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Dobutamin-MRT - Herzzentrum

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MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Klinik III für Innere Medizin
Universität zu Köln
Klinischer Stellenwert der MRT zur Erfassung
der akuten und chronischen myokardialen Ischämie
Frank M. Baer
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Klinische Fragestellungen
z
Erfassung der koronaren Herzkrankheit
(Ischämiediagnostik)
– Lokalisation von Stenosen
– Hämodynamische Relevanz angiographisch gesicherter
Stenosen
– Erfassung von Restenosen
z
Beurteilung der postischämischen myokardialen
Dysfunktion (Vitalitätsdiagnostik)
– Differenzierung Narbe / vitales Myokard
– Funktionelle Erholung nach Reperfusion (akut)
– Funktionelle Erholung nach Revaskularisation (chronisch)
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Welche Verfahren stehen zur Ischämiediagnostik
auf Perfusionsbasis zur Verfügung?
z
Nicht-invasiv
–
–
–
–
–
z
Positronen Emissions Tomographie (PET)
Single Photon Emission Tomographie (SPECT)
Magnetresonanztomographie (MRT)
(Kontrast-Echokardiographie)
(EBCT)
Invasiv
– Fremdgasmethoden (Argon, Helium)
– Thermodilutionsverfahren
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Positronenemissionstomographie (PET)
z
Nicht-invasiver Goldstandard für die quantitative
Erfassung der regionalen myokardialen Perfusion
– Validiert im Vergleich zu Mikrosphären
z
z
Sensitivität für die Erfassung der KHK > 90% bei hoher
Spezifität (Ruhe+Belastung)
Quantitative Ruheblutflußmessungen
– Reperfusionsmessung nach Infarkt
– Vitalitätsdiagnostik (<25ml/100g/min=Narbengewebe)
z
Untersuchungen unter pharmakologischer Belastung
– Messung der Koronarreserve (>2.5 unterer Grenzwert)
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Perfusionsmessung mit der 15O-H2O-PET
LA
Myocardium
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
SPECTVitalitätsdiagnostik
Zur Anzeige wird der QuickTime™
Dekompressor “Microsoft Video 1”
benötigt.
• Bessere Beurteilung der
Defekte möglich
• Beurteilung der Kontraktilität
(auch bei Kardiomyopathien nichtischämischer Genese)
• Zuverlässige Bestimmung der
EF auch bei echokardiographisch
schlecht beschallbaren Patienten
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
z
z
z
z
z
Warum MRT-Perfusionsmessung zur Erfassung
der belastungsinduzierten Ischämie?
SPECT
z PET
Geringe räumliche
Auflösung
Keine Erfassung
transmuraler
(subendokardialer)
Perfusionsstörungen
Strahlenbelastung
Abschwächung im Bereich
der Hinterwand (falsch pos.
Befunde)
z
z
z
z
Bessere räumliche
Auflösung als SPECT
Keine sichere Erfassung
transmuraler
(subendokardialer)
Perfusionsstörungen
Strahlenbelastung
Begrenzte Verfügbarkeit
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT
ANGINA PECTORIS
EKG-VERÄNDERUNGEN
REGIONALE WB-STÖRUNG
RELAXATIONSSTÖRUNG
STOFFWECHSELSTÖRUNG
PERFUSIONSSTÖRUNG
RUHE
BELASTUNGSDAUER
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
11
11
12
12
MRT - Perfusion
13
13
14
14
10
10
15
15
99
Segmentale
Segmentale Auswertung
Auswertung
(epikardial
(epikardial u.
u. endokardial)
endokardial)
00
88
11
77
22
66
55
44
33
11
SI
SI
[%
of
[% of Max]
Max]
0,8
0,8
LV
LV Blut
Blut
Normales
Normales Myokard
Myokard
0,6
Zur
Anzeige wird der QuickTime™
0,6
Dekompressor “GIF”
benötigt.
0,4
0,4
SignalintensitätsSignalintensitätszeitkurven
zeitkurven (First-Pass)
(First-Pass)
0,2
0,2
Ischämisches
Ischämisches Myokard
Myokard
Zeit
Zeit [sec]
[sec]
00
00
22
44
66
88 10
10 12
12 14
14 16
16 18
18 20
20 22
22 24
24 26
26 28
28 30
30
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MR-Perfusionsmessung: Analyseparameter
Maximale Signalintensität, Zeitpunkt des SI-Maximum
und Mean Transit Time oder 1/MTT
100
100
time to reach maximum
time to reach maximum
recirculation
recirculation
time to reach maximum
time to reach maximum
hypoperfused myocardium
hypoperfused myocardium
pe
spleo
wlno
dwons
teddo
otelad
erpla
ienrtpo
int
50
50
β
maximal SI
maximal SI
β
α
0
0
10
10
maximal SI
maximal SI
normally perfused myocardium
normally perfused myocardium
α
20
20
30
30
40
40
50
50
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379
∆ slope
p <0.0001
4.0
∆ SI-max
p <0.01
2.0
1.8
3.5
3.0
2.5
∆ time to peak
p <0.05
1.4
1.6
1.2
1.4
1.0
1.2
2.0
1.0
1.5
0.8
0.8
0.6
0.6
1.0
0.4
0.4
0.0
sten
osi
s
rol
con
t
sten
osi
s
con
t
rol
0.0
rol
0.0
sten
osi
s
0.2
0.2
con
t
0.5
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusionsmessung: Steigung der SI/t-Kurve
z
z
z
100
100
Keijer et al, JMRI 11(6): 607-15 (00)
Canet et al, MRM 43(3): 403-9 (00)
Al-Saadi et al, Circulation 28; 101(12): 1379-83 (00)
time to reach maximum
time to reach maximum
recirculation
recirculation
time to reach maximum
time to reach maximum
hypoperfused myocardium
hypoperfused myocardium
pe
spleo
wlno
dwons
teddo
otelad
erpla
ienrtpo
int
50
50
β
maximal SI
maximal SI
β
α
0
0
10
10
maximal SI
maximal SI
normally perfused myocardium
normally perfused myocardium
α
20
20
30
30
40
40
50
50
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusionsanalyse
200
1. Wahl des Segmentmodells:
Von Einzelpunktanalyse
(aufwendig, rechnergestützt) bis 4-Segment-Modell
LV
150
100
50
0
0
10
20
30
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
100
100
LAD
LCX
100
50
50
50
0
0
0
0
10
20
0
30
10
Seg. 1
20
30
RCA
0
10
20
30
Seg. 5
Seg. 3
200
LV
150
RV
6
1
100
5
50
2
0
0
10
20
30
4
1 = LAD
2 = LAD/LCX
3 = LCX
4 = LCX/RCA
5 = RCA
6 = LAD
3
Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusion
Zur Anzeige wird der QuickTime™
Dekompressor “GIF”
benötigt.
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Perfusionsreserveindex: Schwellenwertbestimmung
Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379
Perfusionsreserve ischämischer
(1.08±0.23) und normaler Segmente
(2.33±0.41) (Ausschluß
KHK+kontralaterale Seg.)
z
Absolutwerte SI-Steigung
ischämischer und normaler
Segmente in Ruhe und unter
Dipyridamol-Stress (n=34 Pat.)
Schwellenwert: 1.5 (2.33-2SD)
Sensitivität 90%
Spezifität 83%
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusion:
keine sichere visuelle Analyse!!!
Prae PTCA
Post PTCA
MIBI
stress
MIBI
rest
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Perfusionsdatenanalyse
5 Schnittebenen x
6 Segmente x
30 Einzelbilder x
=900 Einzelbilder (Ruhe)
+900 Einzelbilder (Stress)
=1800 Einzelbilder
zur Auswertung
Klinischer Einsatz nur
mit zuverlässiger
Analyse-Software
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusion: Qualitative Analyse im Vergleich
zur Konarangiographie und SPECT
z
Beurteilung der SIAnhebung unter Ruhe u.
Belastungsbedingungen
– Bis 9/2000 22 Studien
– Ca. 600 Patienten
z
Vergleich zur
Koronarangiographie
– Sensitivität 74%-92%
– Spezifität 87%-96%
z
MRT-Perfusion
vs. (n=559)
Sensitivität
Spezifität
KORO
82 ±9%
82 ±8%
SPECT
84 ±9%
94 ±5%
PET
82 ±3%
87 ±1%
Vergleich zur SPECT
– Sensitivität 80%-94%
– Spezifität 88%-98%
Wilke, JMRI 1999;10:676
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Perfusion bei stressinduzierter Ischämie:
Reif für die Klinik?
z
Einschluß von 140 Pat. mit V. a. KHK
Koronarangiographie (DMR >75%=signifikante Stenose)
— MRT-Perfusion: MPRI < 1.5=Ischämie (2 Segmente)
—
z
Ergebnisse:
Prävalenz KHK 45%
— Auswertbare MRT-Perfusionsstudien 83%,
— Sensitivität für signifikante Stenosen 90%
— Spezifität 84%
— 41 falsch neg. Segmente: RIVA 24%; RCX 29%; RCA 46%
—
z
Fazit:
Sichere Diagnose signifikanter Koronarstenosen
— Hinterwand problematisch
—
Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Assessment of myocardial perfusion in CAD by
MRI - a comparison with PET and CA
Schwitter et al., Circulation 2001;103:2230
z
Anstieg der SI-Zeitkurve vs. PET-Perfusion und QCA
48 Patienten mit V.a. KHK; 18 Probanden
— Ruhe und Hyperämie (DIPI 0.56 mg/kg) / 0.1 mmol/kg Ga-DTPA
— Multi-slice Technik, Readout 119ms, Preparation time 120ms
—
z
Ergebnis:
MRT-First Pass Perfusionsstudien sind zuverlässig in der Erfassung
und Quantifizierung von Perfusionsdefekten bei KHK
— Transmurale Perfusionsunterschiede lassen sich darstellen
— Im Vergleich zu PET ebenso robuste Technik auch bei per. KMInjektion
—
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Stenosedetektion: MRT-Perfusion vs. PET und QCA
C-MRT vs. PET
C-MRT vs. QCA
100
80
91%
94%
Sensitivität
Spezifität
87%
85%
60
40
20
0
Sensitivität
Spezifität
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT - Wandbewegungsanalyse
Schweregrad
Dyskinesie
Dyskinesie
Akinesie
Akinesie
Hypokinesie
Hypokinesie
Lang
Lang
Zeitintervall
Kurz
Kurz
Zeitraum
Zeitraum der
der ischämiefreien
ischämiefreien Belastung
Belastung
Ausdehnung
Anzahl
Anzahl der
der betroffenen
betroffenen Segmente
Segmente
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Dobutamin-Belastungs-MRT
Dobutamin-MRT
Koronarangiographie
5-20 mcg/kg/min
Dobutamin
Durchmesserreduktion
70%
91%
-
n=25
Pennell et
al., Am J
Cardiol 1992
5-20 mcg/kg/min
Dobutamin
Durchmesserreduktion
70%
81%
100%
n=45
van Rugge et
al.,
JACC 1993
5-20 mcg/kg/min
Dobutamin
Durchmesserreduktion
70%
84%
-
n=35
Baer et al.,
Radiology
1994
5-20 mcg/kg/min
Dobutamin
Durchmesserreduktion
50%
91%
80%
n=39
van Rugge et
al.,
Circulation
1994
5-40 mcg/kg/min
Dobutamin
Durchmesserreduktion
70%
89%
86%
n=208
Sensitivität
Spezifität
Patienten
Studie
Nagel et al.,
Circulation
1999
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Adenosin-MRT
90%/ 84%, (n=140)
DMR>75%
Sensitivität
(%) 100
80
Dobutamin-MRT
89%/ 86%, (n=208)
DMR>70%
60
•• Technik
Technik Sen.
Sen. // Spe.
Spe.
•• Dobu-TTE
74%
Dobu-TTE
74% // 70%
70% (n=208)
(n=208)
•• Dobu-MRI
89%
Dobu-MRI
89% // 86%
86% (n=208)
(n=208)
•• Dobu-Tl-201
Dobu-Tl-201 (Meta)
(Meta) 85%
85% // 82%
82% (n=290)
(n=290)
•• Dobu-TTE
84%
Dobu-TTE (Meta)
(Meta)
84% // 82%
82% (n=942)
(n=942)
•• Ex.-Stress
Ex.-Stress TTE
TTE (Meta)
(Meta) 78%
78% // 90%
90% (n=290)
(n=290)
40
20
0
0
10
20
30
40 50 60 70
Spezifität (%)
80
Dipyridamol-MRT
87%/ 85%, (n=48)
DMR>50%
90 100
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Fazit: MRT und stressinduzierbare Ischämie
z
Vergleichbar mit PET, SPECT und ECHO
KHK Detektion (WBS und Perfusionsstörung)
— Stenose/Restenose Lokalisation
—
z
Vorteil
Kombination von Wandbewegungsanalyse und
Perfusionsuntersuchung
— Beurteilung transmuraler Perfusionsunterschiede
— Keine Strahlenbelastung
—
z
Nachteil
Noch wenig standardisierte Untersuchungsprotokolle
— Komplexe, noch nicht standardisierte Auswertung (Perfusion)
— Noch spärliche Datenlage im Vergleich zu etablierten Verfahren
—
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT - Vitalitätsdiagnostik
Stunning
Hibernating
nicht-transmuraler Infarkt (Narbenzone)
Okklusion
Reperfusion
Kollateralen
reperfundiertes Myokard (vital)
Definition:
Reperfusion nach einmaliger oder
repetitiver Ischämiephase mit
vorübergehender Kontraktionsstörung
und spontaner Erholung
minderperfundiertes Myokard (vital)
Definition:
Chronische Minderperfusion mit
persistierender Kontraktionsstörung,
die nur nach erfolgreicher
Revaskularisierung reversibel ist
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Strategien zur Differenzierung
kontraktionsgestörter, chronisch ischämischer
- vitaler und avitaler Myokardregionen
Messung der diastolischen Wanddicke
Messung der Kontraktionsreserve im Infarktareal
Myocardial Tagging and 3-D Strain-Analyse
Perfusionsmessung (first pass)
und KM-Anreicherung im Infarktareal
(late enhancement)
Zellmembranfunktion
ATP-Stoffwechsel
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Diagnostische Wertigkeit nicht-invasiver bildgebender Verfahren
für die Vorhersage einer LV-Erholung nach Revaskularisierung
Sensitivität
(%) 100
80
•• Technik
Technik Sen.
Sen. // Spe.
Spe.
•• TC-MIBI:
TC-MIBI:
•• LDDE:
LDDE:
•• Tl-201re:
Tl-201re:
•• FDG-PET:
FDG-PET:
•• Tl-201rest:
Tl-201rest:
•• MRI-SWT:
MRI-SWT:
•• MRI-DWT:
MRI-DWT:
60
40
20
0
0
10
20
30
Dobu-MRT
89%/ 94%, (n=43)
WDZ>2mm
Baer et al. JACC 1998
83%
83% // 69%
69%
84%
84% // 81%
81%
86%
86% // 47%
47%
88%
88% // 73%
73%
90%
90% // 54%
54%
89%
89% // 94%
94%
92%
92% // 56%
56%
40 50 60 70
Spezifität (%)
80
90 100
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Relationship of MRI delayed contrast enhancement to
irreversible injury, infarct age, and contractile function
Kim
Kim et
et al.,
al., Circulation
Circulation 1999;100:1992
1999;100:1992
• Tierexperimenteller Vergleich (18 Hunde) des "Contrast
enhancement" bei akuten Infarkten, nach schwerer reversibler
Ischämie (n=8) und bei chronischen Infarkten
•• Erfassung von WB und Koronarfluss
•• Kontrolle der Infarktausdehnung (n=6) durch TTC-Färbung
•• Gd-DTPA-Gabe (Tag 0, 3, 56) und Messung nach 30 Minuten
•• Vergleich der Signalintensität in der Infarktzone mit dem Ruhewert
•• Vergleich der Ausdehnung von Signalintensität, Nekrosezone (AMI) und
Nekrosezone (CMI)
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Quantifizierung der Infarktregion mit Kontrast-MRT
Basis
Basis
Apex
Apex
•• Ex-vivo-MRT
Ex-vivo-MRT vs.
vs.
TTC-Färbung
TTC-Färbung 33 Tage
Tage
nach
nach exp.
exp. VWI
VWI
Kim
Kim et
et al.,
al., Circulation
Circulation 1999;100:1992
1999;100:1992
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRI charakterization of the peri-infarction zone of reperfused MI
with necrosis specific and extracellular nonspecific contrast media
Saeed M et al., Circulation 2001;103:871
z
SI-Anhebung durch Gd-DTPA = vollständige Nekrose?
Tierexperimentell (16 Ratten) Applikation von Gd-DTPA und
nekrosespezifischem Mesoporphyrin nach RIVA-Okklusion (30 min.)
und Reperfusion
— SI und -WDZ-Messungen in normalem und reperfundiertem Myokard
— Post mortem TTC-Färbungen und Messungen
—
z
Ergebnisse:
SI-Anhebung durch Gd-DTPA beinhaltet vitale und nekrotische
Infarktareale
— Gd-DTPA überschätzt die Infarktzone während Mesoporphyrin exakt
die Nekrose markiert.
— Die Mismatch-Region beider KM entspricht der potentiell
erholungsfähigen Peri-Infarktzone
—
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
CE-MRT: Doppelkontrast zur Identifizierung der
Periinfarktzone
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
Fazit: CE-MRT oder Dobu-MRT bei chronischer Ischämie
z
Was steckt pathophysiologisch hinter dem Phänomen
„Late Enhancement“?
Irreversible Schädigung - Nekrose? -Ödem?
— Mikrovaskuläre Obstruktion?
— Überschätzung der Infarktzone? - Kontraktile Erholung trotz „Late
Enhancement“?
—
z
Kombination von First Pass und Delayed Imaging
Indikator für postinfarzielle Erholung der LV-Funktion
—
z
Messungen der Ruheperfusion und der Perfusionsreserve zur
Differenzierung zwischen Narbe, Stunning und Hibernating Myokard
Low-Dose-Dobutamin-MRT
—
Robust für den klinischen Einsatz
MRT
MRT-- Ischämiediagnostik
MRT-Ischämiediagnostik:
klinische Realität und Zukunftsaspekte
Multicenter-Studien
Standardisierte Protokolle
ONE
STOP-SHOP
Innovative Technik/
Sequenzen
(BOLD / TrueFisp)
Hochfeld?
KM?
Quantifizierung der Ruheperfusion
Differenzierung Nekrose und Periinfarktzone
Sichere Erfassung transmuraler Perfusionsgradienten
Semiquantitative Erfassung der Perfusionsreserve bei KHK
Wandbewegungsanalyse zur Ischämie und -Vitalitätsdiagnostik
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Gesundheitswesen
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