Nuklearmedizinische Verfahren in der Herzdiagnostik
Willi Ernst Adam, Horst Geffers, Heiner Sigel, Franz Bitter und Martin Stauch
Abteilung Radiologie III
(Nuklearmedizin — Leiter: Professor Dr. Willi Ernst Adam) des Departments Radiologie der Universität Ulm*)
Durchblutung (Perfusion) und Funktion (Motilität) des Myo- kards können mit modernen nuklearmedizinischen Verfah- ren sichtbar gemacht werden : Im „Perfusions-Szintigramm"
stellen sich poststenotische Myokardareale. Infarkte, An- eurysmen und Myokardnar- ben als „kalte Bereiche" dar.
Das „Motilitäts-Szintigramm - informiert über die Linksven- trikelfunktion. Akinetische, hypokinetische und dyskineti- sche Bereiche werden karto- graphisch aufgezeichnet, sie können auch unmittelbar be- obachtet werden (Radionu- klidkinematographie). Da bei- de Verfahren ungefährlich sind und den Patienten nicht belasten, können sie mithel- fen, die Indikation zur Ventri- kulographie und Koronaran- giographie sicherer zu stellen.
Aus den für die Herzdiagnostik ent- wickelten nuklearmedizinischen Verfahren sollen in der Folge nur zwei besprochen werden, die kli- nisch anerkannt und in der Bundes- republik an mehreren Stellen durch- führbar sind. Nicht besprochen wer- den Verfahren, die — obwohl aus- sichtsreich — für den niedergelasse- nen Allgemein- und Facharzt noch uninteressant sind, da sie bisher nur an wenigen Orten möglich sind. Bei- de zu erörternde Verfahren ergän- zen sich in sinnvoller Weise, insbe- sondere bei der Diagnostik der koro- naren Herzerkrankung. Da der nie- dergelassene Allgemein- und Inter- nistische Facharzt sich diesem Lei- den täglich konfrontiert sieht, sollen im folgenden Indikationen und Er- gebnisse beider Untersuchungen vorgestellt werden; das für die Indi- kationsstellung notwendige metho- dische Verständnis soll durch einige vorangestellte Bemerkungen zu Prinzipien der nuklearmedizini- schen Herzdiagnostik geweckt werden.
1. Allgemeine Prinzipien der nuklearmedizinischen Herzdiagnostik
Die allgemeinen Prinzipien der nu- klearmedizinischen Herzdiagnostik sollen am Modell der koronaren Herzerkrankung erläutert werden,
da hierbei die enge Verknüpfung von Stoffwechsel, Funktion und Struktur des Gesamtorganes „Herz"
am deutlichsten zutage tritt.
Der Infarkt ist Folge einer negativen Energiebilanz — des oxydativen Myo- kardstoffwechsels wie auch der gly- kolytischen Substratumsetzungen.
Klammern wir hier die Frage „koro- narogener" oder „nicht koronaroge- ner" Infarkt aus, so stellt sich der klassische Ablauf der koronaren Herzerkrankung in mehreren Pha- sen dar:
1.1 Die regionale Minderperfusion des Myokards aufgrund einer Koro- nararterienstenose oder eines Karo- nararterienspasmus resultiert in ei- ner regionalen negativen Energiebi- lanz.
1.2 Die negative Energiebilanz führt zu Funktionsstörungen des Herz- muskels, da nicht ausreichend Kon- traktionsenergie zur Verfügung steht („Tätigkeitsstoffwechsel") mit regionalen Störungen des Kontrak- tionsablaufs. Bei zunehmendem Energiedefizit wird schließlich die kritische Schwelle des Ruhestoff- wechsels unterschritten. Die verfüg- bare Energie reicht nicht mehr aus, um die zur fortwährenden Zellrege-
*) Aus dem Arbeitskreis „Koronare Herzer- krankungen", mit Unterstützung des BMTF, Bonn
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Nuklearmedizinische Herzdiagnostik
Abbildung 1. Obere Bildhälfte: Vier Phasenbilder des linken Ventrikels (Frühsystole [zwei Pfeile], Endsystole [ein Pfeil], frühe Diastote, Enddiastole) eines Herzzyklus bei einem Herzgesunden (links) und bei einem Herzinfarkt (rechts). Der rasche Ablauf der 15 Phasenbilder am Sichtschirm gestattet die unmittelbare Beobachtung der Wandbewegung des linken Ventrikels (Radionuklidkinematographie) - Untere Bildhälfte: Zugehörige Konturen der Endsystole und Enddiastole. Gute Kontraktion beim gesunden Herzen (links), mangelhafte Kontraktion nach Infarkt (rechts)
neration und Strukturerhaltung not- wendigen Synthesereaktionen auf-
rechtzuerhalten. Es resultieren 1.3 „Strukturstörungen" des Myo- kards. Die grobe Strukturstörung entspricht dem Infarkt. Als Spätfolge des Infarktes resultieren
1.4 „Myokardnarbe" und „Herz- wandaneurysma" mit Einschrän- kungen der Herzfunktion aufgrund
einer Myokardmotilitätsstörung (Akinesie, Dyskinesie).
Der vierphasige Ablauf der korona- ren Herzerkrankung läßt sich mit der
Myokard - Perfusionsszintigraphie und mit der Myokardmotilitätsszinti- g raph ie (Radionuklidkinematogra- phie) erfassen:
Zu 1.1: Die „regionale Myokardper- fusionsstörung" wird mit Hilfe der
Myokard - Perfusionsszintigraphie nach intravenöser Injektion von ei- nem Millicurie Thallium-201 erkannt.
Diese Substanz verteilt sich im Myo- kard nach Maßgabe der regionalen Durchblutung. Ein minderdurchblu- teter Bereich stellt sich als „kalter Bereich" mit verminderter An reiche- rung der Radioaktivität dar (Abbil- dung 3). Allerdings muß berücksich- tigt werden, daß auch bei hochgra-
Abbildung 2: Während die Konturdarstellungen der Abbildung 1 ähnlich wie bei der Ventrikulographie nur die Beurteilung der randbildenden Myokardbereiche erlauben, gibt das „Myokardmotilitäts-Szintigramm" einen Überblick über die Motilität des gesamten Linksventrikelmyokards. Das Ausmaß der Kontraktion wird durch Farben (links) oder durch Graustufen (rechts) dargestellt. Der gesunde linke Ventrikel zeigt eine gleichmäßige Kontraktion (oben), während der Infarktbereich akinetisch ist (unten). Lage und Ausmaß des Infarktes entsprechen dem akinetischen Bereich (ausgedehnter von der Herz- spitze bis zum Septum reichender Vorderseitenwandinfarkt) — LV — Linker Ventrikel; RV = Rechter Ventrikei; A = Bereich der großen Gefäße und Vorhöfe
diger Koronararterienstenose der poststenotische Fluß normal sein kann aufgrund einer kompensatori- schen Verminderung des poststeno- tischen Gefäßwiderstandes. Unter Belastung wird jedoch diese soge- nannte „Koronarreserve" aufge- braucht, so daß die Perfusion im Vergleich zur gesunden Umgebung vermindert erscheint. Im „Perfu- sionsszintigramm unter Belastung"
wird dann der poststenotische Myo-
kardbereich als „kalter Bereich"
sichtbar.
Zu 1.2 Die „Funktionsstörung des Herzmuskels" wird mit Hilfe der Mo- tilitätsszintigraphie (Radionuklidki- nematographie) erkannt. Das Ver- fahren macht sich die Strahlung zu- nutze, die nach intravenöser Injek- tion von 15 Millicurie Technetium- 99m-Humanserumalbumin vom Blut in den Herzräumen ausgeht. Der
präkordial registrierte Strahlenpegel ändert sich mit den systolisch-dia- stolischen Volumenschwankungen der Herzventrikel. Regionale Kon- traktionsstörungen zeigen vermin- derte Volumenschwankungen oder eine Phasenverschiebung des Kon- traktionsablaufes an. Das Motilitäts- szintigramm zeichnet solche Kon- traktionsstörungen und ihre regio- nale Verteilung kartographisch auf (Abbildung 2).
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Im Motilitätsszintigramm kann dem- gegenüber die regionale Motilität di- rekt abgelesen werden: Hypo-, dys- und akinetische Bereiche stellen sich dar (Abbildung 2). Eine detail- lierte Erläuterung der Methodik wür- de dabei zu weit führen. Hier sei lediglich erwähnt, daß es sich dabei um ganz einfache Verknüpfungen der Phasenbilder des Herzens han- delt (Subtraktionsbilder). Wir haben bei 54 Patienten die so gewonnenen Informationen mit der Cineangiokar- diographie verglichen. Dabei entgin- gen lediglich drei kleine Narben der Herzhinterwand und eine kleine Spitzennarbe der Entdeckung durch die Motilitätsszintigraphie.
2.2 Ergebnisse der Perfusionsszin- tigraphie des Myokards
2.2.1 Ergebnisse der Perfusionsszinti- graphie bei der Infarktdiagnostik Nuklearmedizinische Herzdiagnostik
Zu 1.3 Die „Strukturstörung des .Myokards" — der Infarkt — ist sowohl
im Perfusionsszintigramm (als „kal- ter Bereich") wie auch im Motilitäts- szintigramm (als „akinetischer",
„hypokinetischer" oder „dyskineti- scher" Bereich) nachweisbar. Es sei hier lediglich erwähnt, daß auch ein
„positiver lnfarktnachweis" mit ra- dioaktiv markierten Substanzen möglich ist, die sich im Infarktbe- reich ansammeln.
Zu 1.4 Die als Spätfolgen eines In- farktes resultierende „Narbe" zeigt sowohl eine verminderte Durchblu- tung wie eine verringerte Motilität.
Sie ist als kalter Bereich im Perfu- sionsszintigramm, als hypo- oder akinetische Region im Motilitäts- szintigramm nachweisbar.
Das „HerzWandaneurysma" ist im Motilitätsszintigramm eindeutig als dyskinetischer Bereich zu identifi- zieren.
2. Ergebnisse nuklearmedizini- scher Herzuntersuchungen
2.1 Motilitätsszintigraphie des Myokards
(Radionuklidkinematographie) Das Ergebnis dieses nichtinvasiven Verfahrens ist vergleichbar der Ci- neangiographie nach Kontrastmit- telinjektion in den linken Herzventri- kel (Lävokardiogramm). Der Kon- traktionsablauf des linken Ventrikels wird in 15 Phasenbildern festgehal- ten. Der schnelle repetierende Ab- lauf der Phasenbilder am Sicht- schirm erlaubt das Studium der Herzwandbewegungen und die Ent- deckung von hypo-, akinetischen und dyskinetischen Bereichen (Ra- dionuklidkinematographie). Aus den Phasenbildern lassen sich durch sinnvolle Verknüpfung wichtige glo- bale und regionale Meßwerte der Linksventrikelfunktion gewinnen:
2.1.1 Globale Meßwerte der Linksventri- kelfunktion (die Auswurfsfraktion) Die Bestimmung dieses zuverlässi- gen Indikators der Linksventrikel- funktion ist mit hoher Sicherheit möglich. Bei eigenen vergleichen- den Untersuchungen mit der kon- ventionellen Ventrikulographie er- gab sich in Übereinstimmung mit anderen Gruppen eine stramme Kor- relation (r = 0,92). Bei Herzgesun- den steigt die Auswurfsfraktion un- ter Belastung an, bei koronarer Herzerkrankung ist ein Abfall zu be- obachten. Es ist leicht einzusehen, daß kleinere akinetische und dyski- netische Bereiche die Auswurfsfrak- tion — die ja für den gesamten Ven- trikel gemessen wird — kaum beein- flussen. Sie bleiben also unerkannt, sofern nicht eine Darstellung der re- gionalen Wandbewegung gelingt.
2.1.2 Regionale Meßwerte der Linksventrikelfunktion (das Motilitätsszintigramm)
Abbildung 3: „Das Myokardperfusions-Szintigramm" mit Thallium-201 zeich- net die Durchblutung des linken Ventrikels auf. Links: normale Durchblutung des gesunden linken Ventrikels. Rechts: Durchblutungsdefekt, dem infarzier- ten Bereich (Septum, Seiten- und Vorderwand) entsprechend
Der Infarkt kann gerade in der kli- nisch wichtigen Frühphase mit ho- her Wahrscheinlichkeit nachgewie- sen werden. In einer größeren Unter- suchungsreihe wurden alle Infarkte
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setzt werden. Ein dyskine- tischer Bereich der Herz- spitze in den ersten Tagen nach Infarkt (linke Spalte) hat sich nach Ablauf von zwei Wochen zurückgebil- det (rechte Spalte)
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Nuklearmedizinische Herzdiagnostik
erkannt, wenn die Perfusionsszinti- graphie innerhalb der ersten sechs Stunden durchgeführt wurde. Die Trefferquote sank in den folgenden 18 Stunden auf 88 Prozent und nach 24 Stunden auf 72 Prozent ab.
2.2.2 Ergebnisse der
Perfusionsszintigraphie bei der koronaren Herzerkrankung
Unter Belastung zeigte das Perfu- sionsszintigramm mit Thallium-201 bei 95 Prozent aller Patienten mit einer Koronararterienstenose (Ein- engung des Lumens mehr als 50 Prozent) einen Perfusionsdefekt.
Das ist ein erstaunliches Ergebnis, wenn man berücksichtigt, daß erst eine 70- bis 80prozentige Einengung des Koronarlumens als kritisch be- trachtet wird. Von anderen Gruppen wurde unter weniger optimalen Be- dingungen eine Trefferquote von 75 Prozent erzielt, die aber auch über der Trefferquote des Belastungs- EKG mit 65 Prozent lag. Die Bedeu- tung einer Kombination von Bela- stungsszintigraphie und Bela- stungs-EKG ergibt sich aus der Mit- teilung einer amerikanischen Ar- beitsgruppe, die im Belastungsszin- tigramm eine Trefferquote von 88 Prozent, im Belastungs-EKG von nur 58 Prozent erzielte.
Die Kombination beider Verfahren ergab aber richtig positive Ergebnis- se bei 94 Prozent aller Koronararte- rienstenosen.
2.2.3 Ergebnisse der Perfusionsszintigraphie bei der Hypertrophie des rechten Ventrikels
Normalerweise ist im Thalliumszinti- gramm lediglich das Myokard des muskelstarken linken Ventrikels dar- gestellt. Der rechte Ventrikel ent- zieht sich aufgrund der geringen Muskelstärke beim gesunden Her- zen einem Nachweis. Er wird erst bei einer Rechtsventrikelhypertrophie im Szintigramm sichtbar. Die Thal- liumszintigraphie zeigt bei der pul- monalen Hypertonie mit Rechtsven- trikelhypertrophie eine höhere Emp- findlichkeit als das EKG. Hier sei darauf verwiesen, daß auch die rou-
tinemäßig in Nuklearmedizinischen Abteilungen durchgeführte Perfu- sionsszintigraphie der Lungen den Nachweis einer pulmonalen Hyper- tonie erlaubt (ausführlichere Anga- ben in [6]).
3. Indikationsstellungen für nuklearmedizinische Verfahren in der Herzdiagnostik
Vorweg sei festgestellt, daß Motili- tätsszintigraphie und Myokardperfu- sionsszintigraphie als nahezu nicht invasive den Patienten kaum belästi- gende und komplikationsfreie Ver- fahren ihren Platz im Vorfeld der Ka- theterdiagnostik des Herzens haben.
Beide Verfahren können eine Funk- tionsstörung des linken Ventrikels und eine koronare Herzerkrankung mit hoher Wahrscheinlichkeit aus- schließen und damit vielfach eine Katheteruntersuchung der Herzven- trikel oder der Koronargefäße erspa- ren.
Das scheint nicht ohne Bedeutung gerade bei der Koronarangiographie zu sein, die ja mit einer Quote von Komplikationen belastet ist. Ande- rerseits kann die positive Perfu- sionsszintigraphie unter Belastung bei negativem Belastungs-EKG auf eine Koronararterienstenose hinwei- sen und eine Indikation zur Koronar- angiographie darstellen. Insgesamt verhelfen also nuklearmedizinische Verfahren zu einer besseren Präse- lektion der Patienten, die einem in- vasiven diagnostischen Verfahren unterzogen werden sollen. Das gilt insbesondere zur Verlaufskontrolle bei Bypass-Patienten.
3.1 Indikationen der
Myokardperfusionsszintigraphie Die Myokardperfusionsszintigraphie mit Thallium-201 ist neben dem EKG die Methode der Wahl beim Ver- dacht eines Infarktes. Ein normales Perfusionsszintigramm innerhalb der ersten Stunden nach dem Ereig- nis schließt einen Infarkt mit hoher Wahrscheinlichkeit aus. Beim Ver-
dacht einer Koronararterienstenose
sollte vor einer Koronarangiogra- phie in jedem Falle eine Perfu- sionsszintigraphie unter Belastung durchgeführt werden. Zeigt sich da- bei kein Perfusionsdefekt, so kann eine schwerwiegende Koronarste- nose mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen und eine Koronar- angiographie vermieden werden, sofern nicht das Belastungs-EKG deutliche Veränderungen zeigt. Vor- aussetzung ist allerdings, daß die Untersuchung sorgfältig durchge- führt wird.
Als weitere Indikation wird die Hy- pertrophie des rechten Ventrikels genannt, die im Szintigramm sicht- bar gemacht werden kann.
3.2 Indikationen der
Myokardmotilitätsszintigraphie Die Motilitätsszintigraphie ermög- licht die frühzeitige Erfassung einer Funktionsstörung des linken Ventri- kels. Sie liefert Informationen über den wichtigsten Meßwert der Links- ventrikelfunktion, die Auswurfsfrak- tion und über regionale Wandbewe- gungsstörungen. Aus dem breiten Indikationsbereich seien einige er- wähnt:
a) Die Erkennung einer latenten Linksventrikelinsuffizienz durch Be- stimmung der Auswurfsfraktion vor und nach Belastung
b) Der Nachweis pathologischer und anatomischer Wandveränderungen (Infarkte, Myokardnarben, Herz- wandaneurysmen)
c) der Nachweis funktioneller Stö- rungen der Wandmotilität, insbe- sondere bei einer Perfusionsstörung (indirekter Nachweis einer Koronar- arterienstenose)
Unter Berücksichtigung der Kompli- kationsfreiheit der Untersuchung und der geringen Belästigung des Patienten eignet sich das Verfahren insbesondere zur Verlaufskontrolle von Herzerkrankungen mit Beteili- gung des linken Ventrikels und zur Erfolgskontrolle von operativen Ein- griffen am Herzen.
Methan in Atemluft
bei Kolonkarzinom erhöht
Epidemiologische Daten machen es wahrscheinlich, daß eine enge Kor- relation zwischen der Dickdarmkar- zinominzidenz, dem Gallensäuren- gehalt im Stuhl und einer Darmbe- siedlung mit Anaerobiern besteht.
Anaerobe Methanobakterien produ- zieren im Kolon Methan, das zum Teil über die Lunge abgeatmet wird.
Bei 30 Patienten mit einem Dick- darmkarzinom wurde der Methange- halt der Atemluft mit dem bei Patien- ten mit anderen Darmerkrankungen und einer gesunden Kontrollgruppe verglichen. Während Methan bei 80 Prozent aller Kolonkarzinompatien- ten nachweisbar war, traf dies nur für 39 beziehungsweise 40 Prozent der Vergleichsgruppen zu. Unklar ist noch, ob der erhöhte Methangehalt als Hinweis auf eine stärkere Besied- lung des Dickdarms mit Anaerobiern der Entwicklung eines Kolonkarzi- noms vorausgeht oder auf den Tu- mor selbst, möglicherweise wegen Stenoseerscheinungen, zurückzu- führen ist.
Haines, A., Metz, G., Dilawari, J., Blendis, L., Wiggins, H.: Breath-methane in patients with cancer of the large bowel; Lancet 2 (1977) 481-483; MRC/DHSS Epidemiology and Medi- cal Care Unit, Northwick Park Hospital, Har- row, Middlesex, M. R. C. Gastroenterology Unit, Central Middlesex Hospital, London
Mortalität bei Einnahme oraler Kontrazeptiva
Der Einfluß der oralen Kontrazeptiva auf die Mortalitätsrate wurde in Eng- land anhand einer prospektiven Langzeitstudie bei ungefähr 46 000 Frauen im gebärfähigen Alter über- prüft. 23 000 Frauen gehören der Gruppe an, die die hormonale Kon- trazeption anwenden, ebenfalls 23 000 Frauen, ausgewählt nach Al- ter und Ehestand, bilden die Kon- trollgruppe. Die Studie wurde 1968 initiiert und deren Ergebnisse, die den Zeitraum bis Juni 1976 umfas- sen, jetzt mitgeteilt.
Die Ergebnisse sind: Frauen, die die oralen Kontrazeptiva einnehmen,
haben eine um 4,7mal höhere Mor- talitätsrate (in absoluten Zahlen aus- gedrückt: 1 Todesfall auf 5000 Frau- en) gegenüber denen, die sie nie ge- braucht haben. Bei den Frauen, die die Pille kontinuierlich fünf Jahre und länger einnehmen, ist die Mor- talitätsrate gegenüber der Kontroll- gruppe um das 9,7fache erhöht. To- desursache waren in der Regel Er- krankungen des Herz-Kreislauf-Sy- stems wie Subarachnoidalblutun- gen, maligner Hochdruck, Mesente- rialarterien-Th rombosen, Kardio- myopathien.
Die Mortalität war auch eindeutig größer bei Anwendung der Kontra- zeptiva als die Rate der tödlichen Komplikationen im Falle einer Schwangerschaft in der Kontroll- gruppe und übertraf selbst die Un- fälle mit Todesfolge um das Doppel- te. Göe
Royal College of General Practitioners' Oral Contraception Study: Mortality Among Oral- Contraceptive Users; Lancet 11 (1977) 727-731
Ergänzende Mitteilung
Sauerstoff-Überdruck- behandlung
bei Gasbrandinfektion
Zu der tabellarischen Aufstellung über Stationen zur Sauerstoffüber- druckbehandlung, Heft 45/1977, Seite 2688, teilt die Chirurgische Kli- nik der Universität Kiel, Abteilung Allgemeine Chirurgie, Hospitalstra- ße 40, 2300 Kiel, ergänzend mit, daß die klinische Intensivtherapie in der Chirurgischen Klinik Kiel durchge- führt wird.
Im Schiffahrtsmedizinischen Institut der Marine in Kiel-Kronshagen wird nur die spezifische hyperbare Sauer- stoffbehandlung der Patienten vor- genommen. Während der Druckkam- merbehandlung werden die Patien- ten durch Ärzte des Schiffahrtsmedi- zinischen Institutsüberwacht. DÄ
4. Kosten, Nebenwirkungen und Strahlenbelastungen durch nuklearmedizinische Herzuntersuchungen
Die Untersuchungen werden mit den heute in nahezu allen nuklearmedi- zinischen Institutionen üblichen Ka- mera-Datenverarbeitu ngssystemen vorgenommen. An Materialkosten entfallen auf die Myokardperfu- sionsszintigraphie etwa 100 DM/Un- tersuchung (= ein Millicurie Thal- lium-201), auf die Motilitätsszinti- graphie (Radionuklidkinematogra- phie) 10 DM/Untersuchung (15 Milli- curie Technetium-99m-Humanse- rumalbumin). Das Verfahren ist für den Patienten einfach, es beinhaltet lediglich eine intravenöse Injektion, die Untersuchung wird im Liegen durchgeführt. Nebenwirkungen gibt es nicht, die geringen Mengen des Radiopharmazeutikums haben kei- ne toxische Wirkung. Die Strahlen- belastung liegt unterhalb derjeni- gen, die bei der Ventrikulographie in Kauf genommen werden muß: Sie erreicht lediglich bei der Perfusions- szintigraphie mit Thallium-201 an der Niere beträchtlichere Werte (et- wa 3,8 rad).
Literatur
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Lungendiagnostik mit Radionukliden — Physio- logie, Pathophysiologie, Klinik. G. Fischer Ver- lag, Stuttgart/New York (1977) 84
Anschrift für die Verfasser:
Professor Dr. med. Willi-Ernst Adam Leiter der Abteilung Radiologie III des Departments Radiologie der Universität Ulm
Steinhövelstraße 9, 7900 Ulm
114 Heft 3 vom 19. Januar 1978 DEUTSCHES ÄRZTEBLATT
