CT und MRT zur Koronardiagnostik

CT und MRT zur Koronardiagnostik
Prof. Dr. W. Moshage
Klinikum Traunstein
Medizinische Abteilung (Kardiologie, Angiologie, Pneumologie, Intensivmedizin)
Sowohl die Kernspintomographie (MRT) wie die Computertomographie (CT) sind als
Schnittbildverfahren zur Darstellung des Herzens mit dem primären Ziel einer direkten
morphologischen Abbildung geeignet. Während die Aufnahmesequenzen des Kardio-MR
über die letzten 20 Jahre kontinuierlich von einer schemenhaften hin zu einer sehr schnellen
(quasi „real time“) und exakten Abbildung des Herzens optimiert wurden, hat das Cardio-CT
erst durch die Entwicklung der Elektronenstrahltomographie, in den letzten Jahren zusätzlich
der
Vielzeilen-Computertomographen,
unter
Verwendung
sehr
schneller
Bildaufnahmegeschwindigkeiten Eingang in die klinische Diagnostik erfahren. Darüber
hinaus ermöglichen beide Verfahren jedoch bei schnellen Akquisitionszeiten und gleichzeitig
hoher Ortsauflösung auch eine Beurteilung des Myokards bezüglich Funktion und Perfusion.
Die Beurteilung von Morphologie und Funktion des Herzens erfolgt heute in der klinischen
Kardiologie fast ausschließlich mit Hilfe der Echokardiographie. Als Alternative kann die
Kernspintomographie eingesetzt werden bei solchen Patienten, die echokardiographisch nicht
ausreichend gut untersucht werden können und als ergänzende Diagnostik bei speziellen
Fragestellungen wie intra- und perikardialen Tumoren, komplexen Vitien und Pathologien der
großen Gefäße.
Der klinische Stellenwert des Cardio-CT ist für diese Fragestellung aufgrund der notwendigen
Exposition von Röntgenstrahlen einerseits und der hervorragenden Möglichkeiten des KardioMR mit Ausnahme von Herzschrittmacher- oder ICD-Trägern andererseits eher gering. Aus
den gleichen Gründen bei gleichzeitig reduzierter Ortsauflösung hat auch die
nuklearkardiologische Diagnostik der Ventrikelfunktion praktisch keine klinische Bedeutung
mehr.
Hohe Ortsauflösung bei weitgehend bewegungsartefaktfreier Abbildung durch sehr schnelle
Bildakquisition sind andererseits ideale Voraussetzung zur direkten morphologischen
Darstellung der Koronararterien, die aufgrund ihres relativ kleinen Diameters und der
schnellen Eigenbewegung des Herzens, die noch durch die Atemexkusionen überlagert
werden, nicht-invasiv nur schwer präzise abbildbar sind. Für die nicht-invasive Darstellung
der Koronararterien ist derzeit das Cardio-CT dem Cardio-MRT vor allem aufgrund einer
besseren Ortsauflösung eindeutig überlegen [3]. Für klinische Anwendungen zur nichtinvasiven Beurteilung der Koronararterien wird deshalb derzeit praktisch ausschließlich die
Computertomographie eingesetzt. Technische Mindestanforderung sind dabei die
Verwendung von Elektronenstrahltomographen oder moderner Vielzeilen- Cts [10, 47]. Dabei
umfasst die nicht-invasive Darstellung der Koronararterien drei unterschiedliche
Anwendungen:
1. den quantitativen Nachweis von koronaren Kalzifizierungen
2. den Nachweis von nicht-kalzifizierten Plaques und
3. die Quantifizierung von koronaren Stenosen.
Dabei hat der insbesondere der Nachweis von kalzifizierten und nicht-kalzifizierten koronaren
Plaques bei asymptomatischen Patienten eine neue Qualität der Diagnostik der koronaren
Herzerkrankung ermöglicht [7, 41, 42, 44]. Die Bildung von koronaren Kalzifizierung muss
dabei als aktiver Prozess verstanden werden, der bereits in einer sehr frühen Phase der
koronaren Atheromentstehung auftritt. Im Gegensatz zu allen konventionellen diagnostischen
Methoden einschließlich aller Belastungsuntersuchungen und einschließlich der
nuklearkardiologischen Diagnostik kann über den Nachweis koronarer Kalzifizierungen eine
koronare Atheromatose bereits in frühen, hämodynamisch (noch) nicht wirksamen Stadien
und deshalb in vollständig asymptomatischen Stadien diagnostiziert werden [11, 14, 46].
Vergleichende Untersuchungen mit den intravaskulärem Ultraschall (IVUS) belegen, dass
koronare Kalzifizierungen wie nicht-kalzifizierte Plaques mit dem Cardio-CT nicht-invasiv
mit hoher Genauigkeit diagnostiziert werden können [9]. Durch Langzeitbeobachtungen ist
zwischenzeitlich gut belegt, dass der Nachweis von koronaren Kalzifizierungen über den
bekannten Stellenwert der konventionellen arteriosklerotischen Risikofaktoren hinaus,
teilweise sogar unabhängig davon, ein für koronare Ereignisse prognostisch ungünstiger
Faktor ist [8, 15, 35, 52, 53]]. Bei Patienten ohne nachweisbare Koronarkalzifizierungen ist
das Risiko, in den folgenden Jahren ein koronares Ereignis zu erleiden, dagegen sehr gering.
Grundsätzlich stellt sich natürlich die Frage, bei welchem Kollektiv eine derartig technisch
aufwendige diagnostische Untersuchung sinnvoll sein kann. Bei Patienten mit einer typischen
Angina pectoris Symptomatik ist die Anwendung der Methode primär nicht indiziert. Solche
Patienten sollten möglichst rasch einer konventionellen kardiologische Diagnostik ggf.
einschließlich Belastungsuntersuchung und Koronarangiographie zugeführt werden. Sinnvolle
Indikationen zum quantitativen Nachweis von koronaren Kalzifizierungen konzentrieren sich
deshalb in erster Linie auf asymptomatische Personen. Ein flächendeckendes „Screening“
der Gesamtbevölkerung ist dabei allerdings schon aus ökonomischen Gründen ebenfalls nicht
angezeigt. Patienten mit einem sehr niedrigem kardiovasculärem Risiko kalkuliert nach den
traditionellen Risikoscores (Framingham, PROCAM) werden bei sehr niedriger
Krankheitswahrscheinlichkeit aus demselben Grund als nicht indiziert angesehen. Umgekehrt
wird die Indikation zur Untersuchung bei Patienten mit sehr hohem traditionellen Risikoprofil
deshalb nicht als sinnvoll angesehen, weil bereits unabhängig vom koronaren Kalknachweis
eine strikte Risikoreduktion indiziert ist. Geeignet zum quantitaven koronaren Kalknachweis
sind deshalb in erster Linie asymptomatische Personen mit einem, nach den traditionellen
Risikofaktoren kalkuliertem, intermediärem kardiovaskulärem Risikoprofil [55].
Bei einem so gezielt indizierten Einsatz des Cardio-CT zur quantitativen Erfassung von
koronaren Kalzifizierungen können sich für den individuellen Patienten weitere diagnostische
und therapeutische Konsequenzen ergeben. Voraussetzung ist allerdings eine Einbindung
dieser Zusatzdiagnostik in eine vollständige kardiologische Basisdiagnostik einschließlich der
Erhebung von Anamnese, körperlichem Untersuchungsbefund, Erfassung der konventionellen
Risikofaktoren und ggf. einer Belastungsuntersuchung. Keinesfalls kann aus dem Nachweis
von Koronarkalk alleine die Indikation zu einer invasiven Herzkatheteruntersuchung
abgeleitet werden. Das weitere Procedere muss in Verantwortung des behandelnden
Kardiologen festgelegt und durchgeführt werden. Auch bei fehlender klinischer Symptomatik
und negativem Ischämienachweis ist bei koronarem Kalknachweis immer eine strenge
Risikomodifikation im Sinne einer Sekundärprophylaxe und die prophylaktische Gabe von
100 mg Aspirin pro Tag gerechtfertigt [5, 6, 12].
Über den koronaren Kalknachweis hinaus kann mit dem Cardio-CT aber auch der Nachweis
von nicht-kalzifizierten Plaques geführt werden. Damit ist, wie vergleichende
Untersuchungen mit dem intravaskulärem Ultraschlall (IVUS) zeigen, auch eine
Plaquesdifferenzierung möglich geworden [48]. Während das klassische „Kalkscreening“
ohne Kontrastmittel durchgeführt wird, muss für die Darstellung nicht-kalzifizierter Plaques
intravenös Röntgenkontrastmittel appliziert werden. Inwieweit sich aus der Diagnostik nichtkalzifizierter Plaques allerdings ein weiterer diagnostischer oder therapeutischer Zugewinn
ergibt bleibt noch abzuwarten.
Die nicht-invasive Beurteilung von koronaren Stenosen mit dem Cardio-CT (CTAngiographie, CTA) ist, wie vergleichende Untersuchungen mit der invasiven
Koronarangiographie belegen, nach intravenöser Kontrastmittelgabe ebenfalls mit hoher
Genauigkeit möglich. So sind in den letzten Jahren mit der Elektronenstrahltomographie,
dem 4- und in neuerer Zeit dem 16-Zeilen CT nicht-invasive Darstellungen von
Koronarstenosen gelungen, die bisher unvorstellbar waren. Im Vergleich mit der
konventionellen Angiographie zur Beurteilung von Koronarstenosen liegen die Sensitivitäten
für diese Methode zwischen ca. 75% und 95 % bei Spezifitäten zwischen ca. 80% und 97%.
Dabei unterscheiden sich die erzielten Ergebnisse grundsätzlich darin, ob die Evaluierung auf
die proximalen Drittel der Koronaren Hauptgefäße beschränkt wurde oder nicht, ob nur
hochgradige Stenosen und Verschlüsse, oder auch mittelgradige Stenosierungen detektiert
wurden, sowie darin, ob nicht sicher beurteilbare Gefäßsegmente primär von der Evaluierung
ausgeschlossen wurden oder nicht. Nicht beurteilbare Gefäßsegmente finden sich bei ca. 20%
der koronaren Hauptgefäße und sind überwiegend verursacht durch ausgeprägte, circuläre
Kalzifizierungen, Bewegungsarterfakte, Atemartefakte und Überlagerungen durch Venen.
Damit ist das kontrastmittelverstärkte Cardio-CT natürlich keine generelle Alternative zur
invasiven Koronarangiographie. Bei sehr hohen negativ-prädiktiven Werten von > 95% eignet
sich die Methode aber sehr gut zur Ausschlussdiagnostik einer Koronaren Herzerkrankung bei
Patienten mit fraglicher Symptomatik und geringer Krankheitswahrscheinlichkeit, weil bei
Ausschluss einer Stenosierung in einem gut beurteilbaren Koronarsegment mit höchster
Sicherheit auch keine Stenosierung vorliegt. Darüber hinaus eignet sich diese Methode
ausgezeichnet zur Beurteilung von artokoronaren Bypässen [1] und zum Nachweis, sowie zur
Beurteilung des anatomischen Verlaufs von Koronaranomalien [39].
Mit den oben geschilderten Anwendungen stößt das Cardio-CT in eine diagnostische Nische,
die derzeit weder mit nuklearmedizinischen Verfahren noch mit dem Cardio-NMR ausgefüllt
werden kann. Allerdings ist das Cardio-MRT der Computertomographie bezüglich der
Koronarabbildung derzeit nur aufgrund einer geringfügig schlechteren Ortsauflösung
unterlegen [3]. Trotzdem sind mit der Kernspintomographie sowohl eine nicht-invasive
Darstellung von koronaren Stenosen wie auch von Plaques im arteriellen Gefäßsystem
möglich [16, 18,19, 21, 28, 33, 37, 43, 50, 51]. Bei weiterer Verbesserung der Ortsauflösung
und damit der Bildqualität ist ein klinischer Einsatz der Kernspintomographie auch für solche
Fragestellungen jederzeit vorstellbar. Der Schwerpunkt klinischer Anwendungen der
Kernspintomographie liegt derzeit aber neben der morphologischen Darstellung des Herzens
bei intra- und perikardialen Tumoren, komplexen Vitien und Pathologie der großen Gefäße
vor allem in der in der Beurteilung von Störungen der Ventrikelfunktion (DobutaminStressecho) und der Perfusion (Adenosin) unter Belastung, sowie in zunehmendem Maße in
der Beurteilung der Ausdehnung und Lokalisation von Myokarddefekten, wie sie im Rahmen
von Infarkten, aber auch von Myokarditiden auftreten können.
Als Standard-Belastungsuntersuchung in der Kardiologie zum Ausschluss oder Nachweis
einer myokardialen Ischämie ist nach wie vor das Belastungs-Elektrokardiogramm anzusehen.
Zur Verbesserung von Sensitivität und Spezifität kann die Stressechokardiographie und/oder
das Myokardszintigramm unter Belastung eingesetzt werden [34]. Während die
Stressechokardiographie nach unter Belastung auftretenden Motilitätsstörungen als
Ischämiefolge sucht, misst die Myokardszintigraphie die Homogenität der Distribution eines
markierten Tracers im Myokard in Ruhe und unter Belastung. Beide Untersuchungsmethoden
sind stark von der Erfahrung des Untersuchers abhängig. Bei erfahrenen Untersuchern können
Ergebnisse und Aufwand beider Methoden als vergleichbar angesehen werden, für den
Patienten verbleibt allenfalls der Nachteil einer notwendigen Strahlenexposition unter
Verwendung der nuklearkardiologischen Diagnostik. Der technische Aufwand einer
Kernspintomographie ist auch im direkten Vergleich mit diesen Methoden relativ hoch. Dafür
ermöglicht die Dobutrex-Kernspintomographie bei wesentlich besserer Ortsauflösung als die
Myokardszintigraphie eine objektivierbare Beurteilung der myokardialen Motilität in allen
Wandabschnitten, auch der echokardiographisch oft schwer einsehbaren Wandabschnitte wie
der posterioren linksventrikulären Wand. Sensitivitäten und Spezifitäten der
Kernspintomographie sind aus diesen Gründen der Stressechokardiographie überlegen [30].
Die Beurteilung einer myokardialen Perfusion mittels Magnetresonanztomographie wurde
bereits 1997 tierexperimentell (Mikrosphären) und klinisch (intrakoronare DopplerFlußmessung) an Patienten evaluiert [56]. Über eine first-pass Darstellung kann die
myokardiale Perfusion bzw. Perfusionsreserve unter Adenosinstimulation mittels NMR
ortsgenau bestimmt werden [56]. Auch im Vergleich mit der invasiven Koronarangiographie
bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung findet sich prospektiv eine sehr hohe
diagnostische Genauigkeit [17, 31]. Mit dieser Möglichkeit einer technisch zwar
aufwendigen, aber sehr genauen, nicht-invasiven Ischämiediagnostik am Herzen beinhaltet
das Cardio-MRT ein sehr hohes diagnostisches Potential, das sicher in den nächsten Jahren
verstärkt genutzt werden wird.
Von außerordentlich hoher klinischer Bedeutung ist in der Kardiologie die Differenzierung
zwischen irreversibel geschädigtem Myokard und reversibel reduzierter Kontraktionsstörung
im Sinne von „stunning myocardium“ oder „hybernating myocardium“. Nicht nur aus
prognostischer Sicht, sondern speziell auch unter dem Gesichtspunkt einer möglichen
Revaskularisation bei ischämisch bedingter Kontraktionsstörung ist diese Differenzierung zur
optimalen Therapieplanung wichtig. Als diagnostischer Standard galt dafür bisher die PET
(FDG)- Untersuchung. Mit der kontrastverstärkten Myokarddarstellung im Sinne eines `late
enhancements` mittels Magnetresonanztomographie [20] steht heute eine Methode zur
Verfügung, die auf nicht-invasivem Wege ohne Strahlenexposition für den Patienten eine
zuverlässige Differenzierung zwischen reversibel und irreversibel gestörter myokardialer
Kontraktilität erlaubt. Die Ergebnisse korrelieren gut mit den Ergebnissen der PETUntersuchung [22, 25]. Aufgrund der besseren Ortsauflösung erlaubt die
kernspintomographische Methode jedoch auch eine genaue Differenzierung zwischen
transmuraler und nicht-transmuraler Infarzierung. Einer nuklearkardiologischen SPECTUntersuchung ist diese Methode überlegen [27, 54]. Zumindest in der Hand von mit der
Methode und der klinischen Problematik vertrauten Kardiologen steht damit eine neue,
einfach anzuwendende und gleichzeitig ortsgenaue diagnostische Möglichkeit zur
Vitalitätsdiagnostik des Ventrikelmyokards zur Verfügung, die klinisch verstärkt eingesetzt
wird.
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