DEUTSCHES ÄRZTEBLATT
Aktueller Stand und neue
Entwicklungen
Udo Sechtem, Hans Deutsch,
Vinzenz Hombach und Hans H. Hilger;
Johannes Smolorz und Harald Schicha;
Charles B. Higgins
Die Kernspintomographie befindet sich in einer stürmi- schen technischen Entwicklungsphase. Bereits jetzt kann eine kernspintomographische Untersuchung wertvolle zusätzliche Informationen bei Patienten mit Erkrankun- gen der Aorta oder des Perikards, mit kardialen Tumo- ren oder kongenitalen Fehlbildungen des Herzens und der großen Gefäße liefern. Die Bedeutung der Kernspin- tomographie wird in der Zukunft durch den Einsatz neu- artiger schneller Pulssequenzen; die eine Darstellung des schlagenden Herzens in Bruchteilen der bisher not- wendigen Meßzeit ermöglichen, noch weiter zunehmen.
Kernspin-Tomographie in der kardialen Diagnostik
Abbildung 1: EKG-synchronisierter trans- versaler Schnitt (Spin-Echo, TE = 60 msec) durch ein Hundeherz. Oben: Im Nativbild erkennt man im anterolateralen Bereich eine inhomogene Signalanhebung, die der Lokalisation des 3 Tage alten Infarktes ent- spricht (Pfeil). Unten: Nach Gabe des Kon- trastmittels Gadolinium-DTPA kommt es zu einer deutlichen weiteren Signalzunahme im Infarktgebiet, das sich nun besser ab- grenzen läßt
K
ernspinresonanzver- fahren können auf vier wichtigen Gebie- ten Beiträge zur kar- dialen Diagnostik lei- sten: kardiovaskuläre Anatomie (1-5), kardiovaskuläre Funktion (6-11), myokardiale Gewebediffe- renzierung (11-15) und myokardia- ler Stoffwechsel (16-17). Hier soll lediglich die Anwendung des Ver- fahrens für die anatomische Diagno- stik beschrieben und kurz auf neue technische Entwicklungen, die für eine künftige Funktionsdiagnostik richtungweisend sind, eingegangen werden. Zur Zeit ist die klinische Anwendung der Kernspintomogra- phie im Bereich der kardialen Dia- gnostik weitgehend auf die morpho- logische Demonstration patholo- gisch-anatomischer Veränderungen beschränkt. Die exakte Darstellung der kardialen Anatomie hat sich vor allem bei der koronaren Herzkrank- heit, Kardiomyopathien, perikardia- len Erkrankungen, Tumorerkran- kungen, angeborenen Herzfehlern und Erkrankungen der thorakalen Aorta als nützlich erwiesen. Mit der Entwicklung neuer schneller Ver- fahren wird die Kernspintomogra- phie auch in der kardialen Funk- tionsdiagnostik zunehmend Bedeu- tung gewinnen.Anatomie
Koronare Herzkrankheit
Dank des ausgezeichneten Weichteilkontrastes lassen sich in- farzierte Myokardareale, die eine Verdünnung der linksventrikulären Wand aufweisen, vom normkalibri- gen Restmyokard unterscheiden (15). In manchen Fällen kann im In- farktbezirk Restmyokard nachge- wiesen werden, bei anderen impo- niert das praktisch völlige Fehlen von Restmyokard. Diese Befunde sind von klinischer Relevanz, da das Vorhandensein von Restmyokard im Versorgungsgebiet einer steno- sierten Kranzarterie die Anlage ei- nes Venenbypasses sinnvoll erschei- nen ließe.
Akute Infarkte verstärken oft die Signalintensität des infarzierten Myokards (13) und führen infolge des verlangsamten Blutflusses in der
Medizinische Klinik III (Direktor: Pro- fessor Dr. med. Hans H Hilger) und Ab- teilung für Nuklearmedizin (Direktor:
Professor Dr. med. Harald Schicha) der Universität zu Köln;
Department of Radiology, University of California, San Francisco, USA A-1276 (56) Dt. Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988
Abbildung 2: EKG-synchronisierter transversaler Schnitt durch das Herz eines Patienten mit Vorderwandinfarkt und Aneurysmabil- dung. A: Der Vorderwandbereich ist mit thrombotischem Material ausgekleidet. In diesem ersten Spin-Echo-Bild (TE = 30 msec) kann zwischen Thrombus und Restmyokard kaum unterschieden werden. B: Im zweiten Spin-Echo-Bild (TE = 60 msec) verliert der Throm- bus an Signalintensität (Pfeil), während das verdünnte Myokard (Pfeilspitzen) im Vorderwandbereich weitgehend unverändert zum er- sten Echo zur Darstellung kommt
Abbildung 3: EKG-synchronisierter transversaler Schnitt bei einem Patienten nach Drei- fach-Bypass zum Ramus interventricularis anterior, Ramus circumflexus und A. coronaria dextra. Links oben: frühsystolisches Bild; die offenen Bypässe stellen sich als rundliche Strukturen niedriger Signalintensität dar (Pfeile). Rechts oben: endsystolisches Bild; der Circumflexa-Bypass stellt sich hier etwas deutlicher dar. Man sieht eine deutliche Wand- dickenzunahme des Septums im Vergleich zur infarzierten Lateralwand. Links unten:
frühdiastolisches Bild. Rechts unten: spätdiastolisches Bild; die Bypässe zur rechten Kranzarterie und zum Ramus circumflexus sind kaum erkennbar, während sich der RIVA-Bypass gut darstellt
Infarktzone zur Ausbildung erhöh- ter intrakavitärer Signalintensität (18). Mit Hilfe von Kontrastmitteln kann die Differenzierung von nor- malem und infarziertem Myokard verbessert werden, was für eine In- farktgrößenbestimmung von Vorteil wäre (Abbildung 1). Als Komplika- tionen eines Myokardinfarkts (19) können mittels Kernspintomogra- phie intrakavitäre Thromben (Ab- bildung 2), echte und falsche Aneu- rysmen nachgewiesen werden. Bei der Nachsorge Bypass-operierter Patienten kann die Kernspintomo- graphie nichtinvasiv zur Frage der Durchgängigkeit der Venenbrücken Aufschluß geben (Abbildung 3).
Kardiomyopathien
Der gute Weichteilkontrast und die dreidimensionale Darstellungs- weise der Kernspintomographie er- lauben bei Patienten mit hypertro- pher Kardiomyopathie (4) eine defi- nitive Abgrenzung der hypertro- phierten Myokardregionen (Abbil- dung 4). Zusätzlich kann eine Betei- ligung des rechten Ventrikels dia- gnostiziert werden. Bei Patienten mit dilatativer Kardiomyopathie kann das Ausmaß der Erweiterung der Herzhöhlen bestimmt werden (20).
Dabei ist jedoch anzumerken,
daß die Bildqualität gerade bei die- ser Patientengruppe oft vermindert ist. Bei der restriktiven Kardiomyo- Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988 (59) A-1277 Dt.
-PTED TE=313
4162/4/4 6274/5 -2
rED TE=3Ei E=7
Abbildung 6: Trans- versaler Schnitt durch den Thorax einer Patientin mit Lymphom (schwar- zer Pfeil). Die wei- ßen Pfeile markie- ren den pleuro-peri- kardialen Spalt. Die Infiltration des Tu- mors durch das Pe- rikard in die rechts- atriale Wand ist deutlich
Abbildung 4: Transversaler Schnitt durch das Herz eines Patien- ten mit hypertropher obstruktiver Kardiomyopathie zu verschie- denen Zeitpunkten im Herzzyklus. Links oben: enddiastolisches Bild; massive Hypertrophie des interventrikulären Septums (Pfeil) mit normal dicker Lateralwand. Rechts oben: frühsystolisches Bild; deutliche Wandstärkenzunahme aller Abschnitte des linken Ventrikels und Obliteration der Vorderwandregion. Links unten:
mittsystolisches Bild; auch der rechte Ventrikel wirkt systolisch leicht hypertrophiert (Pfeil). Rechts unten: frühdiastolisches Bild
Abbildung 5: EKG-synchronisierter koronaler Schnitt durch das Herz eines Patienten mit chronischer lymphatischer Leukämie und akut aufgetretener Herzinsuffizienz. Der perikardiale Raum ist gefüllt mit einer Masse hoher Signalintensität (schwarze Pfeile).
Die schwarzen Pfeilspitzen zeigen auf das verdickte parietale Perikard, das deutlich vom Myokard abgehoben ist
pathie, einer seltenen Erkrankung, gestattet die Kernspintomographie als Methode der Wahl die Abgren- zung des Krankheitsbildes von der konstriktiven Perikarditis (21).
dickten Perikards Perikardiale Ver- kalkungen imponieren als atypisch geformte Verdickungen niedriger Si- gnalintensität, die gelegentlich das Myokard infiltrieren. Differential- diagnostisch müssen kleine Peri- kardergüsse abgegrenzt werden, was
jedoch meist durch die typische sy- stolische Dickenänderung des Peri- kardspalts bei Erguß gelingt (25).
Subakute Formen der Pericarditis constrictiva bei Patienten nach me- diastinaler Strahlentherapie, urämi- scher Grunderkrankung oder Herz-
Perikardiale Erkrankungen
Bei Normalpersonen kann das Perikard als 1 bis 3 mm starke Linie niedriger Signalintensität identifi- ziert werden, die sich vorwiegend über rechtem Vorhof und rechtem Ventrikel darstellt (22). Als anato- misches Korrelat ist dabei neben dem parietalen Perikard auch die normalerweise vorhandene perikar- diale Flüssigkeit anzusehen (23). Bei Patienten mit dem klinischen Bild einer konstriktiven Perikarditis fin- det sich eine Verdickung des peri- kardialen Raumes auf über 4 mm (24). Abhängig von der Art des ur- sächlichen pathologischen Prozesses variiert die Signalintensität des ver-
A-1278 (60) Dt. Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988
Abbildung 9: Koro- naler Schnitt durch das Herz eines Pa- tienten mit Dextro- kardie und Fallot- scher Tetralogie. Er- kennbar sind der Ventrikelseptumde- fekt (Pfeil) und die dilatierte reitende Aorta. Auf transver- salen Schichten wur- de zusätzlich eine Pulmonalatresie dia- gnostiziert
Dt. Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988 (63) A-1281 Abbildung 7: Transversaler Schnitt durch das Herz einer Patientin
mit Vorhofmyxom. Der kugelige Tumor (gebogener Pfeil) hat sei- ne Basis an der Posterolateralwand des linken Vorhofs nahe am Ansatz des hinteren Mitralsegels (gerader Pfeil)
Abbildung 8: Transversaler Schnitt durch das Herz eines Patien- ten mit großem Ostium-secundum-Vorhofseptumdefekt. Die bei- den erkennbaren Ansätze des interatrialen Septums (Pfeile) wir- ken wie abgeschnitten. Der rechte Ventrikel ist dilatiert Operationen können als perikardiale
Verdickungen mittlerer oder hoher Signalintensität diagnostiziert wer- den (25). Die echokardiographisch schwierige Diagnose eines Hämope- rikards kann mit Hilfe der Kernspin- tomographie nichtinvasiv gesichert werden (Abbildung 5).
spintomographisch exakt vom umge- benden Myokard und intrakavitä- rem Blut abgrenzen (Abbildung 7).
Vor einem kardiochirurgischen Ein- griff kann so die Tumorausdehnung in drei Dimensionen präzise einge- schätzt werden. Eine zusätzliche kernspintomographische Untersu- chung kann häufig die Diagnose
bei echokardiographisch unklaren Raumforderungen sichern.
Angeborene Herzfehler
Von mehreren Arbeitsgruppen wurde über ermutigende Resultate bei der kernspintomographischen
Kardiale Tumoren
Der hervorragende Kontrast kernspintomographischer Bilder ge- stattet die präzise Bestimmung der anatomischen Beziehung von Tumo- ren zu kardialen Strukturen wie Pe- rikard, Myokard und Herzkam- mern. Insbesondere bei mediastina- len Raumforderungen scheint die Kernspintomographie dem Compu- tertomogramm in der Bestimmung von Tumorausdehnung und Einbe- ziehung kardialer Strukturen überle- gen zu sein (26). Eine Tumormeta- stasierung ins Perikard, zum Bei- spiel bei malignem Lymphom (Ab- bildung 6), kann durch die kernspin- tomographische Untersuchung gesi- chert werden. Intrakardiale Raum- forderungen wie Thromben (19) oder Tumoren (27) lassen sich kern-
14 /I -,-21.'.:1771
:ATE° TE= —
Abbildung 11:
Transversaler Schnitt bei einem Patienten mit pro- thetischem Ersatz der Aorta ascendens wegen Aortendis- sektion und Rezidiv in der Aorta descen- dens. Um die Dacron-Prothese ist thrombotisches Ma- terial erkennbar (gebogener Pfeil).
Die Dissektions- membran stellt sich gut dar. Das Fehlen intraluminalen Si- gnals deutet auf gu- te Durchströmung von echtem (kurzer Pfeil) und falschem (langer Pfeil) Lumen hin
Diagnostik von angeborenen Fehl- bildungen des Herzens und der gro- ßen Gefäße berichtet (28-30). Die morphologische Diagnose von Vor- hofseptumdefekten (Abbildung 8) (31) oder Ventrikelseptumdefekten (32) gelingt mit guter Sensitivität und Spezifität, wenngleich auch bei Neugeborenen und Kleinkindern der Genauigkeit durch die Schicht- dicke der Tomogramme Grenzen gesetzt sind.
Vor allem bei komplexen kar- dialen Fehlbildungen (33) ist die Kernspintomographie ein vielver- sprechendes diagnostisches Instru- ment (Abbildung 9).
In den meisten Fällen können sowohl einfache wie auch komplexe Fehlbildungen durch die Kernspin- tomographie ebenso definitiv dia- gnostiziert werden wie mit Hilfe der Angiographie (28).
Obwohl die Echokardiographie oft vergleichbare diagnostische Re- sultate liefert, scheint die Kernspin- tomographie zum Beispiel bei der Beurteilung des Vorhandenseins und der Größe zentraler Pulmonal- arterienstämme bei Patienten mit Pulmonalatresie (34) oder bei der nichtinvasiven Diagnostik von Fehl- bildungen der thorakalen Aorta (35) (abnormale Abgänge der großen Gefäße oder Aortenbogenfehlbil- dungen) überlegen zu sein.
Erkrankungen
der thorakalen Aorta
Wegen der herzzyklusabhängi- gen Bewegungen der großen Gefäße müssen Untersuchungen der thora- kalen Aorta elektrokardiographisch synchronisiert werden. Erkrankun- gen der thorakalen Aorta wie Dis- sektionen (36), Aneurysmata (Ab- bildung 10) (37), periaortale Abszes- se oder periaortale Hämatome, An- omalien des Aortenbogens oder Aortenisthmusstenosen (38) können so nichtinvasiv diagnostiziert wer- den. Im Vergleich zur Computerto- mographie haben kernspintomogra- phische Verfahren den Vorzug, oh- ne Kontrastmittel oder ionisierende Strahlen auszukommen und eine Schnittführung in allen Ebenen zu gestatten. Die Echokardiographie ist gerade bei Erkrankungen der Aorta in einigen Fällen durch schlechte Anschallbarkeit und die ungünstige anatomische Position li- mitiert.
Verglichen mit der Angiogra- phie erlaubt die kernspintomogra- phische Untersuchung in einigen Fällen eine bessere Abgrenzung der Dissektionsmembran (Abbildung 11) sowie die Diagnose einer bereits erfolgten Thrombosierung (36, 37).
Als nichtinvasives Verfahren kann die Kernspintomographie vor allem
Abbildung 10: Sagittaler Schnitt bei einem Patienten mit Aneurysma des Sinus VaLsal- vae dexter. Das Aneurysma imprimiert und verengt (Pfeilspitzen) den Ausflußtrakt des rechten Ventrikels
bei Patienten mit Zustand nach ope- rativem Ersatz eines Aortenaneurys- mas oder bei Patienten mit noch nicht operierten Aneurysmen der thorakalen Aorta für Kontroll- und Nachuntersuchungen eingesetzt werden (39).
Funktions- untersuchungen
Spin-Echo-Verfahren
Das herkömmliche, EKG-syn- chronisierte Spin-Echo-Verfahren ist für Funktionsuntersuchungen des Herzens nur mit Einschränkungen geeignet, da eine Darstellung des bewegten Herzens nur mit längeren Untersuchungszeiten bei begrenzter zeitlicher Auflösung erhalten wer- den kann. Dennoch konnte mit die- ser Technik eine gute Übereinstim- mung von echokardiographisch be- stimmten systolischen und diastoli- schen Dimensionen des Herzens ge- funden werden (40, 41). Die elektro- nische Ausrichtung der Untersu- chungsebene parallel zur langen Herzachse ermöglicht eine Abbil- dung des Herzens, die einer angio- graphischen RAO-Projektion ähn- A-1282 (64) Dt. Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988
lich ist. Aus solchen enddiastolischen und endsystolischen Bildern kann dann die Ejektionsfraktion mit guter Korrelation zur angiographisch be- stimmten Ejektionsfraktion errech- net werden (7, 8). Regionale Verän- derungen der linksventrikulären sy- stolischen Wandstärkenzunahme können mit Hilfe multiphasischer Aufnahmen quantifiziert werden (siehe Abbildungen 3 und 4).
Neue Techniken
Mit Hilfe neuartiger Pulsse- quenzen (42, 43) ist es möglich, kernspintomographische Bilder des Herzens mit einer zeitlichen Auflö- sung bis zu 20 msec bei gleichzeitig erheblich verkürzter Meßzeit zu er- halten. Die Gesamtmeßzeit vom Diaphragma bis zur Bifurkation der Pulmonalarterie beträgt bei diesem Verfahren lediglich 15 bis 25 Minu- ten. Noch kürzere Meßzeiten er- scheinen in Zukunft möglich. Wer- den die so gewonnenen Bilder des Herzzyklus für jede der parallelen Schnittebenen hintereinander als Filmschleife dargestellt, erhält man einen guten visuellen Eindruck vom Kontraktionsverhalten des Herzens.
Im Gegensatz zum herkömm- lichen kernspintomographischen Spin-Echo-Verfahren stellt sich das normal bewegte intrakavitäre Blut bei der neuen Technik heller als das umgebende Myokard dar. Bei steno-
Abbildung 12: Koronale CINE-MRI-Aufnahme bei einer Patientin mit leichter Aorteninsuffi- zienz. Links: systolische Aufnahme; Blut hat bei dieser Technik höhere Signalintensität als Myokard. Ausgehend von der rechtskorona- ren Aortentasche findet sich eine Turbulenzzo- ne in der aszendieren- den Aorta (Pfeil), die durch verminderte Si- gnalintensität gekenn- zeichnet ist. Rechts:
diastolische Aufnahme;
zentral zwischen den geschlossenen Aorten- taschen erkennt man eine Zone niedriger Si- gnalintensität (Pfeil), die sich in den linken Ventrikel erstreckt und den turbulenten diasto- lischen Rückstrom von Blut darstellt
tischen oder insuffizienten Herz- klappen hingegen, wo ein Druck- gradient das Blut durch ein relativ enges Lumen bewegt, werden turbu- lente Strömungen erzeugt, die zur Phasenauslöschung der Spins und somit zu einem Signalverlust des Blutes führen (44). Abnormaler tur- bulenter Fluß durch krankhaft ver- änderte Klappen (Abbildung 12) kann somit, ähnlich wie beim echo- kardiographischen Farbdoppler- Verfahren, als Regionen veränder- ter Signalintensität des Blutes dia- gnostiziert werden (45).
Ein potentieller Vorteil der Kernspintomographie für die Quanti- fizierung kardialer Funktionspara- meter ist die dreidimensionale Erfas- sung der kardialen Anatomie. Dies ist insbesondere wichtig bei Patienten mit anormaler Ventrikelgeometrie und regionalen Funktionsstörungen, da die geometrischen Annahmen für die Volumenbestimmung aus mono- planen oder biplanen angiographi- schen oder echokardiographischen Abbildungen hier nur mit Einschrän- kungen zutreffend sind.
Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis im Sonder- druck, zu beziehen über die Verfasser.
Anschrift für die Verfasser:
Dr. med. Udo Sechtem Medizinische Klinik III Universität zu Köln Joseph-Stelzmann-Straße 9 5000 Köln 41
Verunreinigungen mit HIV
Köller et al. berichten im J.
Clin. Chem. Clin. Biochem. über Ergebnisse der Untersuchung von sekundären Standards und Kontroll- proben, die im klinisch-chemischen Laboratorium eingesetzt werden, auf Antikörper gegen HIV und auf virales Antigen. Dabei handelt es sich um Material der Firmen Ab- bott, American Monitor, Beckman Instr., Behringwerke, Bio Rad, Boehringer Mannheim, Du Pont, Helena Lab., Hoffmann-La Roche, Immuno, Merck und Merz + Dade.
Die Prüfung auf Antikörper gegen HIV erfolgte mit einem ELISA von Du Pont. Die hierbei positiven Pro- ben wurden anschließend mit dem Immunoblot-Verfahren von Du Pont analysiert. Zum Nachweis des HIV-Antigens diente der Enzym- Immunoassay von Abbott.
Antikörper gegen HIV waren mit dem ELISA in 16 (= 30 Prozent) von den 54 getesteten sekundären Standards beziehungsweise Kon- trollproben nachweisbar. Dieses Er- gebnis ließ sich bei 15 der 16 Seren mit Hilfe der Immunoblot-Technik bestätigen. Der Test auf virales An- tigen ergab in keiner der Proben ein positives Resultat. Da die untere Nachweisgrenze des verwendeten Verfahrens mit 10 14/1 HIV relativ hoch liegt, läßt sich nach Ansicht der Autoren eine Verunreinigung der Materialien mit HIV nicht ausschlie- ßen. hil
Köller, U., H. Rumpold, J. Schindler, Ch.
Schweiger, F. Gabl: Incidence of Anti HIV Antibodies and Viral Antigen in Standard and Control Sera. J. Clin. Chem.
Clin. Biochem. 25 (1987) 705-709 Institut für Klinische Chemie und Labora- toriumsdiagnostik der Universität Wien, Lazarettgasse 14, 1090 Wien, Österreich
Dt. Ärztebl. 85, Heft 18, 5. Mai 1988 (65) A-1283
