Medizin Studio
In Koronare Herzkrankheit (KHK)

Herzbildgebung bei Patienten mit vermuteter koronarer Herzkrankheit

A realistic red anatomical heart model held firmly in a hand against a beige background.

Die Herzbildgebung hat substanziell zum Verständnis der KHK beigetragen. Sie ist inzwischen ein Eckpfeiler der Diagnostik und des Managements. Der Benefit der Bildgebung muss allerdings immer gegenüber den Kosten und allfälligen Risiken abgewogen werden. Essenziell dabei ist die richtige Modalität für die entsprechende Fragestellung.

Die Differenzialdiagnose bei Patienten mit thorakalen Beschwerden ist extensiv und reicht von benignen Entitäten bis hin zu potenziell lebensbedrohlichen Erkrankungen. In der Schweiz sind gut 3% der ­Visiten beim Hausarzt bedingt durch thorakale Beschwerden, und jeder fünfte Patient mit entsprechenden Beschwerden wird vor Diagnosestellung einem Spezialisten zugewiesen [1]. Da insbesondere die koronare Herzkrankheit (KHK) eine potenziell bedrohliche Ursache mit entsprechender Morbidität und Mortalität darstellt, besteht eine grosse Nachfrage nach effizienten und nicht-invasiven diagnostischen ­Modalitäten zum Ausschluss resp. Nachweis einer solchen. In ­diesem Umfeld haben sich in den letzten Jahren insbesondere die bildgebenden Modalitäten, getrieben von substanziellen technologischen Evolutionen, rasant entwickelt. Gerade wegen der zunehmend häufigeren Anwendung dieser Modalitäten stellen sich aber auch Fragen hinsichtlich der damit verbundenen Kosten, der potenziellen Risiken für die Patienten und nicht zuletzt der angemessenen Anwendung im klinischen Alltag [2].

Bildgebende Modalitäten

Stress-Echokardiografie: Die Stress-Echokardiografie gründet auf dem Nachweis von Ischämie-induzierten Wandbewegungsstörungen, die mit physikalischer oder pharmakologischer Belastung provoziert werden können. Unter Einsatz von Dobutamin kann die Stress-Echokardiografie weiter genutzt werden, um eine Aussage zur Viabilität des Myokards zu machen [3]. Neuere Entwicklungen wie «strain imaging» und 3D-Echokardiografie haben das Potenzial, die diagnostische Genauigkeit der Stress-Echokardiografie weiter zu verbessern. Die Hauptlimitation der Methode liegt insbesondere in der Abhängigkeit von Untersucher und Schallqualität (z.B. bei Adipositas, Lungenemphysem, Trichterbrust etc.)

Herz-CT: Die Herz-CT erlaubt eine anatomisch/morphologische Beurteilung des Herzens und insbesondere auch der Koronarien, vergleichbar mit der Information, die eine invasive Koronarangiografie liefern kann. Im Kontext der KHK liegt die Stärke der Methode insbesondere in ihrer Fähigkeit, eine solche ausschliessen zu können aufgrund ihrer exzellenten Sensitivität und ihres nahezu perfekten negativen prädiktiven Werts bei Patienten mit tiefer Vortestwahrscheinlichkeit [4,5] (Abb. 1 und Tab. 1). Die Spezifität hingegen ist eher moderat, da die CT zu einer Überschätzung des Stenosegrades führt. Der prognostische Wert der Herz-CT wurde in mehreren Trials und grossen multinationalen Registern demonstriert [6].

Erwähnenswert ist, dass die Technik in den vergangenen Jahren immense technologische Fortschritte gemacht hat, welche es zwischenzeitlich erlauben, hochauflösende Bilder mit sehr niedriger Strahlen­belastung zu akquirieren. Die durchschnittliche Strahlenbelastung liegt im Bereich von 2–5 ­Millisievert (mSv) [7], in spezialisierten Zentren sind Durchschnittswerte von deutlich unter 1 mSv heute Routine [8]. Die Limitation der Methode liegt insbesondere in der nötigen Patientenselektion. So können die Koronarien bei Patienten mit ausgeprägten oder absoluten Arrhythmien je nach Scannertyp nur begrenzt untersucht werden. Weiter gelten die üblichen Kontraindikationen für Kontrastmittel-gestützte CT-Untersuchungen, namentlich Jodallergie und schwere Niereninsuffizienz.

Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT): Die Myokardperfusions-SPECT basiert auf dem Prinzip der perfusionsabhängigen Traceraufnahme in viable Myozyten und der Detektion der schliesslich im Rahmen des Radionuklidzerfalls ausgesandten γ-Strahlung. Heute kommen vor allem 99m-Technetium-basierte Tracer zum Einsatz, wie z.B. Sestamibi oder Tetrofosmin, da sie im Gegensatz zu 201-Thallium bessere Bildqualität bei tieferer Strahlenbelastung ermöglichen (Abb. 2).Letztere konnte insbesondere mit dem Einzug von modernen Detektoren deutlich gesenkt werden und liegt im Bereich von 2–5 mSv [9].

Eine Belastung kann physikalisch oder mittels intravenöser Applikation von Dobutamin oder Adenosin erfolgen. Belastungsinduzierte oder bereits in Ruhe bestehende Perfusionsdefizite erlauben schliesslich die Detektion von Ischämie resp. Myokardnarben und damit den Nachweis einer KHK mit hoher diagnostischer Genauigkeit [10]. Gleichzeitiges EKG-Triggering erlaubt zudem auch eine Aussage zu linksventrikulären Volumina und Kontraktilität. Im Gegensatz zu anderen Modalitäten liegen für die SPECT Daten zu deren prognostischer Wertigkeit für viele Zehntausende Patienten vor, was die Rolle dieser Methode auch für die Risikostratifikation von Patienten mit KHK unterstreicht [11,12].

Positronenemissionstomografie (PET): Wie die SPECT basiert auch die PET-Untersuchung auf der Detektion von radioaktivem Zerfall. Die Methoden unterscheiden sich aber fundamental hinsichtlich der Art von Radionukliden, die eingesetzt werden: Während für die Myokardperfusions-SPECT Radionuklide mit γ-Zerfall und relativ langer Halbwertszeit (z.B. 6 h für 99m-Technetium) genutzt werden, sind diejenigen, die in der Myokardperfusions-PET Verwendung finden, solche mit β+-Zerfall und vergleichsweise kurzer Halbwertszeit (z.B. 10 min für 13N-Ammoniak), was die Verfügbarkeit eines Zyklotrons für deren unmittelbare Herstellung vor Ort bedingt; eine Ausnahme bildet 82-Rubidium, das mit einem Generator produziert werden kann. Die Auflösung der PET ist deutlich besser als jene der SPECT und die Schwächungskorrektur robuster, was zur Folge hat, dass die PET mit die höchste diagnostische Wertigkeit aller bildgebenden Methoden bietet (Tab. 1) [13]. Darüber hinaus erlaubt die PET eine absolute Quantifizierung des myokardialen Blutflusses in ml/min/g (Abb. 3), was die Detektion einer allenfalls balancierten koronaren Dreigefässerkrankung oder einer Mikrozirkulationsstörung verbessert [14]. Der prognostische Wert der Myokardperfusionsabklärung mit PET wurde in mehreren grossen Studien gezeigt [15–17]. Die Strahlenbelastung einer 13N-Ammoniak Myokardperfusionsuntersuchung liegt bei 1–3 mSv.

Magnetresonanztomografie (MRT): Die Herz-MRT erlaubt nicht nur eine exzellente Aussage zur kardialen Funktion und Morphologie, sondern ermöglicht durch Bildakquisition während Applikation von Gadolinium-haltigem Kontrastmittel in Ruhe und unter pharmakologischer Stimulation mit Adenosin auch eine qualitative Aussage über die Myokardperfusion mit guter diagnostischer Genauigkeit (Abb. 4 und Tab. 1) [13,18]. Wird Dobutamin als Stressor eingesetzt, können zusätzlich Ischämie-induzierte Wandbewegungsstörungen detektiert werden. Mittels Darstellung des Late-Gadolinium-Enhancements (LGE) kann schliesslich auch eine Gewebecharakterisierung erfolgen. Im Rahmen der KHK gilt dies insbesondere für den Nachweis von Infarktnarben und im Umkehrschluss für den Nachweis von viablem Myokard. Kontraindikationen für die Herz-MRT stellen vor allem Metallimplantate (inkl. eines Grossteils der implantierten Schrittmacher oder CRT- und ICD-Devices), schwere Niereninsuffizienz und Klaustrophobie dar. Arrhythmien und eingeschränkte Kooperation beim Atemanhalten beeinträchtigen zudem die Bildqualität.

Hybridbildgebung: Hybridbildgebung beschreibt die Integration und Fusion von multimodaler Bildgebung mit Ko-Registrierung. Den grössten klinischen Nutzen erbringt zurzeit die Kombination von anatomisch/morphologischer und funktioneller Information, also z.B. die Kombination der Herz-CT mit Myokardperfusions-SPECT oder -PET. So kann gleichzeitig eine Beurteilung des Schweregrads von Stenosen und deren hämodynamischer Relevanz sowie eine Visualisierung des betroffenen Versorgungsgebiets erfolgen (Abb. 5). Eine Reihe von kleineren Studien hat die diagnostische Überlegenheit der Hybridbildgebung mittels SPECT- und PET/CT gegenüber den einzelnen Modalitäten alleine gezeigt [19] sowie auch deren prognostischen Wert [20,21].

Differenzieller Einsatz der Methoden zur Abklärung der KHK

Vortestwahrscheinlichkeit und das Bayes’sche Theorem: Sensitivität und Spezifität sind die Begriffe, die in der Regel benutzt werden, um die diagnostische Genauigkeit zu bestimmen. Beide sind allerdings per se inadäquat, um beschreiben zu können, wie es sich mit der Genauigkeit der Methode im realen klinischen Umfeld verhält. In abstrakter Form formuliert der Satz von Bayes in dieser Situation, wie die Vortestwahrscheinlichkeit für eine Erkrankung mit der Sensitivität resp. Spezifität einer gegebenen Untersuchungsmethode interagiert. So sind pathologische Untersuchungen bei Patienten mit sehr tiefer Vortestwahrscheinlichkeit oft falsch positiv, während normale Abklärungen bei hoher Vortestwahrscheinlichkeit oft falsch negativ sind. Bezogen auf die bildgebenden Modalitäten zur Evaluation einer KHK heisst das, dass deren diagnostischer Wert am höchsten ist bei einer moderaten Vortestwahrscheinlichkeit von 15–85%. Unter symptomatischen Patienten sind das ­diejenigen mit atypischer Angina und Patientinnen mittleren Alters mit typischer Angina (Tabelle 13 in Referenz [13]). Diese Patienten sollen primär nicht-invasiv bildgebend abgeklärt werden [13].

Vergleich der Modalitäten und Empfehlungen: Versuche, die diagnostische Genauigkeit der verschiedenen Methoden miteinander zu vergleichen, sind in vielen Fällen limitiert durch die unterschiedlichen Surrogatmarker für Ischämie der verschiedenen Modalitäten (z.B. anatomisch/morphologische Beurteilung mittels CT, Wandbewegungsstörungen mittels Stress-Echokardiografie und Perfusionsdarstellung mittels PET, SPECT oder MRT) sowie durch die unterschiedliche lokale Expertise für eine Modalität. Es erstaunt daher nicht, dass die berichteten Werte für Sensitivität und Spezifität eine breite Streuung aufweisen und sich z.T. erheblich überlappen (Tab. 1). Während es einzelne Studien gibt, die eine Überlegenheit einzelner Modalitäten suggerieren [22,23], so veranlassen publizierte, teils gepoolte Daten eher zu der Annahme, dass die realen Unterschiede wohl kleiner als angenommen sind [24,25]. Einig kann man sich hingegen bezüglich der Empfehlung der aktuellen Richtlinien der ESC sein, dass die diagnostische Genauigkeit der bildgebenden Abklärungen derjenigen des Stress-Elektrokardiogramms überlegen ist und sie deshalb, wann immer verfügbar, letzterem vorgezogen werden sollten [13]. Abbildung 6 gibt einen Überblick zu der von der ESC empfohlenen Abklärungsstrategie bei vermuteter KHK. Festzuhalten gilt, dass in diesem Kontext der differenziellen Bildgebung eine besonders gewichtige Rolle zukommt: Tabelle 2soll hier abschliessend eine Hilfestellung bieten.

Take-Home-Messages

  • Die Herzbildgebung hat substanziell zu unserem Verständnis der KHK beigetragen und sich zu einem Eckpfeiler der Diagnostik und des
  • Managements der KHK entwickelt.
  • Die aktuellen Richtlinien empfehlen nicht-invasive Bildgebung bei stabilen Patienten, wann immer die lokale Expertise verfügbar ist.
  • Gleichzeitig gilt es, immer den Benefit der Bildgebung gegenüber ­den damit verbundenen Kosten und allfälligen Risiken sorgfältig abzuschätzen. Essenziell dabei ist, die richtige Modalität für die entsprechende Fragestellung beim richtigen Patienten in Abhängigkeit von dessen ­klinischen Charakteristika und Komorbiditäten sowie der lokalen Expertise zu wählen.

Literatur:

  1. Verdon F, et al.: Chest pain in daily practice: occurrence, causes and management. Swiss Med Wkly 2008; 138: 340–347.
  2. Fazel R, et al.: Exposure to low-dose ionizing radiation from medical imaging procedures. N Engl J Med 2009; 361: 849–857.
  3. Sicari R, et al.: Stress echocardiography expert consensus statement: European Association of Echocardiography (EAE) (a registered branch of the ESC). Eur J Echocardiogr 2008; 9: 415–437.
  4. Meijboom WB, et al.: Diagnostic accuracy of 64-slice ­computed tomography coronary angiography: a prospective, multicenter, multivendor study. J Am Coll Cardiol 2008; 52: 2135–2144.
  5. Budoff MJ, et al.: Diagnostic performance of 64-multi­detector row coronary computed tomographic angiography for evaluation of coronary artery stenosis in individuals without known coronary artery disease: results from the prospective multicenter ACCURACY (Assessment by ­Coronary Computed Tomographic Angiography of Individuals Undergoing Invasive Coronary Angiography) trial. J Am Coll Cardiol 2008; 52: 1724–1732.
  6. Min JK, et al.: Age- and sex-related differences in all-cause mortality risk based on coronary computed tomography angiography findings results from the International Multicenter CONFIRM (Coronary CT Angiography Evaluation for Clinical Outcomes: An International Multicenter Registry) of 23,854 patients without known coronary artery ­disease. J Am Coll Cardiol 2011; 58: 849–860.
  7. Buechel RR, et al.: Low-dose computed tomography coronary angiography with prospective electrocardiogram triggering: feasibility in a large population. J Am Coll Cardiol 2011; 57: 332–336.
  8. Benz DC, et al.: Minimized Radiation and Contrast Agent Exposure for Coronary Computed Tomography Angio­graphy: First Clinical Experience on a Latest Generation 256-slice Scanner. Acad Radiol 2016; 23: 1008–1014.
  9. Acampa W, Buechel RR, Gimelli A: Low dose in nuclear cardiology: state of the art in the era of new cadmium-zinc-telluride cameras. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2016; 17(6): 591–595.
  10. Verberne HJ, et al.: EANM procedural guidelines for radionuclide myocardial perfusion imaging with SPECT and SPECT/CT: 2015 revision. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2015; 42: 1929–1940.
  11. Shaw LJ, Iskandrian AE: Prognostic value of gated myocardial perfusion SPECT. J Nucl Cardiol 2004; 11: 171–185.
  12. Hachamovitch R, et al.: Impact of ischaemia and scar on the therapeutic benefit derived from myocardial revascularization vs. medical therapy among patients undergoing stress-rest myocardial perfusion scintigraphy. Eur Heart J 2011; 32: 1012–1024.
  13. Montalescot G, et al.: 2013 ESC guidelines on the management of stable coronary artery disease: the Task Force on the management of stable coronary artery disease of the European Society of Cardiology. Eur Heart J 2013; 34: 2949–3003.
  14. Fiechter M, et al.: Diagnostic value of 13N-ammonia myocardial perfusion PET: added value of myocardial flow reserve. J Nucl Med 2012; 53: 1230–1234.
  15. Murthy VL, et al.: Improved cardiac risk assessment with noninvasive measures of coronary flow reserve. Circulation 2011; 124: 2215–2224.
  16. Dorbala S, et al.: Prognostic value of stress myocardial perfusion positron emission tomography: results from a multicenter observational registry. J Am Coll Cardiol 2013; 61: 176–184.
  17. Taqueti VR, et al.: Global coronary flow reserve is associated with adverse cardiovascular events independently of luminal angiographic severity and modifies the effect of early revascularization. Circulation 2015; 131: 19–27.
  18. Schwitter J, et al.: MR-IMPACT: comparison of perfusion-cardiac magnetic resonance with single-photon emission computed tomography for the detection of coronary artery disease in a multicentre, multivendor, randomized trial. Eur Heart J 2008; 29: 480–489.
  19. Gaemperli O, Bengel FM, Kaufmann PA: Cardiac hybrid imaging. Eur Heart J 2011; 32: 2100–2108.
  20. van Werkhoven JM, et al.: Prognostic value of multislice computed tomography and gated single-photon emission computed tomography in patients with suspected coronary artery disease. J Am Coll Cardiol 2009; 53: 623–632.
  21. Pazhenkottil AP, et al.: Prognostic value of cardiac hybrid imaging integrating single-photon emission computed tomography with coronary computed tomography angiography. Eur Heart J 2011; 32: 1465–1471.
  22. Schwitter J, et al.: MR-IMPACT II: Magnetic Resonance Imaging for Myocardial Perfusion Assessment in Coronary artery disease Trial: perfusion-cardiac magnetic resonance vs. single-photon emission computed tomography for the detection of coronary artery disease: a comparative multicentre, multivendor trial. Eur Heart J 2013; 34: 775–781.
  23. Greenwood JP, et al.: Comparison of cardiovascular magnetic resonance and single-photon emission computed tomography in women with suspected coronary artery disease from the Clinical Evaluation of Magnetic Resonance Imaging in Coronary Heart Disease (CE-MARC) Trial. Circulation 2014; 129: 1129–1138.
  24. Jaarsma C, et al.: Diagnostic performance of noninvasive myocardial perfusion imaging using single-photon emission computed tomography, cardiac magnetic resonance, and positron emission tomography imaging for the detection of obstructive coronary artery disease: a meta-analysis. J Am Coll Cardiol 2012; 59: 1719–1728.
  25. Greenwood JP, et al.: Effect of Care Guided by Cardiovascular Magnetic Resonance, Myocardial Perfusion Scintigraphy, or NICE Guidelines on Subsequent Unnecessary Angiography Rates: The CE-MARC 2 Randomized Clinical Trial. JAMA 2016; 316: 1051–1060.

CARDIOVASC 2017; 16(2): 23–30

Autoren
  • PD Dr. med. Ronny R. Buechel, MD 
  • PD Dr. med. Oliver Gaemperli 
  • Prof. Dr. med. Philipp A. Kaufmann 
Publikation
  • CARDIOVASC 

Related Posts

Comments are closed.