Abklärung der Koronaren Herzkrankheit Mittels Herz-MR Oder Mehrzeilen-CT

Abstract

Non-invasive cardiac imaging with magnetic resonance (CMR) and multi-detector computed tomography (MDCT) has progressed rapidly within the past few years and will most likely become and integral part of the diagnostic work-up of patients with known or suspected coronary artery disease (CAD). In this article, the capabilities, advantages and disadvantages of CMR and MDCT-coronary angiography will be presented and the rationale for their utilisation will be discussed. Therefore, the requirements for a modern management of patients with CAD will be first analysed. Invasive coronary angiography studies in the pre-interventional area showed, that CAD progresses through repeated ruptures of vulnerable plaques. Current imaging techniques are not developed enough for a reliable characterisation of vulnerable plaques in the coronary system. However, vulnerable plaques are defined not only by composition, but also by their stenosis severity, since high-grade stenosis are associated with an increased risk of rupture and occlusion. These severe, haemodynamically significant coronary lesions can be detected by CMR perfusion imaging or by anatomical depiction by MDCT-coronary angiography. In large CMR perfusion multicenter trials, the sensitivity and specificity for detection of ≥50% diameter stenoses by CMR perfusion imaging ranges from 86–91% and 65–84%, respectively. In “MR-IMPACT”, the MR perfusion technique was superior to single photon-emission computed tomography (91% and 67% with CMR versus 74% and 57% with SPECT) with exclusion rates of 2.2% and 3.6%, respectively. Advantages of CMR are: high diagnostic performance as proven in multicenter trials, no harmful radiation exposure, and thus repeatability, and the CMR examination is safe and lasts 1–1.5 hours only. For MDCT-coronary angiography, one multicenter trial is available and reported an exclusion rate of 42% of patients because of inadequate image quality, and thus, could not confirm the single center studies. In single center studies sensitivities and specificities range from 82–95% and 86–98%, respectively. MDCT coronary angiography is relatively easy to apply and lasts about 15 minutes. Due to the radiation exposure, MDCT-coronary angiography seems not ideal for monitoring CAD. In current practice, patients are examined only after symptoms occur (re-active strategy). With this re-active strategy, about every second cardiac death occurs before the patient reaches the hospital or the catheter-lab for invasive treatment (statistics USA 2004). The goal of an active strategy is therefore to detect high-risk patients earlier by modern diagnostic techniques and to perform revascularisations in these patients before potentially deadly infarcts occur. Since CAD is a chronic disease, an active strategy would involve a repeated risk stratification. For such an active strategy, an ideal test should therefore be highly accurate, non-harmful, and thus, repeatable, and unexpensive.

Zusammenfassung

Die nicht-invasive bildgebende Diagnostik mittels Magnetresonanz (MR) und Mehrzeilen-Computertomographie (MZCT) hat in den letzten Jahren eine enorme Entwicklung erlebt und eine breite klinische Anwendung dieser Methoden scheint unmittelbar bevorzustehen. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig, deshalb wird in diesem Artikel zuerst die zugrundeliegende Fragestellung genauer analysiert: wie schreitet die Koronarsklerose voran und wie können ihre Komplikationen durch ein optimales Management des Patienten verhindert werden. Koronarangiographische Studien, v.a. aus der präinterventionellen Ära zeigten, dass die Koronarerkrankung schubweise durch rezidivierende Rupturen vulnerabler Plaques fortschreitet. Vulnerable Plaques sind charakterisiert durch ihre Komposition und einen hohen Stenosegrad, denn mit zunehmendem Stenosegrad steigt das Risiko für eine okkludierende Plaque-Ruptur. Während die direkte Charakterisierung der Plaque-Komponenten mit heutigen nichtinvasiven Techniken nicht verlässlich möglich ist, sind hochgradige, hämodynamisch signifikante Koronarstenosen einer nichtinvasiven Diagnostik zugänglich. Mittels der MR-Perfusionsuntersuchung können Stenosen mit ≥50% Durchmesser in Multizenter-Studien mit Sensitivitäten und Spezifitäten von 86–91% und 65–84% nachgewiesen werden. In «MR-IMPACT» übertraf dies die Szintigraphie (91% und 67% für MR versus 74% und 57% für SPECT) bei Ausschlussraten von lediglich 2,2% bzw. 3,6%. Die Herz-MR-Untersuchung weist folgende Vorteile auf: Eine hohe diagnostische Leistung ist durch Multizenterstudien belegt, sie weist keine schädigende Strahlenbelastung auf und ist deshalb wiederholbar, sie ist sicher und dauert nur 1–1,5 Stunden. Für die MZCT-Koronarangiographie liegt eine Multizenterstudie vor, die bei einer Ausschlussrate von 42% (wegen ungenügender Bildqualität) die Einzelzenterstudien nicht bestätigen konnte. In Einzelzenterstudien liegen die Sensitivitäten und Spezifitäten bei 82–95% bzw. bei 86–98%. Die MZCT-Untersuchung ist einfach in der Handhabung und dauert 15–30 Minuten. Wegen der Strahlenbelastung scheint sie für ein Krankheitsmonitoring weniger geeignet.

Aktuell werden Patienten bevorzugt beim Auftreten von Symptomen abgeklärt (reaktive Strategie). Damit ereignet sich in der industrialisierten Welt immer noch rund die Hälfte aller kardialen Todesfälle, bevor eine Katheterintervention durchgeführt werden kann (Statistik USA 2004). Alternativ stellt der Artikel eine aktive Strategie zur Diskussion, die vermehrt auf Patienten mit hohem Globalrisiko zielt zur Detektion der koronaren Herzkrankheit mittels moderner Verfahren, um dann bei positivem Befund eine koronare Revaskularisation durchzuführen, bevor es zu einem potentiell tödlichen Infarkt kommt. Da die koronare Herzkrankheit chronisch verläuft, beinhaltet die aktive Strategie eine wiederholte Risiko-Stratifizierung (oder ein Krankheitsmonitoring). Ein idealer Test für eine aktive Strategie sollte genau, nichtschädlich, d.h. wiederholbar, und kostengünstig sein.

Schlüsselwörter: Herz-MR; Mehrzeilen-CT; Myokard-Szintigraphie; koronare Herzkrankheit; MR-IMPACT-Studie; nicht-invasive Diagnostik; Myokardinfarkt; vulnerable Plaque

Generelle Überlegungen zur Datenlage

Die «Interheart»-Studie, eine der grössten Studien, die bislang durchgeführt wurde, zeigte auf, dass das Risiko eines akuten Herzinfarktes durch 9 Risikofaktoren zu 90% erklärt werden kann (Rauchen, Fettstoffwechsel-Störung, Bluthochdruck, Diabetes mellitus, abdominale Adipositas, psychosoziale Faktoren, täglicher Genuss von Früchten und Obst, Alkoholkonsum, regelmässige körperliche Aktivität) [1]. Dieses Resultat führt zu einigen wesentlichen Implikationen: (1.) die wichtigsten Risikofaktoren scheinen bekannt zu sein, (2.) das Zusammenspiel dieser Faktoren ist wichtig, so dass das Gesamtrisiko für einen Patienten betrachtet werden muss und nicht isolierte Faktoren. Als Beispiel: Selbst ein normales Gesamtcholesterin und ein systolischer Blutdruck von 120–130 mm Hg bei einem über 60jährigen Raucher ergibt ein Gesamtrisiko von 2–4%/Jahr für ein koronares Ereignis (gemäss ESC-Guidelines-Euroscore [2]), was diesen Patienten als Hochrisikopatienten identifiziert. Entsprechend sind Normotoniker oder tiefe Cholesterinwerte nicht selten bei Infarktpatienten vorzufinden. (3.) Da die konventionellen Risikofaktoren 90% der auftretenden Koronarkomplikationen erklären und die kardiale Diagnostik (invasive Koronarangiographie [CXA] und nicht-invasive Szintigraphie [SPECT]) vor allem bei Patienten mit Risikofaktoren durchgeführt werden, ist anzunehmen, dass diese invasiv und nicht-invasiv untersuchten Patientenpopulationen repräsentativ sind für diejenige Population, in der der Grossteil der Koronarkomplikationen auftritt (Figure 1; CXA- und SPECT-Populationen liegen innerhalb der Risikofaktoren-Population). Die im folgenden besprochenen Studienresultate sind in CXA- und SPECT-Populationen erhoben worden und Folgerungen sind nur valide unter der Annahme eines repräsentativen Charakters dieser Populationen.

Worauf basiert ein optimales Patienten-Management bei Verdacht auf koronare Herzkrankheit?

Die vulnerable Plaque—der vulnerable Patient

Klinische Studien, vor allem aus der Vordilatationsaera zeigten, dass der Koronarbefall und das Ausmass der Ischämie wichtige prognostische Faktoren sind, und darauf basiert auch heute unser klinisches Handeln [3]. Neuere Studien erlaubten Einblicke in die Pathophysiologie der Koronarsklerose. So erkannte man, dass die Arteriosklerose einen schubweisen Krankheitsverlauf aufweist mit rezidivierenden Plaque-Rupturen, oft gefolgt von Reparationsvorgängen (Figure 2) [4,5,6]. Haben rezidivierende Plaque-Rupturen eine zunehmend schwere Stenose einer Kranzarterie verursacht, so steigt das Risiko eines kompletten Verschlusses des Gefässes durch Thrombosierung bei jeder weiteren Plaque-Ruptur an [5,7,8,9,10,11] (Figure 3). Figure 3 zeigt ebenfalls, dass nicht-stenosierende Plaques wohl zu einem Infarkt führen können, das Risiko ist allerdings bedeutend geringer als für eine schwerstenosierende Plaque. Dieser Sachverhalt ist insbesondere von Bedeutung, wenn es gilt, finanzielle Resourcen sinnvoll zu nutzen. Aus dem exponentiellen Anstieg des Risikos mit zunehmendem Stenosegrad ist abzuleiten, dass die Kosten-Nutzen-Relation vorteilhaft ist, wenn Diagnose und Therapie auf schwere Stenosen zielen. In den 2 Studien traten 33 Okklusionen bei 6159 nicht-stenosierenden Plaques auf gegenüber 59 Okklusionen bei 669 stenosierenden Plaques (d.h. >50%-Durchmesser-Stenosen) auf. Unter der Annahme, dass eine perkutane Revaskularisation eine Okklusion im behandelten Koronarsegment verhindern könnte, ergäbe dies eine «Number to Treat» für nicht-stenosierende Plaques von 1:187 vs 1:11 für stenosierende Plaques [12]. Dass nicht-stenosierende Plaques bereits in den 1980er Jahren eine gute Prognose aufwiesen, zeigte auch eine grosse prospektive invasive Studie an über 4000 Patienten (mit Follow-up über 7 Jahre), bei denen die Infarktrate lediglich 1,1%/Jahr betrug [13]. Im Rahmen dieser Überlegungen sei nochmals auf die Bedeutung der repräsentativen Natur der Studienpopulationen hingewiesen (Figure 1). Nicht im Widerspruch dazu stehen Studien, die die nicht-stenosierenden Plaques als besonders gefährlich klassifizieren, wenn man beachtet, dass dies retrospektive Studien waren, bei denen Patienten mit schweren Stenosen behandelt wurden (Chirurgie, Katheter) und infolgedessen aus der Studienpopulation entfernt wurden [14,15,16,17]. Somit ist verständlich, dass in diesen Studien die nicht-stenosierenden Plaques die Mehrheit der Infarkte auslöste, da die schwer-stenosierenden Plaques in den Studienpopulationen gar nicht mehr vertreten waren. In diesen retrospektiven Studien betrug das maximale Intervall zwischen Koronarangiographie und Infarkt 6,3–12 Jahre [14,15,16,17], womit ersichtlich ist, dass in diesen Studien der Stenosegrad vor Ruptur de facto nicht bekannt war. Die Annahme, dass Stenosen über 6,3–12 Jahre ohne Progredienz stabil bleiben, ist für viele Stenosen sicherlich nicht haltbar, was untermauert wird durch die Tatsache, dass der Schweregrad der Stenosen negativ korrelierte mit dem Intervall zwischen Koronarographie und Infarkt [17]. Diese Überlegungen aus den genannten prospektiven und retrospektiven Studien über das Konzept der nicht-stenosierenden rupturgefährdeten Plaque zeigen, dass nicht das Ruptur-Risiko per se, sondern das Okklusionsrisiko die klinischen Endpunkte bestimmt. Forschung auf dem Gebiete der Plaque-Charakterisierung ist sicherlich von Bedeutung, um die Arteriosklerose-Entstehung und -Progression zu verstehen und daraus neue Therapiekonzepte zu entwickeln. Wenn es «lediglich» darum geht, Patienten mit instabilen, okklusionsgefährdeten Plaques zu identifizieren (um mittels Intervention einen zukünftigen Infarkt zu vermeiden), ist die Detektion von schweren, hämodynamisch relevanten Stenosen wohl die adäquateste und auch kostengünstigste Vorgehensweise im klinischen Alltag (Figure 3 and Figure 4). Aufgrund der klinischen Datenlage und experimenteller Studien wurde eine Charakterisierung der vulnerablen Plaque vorgeschlagen (

Table 1. Kriterien der vulnerablen Plaque (mod. nach [62]).

) [18]. Gegenwärtig sind weder MR noch MZCT in der Lage, eine verlässliche Plaque-Charakterisierung im Koronarsystem vorzunehmen, hingegen ist Kriterium 2, der Stenosegrad, einer nicht-invasiven Diagnostik zugänglich. Der Stenosegrad kann einerseits morphologisch bestimmt werden durch die Koronarangiographie (z.B. mittels MZCT) oder funktionell (z.B. mittels MR-Perfusionsuntersuchung). In grossen Multizenterstudien, die die Prognose bei vielen Tausenden von Patienten erfasst haben, konnte gezeigt werden, dass bei Vorliegen von hämodynamisch relevanten Koronarstenosen das Risiko für Komplikationen um bis 13fach erhöht ist gegenüber Patienten ohne hämodynamisch relevante Stenosen [19] (Figure 4). Aufgrund dieser Überlegungen wird im folgenden der aktuelle Stand der MR- und CT-Technik zur Detektion von Koronarstenosen dargestellt und nicht auf die Plaque-Charakterisierung eingegangen. Selbstverständlich ist die Erforschung der Plaque-Entstehung und -komposition sehr wichtig, da nur über ein verbessertes Verständnis dieser Vorgänge neue therapeutische und v.a. präventive Ansätze gefunden und evaluiert werden können.

Was wir heute mit Herz-MR erreichen können

MR-First-Pass-Perfusion: Einzelzenter-Studien

Bei der MR-Perfusionsuntersuchung wird durch Infundieren eines Vasodilatators (Adenosin oder Dipyridamol) eine Hyperämie des Herzmuskels verursacht. In der Regel wird für 3 Minuten Adenosin verabreicht und anschliessend ein konventionelles MR-Kontrastmittel in eine Vorderarmvene injiziert. Daraufhin hält der Patient den Atem für 15–25 Sekunden an und das Anfluten des Kontrastmittels im Myokard wird mit schnellster MR-Akquisition erfasst. Um das Anfluten des Kontrastmittels mit höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung zu erfassen, sind Geräte der Spitzenklasse notwendig. Ebenso ist eine grosse Erfahrung des Untersuchers eine Voraussetzung für eine hohe Datenqualität (siehe Multizenterresultate im nächsten Abschnitt). Unter diesen Voraussetzungen kann die MR-Perfusionsuntersuchung Informationen über den Durchblutungszustand des Myokards mit unübertroffener Auflösung bieten, typischerweise werden Durchblutungsstörungen der empfindlichen Myokard-Innenschicht bei Vorliegen von relevanten Koronarstenosen mit hoher Verlässlichkeit nachgewiesen [20]. Ein Beispiel ist in Figure 5 gegeben. In einer ersten Einzelzenter-Studie konnten wir mit dieser MR-Technik 50%-DurchmesserStenosen mit einer Sensitivität und Spezifität von 87 bzw. 85% nachweisen [20] (Figure 6). Andere Gruppen favorisieren die zusätzliche Messung der Ruheperfusion, um die Koronarreserve zu berechnen. Auch diese Strategie zeigte gute Resultate [21,22], wenn auch die Datenakquisition und -auswertung aufwendiger ist. Da die Ruheperfusion durch mehrere Faktoren wie Herzfrequenz, Kontraktilität und Wandspannung beeinflusst wird, die in der klinischen Situation nicht kontrolliert werden können, ist diese Strategie basierend auf der Koronarreserve mit einigen Nachteilen behaftet [23].

Multizenter-MR-Perfusionsstudien: Vergleich mit der quantitativen Koronarangiographie

Bevor ein neues diagnostisches Verfahren zur breiten Anwendung empfohlen werden kann, ist dessen Leistungsfähigkeit unter kontrollierten Bedingungen (randomised controlled clinical multicenter trials) an verschiedenen Zentren zu dokumentieren. Erst wenn die diagnostische Leistung der neuen Technik für mehrere Zentren gezeigt werden kann, sollte über eine breitere Anwendung entschieden werden (dass die Leistungsfähigkeit eines neuen Tests idealerweise für jedes Zentrum dokumentiert werden sollte, ist wünschenswert, diese Qualitätskontrolle ist allerdings mit deutlichen Kosten verbunden und dürfte in naher Zukunft kaum realisierbar sein). In einer ersten europäischen Multizenter-MR-Perfusionsstudie konnten wir eine hohe Sensitivität von 93% bei einer Spezifität von 75% erreichen (Fläche unter der ROC-Kurve: 0,88 ± 0,05 für gepoolte Kontrastmitteldosen von 0,10 und 0,15 mmol/kg Gd-DTPA) [24]. Diese Resultate wurden durch eine Computer-unterstütze Analyse der Daten erreicht, akquiriert in 3 Expertenzentren nach Elimination von 14% der MR-Untersuchung wegen unzureichender Qualität [24]. Wurden die Daten nur visuell von 4 erfahrenen Readern beurteilt (ohne Elimination qualitativ unzureichender MR-Untersuchung) wurden unterschiedliche Sensitivitäten von 86–100% erreicht bei ebenfalls stark unterschiedlichen Spezifitäten von 65–84% [25]. Diese Resultate zeigen, dass Multizenterstudien sehr wichtig sind, um die Leistung eines Tests in breiterer Anwendung beurteilen zu können. Unter Einbezug dieser Erfahrungen der Phase-II-Studie, wurde ein grosses internationales Multizenter-Studienprogramm (MR-IMPACT [Magnetic Resonance Imaging for the Assessment of Myocardial Perfusion in Coronary Artery Disease Trial]), gestartet, mit dem Ziel, die MR-Perfusionsuntersuchung mit der etablierten Myokard-Szintigraphie zu vergleichen.

Multizenter-MR-Perfusionsstudien: Vergleich mit der SPECT in «MR-IMPACT»

In dieser bislang weltweit grössten MR-Perfusionsstudie wurden Patienten mittels der MR-Perfusionsmethode untersucht und innerhalb 4 Wochen vor oder nach der MR-Untersuchung ebenfalls mittels konventioneller invasiver Koronarangiographie sowie mittels der «Single Photon Emission Computed Tomography» (SPECT) untersucht [26]. Für MRIMPACT wurden 241 Patienten in 18 Zentren in Europa und USA rekrutiert. Dabei wurde die koronare Herzkrankheit definiert als das Vorliegen von mindestens einer Koronarstenose mit ≥50%-Durchmesser-Reduktion. Die Sensitivität und Spezifität der MR-Perfusionsuntersuchung zur Detektion der koronaren Herzkrankheit wurde mit der Sensitivität und Spezifität der SPECT-Untersuchung verglichen. Dabei zeigte die MR-Perfusionsuntersuchung eine Sensitivität von 91% gegenüber einer Sensitivität von 74% für SPECT bei einer Spezifität von 67 bzw. 57%. Die Fläche unter der ROC-Kurve betrug 0,86 für MR vs 0,67 für SPECT (p <0,01) [26]. MR-IMPACT konnte somit die Resultate unserer ersten europäischen Multizenterstudie bestätigen. Weiterhin lagen auch die Resultate der SPECT-MR-Untersuchung in MR-IMPACT im Bereiche der bereits bekannten Multizenter-SPECT-Resultate [27,28]. Schliesslich bestätigte MR-IMPACT wiederum, dass eine rein visuelle Interpretation der Daten mit einer nur mässigen Reproduzierbarkeit einhergeht, welche jene der Szintigraphie nicht erreicht [29]. Deshalb wurden in MR-IMPACT II, der Phase-III-Multizenter-Nachfolgestudie, intensive Bemühungen unternommen, die MR-Daten-Akquisition und -Interpretation weiter zu standardisieren und dies bei 34 teilnehmenden Zentren. Die Rekrutierungsphase für MR-IMPACT II mit mehr als 550 Patienten konnten wir Ende 2004 abschliessen und erste Resultate sind für 2006 zu erwarten.

Beurteilung von Ischämie und Vitalität mittels Herz-MR

Neben der Ischämie als wahrscheinlich wichtigstem prognostischem Faktor ist auch die Vitalität von erheblicher prognostischer Bedeutung [30]. Insbesondere ist bekannt, dass bei einem Nachweis von «hibernating myocardium», d.h. von nicht kontrahierendem, aber lebendem Myokard, eine Revaskularisation mit einer wesentlich besseren Prognose einhergeht als ein konservatives Prozedere [30]. Andererseits ist das operative Risiko sehr hoch, wenn der Akinesie Narbengewebe zugrundeliegen sollte. Die Vitäliätsdiagnostik ist deshalb auch bei der Risiko-Nutzen-Abschätzung vor grösseren Operationen wertvoll. Bei der Vitalitätsdiagnostik mittels MR wird nicht das Anfluten des Kontrastmittels im Myokard in Echtzeit gemessen, sondern es wird die Gleichgewichtsverteilung des Kontrastmittels abgewartet [31] und entsprechend zirka 20 Minuten nach Kontrastmittelgabe mit geeigneten Pulssequenzen die Infarkte als signalreiche Bezirke abgebildet [32,33,34]. Da bei dieser MR-Anwendung über ein längeres Zeitfenster untersucht werden kann, d.h. über einige Minuten anstatt Bruchteile einer Sekunde wie bei der Perfusionsmessung, sind die Anforderungen an Geräte und Untersucher geringer und das räumliche Auflösungsvermögen kann gegenüber der Perfusionsuntersuchung noch erhöht werden. Damit sind Narbenmassen von weniger als 0,5 Gramm verlässlich festzustellen und natürlich ist auch die Narbenverteilung, z.B. subendokardiale Narbe vs transmurale Narbe, exakt zu bestimmen (s. Beispiel in Figure 5C) [32,33,34,35].

Eine umfassende Abklärung der koronaren Herzkrankheit besteht somit in erster Linie in einer Perfusionsuntersuchung, um schwere und somit Ruptur-gefährdete Plaques zu identifizieren. Sollten zugleich Funktions-störungen des Myokards vorliegen, sollte unbedingt eine Vitalitätsdiagnostik folgen, um eine Unterscheidung in Narbengewebe oder vitales Muskelgewebe vornehmen zu können. Ein Beispiel für eine integrative Herz-MR-Untersuchung, bestehend aus Perfusions- und Vitälitätsuntersuchung, ist in Figure 5 wiedergegeben.

Vorteile und Nachteile der Herz-MR-MR-Untersuchung

Die Vor- und Nachteile sind in

Table 2. Vor- und Nachteile der MR-Perfusionsuntersuchung.

zusammengefasst. Im Gegensatz zur MZCT liegen für die MR-Perfusionsuntersuchung bereits mehrere Multizenterstudien vor, die eine hohe Sensitivität und eine gute Spezifität der MR-Methode für den Nachweis von Koronarstenosen aufzeigen [24,25,36]. Auch eine bessere diagnostische Leistungsfähigkeit des MR im Vergleich zur SPECT konnte multizentrisch gezeigt werden [26]. Da die MR-Methode keine Strahlenbelastung aufweist, ist die Untersuchung nicht schädlich und deshalb repetierbar. Weiterhin ist die MR-Perfusionsuntersuchung sicher, es traten in den kontrollierten Multizenterstudien (unter Überwachung durch EMEA und FDA) keinerlei ernste Nebenwirkungen auf [24,25,26]. Eine Herz-MRUntersuchung zum Nachweis oder Ausschluss einer koronaren Herzkrankheit (inklusive Vitalitätsdiagnostik) dauert ca. 1–1,5 Stunden. Vergleichbar ist die Dauer einer SPECTUntersuchung (2mal zirka 30 Minuten), wobei bei der SPECT-Untersuchung zusätzlich ein Intervall zwischen Stress- und Ruheuntersuchung von einigen Stunden zu berücksichtigen ist.

Als Nachteil der Herz-MR-Untersuchung ist aktuell zu nennen, dass die Leistungsfähigkeit keit der verschiedenen Zentren noch stark unterschiedlich ist bezüglich Durchführen der Untersuchung und Interpretation, hier sind die Kappa-Werte für die Szintigraphie deutlich besser [25,29]. Und schliesslich sind die Kontraindikationen für MR-MR-Untersuchung zu beachten, wie implantierte elektronische Geräte, und die Platzangst als relative Kontraindikation.

MR-Koronarangiographie

Die Darstellung eines abnormen Verlaufs der Koronargefässe, z.B. inter-aorto-pulmonal, ist mittels MR einfach möglich [37]. Hingegen hat die Erfassung und Quantifizierung von Koronarstenosen mit der MR-Koronarangiogaphie noch keinen befriedigenden Stand erreicht. Die Darstellung von Koronargefäss-Stenosen mittels hochauflösender MR-Koronarangiographie wurde zwar in mehreren Einzelzenterstudien untersucht mit hohen Sensitivitäten / Spezifitäten von 90%/92% [38], 83%/94% [39] und 81%/89% [40]. Diese Einzelzenter-Ergebnisse konnten aber in der bislang einzigen Multizenterstudie (mit einer Sensitivität / Spezifität von 93%/42%) nicht bestätigt werden [41], so dass die MR-Koronarangiographie gegenwärtig für den Routineeinsatz nicht empfohlen werden kann. Diese Datenlage für die MR-Koronarangiographie zeigt ebenfalls die Bedeutung von Multizenterstudien auf, wenn der breite klinische Einsatz einer Methode zur Diskussion steht.

Was wir heute mit dem Mehrzeilen-CT erreichen können

Dank der MZCT-Technik ist es in den letzten Jahren möglich geworden, grössere Volumina in kurzer Zeit mit hoher Auflösung abzudekken. Dies wird erreicht durch Rotation des Detektorenringes, während der Patient gleichzeitig durch das Gerät bewegt wird. Die daraus resultierende Spirale wird über mehrere Detektorringe simultan abgetastet. Dabei kommen heute in der Regel 16- bis 64-Zeilen-Geräte zum Einsatz. Neuerdings können auch Geräte mit 2 Strahlenquellen eingesetzt werden. Diese Technologie verdoppelt zwar die Strahlenexposition / Zeiteinheit, die Expositionszeit kann aber halbiert werden, so dass weniger Bewegungsartefakte zu erwarten sind (bei gleicher Strahlenexposition).

Mehrzeilen-CT-Koronarangiographie: Einzelzenterstudien

Im Vergleich zur konventionellen, d.h. invasiven Koronarangiographie weist die 16-Zeilen-CT-Technik zur Detektion von Koronarstenosen mit einer ≥50%-Durchmesser-Reduktion eine Sensitivität von 82–95% auf bei einer gleichzeitig hohen Spezifität von 86–98% [42,43,44,45,46,47,48,49,50,51]. Diese Resultate sind um so bemerkenswerter, als die maximale Anzahl an nicht beurteilbaren MR-Untersuchung im Durchschnitt nur 8% betrug (

Table 3. Diagnostische Leistungsfähigkeit der MZCT-Koronarangiographie: 16-Zeilen- und 64-Zeilen-Geräte.

). Aus Table 3 geht hervor, dass die Einzelzenterstudien eine hohe Sensitivität und Spezifität für die 16-Zeilen-Geräte (90%/95%) als auch für die 64-Zeilen-Geräte aufweisen (91%/96%) bei ähnlich geringer Ausschlussrate wegen nicht beurteilbarer Segmente (5 bzw. 3%). Ein Beispiel ist in Figure 7 gegeben. Es sei hier erwähnt, dass in einer grösseren Einzelzenterstudie mit konsekutivem Patienten-Einschluss und Beurteilung aller Koronarsegmente (gemäss Definition der American Heart Association) die Spezifität 91% betrug, dabei aber lediglich eine Sensitivität von 30% erreicht wurde und dies trotz Ausschluss von 28% aller MR-Untersuchung [50]. Berücksichtigt man diese Heterogenität der Resultate, gewinnt eine kürzlich publizierte Multizenter-MZCT-Studie an besonderer Bedeutung [52].

Mehrzeilen-CT-Koronarangiographie: Multizenterstudie

An dieser Studie nahmen 11 Zentren teil unter Verwendung eines 16-Zeilen-Gerätes (einheitlicher Gerätehersteller) [52]. In dieser Multizenterstudie waren 42% der Patienten nicht evaluierbar und nach Ausschluss dieser MR-Untersuchung wurde in den verbliebenen 187 Patienten eine Sensitivität und Spezifität von 75 bzw. 77% erreicht zur Detektion von mindestens 50prozentiger Koronarstenosen in Gefässen mit mindestens 2 mm Durchmesser (quantitative Koronarangiographie). Zum Vergleich zeigte die ROC-Analyse der MR-IMPACT-Daten nach Ausschluss von lediglich 2,2 bzw. 3,6% der MR- und SPECT-Patienten eine Sensitivität von 80% bei einer Spezifität von 70%, und dies bei 18 teilnehmenden Zentren und unter Verwendung verschiedener MR-Gerätetypen. In der MZCT-Multizenterstudie wurden 15,5% der Patienten wegen starker Koronarverkalkungen ausgeschlossen (bei einer Gesamtausschlussrate von 42%). Dieser Punkt ist von Bedeutung, da nicht-invasive Tests im Sinne eines Screenings vor allem in Hochrisiko-Gruppen angewendet werden sollten, die per definitionem ein hohes Vorkommen von Gefässverkalkungen aufweisen [53]. Deshalb wäre die MZCT-Technik bei jüngeren Patienten besser anwendbar, allerdings ist hier die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer koronaren Herzkrankheit geringer (was die Kosten-Nutzen-Relation beeinträchtigt) und die Strahlenbelastung bei jüngeren Patienten ist von besonderer Bedeutung (s. u.).

Vorteile und Nachteile der MZCT-MR-Untersuchung

Als Vorteile sind sicherlich die relativ unkomplizierte Datenakquisition zu nennen, die kurze Untersuchungszeit von 15–20 Minuten, und die recht tiefen Kosten (

Table 4. Vor- und Nachteile der MZCT-Koronarangiographie.

).

Trotz dieser augenfälligen Vorteile bestehen auch Limitationen. Auf die Beeinträchtigung der diagnostischen Leistungsfähigkeit des MZCT bei Vorliegen von Gefässverkalkungen wurde bereits hingewiesen. Ebenso ist die Leistungsfähigkeit bei Patienten nach Stent-Einlagen unseres Wissens noch unsicher. Generell zu berücksichtigen ist, dass die MZCT-Untersuchung eine anatomische Information liefert, die im Falle eines positiven Befundes mit nachfolgender invasiver Abklärung erneut erhoben wird. Im Gegensatz dazu liefert die MR-Perfusionsuntersuchung eine komplementäre Information, was vor allem beim Vorliegen von grenzwertigen Stenosen (von 40–60% Lumenreduktion) wertvoll ist. Weiterhin sind die jodhaltigen Kontrastmittel für die MZCT-Untersuchung bei eingeschränkter Nierenfunktion nicht ohne Gefahr für das Auftreten eines Nierenversagens.

Besteht die Absicht, die MZCT-Untersuchung im Sinne eines Screenings anzuwenden, ist vor allem der damit verbundenen Strahlenbelastung [54,55] mit zirka 15 mSv/Untersuchung (bei 16- bis 64-Zeilen-Geräten) die nötige Beachtung zu schenken [56,57]. Aufgrund jahrzehntelanger Beobachtung der Krebshäufigkeit nach den Atombombenabwürfen über Japan berechnete die «International Commission of Radiological Protection» ein Risiko für das Auftreten eines letalen Tumors/1700–2500 MR-Untersuchung mit 15 mSv Exposition. Neueste grossangelegte epidemiologische Studien an über 400 000 Kernkraftwerk-Angestellten mit einer Beobachtungszeit von über 12 Jahren (5,2 Mio. Beobachtungsjahre!) erfassten die Krebshäufigkeit bei einer mittleren Exposition von gesamt 19,4 mSv pro Angestellter (akkumuliert über 12,7 Jahren) [58]. Diese Zahlen zeigen ein um den Faktor 2–3 höheres Risiko pro mSv als bis anhin aus den Japan-Daten errechnet. Unter Miteinbezug dieser neueren Studien folgert der BEIR-Report («Biological Effects of Ionizing Radiation» [BEIR] reports VII—Phase 2), dass mit einem Krebsauftreten von 1/670 MR-Untersuchung zu rechnen ist (mit 15 mSv Exposition) [56,57] (

Table 5. Strahlenbelastung bei verschiedenen diagnostischen MR-Untersuchung in mSva (nach Morin et al. [67], wo nicht anders erwähnt).

). Für die Abklärung von Patienten nach aorto-koronarer Bypass-Operation mit einem 16-Zeilen-CT-Gerät betrug die Strahlenexposition zirka 19 mSv (da ein grösseres Untersuchungsfeld abgedeckt werden muss) [56], was sich in eine Krebsinzidenz von 1/530 MR-Untersuchung überträgt. Wiederholte CT-MR-Untersuchung am selben Patienten erhöhen das Risiko entsprechend, so z.B. 1/180 nach der dritten MZCT-Untersuchung eines Patienten nach koronarer Bypass-Operation. Zum Vergleich, eine konventionelle diagnostische Koronarangiographie ergibt eine Strahlenbelastung von ca. 5–6 mSv [56], auch unter Addition des Risikos für mechanische tödliche Komplikationen der invasiven Untersuchung (<1/7500) [59] liegt damit das Gesamtrisiko der invasiven Untersuchung für tödliche Komplikationen unter demjenigen für die nichtinvasive MZCT-Koronarangiographie. Im Hinblick auf Kosten-Nutzen-Analysen wären Folgekosten durch Komplikationen und Karzinome ebenfalls zu berücksichtigen.

Wie werden wir in Zukunft die koronare Herzkrankheit abklären: die re-aktive oder aktive Strategie?

In Europa sind die kardiovaskulären Erkrankungen für 4 Mio. Todesfälle pro Jahr verantwortlich, 1,5 Mio. davon in EU-Mitgliedstaaten, in den USA sind es 1,4 Mio. Todesfälle jährlich [60]. Die Statistik aus den USA 2004 zeigt überdies, dass sich 60% aller kardialer Todesfälle noch vor Erreichen der Klinik ereignen oder noch auf der Notfallstation, bevor eine koronare Intervention eingeleitet werden kann [60]. Das heisst, dass ein Grossteil der Herzpatienten sich unseren exzellenten Therapien entzieht, da diese nicht als Infarkt-Risiko-Patienten identifiziert werden. Ein Grund dafür dürfte die gängige Strategie sein, Patienten vorzugsweise dann abzuklären, wenn klinische Symptome bestehen. Das statistische Material zeigt uns aber, dass mit dieser re-aktiven Strategie im besten Fall nur etwa die Hälfte der Todesfälle vermieden werden kann. Daraus ist abzuleiten, dass eine verbesserte Diagnostik eine Grundvoraussetzung ist, wenn man die kardiale Todesfallrate entscheidend senken will. Durch eine verbesserte Technik in der Diagnostik, die es erlaubt, vermehrt auf Patienten mit hohem Globalrisiko zu zielen, d.h. durch eine aktive Strategie, und entsprechende Revaskularisationen bei positivem Befund, sollte es möglich sein, Infarkte zu verhindern—zudem sind Revaskularisationen unter kontrollierten Bedingungen mit weniger Risiken und Kosten verbunden als solche in Notfallsituationen. Da die koronare Herzkrankheit eine chronische Erkrankung ist, die nicht mit einer einmaligen Intervention geheilt ist, sondern meist über Jahrzehnte schubartig fortschreitet (trotz modernem Risikofaktoren-Management), sollte eine moderne aktive Diagnostik zur Krankheitsüberwachung auch wiederholt einsetzbar sein.

Der ideale Test, der die koronare Herzkrankheit rechtzeitig erkennt, sollte deshalb (1.) eine hohe Sensitivität für den zuverlässigen Nachweis von gefährdeten Patienten aufweisen, (2.) eine hohe Spezifität aufweisen, um unnötige FolgeMR-Untersuchung und Folgekosten zu vermeiden, (3.) sollte der Test möglichst ungefährlich sein und auch keine späteren Schädigungen verursachen, damit der Test wiederholt eingesetzt werden kann (und nicht zuletzt auch, um Folgekosten zur Behandlung von Schädigungen zu vermeiden), (4.) sollte er nicht teuer sein und (5.) wäre wünschenswert, dass er für die Patientinnen und Patienten auch bequem und angenehm ist [12]. Grosse Multizenterstudien [24,25,36] konnten eine hohe Sensitivität und auch eine gute Spezifität der MR-Perfusionsuntersuchung für die Detektion der koronaren Herzkrankheit zeigen. Diese grossen Studien dokumentierten auch die Sicherheit der MR-Perfusionsuntersuchung. Sie verursacht, soweit bekannt, keine Folgeschäden und mit den MR-MR-Untersuchung ist keine Strahlenbelastung assoziiert, so dass diese Methode ideal geeignet ist, dem chronischen Verlauf der Koronarerkrankung Rechnung zu tragen. Schliesslich ist die Herz-MR-Untersuchung kurz (1–1,5 Stunden) und für die allermeisten Patientinnen und Patienten angenehm, indem sie Musikhören können und hin und wieder (während der Bildakquisition) den Atem für einige Sekunden anhalten müssen. Die Kosten sind mit denjenigen einer SPECT-Untersuchung zu vergleichen. Berücksichtigt man die bessere diagnostische Leistung der Herz-MR-Technik, die in Expertenzentren erreicht wird, und die weiteren obgenannten Vorteile, dürfte die MRUntersuchung als kostengünstig eingestuft werden. Die MZCT-Koronarangiographie ist wegen der Strahlenbelastung für dieses aktive Prinzip der Krankheitsüberwachung weniger geeignet, da wiederholte MR-Untersuchung problematisch erscheinen (Table 2 and Table 4). Ferner konnte die einzige bislang durchgeführte Multizenterstudie die aus Einzelzenterstudien bekannten diagnostischen Resultate nicht hinreichend bestätigen [52].

Um diesen Paradigmawechsel hin zu einer aktiven Strategie zu realisieren, ist es jedoch notwendig, die Herz-MR-MR-Untersuchung weiter zu standardisieren, das Personal und die Ärzte im Umgang mit dieser neuen Technik auszubilden—und gewisse Qualitätskontrollmechanismen wären ebenfalls wünschenswert [61]. Unter diesen Voraussetzungen sollten dann solide Kosten-Nutzen-Analysen durchgeführt werden können [61]. Dieser Artikel will eine fundierte Diskussion über den Einsatz der verschiedenen Strategien und Methoden anregen, denn wir werden in naher Zukunft entscheiden müssen, mit welchem Aufwand die Zahl der Herz-Todesfälle gesenkt werden soll—die technischen Möglichkeiten dazu scheinen uns jedenfalls zur Verfügung zu stehen [12].