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Abb. 1: 13N-NH3 Stress (mittels Dipyridamol) – Ruhestudie: midventrikuläre kurze Achsenschnitte: Perfusionsdefekt anterolateral unter Stress (Bild 1a) mit Reversibilität in Ruhe (Bild 1b) als Hinweis für Perfusionsstörung im LAD Gebiet (signifikante Steno

Abb. 1: 13N-NH3 Stress (mittels Dipyridamol) – Ruhestudie: midventrikuläre kurze Achsenschnitte: Perfusionsdefekt anterolateral unter Stress (Bild 1a) mit Reversibilität in Ruhe (Bild 1b) als Hinweis für Perfusionsstörung im LAD Gebiet (signifikante Stenose des diagonalen Astes der LAD).

Abb. 2: Auswertung einer EKG-getriggerten 13N-NH3 Perfusionsstudie; obere Reihe: midventrikuläre Kurze-Achsen-Schnitte enddiastolisch (links) und endsystolisch (rechts); in der unteren Reihe sind zusätzlich der myokardiale Aussen- und Innenrand zur Berechnung der Linksventrikelfunktion markiert. Die linksventrikuläre Auswurfleistung (LVEF) wird mit 59 % berechnet.

Abb. 3a: Dynamische Bilder des Einstroms von 13N-NH3 zuerst in den rechten Ventrikel, dann in das Cavum des linken Ventrikels und zuletzt in das Myokard des linken Ventrikels.

Abb. 3b+c: Berechnung der koronaren Flussreserve (KFR) aus den Zeit-Aktivitäts-Kurven im Myokard und Blutpool unter Ruhe (b) und unter Stress (c).

Abb. 4: Fusioniertes Bild einer CT-Angiographie (CTA) und einer Vitalitäts-Studie mit 18F-FDG PET (sagittaler Längsachsenschnitt). Die relativ proximal verschlossene LAD mündet in ein nur sehr kleines avitales Gebiet mit nur sehr umschriebenem fehlenden FDG Uptake in der distalen Vorderwand. Der Großteil der Vorderwand weist erhaltene Vitalität auf (vermutlich durch Kollateralen).

 
Radiologie 4. April 2009

PET-CT in der kardialen Diagnostik

Möglichkeiten und therapeutische Konsequenzen

Die Positronen- emissionstomographie (PET) stellt derzeit die modernste szintigraphische Technologie zur in vivo Diagnostik kardialer Prozesse dar. Die Einführung der Multidetektor Computer- tomographen mit 16- und 64-Zeilen Technologie in die klinische Routine erlaubt nun erstmals die CT-basierte kardiale Diagnostik mit Darstellung der Koronargefäße. Mit der Kombination von Szintigraphie und CT als PET-CT ist erstmals die gleichzeitige Darstellung von Perfusion und metabolischen Prozessen sowie der Morphologie des Herzens in einem Untersuchungsgang möglich. Diese Form der kardialen Hy brid-Darstellung eignet sich unter anderem zur Abklärung von Patienten mit bekannter oder suspizierter KHK oder bei spezifischen Fragen der Herzinsuffizienz.

Zur KHK Diagnostik mittels CT gehören die Erhebung und Quantifizierung des Verkalkungsgrades der Koronargefäße (Calcium-Scoring), die genaue morphologische Darstellung der Koronargefäße mit Erfassung von kalzifizierten und nicht kalzifizierten Plaques sowie von Gefäßverschlüssen. Zusätzlich können Informationen über Ventrikelgröße und Funktion, etwaige Anomalien der Gefäße oder anderer kardialer Strukturen identifiziert werden. Mittels PET kann die Myokardperfusion semiquantitativ analysiert und damit die hämodynamische Wirksamkeit einer Koronargefäßstenose erfasst werden. Die Quantifizierung des Blutflusses ermöglicht die Beurteilung der Gefäßreaktivität und der Endothelfunktion. Einzigartig ist die Darstellung des myokardialen Glukosestoffwechsels zur Bestimmung der myokardialen Vitalität. Die Integration der Informationen beider Technologien, nämlich PET und CT, ermöglicht die Identifikation und Lokalisation hämodynamisch signifikanter Koronargefäßstenosen mit gleichzeitiger Information über die Größe des Risikogebietes oder über die myokardiale Vitalität im Gefäßgebiet etwaiger Gefäßverschlüsse. Spezielle PET-CT Protokolle wurden zur Beantwortung dieser Fragestellungen entwickelt. Zusammenfassend ist diese neue kardiale Hybrid-Technologie zur Beantwortung komplexer kardiologischer Fragestellungen einsetzbar, wie z. B. zur Abklärung bzw. Verlaufskontrolle einer bekannten KHK oder bei Verdacht auf KHK, zur kardialen Risikostratifizierung, zum Therapiemonitoring, zur Therapieentscheidung und Optimierung des Patientenmanagements, vor allem von Patienten mit bekannter KHK.

Einleitung

Während die kardiovaskuläre Mortalitätsrate tendenziell als rückläufig beschrieben wird, ist die Prävalenz der KHK weiterhin sehr hoch. Dieser Trend wurde insbesondere durch die kardiovaskuläre Präventivmedizin, die unter anderem die Modifikation der Risikofaktoren zum Ziel hat, und verbesserte pharmakologische sowie auch verbesserte interventionelle Maßnahmen erreicht. Zum klinischen Management von Patienten mit Verdacht auf oder bekannter KHK wird neben der morphologischen Information der Koronargefäße auch eine funktionelle Information benötigt, die das Ausmaß und den Schweregrad der Perfusionseinschränkung beschreibt, um das weitere Patientenmanagement, und damit die konservative und/oder interventionelle Therapiestrategie festlegen zu können. Die Funktionsdiagnostik ist auch zur Verlaufskontrolle nach Therapie hilfreich. Die nuklearmedizinische Technologie hat sich zur Beantwortung dieser kardiologischen Fragestellungen vielfach bewährt und gilt als etablierte und validierte Methode zur verlässlichen Bestimmung von myokardialer Perfusion, des Metabolismus und der Vitalität.

Die Single Photonen Emissions Computer Tomographie (SPECT) ist eine bereits seit vielen Jahren etablierte, routinemäßig weit verbreitete und eingesetzte Methode zur Bestimmung der myokardialen Perfusion. Sie gibt Auskunft über die Lokalisation sowie auch über das Ausmaß und den Schweregrad einer Perfusionsstörung. In vielen Studien konnte die prognostische Aussagekraft dieser Methode bewiesen werden. Diese ist wiederum für das Patientenmanagement und die Therapiestrategie von besonderer Wichtigkeit. Patienten mit normaler oder nur minimal abnormer Myokardperfusionsstudie weisen eine Ereignisrate von unter einem Prozent pro Jahr im Verlauf auf. Die ständige technische Weiterentwicklung, insbesondere die Einführung der kardialen PET-CT ermöglicht durch die Fusionierung zweier Technologien eine weitere Verbesserung der diagnostischen Möglichkeiten und damit auch eine Optimierung des Patientenmanagements. In der folgenden Übersicht soll nur auf die klinisch relevanten Fragestellungen eingegangen werden.

PET und PET-CT zur Bestimmung der Myokardperfusion

Neben dem Nachweis bzw. Ausschluss einer koronaren Herzkrankheit (KHK) dient die Myokardperfusionsstudie auch der Risikostratifizierung nach frischem Myokardinfarkt. Ist die Koronaranatomie durch einen Herzkatheterbefund bereits bekannt, kann die Untersuchung zur Evaluierung der Wirksamkeit einer Koronargefäßstenose bzw. zur Feststellung der Größe des Risikogebietes einer bekannten Stenose durchgeführt werden. In Ergänzung zum angiographischen Bild einer Stenose kann mittels CT der Verkalkungsgrad und durch die Szintigraphie die funktionelle Auswirkung der Koronarstenosen auf die Perfusion des Myokards gezeigt werden (Tab. 1).

Tracer zur Perfusionsmessung

PET Perfusions-Tracer können in Bezug auf ihre physiologischen Eigenschaften eingeteilt werden.

15O–H20 (Wasser) ist ein frei diffundierbarer Tracer, der sich wie Blut im myokardialen Gewebe verhält. Die Extraktion von 15O–H20 im Myokard ist weder durch erhöhte Diffusion noch durch metabolische Abbauprozesse beeinflusst. 15O–H20 ist somit in Bezug auf seine Eigenschaften im myokardialen Gewebe als der ideale Tracer anzusehen. Die Zeit-Aktivitäts-Kurven von 15O–H20 können mittels eines singulären Kompartment-Modells berechnet werden. Aufgrund der kurzen Verweildauer des Tracers im Myokard ist die Bildqualität allerdings nicht optimal.

Vertreter der zweiten Gruppe von Blutfluss-Tracern werden im myokardialen Gewebe proportional zum Blutfluss zurückgehalten. Die initiale Extraktion und deren Retention im Gewebe sind maßgebliche Komponenten, die die Eignung des Tracers zur Blutflussmessung bestimmen. 13N-NH3 (Ammoniak) ist durch eine hohe Extraktionsrate ins Gewebe charakterisiert. Im Gewebe kann der Tracer entweder ins Gefäßsystem zurückdiffundieren oder weiter in 13N-13 Glutamin verstoffwechselt werden. Die Retentionsrate von 13N-NH3 ist abhängig von der Energie-abhängigen Glutamin Synthetase Reaktion, die unter extremen pathophysiologischen Bedingungen (pH, Ischämie) gehemmt sein kann.

82Rb (Rubidium) ist der gebräuchlichste ionische Tracer, der in seinen Eigenschaften dem SPECT Tracer Thallium-201 sehr ähnlich ist. Seine initiale Extraktion beträgt 50 bis 70 Prozent. Sowohl 13N-NH3 als auch 82Rb weisen ein nicht lineares Verhältnis zwischen Blutfluss und Extraktion ins Gewebe auf. Mit zunehmendem Blutfluss ist die Traceraufnahme in die Myokardzelle limitiert, sodass bei hohem Blutfluss die Netto-Retention des Tracers im Gewebe abnimmt. Es werden daher Korrektur-Faktoren bzw. mathematische Modelle benötigt, um diesen Fehler, der bei hohen Blutflüssen auftritt, zu korrigieren.

Stress-Protokolle

Die Detektion einer hämodynamisch signifikanten Stenose ist nur durch die Untersuchung der myokardialen Perfusion unter Belastungsbedingungen und deren Vergleich mit der Ruheperfusionsstudie möglich. Eine Blutflusssteigerung um das Drei- bis Vierfache des Ruheflusses, wie sie durch Stress-Tests induziert wird, kann nur in nicht verengten Koronargefäßen erfolgen. Ein Perfusionsdefekt oder Perfusionsinhomogenitäten unter Belastung spiegeln daher eine inadäquate Erhöhung der myokardialen Durchblutung wider und signalisieren dadurch eine hämodynamisch wirksame Koronargefäßstenose.

Neben der konventionellen ergometrischen Belastung sind die pharmakologischen Stressverfahren die gebräuchlichsten. Hierzu zählen die Vasodilatatoren Dipyridamol (0.56 mg/kg Körpergewicht (KG)/min über 4 min) und Adenosin (140 µg/kg KG/min über 3 – 6 min) sowie das Betamimetikum Dobutamin (bis zu 40 µg/kg KG/min). Dobutamin wird insbesondere bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Asthma bronchiale eingesetzt, da bei diesen Krankheitsbildern die Verwendung von Vasodilatatoren kontraindiziert ist. Als weitere Kontraindikationen einer Myokardperfusionstudie mit Belastung gelten im wesentlichen die der Ergometrie; besonders hervorzuheben sind instabile Patienten mit Ruhestenokardie, manifester kardialer Dekompensation, schweren Rhythmusstörungen oder akut entzündlichen Erkrankungen, sowie schwerer, nicht eingestellter arterieller oder pulmonaler Hypertension.

Visuelle und semiquantitative Analyse der Myokardperfusion mittels PET

Das Prinzip der Befunderhebung ist für beide Methoden, PET und SPECT, prinzipiell ident. Es wird die Tracerverteilung unter Ruhebedingungen und unter Stress visuell verglichen, etwaige Perfusionsausfälle werden beschrieben, mit besonderer Erwähnung der Lokalisation und Ausdehnung der Perfusionsstörung sowie deren Reversibilität (Normalisierung des Perfusionsausfalles unter Ruhebedingungen; Abb. 1). Die rein visuelle Interpretation kann durch eine semiquantitative Analyse mittels Polar Map-Darstellung unterstützt werden.

Die regionale Tracerkonzentration wird dabei auf das Maximum der kardialen Tracerkonzentration, welche die Konzentration in einer normal perfundierten Region repräsentiert, normiert. Ausdehnung und Schweregrad einer Perfusionsminderung oder eines Perfusionsausfalles werden in Relation zu „gesunden, normal perfundierten“ Myokardregionen derselben Patienten gesetzt und mit einem Normalkollektiv verglichen. Die Überlegenheit der kardialen PET gegenüber der SPECT ist in mehreren Studien nachgewiesen worden, wobei einschränkend erwähnt werden muss, dass die meisten SPECT Studien ohne Abschwächungskorrektur durchgeführt wurden – eine Tatsache, die die schlechteren Ergebnisse von SPECT gegenüber PET teilweise erklären kann. Perfusionsstudien mittels PET erreichen einen zirka zehn prozentigen Gewinn an diagnostischer Sicherheit gegenüber SPECT durch eine verbesserte Sensitivität. Die Sensitivität der verschiedenen PET Tracer war hingegen in den Studien vergleichbar.

Aufgrund der höheren Sensitivität und der daraus resultierenden höheren diagnostischen Sicherheit von PET gegenüber SPECT wurde die Vermutung geäußert, dass die PET Untersuchung letztlich kosteneffizienter sei als die Verwendung von SPECT zur Untersuchung der Myokardperfusion bei niedriger bis intermediärer Wahrscheinlichkeit einer KHK.

Exemplarisch soll eine Studie aus der Arbeitsgruppe von Beanlands, die 2006 im JACC publiziert wurde, die prognostische Wertigkeit von PET bei Patienten mit erhöhtem KHK Risiko aufzeigen. Diese Studie zeigt signifikante Unterschiede in der Ereignisrate (kardialer Tod, Myokardinfarkt, sowie auch alle kardialen Ereignisse wie Revaskularisation, Hospitalisierung) in Abhängigkeit der PET Stress Myokard-Perfusions-Ergebnisse.

Patienten mit normalem, gering abnormem, und mäßig bis stark abnormem summierten stress score (SSS), der auf Basis der Polar Map ermittelt wurde (siehe oben), hatten eine jährliche Rate schwerer Ereignisse von respektive 0,4, 2,3 und 7,0 Prozent. In einer Subgruppe übergewichtiger Patienten betrug die totale Ereignisrate sogar 11,1 Prozent bei abnormalem Szintigramm versus 1,5 Prozent bei normalem Scan. Eine zusätzliche Subanalyse verglich die Resultate von SPECT und PET mit deutlich besserer Bildqualität (p < 0,001) und diagnostischer Sicherheit (p < 0,01) der PET verglichen mit SPECT.

Diese Studie demonstriert auch die gute und verlässliche Anwendbarkeit der semiquantitativen Auswertung. Die Quantifizierung der regionalen Tracerkonzentration und deren Vergleich mit dem Normalkollektiv gelten als hilfreiche Unterstützung der Befunderstellung in Kombination mit der konventionellen visuellen Befundung.

EKG-getriggerte Myokardperfusionsszintigraphie mittels PET

Als Zusatzinformation der Myokardperfusionsstudie mittels PET kann durch EKG-getriggerte Aufnahmen auch eine Aussage über die linksventrikuläre Auswurfleistung unter Ruhebedingungen und bei maximaler Belastung getroffen werden (Abb. 2). Dies ist nicht zu verwechseln mit der EKG-getriggerten SPECT-Aufnahme, die methodisch bedingt nur post Stress aufgenommen werden kann. Die Arbeitsgruppe von Di Carli konnte in einer 2007 publizierten Studie zeigen, dass die Linksventrikelfunktion beim Gesunden unter maximaler Vasodilatation zunimmt, während sie bei Patienten mit hämodynamisch wirksamer Stenose in Abhängigkeit der Größe des minderperfundierten Myokards unter Stress abnimmt. Durch Einbindung dieser Zusatzinformation steigt die Sensitivität der Myokardperfusionsuntersuchung mittels PET von 50 auf 79 Prozent in der Diagnostik der Mehrgefäßerkrankung. Neben der absoluten Blutflussquantifizierung (in mL/min/g; siehe unten) ist somit die Bestimmung der linksventrikulären Auswurffraktion unter Ruhe und bei maximaler Belastung die einzige szintigraphische Methode zur verlässlichen Detektion einer Mehrgefäßerkrankung.

Quantitative Bestimmung des myokardialen Blutflusses mittels PET

Obwohl die visuelle und semiquantitative Erfassung der Myokardperfusion mittels PET eine sehr verlässliche Methode zur Diagnostik einer wirksamen KHK darstellt, besteht eine Einschränkung darin, dass mit dieser Methode (ähnlich wie bei der SPECT Szintigraphie) nur das Gefäßgebiet mit der stärksten Perfusionseinschränkung verlässlich detektiert wird, da nur die relative Perfusionsminderung gegenüber dem Restmyokard dargestellt wird. Erschwerend tritt hinzu, dass die Koronarreserve bei Patienten mit KHK auch in Gefäßgebieten mit nicht wirksamen Stenosen reduziert sein kann, meist bedingt durch das Vorliegen einer diffusen mikrovaskulären KHK. Diese Konstellation führt dann oft zu einem diffusen inhomogenen Speichermuster oder sogar zu einer „normalen“ Tracerverteilung. Dies erklärt auch die methodische Limitierung der Detektion der Mehrgefäßerkrankung, welche prinzipiell sowohl SPECT als auch PET betrifft.

Der große Vorteil von PET besteht in der Möglichkeit der quantitativen Messung des globalen kardialen wie auch des regionalen Blutflusses. Dadurch kann mittels PET auch die Mehrgefäßerkrankung verlässlicher erkannt werden.

Durch die Bestimmung des myokardialen Blutflusses unter Ruhe und bei maximalem Stress kann die koronare Flussreserve (KFR) aus deren Verhältnis nicht invasiv berechnet werden (Abb. 3). Stress wird, wie oben beschrieben, durch ergometrische oder pharmakologische Belastung induziert. Der myokardiale Ruheblutfluss beträgt 60 bis 100 ml/100 g/min beim Gesunden. Zur Detektion einer Koronargefäßstenose oder auch einer Dysfunktion auf mikrovaskulärer Ebene wird die Bestimmung des Blutflusses unter Stress und die daraus errechenbare KFR benötigt. Eine KFR von unter 2,0 bis 2,5 wird als pathologisch angesehen. Die hämodynamische Wirksamkeit einer Koronargefäßstenose ist proportional zur Reduktion des Stressflusses und damit auch zur Reduktion der KFR, wie dies auch Demer et al. in einer Studie demonstrierten, indem sie PET mit koronarangiographischen Befunden verglichen und eine gute Konkordanz beider Methoden aufweisen konnten. Selbst eine 30 bis 40 prozentige Lumeneinengung oder eine mikrovaskuläre Perfusionsstörung, wie man sie bei der frühen (oft als präklinisch bezeichneten) Atherosklerose findet, führen zu einer Reduktion der KFR. Eine mögliche Reduktion der KFR muss natürlich als Summe aller Faktoren (Lumeneinengung epikardialer Koronargefäße, systemische und lokale vaskuläre Faktoren, mikrovaskuläre Funktionsstörung mit endothelabhängigen und endothelunabhängigen Faktoren) gesehen werden.

Bei blanden epikardialen Koronargefäßen kann wiederum mittels PET eine isolierte mikrovaskuläre KHK detektiert werden. Dieses Krankheitsbild entspricht vermutlich einer frühen Atherosklerose und erklärt häufig die Angina pectoris Symptomatik bei Patienten mit angiographisch unauffälligen Koronargefäßen und positivem Stress Test. Diese Befundkonstellation wird auch als Syndrom X bezeichnet. In einem Großteil dieses Patientenkollektivs, das überwiegend aus postmenopausalen Frauen besteht, konnte eine reduzierte Flussreserve nachgewiesen werden, wobei in dieser Patientengruppe sowohl ein erhöhter Ruhefluss als auch ein verminderter Stressfluss zur reduzierten Flussreserve beitrugen.

Desweiteren konnte in mehreren Studien der Zusammenhang einer reduzierten KFR mit dem Vorliegen kardialer Risikofaktoren nachgewiesen werden. Die KFR Messung wird auch gerne zum Therapiemonitoring eingesetzt. So konnte zum Beispiel eine Verbesserung einer intial reduzierten KFR durch Einleitung einer Statin Therapie, durch den Einsatz von ACE- Hemmern oder durch konsequente Bewegungstherapie dokumentiert werden.

Cardiac PET-CT

Wie bereits oben erwähnt, ist die isolierte Blutflussmessung mittels PET in ihrer Aussagekraft eingeschränkt, da bei reduzierter Flussreserve zwar das Gefäßterritorium, nicht aber die Ebene der Perfusionsstörung des Gefäßes (also epikardial oder mikrovaskulär) detektiert werden kann. Hierzu wird die Information der Gefäßmorphologie benötigt, die wiederum durch die CT geliefert werden kann.

Die Integration der Informationen beider Technologien erlaubt die Diagnostik vaskulärer Pathologien mit gleichzeitiger Information über deren funktionelle bzw. pathophysiologische Konsequenz in einem Untersuchungsgang (Tab. 2). So kann neben der Erhebung des gesamten Verkalkungsgrades (mittels Calcium Score) detaillierte Information über den Koronargefäßstatus (mittels CT-Angiographie) eingeholt werden. Durch die PET Technologie können die endotheliale und mikrovaskuläre Funktion erhoben, hämodynamisch wirksame Stenosen identifiziert und Stoffwechselprozesse, wie dies zur Bestimmung der myokardialen Vitalität notwendig ist, untersucht werden. Die Beantwortung verschiedenster Fragestellung ist durch die Hybrid-Technologie in einer neuen Dimension möglich. Je nach Fragestellungen sollte auch der Untersuchungsablauf individuell gewählt werden (Tab. 3). Der Informationsgewinn durch die Zusammenführung beider Untersuchungstechniken ist überadditiv und hat auch eine Qualitätsverbesserung der Befunde zur Folge.

Myokardperfusion und koronarer Verkalkungsgrad

Der koronare Verkalkungsgrad wird mit dem sogenannten Calcium Score ermittelt und spiegelt die Ausdehnung von Kalk im Bereich der Koronargefäße wider ohne Auskunft über das Ausmaß oder gar die Wirksamkeit von Koronargefäßstenosen geben zu können. Er ist somit nur ein grober Marker für das Vorliegen einer Atherosklerose und hilft zur groben Risikostratifizierung von Patienten mit Verdacht auf KHK.

In einer rezenten Studie von Esteves et al. verglichen die Autoren den koronaren Verkalkungsgrad gemessen mittels CT (Ca-Score) bei 84 Patienten mit 82Rb Rubidium PET Myokardperfusionsstudien unter Belastungsbedingungen (Adenosin). 34 Patienten mit negativem Calcium Befund wiesen auch eine normale PET Studie auf (einem negativen Voraussagewert von 100 % entsprechend). Bei 50 Patienten fanden sich Verkalkungen, davon zeigten sich bei 13 Patienten im PET Myokardperfusionsstörungen (einem positiven Voraussagewert von 26 % entsprechend; Sensitivität 100 %; Spezifität 48 %). Die Autoren zogen daraus die Schlussfolgerung, dass bei zwei Drittel aller Patienten auf die Ruheperfusionsstudie ohne Informationsverlust verzichtet werden kann. Durch die Hybrid-Technologie kann daher bei richtiger Untersuchungsplanung sogar die Strahlenexposition reduziert werden – bei gleichzeitiger Verbesserung der diagnostischen Treffsicherheit im Vergleich zu einer Einzeluntersuchung.

Schenker et al. untersuchten bei 600 Patienten mit einer mittleren Vortestwahrscheinlichkeit für eine KHK den Calcium Score und die Myokardperfusion und zeigten die besondere prognostische Bedeutung des koronaren Verkalkungsgrades als Atherosklerose-Screening Methode. Die Patienten unterzogen sich einer 82Rb Rubidium PET Myokardperfusionsstudie unter Ruhe und Adenosin-Stress und einem CT mit niedriger Energie zur Messung des koronaren Verkalkungsgrades. Die Zahl abnormaler Szintigramme war bei Patienten mit hohem Calcium Score (>400) deutlich höher als bei Patienten mit einem Calcium Score von unter 400 (48.5 % versus 21.7 %, P < 0.001). 16 Prozent aller Patienten wiesen allerdings ischämische Areale ohne koronare Verkalkungen auf. Es zeigte sich ein stufenweiser Anstieg der Ereignisse mit zunehmendem Calcium Score, unabhängig vom PET Resultat. Konkret war die Ereignisrate bei Patienten mit normalem Szintigramm und niedrigem Calcium Score deutlich niedriger als mit hohem Calcium-Score (Calcium Score >1000; 2.6 % versus 12.3 %, respective). Auch umgekehrt war die Ereignisrate bei Patienten mit pathologischem Szintigramm bei den Patienten mit hohem koronaren Verkalkungsgrad (Calcium Score >1000) höher als bei Patienten mit normalem Calcium Score. Insgesamt schließen die Autoren aus den Resultaten, dass eine bessere Risikostratifizierung durch die Kombination beider Methoden, nämlich PET und CT, erzielt werden kann.

Myokardperfusion und Koronare CT-Angiographie (CTA)

Die koronare CT-Angiographie (CTA) mit 16, 40 oder 64 Zeilen CT ermöglicht bei den meisten Patienten eine zufriedenstellende Darstellung der Koronargefäße. Bei richtiger Selektion und Vorbereitung kann in 90 Prozent der untersuchten Patienten ein aussagekräftiger Befund erstellt werden. Die wichtigsten Voraussetzungen für eine gute Bildqualität sind eine rhythmische und nicht zu rasche Herzaktion (idealerweise unter 70/min). Die aktuellen Studien geben eine durchschnittliche Sensitivität von mehr als 90 Prozent für die Erfassung einer mehr als 50 prozentigen Stenose an, die Spezifität der Methode ist allerdings deutlich geringer. Daraus ergibt sich, dass die negative Voraussagekraft einer CTA hoch ist, während ein positives Untersuchungsergebnis nicht gleichbedeutend mit dem Vorliegen einer Myokardischämie sein muss.

Die kombinierte Anwendung von PET und CT erlaubt die Beurteilung von Myokardperfusion (durch PET) und Koronarmorphologie (durch CT). Erst die Integration beider Informationen ermöglicht die Beurteilung der funktionellen Wirksamkeit einer lokalisierten und definierten Koronargefäßstenose und damit die Ableitung einer therapeutischen Konsequenz. Mehrere Studien haben die mittels PET-CT Hybrid-Geräten erzielten Ergebnisse der PET Myokardperfusion mit der CTA bei Patienten mit Verdacht auf KHK verglichen.

Di Carli et al. untersuchten 110 Patienten mittels 82Rb PET-CT. 47 Prozent der angiographisch als signifikant bezeichneten Stenosen waren mit keiner Ischämie verbunden. Diese Ergebnisse beweisen das diagnostische Potential der Kombination von morphologischer und funktioneller Bildgebung in Form der PET-CT. Die CTA Komponente der Hybrid-Technologie erlaubt die Differenzierung zwischen epikardialer und mikrovaskulärer Perfusionsstörung, während andererseits eine in der CTA dargestellte Grenzwertstenose durch Berechnung der KFR mittels PET genauer evaluiert wird. Die Kombination von morphologischer und funktioneller Information durch die Hybrid-Technik ist besonders bei Grenzwertstenosen für die Therapieentscheidung wichtig.

Der Nachweis und die Bestimmung der Ausdehnung der Myokardischämie stellen einen wichtigen prognostischen Parameter für Patienten mit KHK dar, dies konnte bereits in einer Vielzahl an Studien dokumentiert werden. Erst die invasive Messung der koronaren Flussreserve (FFR), welche die „gold standard“ Methode zur Bestimmung der Wirksamkeit einer Stenose darstellt, hat die Limitationen der CTA, aber auch der invasiven konventionellen (transfemoralen) Koronarangiographie (CCA) aufgezeigt. Meijboom et al. verglichen kürzlich die Wertigkeit der CTA und der CCA für die Erfassung hämodynamisch signifikanter Stenosen mit der FFR. Beide Methoden, nämlich CTA und CCA, wiesen sowohl bei der visuellen als auch bei der quantitativen Auswertung eine überraschend niedrige Sensitivität als auch Spezifität auf (Sensitivität/Spezifität der CTA – visuelle Analyse: 94 % und 40 %, quantitative Analyse: 50 % und 75 %; CCA – visuelle Analyse: 63 % und 60 %, quantitative Analyse: 69 % und 67 %).

Auch eine Metaanalyse, die 2007 von Christoua publiziert wurde, verglich die Ergebnisse der FFR mit CCA und Myokardperfusionsszintigraphie und fand signifikante Unterschiede sowohl zwischen FFR und CCA als auch zwischen FFR und Szintigraphie. Diese Ergebnisse sind natürlich diskussionswürdig und werden sicherlich auch Konsequenzen für das zukünftige Patientenmanagement nach sich ziehen.

PET und PET-CT zur Bestimmung der Myokardvitalität

Die PET gilt nach wie vor als „gold standard“ für Methoden zur Bestimmung der Myokardvitalität. Der Erfolg der Revaskularisation eines verschlossenen Gefäßes steht in direktem Zusammenhang mit der in diesem Gefäßterritorium erhaltenen (residualen) Vitalität. Tatsächlich hängt die Verbesserung der Linksventrikelfunktion und der klinischen Symptomatik nach Revaskularisation vom Ausmaß des in diesem Gefäßterritorium erhaltenen vitalen Myokards ab.

Die Erhebung der Myokardperfusion unter Ruhebedingungen (z. B. mit 13N-NH3 PET) und des Myokardstoffwechsels (mit 18F-Fluorodesoxyglucose (FDG) PET) in derselben Region erlaubt eine genaue Evaluierung von Größe und Lokalisation des geschädigten Myokards mit Abschätzung der Ausdehnung von Narbengewebe und/oder vitalem Myokard.

Typischerweise werden folgende metabolische Konstellationen unterschieden:

  • normales Myokard (mit normaler Ruheperfusion)
  • Myokard mit reduzierter Perfusion und reduziertem Metabolismus: es besteht signifikante Restvitalität, wenn der FDG-uptake zumindest 50 Prozent des normalen Myokards aufweist
  • Myokard mit reduzierter Perfusion, aber erhöhtem Metabolismus: der typische Perfusions–Metabolismus Mismatch, der ischämisches, jedoch vitales Myokard signalisiert (hibernating myocardium).

 

Der Erfolg einer Wiedereröffnung eines verschlossenen Koronargefäßes wird wesentlich von der richtigen Planung der Intervention bestimmt. Diese setzt die genaue Kenntnis der Morphologie des Gefäßverschlusses voraus, vor allem über das Ausmaß und die Lokalisation der Verkalkung und der Verschlusslänge. Diese Informationen liefert die CT-Angiographie, die für diese Informationen deutlich aussägekräftiger als die konventionelle perkutane Katheter-Angiographie ist. Durch die Fusion von PET und CT kann zusätzlich die Lokalisation des Verschlusses in Relation zu der Ausdehnung möglicherweise vitalen oder avitalen Myokards gesetzt werden. Das Verhältnis zwischen Narbe und vitalem Myokard wird wesentlich durch die Kollateralversorgung determiniert, welche funktionell mit szintigraphischen Techniken am besten erfassbar ist. Wiederum wird durch die Fusion der Untersuchungsergebnisse beider Technologien die Erfolgsrate deutlich erhöht, da Patientenselektion und -vorbereitung der Intervention optimiert werden (Abb. 4).

Zusammenfassung

Die neue kardiale PET-CT Hybrid-Technologie erlaubt erstmals eine umfassende nicht invasive Abklärung der koronaren und kardialen Morphologie und Ventrikelfunktion einserseits und (patho-)physiologischer Prozesse wie Myokardperfusion und Metabolismus andererseits. Die Untersuchungstechnik ermöglicht die bessere Zuordnung einer lokalisierbaren Stenose mit gleichzeitiger Erfassung der funktionellen Auswirkung. Auf diese Weise steigt die Befundgenauigkeit und -qualität, das Patientenmanagement wird verbessert und die Therapieentscheidung erleichtert. Die Vielfalt der Untersuchungsmöglichkeiten erfordert allerdings eine genaue Untersuchungsplanung, deren Grundlage eine definierte klinische Fragestellung ist. Wie bei jeder Untersuchung müssen für den Patienten die Belastungen, die sich aus der aufwändigen Untersuchung ergeben, wie Untersuchungsdauer, Strahlenbelastung und Kosten, in Relation zum potenziellen Nutzen gesetzt werden. Häufig können die diskutierten Fragestellungen auch mit der breit verfügbaren SPECT Technologie beantwortet werden. Die hier genannten Einsatzgebiete der PET-CT sind aus größeren klinischen Studien, die inzwischen mehrere Hundert Patienten umfassen, abgeleitet.

Nachtrag

Besonderer Dank gilt dem gesamten PET-CT-Team am Allgemeinen Krankenhaus Wien, Medizinische Universität Wien, besonders dem radiologisch-technischen Personal, den Radiopharmazeuten der Univ.-Klinik für Nuklearmedizin, Univ. Prof. Dr. Christian Loewe (Univ.-Klinik für Radiodiagnostik) und Dr. Aliasghar Khorsand (Univ.-Klinik für Innere Medizin II, Kardiologie, PET-Datenverarbeitung).

Literatur beim Autor

 

 

 

 

 

Korrespondenz: Univ. Prof. Dr. Senta Graf Univ.-Klinik Innere Medizin II Abteilung Kardiologie Allgemeines Krankenhaus Währinger Gürtel 18–20, 1090 Wien E-Mail:

* Univ.-Klinik Innere Medizin II, Abteilung Kardiologie, Medizinische Universität Wien ** Univ.-Klinik für Nuklearmedizin und Endokrinologie, Paracelsus Medizinische Privatuniversität Salzburg, Austria
Tab. 1: Wichtigste nuklearkardiologische Fragestellungen
Verdacht auf KHK
Lokalisation, Bestimmung von Ausmaß und Schweregrad einer Perfusionsstörung und des sich daraus ergebenden Risikogebietes bzw. der daraus resultierenden Prognose
Erkennung und Lokalisation einer reduzierten Flussreserve (mikrovaskuläre KHK?)
Bekannte KHK
Bestimmung der hämodynamischen Signifikanz einer Stenose durch Lokalisation, Bestimmung von Ausmaß und Schweregrad einer Perfusionsstörung und des sich daraus ergebenden Risikogebietes
Risikostratifizierung nach Myokardinfarkt
Verlaufskontrolle nach Intervention (nach Revaskularisation oder pharmakologischer Intervention)
Vitalitätsbestimmung nach Myokardinfarkt
Vitalitätsbestimmung bei Herzinsuffizienz / chronischen Gefäßverschlüssen
Tab. 2: Diagnostische Information von PET und Multislice CT
ParameterPETMultislice CT
Linksventrikelfunktion ++ +++
Koronarer Verkalkungsgrad ++
Koronarangiographie ++
Perfusion +++ +
Metabolismus +++
Vitalität +++ + (?)
Plaque Morphologie +
Tab. 3a: PET-CT Protokoll: mit Stress-Ruhe Perfusion (Vorschlag)
1. CT – Scout (zur Positionskontrolle)
2. CT – Attenuationskorrektur und Calcium Score
3. 13N-NH3 Ruhe Injektion (0,4 GBq) gleichzeitiger Start der Emissionsszintigraphie (20min. list mode)
4. Warten auf den physikalischen Zerfall
5. Adenosin Infusion über 5 min.
6. 2 min. nach Adenosin Start: 13N-NH3 Stress Injektion (1,0 GBq), gleichzeitiger Start der Emissionsszintigraphie (20 min. list mode)
7. CT Angiographie (evtl. Prämedikation mit Beta-Blocker ± Nitroglycerin unmittelbar vorher)
Tab. 3b: PET-CT Protokoll: Protokoll zur Vitalitätsbestimmung (Vorschlag)
1. Blutzuckerbestimmung, evtl. Orale Gluskosegabe ± Acipimox
2. CT – Scout (zur Positionskontrolle)
3. CT – Attenuationskorrektur und Calcium Score
4. 13N-NH3 Ruhe Injektion (0.4 GBq), gleichzeitiger Start der Emissionsszintigraphie (20 min. list mode)
5. Warten auf den physikalischen Zerfall
6. Blutzuckerbestimmung, evtl. Intravenöse Gabe von Insulin
7. 18F-FDG Injektion unter Ruhebedingungen (0.3-0.4 GBq),
8. 20 – 30 min. später Start der Emissionsszintigraphie (20 min. list mode)
9. CT Angiographie (evtl. Prämedikation mit Beta-Blocker ± Nitroglycerin unmittelbar vorher)

Senta Graf*, Christian Pirich**, Wiener Klinisches Magazin 1/2009

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