. 8 Patienten erhielten 10 mg Metoprolol
i.v., 6 Patienten 20 mg und weitere 6 Patienten 30 mg. Unter dieser Medikation konnte
die mittlere Herzfrequenz für die Dauer der CT-Koronarangiographie auf 54±6 Schläge
pro Minute gesenkt werden (Spannweite 41 – 60 Schläge pro Minute).
Die High-Pitch CT-Koronarangiographie konnte bei allen Patienten erfolgreich
durchgeführt werden. Es kam zu keinerlei Komplikationen. Die mittlere Scanlänge
betrug 117±9 mm. Die Datenakquisition konnte bei allen Probanden in einem
Herzzyklus erfolgen und dauerte im Mittel 258±20 ms.
17
4.2
Detektion der Stenosen
Eine Stenose wurde dann als solche gewertet, wenn eine Reduktion des Gefäßlumens
um mindestens 50% gegeben war. In der invasiven Koronarangiographie konnte bei 16
Patienten zumindest eine Koronararterienstenose gefunden werden. Hiervon wiederum
befand sich die Stenose bei einem Patienten im linken Hauptstamm, vier Patienten
hatten eine 3-Gefäß-Erkrankung, vier Patienten eine 2-Gefäß-Erkrankung und bei
sieben Patienten lag eine 1-Gefäß-Erkrankung vor. Bei den Patienten mit 2-GefäßErkrankung waren bei allen vier die rechte Koronararterie (Vgl. Abbildung 6) und der
Ramus interventricularis anterior betroffen.
6a
6b
Abbildung 5: Verschluss der rechten Koronararterie bei einem 50-jährigen Patienten (176 cm, 80 kg,
Herzfrequenz 60/ min) in der Koronar-CT-Angiographie (Pfeil 6a) und in der invasiven
Koronarangiographie (Pfeil 6b). Die geschätzte Effektivdosis der CT-Koronarangiographie lag bei 0.66 mSv.
Bei den 1-Gefäß-Erkrankungen lag die Stenose bzw. die Stenosen bei sechs Patienten
im Ramus interventricularis anterior, bei einem Patienten befand sich die Stenose in der
linken Circumflexarterie (Vgl Abbildung 7).
Insgesamt konnten 50 Koronarstenosen bei 16 Patienten identifiziert.
18
7a
7b
Abbildung 6: Hochgradige Stenose der linken Circumflexarterie in der multiplanaren Rekonstruktion bei
einem 63-jährigen Patienten (172 cm, 81 kg, Herzfrequenz 57/ min) in der Koronar-CT-Angiographie (Pfeil
7a) und in der invasiven Koronarangiographie (Pfeil 7b). Die geschätzte Effektivdosis der CTKoronarangiographie lag bei 0.84 mSv.
4.2.1 Patienten-basierte Analyse
Primärer Endpunkt der Studie war auf die Identifizierung von Koronarstenosen pro
Patient. Dies bedeutet, dass ein
Vergleich stattfand, ob
mindestens eine
Koronararterienstenose mit mehr als 50% Diameterreduktion des Gefäßlumens in der
CT-Koronarangiographie
vorhanden
war
und
ob
auch
in
der
invasiven
Koronarangiographie eine Stenose vorhanden war. Dabei ist bei dieser Auswertung
unerheblich, in welcher Arterie beziehungsweise in welchem Segment die Stenose
gefunden wurde. Es erfolgt somit lediglich die Betrachtung, ob eine Koronarstenose bei
dem jeweiligen Patienten vorhanden ist, unabhängig von der genauen Lokalisation.
Auf der Betrachtungsebene per Patient wurde eine Sensitivität von 100% erreicht. Es
war also möglich, bei allen 16 Patienten, welche zumindest eine koronarangiographisch
nachgewiesene Stenose hatten, auch in der CT-Koronarangiographie zumindest eine
Stenose nachzuweisen. Bei 34 Patienten ohne relevante Stenose wurde in der CTAngiographie bei 6 Patienten eine Stenose vermutet. Die daraus resultierende Spezifität
liegt bei 82%. Somit ist die bedingte Wahrscheinlichkeit, dass eine Stenose vorliegt,
wenn in der Kardio-CT-Angiographie eine Stenose gesehen wurde, bei 72% (positiv
prädiktiver Wert). Hingegen der negative prädiktive Wert liegt bei 100% (Vgl. Tabelle
1 und Tabelle 2).
19
Invasive Koronarangiographie
Stenose in
der CTA
keine
Stenose in
der CTA
Stenose JA
Stenose NEIN
16
6
22
0
28
28
16
34
50
Tabelle 2: Anzahl gefundener Stenosen in der invasiven Koronarangiographie und Anzahl gefundener
Koronarstenosen in der prospektiv EKG-getriggerten High-Pitch Koronar-CT-Angiographie.
4.2.2 Arterien-basierte Analyse
Weiterhin erfolgte die Auswertung auf Basis der korrekten Zuordnung zur jeweiligen
Arterie. Es konnte auch hier eine Sensitivität von 100% erreicht werden. Alle 29
vorhandenen Stenosen konnten auch in der entsprechenden Arterie durch die CTKoronarangiographie nachgewiesen werden (siehe Abbildung 8). Die konkrete
Identifikation von stenosefreien Arterien gelang in 161 von 171 Fällen, was einer
Spezifität von 94% entspricht. Wurde in der Kardio-CT-Angiographie jedoch keine
Stenose gesehen (161 Arterien), so lag auch in keinem der Fälle eine Stenose in der
invasiven Koronarangiographie vor (negativ prädiktiver Wert = 100%). Der positiv
prädiktive Wert lag in dieser Betrachtung bei 74% (Vgl. Tabelle 2).
8b
8a
8c
20
8d
8e
8f
8g
Abbildung 7:: Hochgradige Stenose des RIVA bei einem 46-jährigen
jährigen Patienten (180cm, 98kg, Herzfrequenz
54/min) in der High-Pitch
Pitch Koronar-CT-Angiographie
Koronar
(multiplanare Rekonstruktion: Pfeile 8a-c
8a und 3DRekonstruktion 8d) und in der invasiven Koronarangiographie (Pfeile 8e-g).
8e
21
4.2.3 Segment-basiert Analyse
Bei der Analyse auf Segmentbasis wurden 736 Segmente bewertet. Hierbei wurden 46
von 50 vorliegenden Stenosen korrekt identifiziert. Dies entspricht einer Sensitivität
von 92%. Von den 686 Segmenten, welche keine Stenose aufwiesen, wurden 670 auch
in der CT-Angiographie ohne relevante Stenose bewertet. Die Spezifität lag bei 98%.
Der negative prädiktive Wert lag bei 99%. 674 Segmente wurden in der CTKoronarangiographie
ohne
signifikante
Stenose
beurteilt.
In
der
invasiven
Koronarangiographie fand sich jedoch in vier Segmenten eine Stenose >50%. Der
positiv prädiktive Wert lag in der segmentbasierten Betrachtung bei 74%. Die
dazugehörigen 95%-Konfidenzintervalle sind jeweils unter den einzelnen Werten in
Tabelle 2 angegeben.
n
Sensitivität
Spezifität
Positiv
prädiktiver
Wert
72% (16/22)
49-89
negativ
prädiktiver
Wert
100% (28/28)
87-100
Per Patient
95% KI
50
100% (16/16)
79-100
82% (28/34)
65-93
Per Gefäß
95% KI
200
100% (29/29) 94% (161/171)
88-100
89-97
74% (29/39)
57-86
100% (161/161)
97-100
Per Segment
95% KI
736
92% (46/50)
80-97
74% (46/62)
61-84
99% (670/674)
98-99
98% (670/686)
96-98
Tabelle 3: Diagnostische Genauigkeit der prospektiv EKG-gertiggerten High-Pitch Spiral Koronar-CTAngiographie im Vergleich zur invasiven Koronarangiographie bei 50 Patienten.
4.3
Um
Strahlenexposition
die
Strahlenexposition
für
die
EKG-gertiggerte
High-Pitch
Spiral-CT-
Angiographie im Dual-Source Modus zu quantifizieren, wurde das Dosis-LängenProdukt für jeden Patienten erfasst.
Hierbei wurde das DLP separat für die Koronar-CT-Angiographie und den Test-Bolus
erfasst und zusätzlich die kumulierte Strahlendosis erfasst.
Das mittlere DLP für die Koronar-CT-Angiographie lag bei allen 50 Patienten bei 54±6
mGy*cm. Die Spannbreite lag zwischen 46 – 68 mGy*cm. Mit einem
Umrechnungsfaktor von 0.014 entspricht dies einer Effektivdosis von 0.76±0.08 mSv.
Der Maximalwert lag bei 0.95 mSv, der Minimalwert bei 0.64 mSv.
Für den „Test-Bolus“, welcher zur Festlegung der Transitzeit des Kontrastmittels
notwendig war, wurde ein mittleres DLP von 15±3.7 mGy*cm (Spannbreite 11 – 21
22
mGy*cm) errechnet. Dies entspricht wiederum einer Effektivdosis von 0.21±0.05 mSv.
Die Spannbreite lag hier zwischen 0.15 mSv und 0.29 mSv.
Das addierte DLP lag somit bei 69±7 mGy*cm. Daraus errechnet sich eine
Effektivdosis von 0.96±0.09 mSv. 78% (n=39) der Patienten wurde eine Strahlendosis
von 1.0 mSv oder weniger appliziert.
23
5
Diskussion
Die ständige Weiterentwicklung der CT-Technologie bietet zunehmend die
Möglichkeit neue Anwendungsmöglichkeiten zu generieren, beziehungsweise die
Chance, bestehende Anwendungsmöglichkeiten zu optimieren. Gerade die Entwicklung
der letzten Jahre führte zu einem immensen Fortschritt. Hierbei spielt vor allem der
Einsatz von Dual-Source CTs eine starke Rolle. So war es möglich neue CT-Protokolle
zu entwickeln und anzuwenden, welche bei hohen Pitchwerten im Spiralmodus zu einer
Reduktion der Strahlenexposition beitrugen (sog. „low-dose high-pitch spiral
acquisition“)[1, 2].
5.1
Prospektiv EKG-getriggerte High-Pitch Spiralakquisition
Im Rahmen der Studie wurde die Koronar-CT-Angiographie mit einem High-Pitch
Spiral-Akquisitionsprotokoll mit prospektivem EKG-Trigger durchgeführt, welches
auch als „Flash Spirale“ bezeichnet wird. Der dabei verwendete Pitch-Wert liegt bei
3.4. Dies entspricht bei dem eingesetzten Gerät einem Tischvorschub von knapp 46
cm/s. Die hohen Pitch-Werte ermöglichen eine Erfassung des kompletten Herzens
innerhalb von etwa 260 ms. Im Rahmen der kardialen CT wird dadurch eine
Datenerfassung
innerhalb
der
Diastole
eines
einzigen
Herzzyklus
möglich.
Voraussetzung ist allerdings eine entsprechend niedrige Herzfrequenz. Für die Studie
wurde die Herzfrequenz mit ≤ 60 Schlägen pro Minute festgelegt. Andere Studien
haben für die Herzfrequenz als Grenze 65 pro Minute gewählt. In diesen Studien
konnte auch gezeigt werden, dass höhere Herzfrequenzen mit einer deutlich
Verschlechterung der Bildqualität einhergehen [41].
Nach erfolgter Datenerfassung wurden Schnittbilder mit einer zeitlichen Auflösung von
75 ms rekonstruiert. Die Rekonstruktion wurde mit dem cranialsten Bild begonnen.
Dies entspricht auch dem Beginn der Datenerfassung, welche am cranialsten
Herzabschnitt begonnen wurde. Nachfolgend wurden die weiteren Bilder in caudaler
Richtung stufenweise rekonstruiert. Entsprechend der Erfassungsrichtung von cranial
nach caudal werden die Koronararterien in jeweils etwas späteren Zeitabschnitten des
Herzzyklus dargestellt. Da die Erfassung immer bei 60% des Herzzyklus beginnt sind
alle Bilder aus der diastolischen Phase. Dem entsprechend ist der Übergang zwischen
den Bildern so fließend, dass der zeitliche Versatz nach der Rekonstruktion unmerklich
ist.
24
Die Verwendung der prospektiven EKG-Triggerung in Kombination mit dem hohen
Pitch führte zu einem theoretischen Minimum der Strahlendosis, da es zu keiner sich
überschneidenden Datenerfassung kam. Zudem war es im Vergleich zu bisherigen
EKG-gertiggerten axialen Protokollen möglich, die Datenerfassung in einem einzigen
Herzzyklus zu vollziehen. Dies führte zu einer weiteren Reduktion der Strahlung.
Somit war es mit geeigneten Einstellungen möglich, die Effektivdosis unter 1 mSv zu
halten.
5.2
Ergebnisse
Im Rahmen der Studie wurde die diagnostische Genauigkeit des neuen Protokolls,
welches eine sehr niedrige Strahlendosis ermöglicht, evaluiert. Dabei wurde die
Probandenauswahl auf Patienten mit einer niedrigen Herzfrequenz (welche wenn nötig
mit Prämedikation erreicht wurde) und einem Körpergewicht unter 100 kg beschränkt.
Es konnte eine hohe diagnostische Genauigkeit des neuen „Flash Protokolls“ für die
Darstellung von Koronararterien im Vergleich mit der invasiven Koronarangiographie
nachgewiesen werden. Dabei konnte die applizierte Effektivdosis für die Durchführung
der gesamten CT-Koronarangiographie inklusive des „Test-Bolus“ in der Mehrheit der
Fälle unter 1 mSv gehalten werden. Im Durchschnitt betrug die mittlere Effektivdosis
für den reinen Vorgang der Datenerfassung lediglich 0.76 mSv. Für die Gesamtdosis
muss allerdings jeweils die Dosis für den „Test Bolus“ hinzugerechnet werden. Die
Applikation der Strahlung während des „Test-Bolus“ wurde noch nicht unter
Berücksichtigung einer möglichst niedrigen Strahlendosis angepasst.
Die gewonnen Daten und die daraus resultierenden patientenbasierten aber auch
arterien- und segmentbasierten Sensitivitäten und Spezifitäten konnten in anderen
Studien sowohl mit konventionellen Protokollen, „Low-Dose“ Protokollen [3, 25, 36]
oder 320-Zeilen CT-Systemen ähnlich erreicht werden[9, 10]. Die Sensitivität und der
negativ prädiktive Wert von 100% auf einer patientenbasierten und einer
arterienbasierten Basis lassen die Schlussfolgerung zu, dass bei selektiertem
Patientengut ein verlässlicher Ausschluss von Koronararterienstenosen möglich ist.
5.3
Niedrige Strahlendosis
Die
applizierte
Effektive
Strahlendosis
mit
dem
neuen
High-Pitch
Spiralakquisitionsprotokoll lag für die CT-Koronarangiographie (ohne „Test-Bolus“)
bei 0.76±0.08 mSv. Dieser Wert liegt noch einmal deutlich unter den Werten, die bei
anderen Studien erhalten wurden. So wurde in einer Studie von Duarte et al eine
25
mittlere effektive Dosis von 0.99±0.34 mSv bei 20 Probanden beschrieben. In dieser
Studie wurde jedoch bei einem Körpergewicht über 80 kg eine Röhrenspannung von
120 kV verwendet [11]. Leschka et al berichteten von einer mittleren Dosis von 0.9
mSv bei 35 mit High-Pitch Spiral-CT untersuchten Patienten[28]. Studien mit 320Zeilen CTs und einer prospektiv EKG-getriggerten axialen Akquisition berichteten von
effektive Dosen zwischen 4.5 mSv und 3.9 mSv [9, 10]. In diesem Zusammenhang ist
zu betonen, dass die Einschlusskriterien für die Studie sehr restriktiv waren. Dies war
notwendig, um eine entsprechende Bildqualität zu erreichen. Die Grenze von 100 kg
Körpergewicht war notwendig, um bei einer Röhrenspannung von 100 kV einen
ausreichenden Signal-Rausch-Abstand zu erreichen. Die langsame und regelmäßige
Herzfrequenz war Voraussetzung zur verlässlichen EKG-Triggerung, um die
Datenerfassung entsprechend dem kurzen Zeitfenster in der Diastole anzupassen. Es sei
aber erwähnt, dass diese Einschlusskriterien im klinischen Alltag üblich sind um bei
der CT-Koronarangiographie eine ausreichende Bildqualität zu erreichen[40].
5.4
Limitationen
So vielversprechend die Daten, eine diagnostisch verwertbare Koronar-CTAngiographie mit einer sehr geringen Strahlenbelastung unter 1 mSv durchführen zu
können, auch erscheinen mögen, so sind doch einige Einschränkungen vorhanden.
Mehrfach wurde im Rahmen der Patientenauswahl bereits detailliert dargelegt, dass ein
Körpergewicht unter 100 kg und zudem ein stabiler Sinusrhythmus mit niedriger
Herzfrequenz vorliegen musste. Weiterhin wurden die Patienten nur dann in die Studie
eingeschlossen, wenn eine koronare Herzkrankheit vermutet wurde, also entsprechende
Symptome geäußert wurden. Ausgeschlossen waren Patienten, welche bereits einmal
eine perkutane transluminale Koronarangiographie oder auch eine Bypassoperation am
Herzen erhalten hatten.
Bezüglich der Strahlendosis ist einschränkend zu sagen, dass die Effektivdosis nicht
exakt gemessen wurde. Sie wurde nur anhand des Dosis-Längen-Produktes errechnet
beziehungsweise abgeschätzt. Der dazu verwendete Umrechnungsfaktor, um aus dem
DLP die Effektivdosis zu errechnen, wurde bereits diskutiert [20]. Es ist somit deutlich
hervorzuheben, dass die angegebenen Effektivdosen geschätzt sind. In diesem
Zusammenhang ist auch die von uns betonte Obergrenze für die Effektivdosis von 1
mSv zurückhaltend zu werten. Sie ist eine beliebig gewählte Grenze, für welche es
keinen wissenschaftlichen Beleg gibt.
26
Der klinischen Praxis entsprechend wurden rein visuell geschätzt, ob eine Stenose mit
mehr als 50% Diameterreduktion vorliegt oder nicht. Dies erfolgte sowohl für die
Bewertung
in
der
CT-Koronarangiographie
als
auch
in
der
invasiven
Koronarangiographie. Somit unterliegt die Bewertung der Stenosen einer gewissen
Subjektivität des jeweiligen Untersuchers.
Kritikpunkt ist auch die relativ geringe Anzahl an Patienten. Dies wiederum erklärt die
Spannbreite des 95%-Konfidenzintervalls der Sensitivität und der Spezifität. Dies ist
wiederum der Tatsache geschuldet, dass die Studie dem Beweis dienen sollte, dass das
Prinzip der prospektiv EKG-getriggerten High-Pitch Spiralakquise mittels Dual-Source
CT praktisch umsetzbar ist und eine hohe diagnostische Genauigkeit trotz geringer
applizierter Effektivdosis besitzt. Da die Koronar-CT-Angiographie aber vor allem
auch dem Ausschluss von Koronarstenosen dienen soll, ist der negativ prädiktive Wert
zu beachten. Dieser liegt bei 100% und zeigt trotz der geringen Anzahl an Patienten ein
sehr enges Konfidenzintervall auf (Tabelle 2). Das ist wiederum ein sicherer Hinweis
darauf, dass ein Ausschluss von Koronarstenosen sehr verlässlich möglich ist
5.5
Schlussfolgerungen
Zusammenfassend zeigt die High-Pitch Koronar-CT-Angiographie mit prospektivem
EKG-Trigger bei streng selektiertem Patientengut mit niedriger Herzfrequenz eine
konstante Effektivdosis unter 1 mSv und eine hohe diagnostische Genauigkeit zur
Detektion von Koronararterienstenosen. So dürfte die CT-Koronarangiographie bei
geringsten Strahlendosen und nachgewiesener Kosteneffizienz eine mögliche
Alternative zu den anderen diagnostischen Verfahren zum Nachweis einer koronaren
Herzerkrankung darstellen. Ebenso ist eine Anwendung in der Akutdiagnostik denkbar.
So kann es sowohl bei unspezifischen Brustschmerzen (gleichzeitiger Erfassung von
Koronararterien, Pulmonalarterien und der thorakaler Aorta) zur Akutdiagnostik [4]
und dann entsprechend zur Prognose für schwere kardiale Erkrankungen herangezogen
werden[37].
Zur Umsetzung dieser oder auch anderer Ansätze wird es notwendig sein, weitere
Verbesserungen zu erreichen. Neben der Evaluierung an größeren Patientenkollektiven
ist die Entwicklung von Techniken erforderlich, die auch bei Patienten mit
Arrhythmien eingesetzt werden können und die auch bei höherer Herzfrequenz und
höherem Körpergewicht eine ausreichend stabile Bildqualität ermöglichen.
27
6
Literaturverzeichnis
1.
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28
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31
7
Abkürzungen
3D
Dreidimensional
cm
Zentimeter
CT
Computertomographie
DLP
Dosis-Längen-Produkt
EKG
Elektrokardiographie
kg
Kilogramm
KHK
Koronare Herzkrankheit
kV
Kilovolt
mAs
Milliamperstunden
mg
Milligramm
mGy
Milligray
ml
Milliliter
mm
Millimeter
ms
Millisekunden
mSv
Millisievert
RIVA
Ramus interventricularis anterior
rot
Rotation
sek / s
Sekunde
8
Vorveröffentlichungen
Teile dieser Arbeit wurden veröffentlicht:
Achenbach, S., T. Goroll, M. Seltmann, T. Pflederer, K. Anders, D. Ropers, W.G. Daniel,
M. Uder, M. Lell, and M. Marwan, (2011), Detection of coronary artery stenoses by
low-dose, prospectively ECG-triggered, high-pitch spiral coronary CT angiography,
JACC Cardiovasc Imaging. 4(4): S. 328-37.
32
9
Danksagungen
An dieser Stelle möchte ich mich bei Professor Dr. Stephan Achenbach für die
Überlassung des Themas dieser Arbeit bedanken. Vor allem möchte ich mich aber auch
für die tolle Betreuung und die große Unterstützung bei der Erstellung der Arbeit bei
Ihm bedanken.
Zudem danke ich meine Eltern, die mich immer unterstützt haben. Sie haben mich stets
ermutigt meinen Weg zu gehen. Ohne diese Unterstützung wären weder mein Studium
noch diese Arbeit möglich gewesen.