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Tl-201 Myokard-SPECT: Verbesserung der diagnostischen Genaugkeit durch nichthomogene Abschwächungskorrektur mittels simultaner Emissions-/Gd-153Transmissionsmessung Gallowitsch HJ, Gomez I, Kresnik E Lind P, Mikosch P, Molnar M Sykora J, Unterweger O Journal für Kardiologie - Austrian Homepage: Journal of Cardiology 1999; 6 (2) www.kup.at/kardiologie 69-72 Online-Datenbank mit Autoren- und Stichwortsuche Offizielles Organ des Österreichischen Herzfonds Member of the ESC-Editors’ Club Member of the Indexed in EMBASE/Excerpta Medica/Scopus P . b . b . 0 2 Z 0 3 1 1 0 5 M , V e r l a g s p o s t a m t : www.kup.at/kardiologie 3 0 0 2 P u r k e r s d o r f , E r s c h e i n u n g s o r t : 3 0 0 3 G a b l i t z Medizintechnik Neues aus der Medizintechnik Medizintechnik Jetzt in 1 Minute Früh­ erkennung der PAVK: boso ABI­system 100 PAVK – Die unterschätzte Krankheit Die periphere arterielle Verschlusskrank­ heit (PAVK) ist weitaus gefährlicher und verbreiteter als vielfach angenommen. Die getABI­Studie [1] zeigt, dass 20 % der > 60­Jährigen eine PAVK­Prävalenz aufweisen. Die PAVK wird oft zu spät diagnostiziert. Das liegt vor allem da­ ran, dass die Betroffenen lange Zeit be­ schwerdefrei sind und eine entsprechen­ de Untersuchung daher meist erst in akuten Verdachtsfällen erfolgt. Mit dem Knöchel­Arm­Index („ankle­brachial index“ [ABI]) ist die Diagnose einer PAVK durchführbar. Der Knöchel­Arm­ Index (ABI) ist ein wesentlicher Marker zur Vorhersage von Herzinfarkt, Schlag­ anfall und Mortalität. PAVK­Früherkennung mit dem boso ABI­system 100: Ein Gewinn für alle. Eine präzise und schnelle, vaskulär orientierte Erstuntersuchung. Der entscheidende Wert für die Dia­ gnose der PAVK ist der Knöchel­Arm­ Index („ankle­brachial index“ [ABI]). Das boso ABI­system 100 ermittelt die­ sen Wert zeitgleich und oszillometrisch an allen 4 Extremitäten. Die eigentliche Messung dauert dabei nur ca. 1 Minu­ te. Ein ABI­Wert < 0,9 weist im Ver­ gleich mit dem Angiogramm als Gold­ standard mit einer Sensitivität von bis zu 95 % auf eine PAVK hin und schließt umgekehrt die Erkrankung mit nahezu 100 % Spezifität bei gesunden Perso­ nen aus. Das boso ABI­system 100 wurde wei­ terentwickelt und ist jetzt optional mit der Messung der Pulswellenge­ schwindigkeit ausgestattet. Optional ist das boso ABI­system 100 ab sofort auch mit der Möglichkeit zur Messung der Pulswellengeschwindig­ keit (ba) verfügbar. Mit der Messung der Pulswellengeschwindigkeit („pulse wave velocity“ [PWV]) kann eine arteri­ elle Gefäßsteifigkeit diagnostiziert wer­ den. Die Steifigkeit der arteriellen Ge­ fäße nimmt mit einer fortschreitenden Arteriosklerose zu, was sich durch eine Erhöhung der Pulswellengeschwindig­ keit darstellt. PWV und ABI­Wert er­ möglichen eine noch fundiertere Risi­ kostratifizierung von kardiovaskulären Ereignissen. Literatur: 1. http://www.getabi.de Weitere Informationen: Boso GmbH und Co. KG Dr. Rudolf Mad A-1200 Wien Handelskai 94–96/23. OG E-Mail: [email protected] Namenlos-9 69 Tl-201 Myokard-SPECT: Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit durch nichthomogene Abschwächungskorrektur mittels simultaner Emissions-/Gd-153-Transmissionsmessung H. J. Gallowitsch, P. Mikosch, E. Kresnik, O. Unterweger, J. Sykora, I. Gomez, M. Molnar, P. Lind Die Myokardszintigraphie mittels Tl-201-SPECT unter ergometrischer oder pharmakologischer (Dipyridamol, Dobutamin, Adenosin) Belastung ist eine seit Jahren anerkannte Methode zur nichtinvasiven Abklärung der Myokardperfusion bei suspizierter oder bereits bekannter KHK. Zusätzlich zur SPECT-Technik haben auch semiquantitative Darstellungen und Vergleiche mit Normkollektiven zu einer relativ hohen Sensitivität der Methode beigetragen. Demgegenüber steht die bekannt geringere Spezifität, insbesonders bei geringerer Vor-Testwahrscheinlichkeit einer KHK, die vor allem die Beurteilung der Hinterwand betrifft. Mit Hilfe einer patientenspezifischen nichthomogenen Abschwächungskorrektur mittels der Transmissionscomputertomographie werden Abschwächungsartefakte, die durch die exzentrische Lage des Herzens im Thorax und unterschiedliche absorbierende Gewebsschichten bedingt sind, weitgehend beseitigt. Durch die Verwendung einer Abschwächungskorrektur ergeben sich deutliche Vorteile im Sinne einer signifikanten Steigerung der Spezifität und der diagnostischen Genauigkeit infolge einer Verringerung der Streubreite der Zählratendifferenzen im Bereich aller myokardialer Wandabschnitte. Auch kann die Ausdehnung und der Schweregrad von Ischämien im Bereich des Septums und der Hinterwand dadurch genauer quantifiziert werden und in manchen Fällen Hinterwandischämien überhaupt erst detektiert werden. Im Falle einer stattgehabten Infarzierung gelingt eine bessere Diskriminierung zwischen Narbe und Periinfarktischämie. Myocardial perfusion scintigraphy with Tl-201-SPECT after bicycle workload or pharmacological stimulation (dipyridamole, dobutamine, adenosine) is an approved method for non-invasive evaluation of myocardial perfusion in case of suspected or known coronary artery disease since many years. Additionally to the SPECT technique, also semiquantitative analysis and comparisons with normal data bases have contributed to a relative high sensitivity of this method. Nevertheless, the method lacks on specificity, especially in cases with low pre-test-probability according to attenuation artefacts especially in the posterior wall. This is caused by the eccentric cardiac position in the thorax, which leads to different tissue absorption of the emitted photons between the heart and the camera. Using transmission-computerised tomography (TCT), attenuation artefacts can nearly be eliminated by using patient-specific density maps. Using TCT, a significant increase in specificity and diagnostic accuracy has been described by several authors due to a more homogenous count rate distribution in the myocardial wall. Also the extent and severity of ischemia in the posterior and septal wall can be quantified more accurately. In case of previous infarction, attenuation corrected Tl-201 SPECT allows a better discrimination between scar and periinfarct-ischemia. J Kardiol 1999; 6: 69–72. D ie exzentrische Lage des Herzens im Thorax bedingt infolge von Dichteunterschieden und variierenden Schichtdicken zwischen dem dargestellten Herzmuskel und der Gammakamera unterschiedliche Absorptionseffekte der emittierten Gammastrahlung, die im Bereich der Hinterwand, welche den größten Abstand zur Kameraoberfläche aufweist, besonders zu tragen kommt. Anders als bei annähernd zentriert gelegenen Organen, wie z.B. dem Gehirn, wo mit konventionellen linearen Korrekturalgorithmen (z.B. Methode nach Chang) [1] das Auslangen gefunden werden kann, ist hier nur eine patientenbezogene, nichthomogene Abschwächungskorrektur zielführend. Bei der Transmissionscomputertomographie (TCT), die entweder konsekutiv oder simultan mit der Akquisition der Emissionsdaten erfolgen kann, werden von einer externen Strahlenquelle, wie Gd-153, Am-241 oder auch Tc-99m, Gammastrahlen emittiert und nach Transmission durch den Thorax des Patienten am gegenüberliegenden Kamerakopf erfaßt. Danach werden wie bei der konventionellen Computertomographie transaxiale Schnittbilder der Thorakalregion rekonstruiert, die pixelweise entsprechend den Dichteunterschieden als Matrix zur Korrektur der SPECTDaten herangezogen werden können. Die nichthomogene Abschwächungskorrektur mittels simultaner Emissions-/Transmissionsmessung führt durch eine signifikante Reduktion von Abschwächungsartefakten zu einer deutlichen Zunahme der Spezifität und damit zu einer signifikanten Verbesserung der diagnostischen Genau- igkeit der Mykokardszintigraphie, wie kürzlich publizierte Daten von Ficaro mit Tc-99m Sestamibi gezeigt haben [2]. So konnte er mittels TCT und quantitativer Analyse eine deutliche Steigerung der Spezifität auf 82 % gegenüber 46% ohne Transmissionskorrektur erzielen. Interessanterweise konnte Ficaro durch die Transmissionskorrektur nicht nur die Spezifität, sondern auch in geringerem Ausmaß die Sensitivität verbessern. Dies betraf in erster Linie Stenosen im Grenzbereich von 50–70%, wobei eine Steigerung der diagnostischen Genauigkeit von 20 % im Vergleich zu 12% bei über 70 %igen Stenosen demonstriert werden konnte [2]. Eigene Untersuchungen an insgesamt 107 Patienten zeigten in der Gruppe symptomatischer Patienten ohne Infarktanamnese einen signifikanten Anstieg der Spezifität um 20 % von 74,3 auf 94,3 % mit Hilfe der Transmissionskorrektur. In der Personengruppe mit stattgehabter Infarzierung und/oder Intervention konnte mittels Abschwächungskorrektur eine deutlich bessere Diskriminierung zwischen Narbe und reversibler Ischämie gezeigt werden. In einer 31-Segment Analyse konnte auch ein deutlicher Effekt auf Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie gezeigt werden. Durch die Anwendung der Transmissionskorrektur zeigten sich vor allem im Bereich der Hinterwand, aber auch des gesamten Septums, signifikant weniger ischämische Segmente sowie eine geringere Ausprägung des Schweregrades der Ischämie [3]. Auch bei gesunden Patienten zeigt sich eine deutliche Reduktion der interindividuellen segmentalen Zählratendifferenzen und der Normalitätsraten [2–5]. Dies bedingt Eingegangen am 31.08.98, angenommen nach Review am 09.11.98. Von der Abteilung für Nuklearmedizin und Spezielle Endokrinologie, Landeskrankenhaus Klagenfurt Korrespondenzadresse: EOA Dr. med. Hans-Jürgen Gallowitsch, Abteilung für Nuklearmedizin und Spezielle Endokrinologie, Landeskrankenhaus Klagenfurt, St.-Veiter-Straße 47, A-9020 Klagenfurt, e-mail: [email protected] 69 J KARDIOL 1999; Vol. 6, Iss. 2 70 71 eine bessere diagnostische Genauigkeit auch in der Gruppe mit niedriger Wahrscheinlichkeit auf das Vorliegen einer koronaren Herzerkrankung. Methode Die Tl-201 Myokardszintigraphie erfolgt an unserer Abteilung als Stress/Redistributions-Untersuchung unter Fahrradergometerbelastung (standardisiertes Ergometrieprotokoll) bzw. unter Dipyridamolbelastung nach standardisiertem Protokoll der Österreichischen Gesellschaft für Nuklearmedizin (ÖNG)[7] mit simultaner Emissions/Transmissionsmessung mittels einer beweglichen Gd-153 Stabquelle (Transact® ) an einer biplanaren HR-Gammakamera (Apex SP-X Cardia-L, Elscint®). Die Akquisition erfolgt in 6° Winkelschritten zu je 50 s (step and shoot) über 180 Grad in 3 Energiefenstern (70 keV ± 15% und 167 keV ± 10 % für die Emissionsdaten für Tl-201 sowie ein bewegliches 100 keV ± 10 % Transmissionsfenster für Gd-153) in eine 64 x 64 Pixel Matrix (word mode). Im Falle von Tc-99m wird anstatt des zweiten Emissionsfensters ein 100 keV Fenster zur Erfassung des Backscatters von Tc-99m zur Korrektur der Transmissionsdaten verwendet. Im Preprocessing erfolgt nach einer Vorfilterung und Normalisierung der Rohdaten die Rekonstruktion der „Attenuation maps“ als Korrekturmatrix, die mit Hilfe eines iterativen Rückprojektions-Vorprojektions-Algorithmus zur Errechnung von transmissionskorrigierten Emissionsschnitten herangezogen werden. Die nachfolgende Reorientierung zu koronalen und sagittalen Schnittebenen erfolgt nach dem üblichen Rekonstruktionsverfahren [8, 9]. Transmissionsquellen Bewegliche Linienquelle Die von uns verwendete stabförmige Transmissionsquelle (Gd-153, 300 mCi, physikalische HWZ 242 d, γ-Komponenten mit 97 und 103 keV) ist inkorporiert in eine zylindrische Perspex-Röhre, umgeben von einer Bleiummantelung (7 mm, 3/10-Wertsdicke für Tc-99m) und einem Aluminiumgehäuse. Die Kollimierung der Quelle erfolgt mittels eines speziellen Doppelschlitzbleikollimators (Schlitzbreite 1 mm) bei einer Gesamtlänge von 50 cm. Dies führt zu einem rektangulären bestrahlten Feld von weniger als 10% des Gesichtsfeldes der Kamera in y-Richtung, entsprechend einer Breite von 44 mm. Während der Akquisition wird die Quelle mittels eines eigenen bidirektionalen Motors entlang der y-Achse des FOV bewegt. Gleichzeitig mit der physikalischen Fensterung durch die enge Kollimierung wird simultan ein bewegliches elektronisches Energiefenster von 100 keV am gegenüberliegenden Detektor geöffnet. Der momentan nicht erfaßte Teil des FOV steht zur Erfassung der Emissionsdaten von Tl-201 bzw. Tc-99m zur Verfügung. Dies führt zu einer geringfügigen Verlängerung der Aufnahmezeit von 10%. Die Ortsdosisleistung beträgt laut Herstellerangaben bei nicht aktiviertem Zustand weniger als 1 µGy/h, bei aktiviertem Zustand weniger als 100 µGy/h. Vorteile der beweglichen Linienquelle bestehen darin, daß das gesamte Gesichtsfeld der Kamera erfaßt wird und durch die Parallelloch Kollimierung – im Gegensatz zur fan-beam-Kollimierung bei statischen Transmissionsquellen – mit Ausnahme von extrem adipösen Personen keine partiellen Volumseffekte auftreten. Durch die Kombination aus physikalischer und elektronischer Fenstertechnik ist wie im Falle von Tl-201 die Möglichkeit der Kombination einer niederenergetischeren Emissions- und höherenergetischeren Transmissionsquelle möglich, da die Rückstreuung von Gd- 70 153 in das 70 keV-Fenster von Tl-201 vernachlässigbar wird. Die Rückstreuung des 167 keV Peaks von Tl-201 in das 100 keV-Fenster fällt aufgrund der geringen Quantität nicht ins Gewicht. Im Falle einer höherenergetischen Emissionsquelle wie Tc-99m (140 keV) kann die Rückstreuung im 100 keV Emissionsfenster direkt gemessen und korrigiert werden. Durch die simultane Akquisitionstechnik ist gegenüber der aufeinanderfolgenden Emissions- und Transmissionsmessung nicht nur die Aufnahmezeit verkürzt, sondern es können auch Bewegungsartefakte reduziert werden. Statische Transmissionsquellen Diese sind bei Doppelkopfkameras exzentrisch angebracht, bei Dreikopfkameras wird ein Kopf zur primären Transmissionsmessung unter gleichzeitiger Erfassung der Emissions- sowie der rückgestreuten Transmissionsdaten verwendet, während die Transmissionsquelle gegenüber, zwischen den anderen beiden Kameraköpfen, die zur Akquisition der Emissionsdaten sowie rückgestreuter Transmissionsdaten dienen, fixiert wird. Um das gesamte Gesichtsfeld des gegenüberliegenden Detektors gleichmäßig zu bestrahlen, ist eine radiale Fan-Beam-Kollimierung notwendig. Durch den Strahlenkegel können einerseits Vergrößerungseffekte entstehen, andererseits periphere Thoraxanteile partiell abgeschnitten werden (truncation effect), was zu Partialvolumseffekten bei der Rekonstruktion führen kann. 72 Beispiel 2: Patient mit mittlerer KHK-Wahrscheinlichkeit Ein 57-jähriger Patient mit grenzwertig signifikanter Ergometrie, jedoch typischer Angina pectoris zeigt in der konventionellen Tl-201 Emissionsstudie eine nicht eindeutig reversible Minderspeicherung im Bereich der Hinterwand, so daß primär an einen Abschwächungsartefakt in diesem Bereich gedacht wurde. Die Transmissionskorrektur demaskierte in diesem Fall jedoch eine signifikante reversible Minderspeicherung im Bereich der Inferoseptalwand, der koronarangiographisch eine signifikante RCA-Stenose zugeordnet werden konnte (Abb. 2). Nachteile ergeben sich bei Verwendung einer beweglichen Linienquelle in einer geringeren Verlängerung der Aufnahmezeiten um ca. 10 %. Durch die Halbwertszeit von Gd-153 von 242 d ist ein jährlicher Ersatz der Transmissionsquellen erforderlich, welcher zusätzliche, nicht unbeträchtliche Kosten verursacht. Noch zu lösende Probleme bestehen in der teilweisen Unterkorrektur im Bereich der Vorderwand mit einer Unterbetonung der Herzspitze sowie eine Betonung der Streustrahlung des Hintergrundes. Hier wäre eine simultane Abschwächungs- und Streustrahlenkorrektur zu fordern. 3 Beispiel 4: Persistierende Abschwächung im Bereich der Mamma Eine 44-jährige Patientin mit geringer KHE-Wahrscheinlichkeit zeigt in der Emissionstudie eine nicht reversible Minderspeicherung im Bereich der Vorderwand und Herzspitze, als Abschwächungsartefakt durch die Mamma interpretierbar. Man würde sich nun wie im Falle der HW eine Angleichung der Zählraten nach erfolgter Korrektur erwarten, die allerdings nur zum Teil im Bereich der Vorderwand gelingt, darüber hinaus zeigt sich sogar eine zunehmende Minderbelegung im Bereich der Herzspitze (Abb. 4). Als Grund dafür wird zum einen eine physiologische Verdünnung des Myokards in diesem Bereich, zum anderen Bewegungseffekte in der Systole vermutet. Bei entsprechend zentraler Positionierung des Herzens ist ein Truncation-Effekt, ein Abschneiden der Herzspitze durch die Bewegung in der Systole, nicht zu erwarten. 4 2 Literatur: 1. Chang LT. A method for attenuation correction in radionuclide computed tomotgraphy. IEEE Trans Nucl Sci 1978; 25: 638–43. 2. Ficaro EP, Fessler JA, Shreve PD Kritzman JN, Rose PA, Corbett JR. Simultaneous transmission/emission myocardial perfusion tomography. Diagnostic accuracy of attenuation-corrected Tc-99m Sestamibi SPECT. Circulation 1996; 93: 463–73. 3. Gallowitsch HJ, Sykora J, Mikosch P, Kresnik E, Unterweger O, Grimm G, Lind P. Attenuation corrected Tl-201 SPECT using a Gd-153 moving line source. Clinical value and the impact of attenuation correction on the extent and severity of perfusion abnormalities. Eur J Nucl Med 1998; 25: 220–8. 4. Ficaro EP, Fessler JA, Ackermann RJ; Rogers WL, Corbett JR, Schwaiger M. Simultaneous transmission-emission thallium-201 cardiac SPECT: J KARDIOL 1999; Vol. 6, Iss. 2 5b J KARDIOL 1999; Vol. 6, Iss. 2 Beispiel 3: Patient mit bekannter KHK Die Vorstellung dieses Patienten erfolgte nach durchgeführter Koronarangiographie zur Lokalisation und Quantifizierung der Ischämie bei KHE III. Infolge zusätzlicher Abschwächungseffekte zeigt sich hier eine wesentlich größere Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie als nach durchgeführter Abschwächungskorrektur (Abb. 3). Zusammenfassung Zusammenfassend ergeben sich durch die Verwendung einer patientenspezifischen Abschwächungskorrektur Vorteile im Sinne einer deutlichen Steigerung der Spezifität und der diagnostischen Genauigkeit infolge einer Verringerung der Streubreite der Zählratendifferenzen im Bereich aller myokardialen Wandabschnitte. Auch kann die Ausdehnung und der Schweregrad von Ischämien im Bereich des Septums und der Hinterwand dadurch genauer quantifiziert und in manchen Fällen Hinterwandischämien überhaupt erst detektiert werden. Im Falle einer stattgehabten Infarzierung gelingt eine bessere Diskriminierung zwischen Narbe und Periinfarktischämie. Beispiel 5: Betonung der Streustrahlung Durch die relative Betonung der Hinterwand kann es auch zu unerwünschten Effekten kommen. In Abbildung 5 zeigt sich eine unauffällige Dipyridamol Studie in Emissionstechnik, die durch Transmissionskorrektur zu einer deutlichen Verstärkung der Streustrahlung im Hintergrund und damit zu beeinträchtigter Bildqualität führt. 6 Addendum: Beispiele 1 72 Beispiel 6: Auswirkung der Abschwächungskorrektur auf Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie Durch die Anwendung der Transmissionskorrektur zeigt sich eine deutliche Auswirkung auf Ausdehnung und Ausprägung des ischämischen Areals, das durch zusätzliche Abschwächungsartefakte in den unkorrigierten Aufnahmen deutlich größer und schwerer imponiert. 7. Fritzsche H, Bergmann H, Fridrich L, Köhn H, Lind P, Mlczoch J, Mostbeck H, Porenta G. Die Thallium-Szintigraphie des Myokards: Einheitliches Untersuchungsprotokoll der österreichischen Gesellschaft für Nuklearmedizin. Nuklearmedizin 1995; 34 (1): 61–7. 8. Tan P, Bailey D, Meikle S Eberl S, Fulton RR, Hutton BF. A scanning line source for simultaneous emission and transmission measurements in SPECT. J Nucl Med 1993; 34: 1752–60. 9. TransACT Operation Manual. Technical Writing Department. Elscint®, Haifa, Israel , 1996; 2: 1–5. Beispiel 1: Patient mit geringer Vortest-Wahrscheinlichkeit Ein 43-jähriger Patient mit atypischer Angina pectoris und negativer Ergometrie wies sowohl in den Stress-, als auch in den Ruheaufnahmen eine deutliche Minderspeicherung im Bereich der Hinterwand auf. Nach durchgeführter Transmissionskorrektur zeigt sich eine deutliche Zunahme der relativen Zählraten im Bereich der Hinterwand und somit eine Bestätigung eines Abschwächungsartefaktes (Abb. 1). J KARDIOL 1999; Vol. 6, Iss. 2 5a effect of attenuation correction on myocardial tracer distribution. J Nucl Med 1995; 36 (6): 921–31. 5. Kluge R, Seese A, Sattler B, Knapp WH. Non-uniform attenuation correction for myocardial SPECT using two Gd-153 line sources. Nuklearmedizin 1996; 35 (6): 201–11. 6. Knesewitsch P, Walser R, Kantlehner R, Munzing W, Hahn K. Tl-201 myocardial SPECT. First experiences with a simultaneous transmission-emission acquisition protocol for patient-specific attenuated correction. Nuklearmedizin 1996; 35 (3): 78–85. 71 Haftungsausschluss Die in unseren Webseiten publizierten Informationen richten sich ausschließlich an geprüfte und autorisierte medizinische Berufsgruppen und entbinden nicht von der ärztlichen Sorgfaltspflicht sowie von einer ausführlichen Patientenaufklärung über therapeutische Optionen und deren Wirkungen bzw. Nebenwirkungen. Die entsprechenden Angaben werden von den Autoren mit der größten Sorgfalt recherchiert und zusammengestellt. Die angegebenen Dosierungen sind im Einzelfall anhand der Fachinformationen zu überprüfen. Weder die Autoren, noch die tragenden Gesellschaften noch der Verlag übernehmen irgendwelche Haftungsansprüche. 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Kardiologische Rehabilitation nach akutem Koronarsyndrom (ACS) J Kardiol 2015; 22 (9–10): 232–5.
