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Radiologie 30. März 2006

Im Kino der Herzbewegungen

Die Diagnostik von Herzerkrankungen erfordert auch eine exakte Abklärung der systolischen und diastolischen Herzfunktion. Störungen der globalen Funktion und umschriebene Wandbewegungsstörungen sind wichtige Kennzeichen vieler Herzerkrankungen. An erster Stelle zu nennen ist der Formenkreis der Kardiomyopathien (dilatative CMP, hypertrophe CMP, restriktive CMP). Dazu gehören auch spezifische Kardiomyopathien mit ischämischer, hypertensiver oder entzündlicher Ursache sowie die arrhythmogene rechtsventrikuläre Dysplasie (ARVD).

Vorteile der Echokardiographie

Die Echokardiographie ist seit langem ein Stützpfeiler der Diagnostik von Herzerkrankungen. Sie erlaubt eine Echtzeit-Darstellung der Herzmuskelkontraktion und der Klappen. Mittels Farbduplex-Sonographie lassen sich Strömungsgeschwindigkeit, -richtung und -profil des Blutflusses darstellen und quantifizieren. Die Vorteile der Echokardiographie sind hinlänglich bekannt: 1. Die Untersuchung ist für den Patienten nicht belastend. 2. Sie kann am Patientenbett durchgeführt werden. 3. Die Kosten halten sich, relativ gesehen, in einem niedrigen Rahmen.
Brauchen wir daher überhaupt eine relativ teure Untersuchungsmethode wie die Magnetresonanz-Tomographie (MRT)? Die Antwort auf diese Frage stellt sich heute
anders dar als noch vor ein paar Jahren .
Die technische Entwicklung der MRT war innerhalb der letzten Jahre so rasant wie auf kaum einem anderen Gebiet der Medizin, und die Herz-MRT lag an der Spitze dieses Technologiesturms. Einerseits hat sich dadurch die Bildqualität dramatisch verbessert, andererseits sind die MR-Sequenzen so schnell geworden, dass es möglich ist, während eines einzigen Atemanhaltens bis zu 50 Einzelbilder pro Herzschlag zu akquirieren.
Solche Bildfolgen über die gesamte Systole und Diastole können in beliebiger Schnittebene durch das Herz angefertigt werden und lassen sich als Film (auch in Zeit-lupe) als Cine-MR analysieren. "Steady state free precession" heißt die Technik, die dem zugrunde liegt (Abb.1).

Vorteil der MRT: gestochen scharfe Bilder

Ein klarer Vorteil der MRT gegenüber der Echokardiographie ist, dass beim MR immer das gesamte Herz gestochen scharf beurteilbar ist. Bei der Echokardiographie ist die Bildqualität stark von der Konstitution des Patienten abhängig. Die Hinterwand des linken Ventrikels ist oft schlecht abgebildet, und der rechte Ventrikel ist meist
kaum beurteilbar. Hinzu kommt, dass aufgrund der von Patient zu Patient unterschiedlichen Schall-bedingungen die Expertise und persönliche Geschicklichkeit des Untersuchers eine große Rolle spielen, was eine hohe Variabilität und schlechte Vergleichbarkeit von Ergebnissen verschiedener Untersucher mit sich bringt.
Die exakte Quantifizierung der Ventrikelfunktion (endiastolisches und endsystolisches Volumen, Schlagvolumen, Auswurffraktion bzw. EF) ist maßgebend für Diagnose und Verlaufskontrolle von Herzerkrankungen. In der Echokardiographie wird üblicherweise der maximale Längs- und Querdurchmesser des linken Ventrikels gemessen. Dann wird eine mathematische Annäherungsformel zur Berechnung des Volumens zur Anwendung gebracht, die davon ausgeht, dass der Ventrikel einer einfachen geometrischen Form (z.B. Dreh-Ellipsoid) gleicht.
Bei Gesunden ist diese Annahme tolerierbar. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz oder mit Infarktnarben ändert sich die Form des Ventrikels durch Remodelling jedoch oft drastisch und kann bizarre Formen annehmen. Die Echokardiographie liefert in diesen Fällen äußerst ungenaue Funktionswerte. Bei der MRT wird das gesamte Herz in ein Zentimeter breiten Scheiben dar-gestellt und in jeder Schicht mit Cine-MR-Technik ein gesamter Herzzyklus abgebildet.

Die Simpson-Regel

Dann kommt die Simpson-Regel zur Anwendung, die besagt, dass das Gesamtvolumen des Ventrikels sich aus den Einzelvolumina dieser Schichten zusammensetzt. An einer Auswertekonsole wird das Endokard markiert und das enddiastolische und endsystolische Volumen bestimmt. Endsystolisches und -diastolisches Ventrikelvolumen, Schlagvolumen und Auswurffraktion können nun exakt errechnet werden.
In zahlreichen vergleichenden Studien wurde mittlerweile bewiesen, dass die MRT der Echokardiographie hier an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit weit überlegen ist. Der rechte Ventrikel gleicht von vornherein keiner geometrischen Form und seine Funktion kann deshalb mittels Echokardiographie überhaupt nicht quantifiziert werden. Das ist umso betrüblicher, als sich gezeigt hat, dass bei der Herzinsuffizienz die Auswurffraktion (EF) des rechten Ventrikels ein besserer prognostischer Parameter ist als die des linken Ventrikels.
In der MRT können die Funktionsparameter des rechten Ventrikels nach dem selben Schema wie die des linken bestimmt werden, und bei Bedarf können sogar die Vorhöfe volumetriert werden. Für die Funktionsbeurteilung des Herzens ist daher mittlerweile die MRT zum Goldstandard geworden, da sie der Echokardiographie sowohl an Genauigkeit als auch an Reproduzierbarkeit und Untersucherunabhängigkeit weit überlegen ist.
Die MRT erlaubt aber nicht nur die Messung der Ventrikelfunktion. Es kann auch die Herzmuskelmasse exakt quantifiziert werden. Hierfür wird an der Auswertekonsole zusätzlich zur Endokardkontur auch die Perikardkontur eingezeichnet, das dazwischen liegende Volumen des Myokards erfasst und die Masse errechnet. Mit der Echokardiographie ist das Myokard hingegen nicht quantifizierbar.
Worin liegt nun die Bedeutung besonders exakter Funktionsmessungen und Volumetrie? Sie liegt vor allem in der Verlaufsbeobachtung zur Kontrolle eines Therapieerfolgs. Dafür müssen auch geringe Änderungen exakt erfasst werden können - und das bietet die MRT. Wird anstelle der Echokardiographie die MRT zur Messung dieser Parameter verwendet, reduziert sich z.B. die Anzahl der Patienten, die untersucht werden müssen, um eine zehnprozentige Änderung der EF oder der Masse zu zeigen, von 100 auf 14 bzw. auf 4 Patienten. Diese hohe Effektivität der MRT im Vergleich zur Echokardiographie lässt natürlich auch die höheren Kosten in einem anderen Licht erscheinen.

Erkennen regionaler Auffälligkeiten

Eine besondere Stärke der MRT ist die Darstellung regionaler Myokardverdünnungen und -verbreiterungen und regionaler Wandbewegungsstörungen (Dyskinesie, Hypokinesie, Akinesie). Das ist vor allem bei ischämischen Myokard-erkrankungen und bei der arrhythmogenen rechtsventrikulären Tachykardie (ARVD) entscheidend (Abb. 2). Letztere betrifft vorwiegend junge Patienten und birgt ein relativ hohes Risiko für plötzlichen Herztod. Zur Diagnosestellung einer ARVD steht die Beurteilung des rechten Ventrikels im Vordergrund, der allerdings mittels Echokardiographie nicht ausreichend eingesehen werden kann.
Auch Stresstests sind in der MRT einfach durchführbar, indem in Analogie zum Dobutamin-Stressecho Dobutamin, Adenosin oder Dipyridamol injiziert werden. In der Cine-MRT kann so die kontraktile Reserve aller Wandabschnitte beurteilt werden. Quantifiziert werden kann die Kontraktilität des Myokards in jedem Wandabschnitt durch Messung der Dickenzunahme während der Systole. Der Vorteil der MRT gegenüber der Echokardiographie ist die unverändert hohe Bildqualität während der gesamten Stressbelastung. Im Echo ist hingegen die Schallqualität während der maximalen Stressbelastung häufig inadäquat.
Klappenstenosen und -insuffizienzen sind in der Cine-MR gut darstellbar durch die Ausbildung von turbulentem Blutfluss (Jet), der zu Signalauslöschung führt (Abb. 3 und 4). Die Quantifizierung des Regurgitationsvolumens ist möglich und kann bei Aortenklappen- oder Pulmonalis-Insuffizienz mittels Phasenkontrast-MR durchgeführt werden. Bei der Klappendiagnostik ist aber die Echokardiographie aufgrund der einfachen Durchführbarkeit und Genauigkeit zur Zeit eindeutig der Goldstandard.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Cine-MR bei der Funktionsdiagnostik des Herzens wesentlich genauer und reproduzierbarer ist als die Echokardiographie. Das rechte Herz ist im Echo nur unzureichend evaluierbar, in der MRT jedoch genauso exakt darstellbar wie das linke. Die Abklärung regionaler Wandbewegungsstörungen und die Durchführung von Stresstests sind weitere Stärken der MRT.
Wird auch die Vitalität des Myokards evaluiert (siehe Beitrag zur kardiovaskulären Bildgebung), so wurden mit einer Untersuchung alle Informationen
erhoben, die bislang nur mittels Nuklearmedizin und damit einhergehender Strahlenbelastung erfassbar waren. Voraussetzung dafür ist aber nicht nur klinisches Wissen, sondern auch eine technische Ausstattung des MR-Geräts, die weit über den sonst üblichen Anforderungen steht. Dazu kommt, dass die MRT im Gesamten eine besonders komplexe und rasant sich weiterentwickelnde Methode ist. Für die Herz-MRT gilt das in verstärktem Maß, so dass diese Untersuchungsmethode nur erfolgreich durchgeführt werden kann, wenn ein profundes technisches und radiologisches Spezialwissen einfließen.

Literatur beim Verfasser

Prof. Dr. Till R. Bader, Ärzte Woche 2/2001

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