Für die Therapie von Erkrankungen der Mitralklappe und der Aortenklappe wurden in den letzten Jahren zahlreiche neue Therapieformen entwickelt. Nach wie vor ist der chirurgische Eingriff für die meisten Patienten der Goldstandard. Jedoch wurden insbesondere für Hochrisikopatienten neue, weniger invasive Therapieformen entwickelt. Minimalinvasive Operationstechniken und kathetergestützte Verfahren, welche ohne den Einsatz der Herz-Lungen-Maschine durchgeführt werden können, erweitern heute das Armamentarium an möglichen Interventionen. Für diese Therapieformen ist für die Planung und die Durchführung der Therapie eine hoch entwickelte Bildgebung essentiell, da häufig keine direkte Sicht auf das Operationsfeld möglich ist. Die CT und die Echokardiographie haben sich hierfür als wichtigste Modalität herausgestellt. Die hohe räumliche und zeitliche Auflösung dieser beiden Verfahren ermöglichen auch den Einsatz zur Weiterentwicklung hin zu patientenspezifischen Therapieansätzen und zur Simulation von Prozeduren. Die Darstellung der Mitralklappe in der Computertomographie hat erst in den letzten Jahren an Relevanz gewonnen, vor allem im Zusammenhang mit kathetergestützten Therapieformen zur Behandlung von Mitralklappenerkrankungen. In einer Studie konnten wir den Nutzen der CT zur Planung der kathetergestützten Implantation eines Mitralklappenannuloplastiebandes zeigen. In einer weiteren Studie wurde die CT zur Modellierung und Produktion eines patientenspezifischen Mitralklappenannuloplastierings verwendet, welcher erfolgreich im Tiermodell implantiert werden konnte. Beide Studien zeigen die hohe Wertigkeit der CT bei der Darstellung der Mitralklappe und deren Verwendung zur Entwicklung von patientenspezifischen Therapien der Mitralklappenerkrankungen. Im Bereich der Behandlung von Aortenklappenerkrankungen, insbesondere bei minimalinvasiven Therapieformen, ist die CT seit langer Zeit als Standardbildgebungsverfahren anerkannt. In 3 der in dieser Habilitationsschrift aufgeführten Studien wurde die CT zur Simulation und patientenspezifischen Planung von Transkatheter- Aortenklappeneingriffen verwendet. Es gelang zu zeigen, dass es möglich ist, die Daten zur Rekonstruktion und Modellierung relevanter anatomischer Strukturen zu verwenden. Insbesondere die Darstellung des Stents ist in postoperativen CTs durch das Vorhandensein von Verkalkungen schwierig. Es konnte eine Methode entwickelt werden, die eine exakte Rekonstruktion des Stents ermöglichte. Anhand der Deformation des extrahierten Stents konnten Rückschlüsse auf die mechanischen Interaktionen mit dem umgebenden Gewebe gewonnen werden. Dadurch entstanden nicht nur Erkenntnisse zur Mechanik von TAVI-Prozeduren, sondern auch die Identifikation von Faktoren, welche das Auftreten von Komplikationen wie paravalvuläre Lecks und Schrittmacher- Neuimplantationen begünstigen könnten. Auch eine Anwendung zurpatientenspezifischen Therapieplanung durch die Implantation von virtuellen Stents in aus CT-Daten rekonstruierten Aortenwurzelmodellen wurde entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung dieser Anwendung vorteilhaft bei der Therapieplanung sein kann und somit das Repertoire an vorhanden Planungsanwendungen erweitert. Weitere Studien beschäftigen sich mit der Verwendung der transösophagealen Echokardiographie. In einer Studie wurde die Fusion von Echokardiographie und Fluoroskopie während MitraClip-Eingriffen als vorteilhaft identifiziert im Gegensatz zur isolierten Verwendung der jeweiligen Bildgebung. In einer anderen Studie wurde eine Standarduntersuchungsmethode zur transösophagealen Echokardiographie beim Schwein etabliert, um die Weiterentwicklung patientenspezifischer Therapieverfahren zu vereinfachen. In allen Studien konnte gezeigt werden, dass Standardbildgebungsverfahren in der Entwicklung von patientenspezifischen Therapieformen und der Simulation von Therapien verwendet werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in Zukunft weiter an Relevanz gewinnen, da eine Ausweitung der Anwendung minimalinvasiver und kathetergestützter Verfahren auch auf Patienten mit mittlerem und niedrigem Operationsrisiko zu erwarten ist. Die Weiterentwicklung und Ausweitung dieser Methoden wird das Ziel zukünftiger Studien sein.
For the treatment of diseased mitral and aortic valve, several new treatment modalities have been developed in recent years. Surgical treatment is still the gold standard therapy for most patients but, especially for patients with a high perioperative risk, new less invasive therapies have become available. Minimally invasive operations and catheter based therapies that avoid the use of the cardio-pulmonary-bypass machine broaden the spectrum of possible interventions. Sophisticated imaging is necessary to apply and to plan these therapies because often direct vision to the operative field is not possible. Computed tomography (CT) and echocardiography have become the most important modalities in this context. The high spatial and temporal resolution of these techniques means that they can be used for the development of patient specific therapy approaches and the simulation of specific procedures. Imaging of the mitral valve in computed tomography became relevant during the last few years, especially in the context of catheter based therapies to treat mitral valve disease. In one study, we were able to show the usefulness of CT for planning of the catheter based implantation of a mitral valve annuloplasty band. In another study, CT was used to model and produce a patient specific mitral annuoloplasty ring, which was then implanted successfully in an animal model. Both studies showed the high relevance of CT for imaging of the mitral valve and the use of this data to develop patient specific mitral valve therapies. For the treatment of aortic valve diseases, especially in minimally invasive treatment strategies, CT is recognized as the standard imaging modality. In three of the studies comprising this work, CT was used for simulation and patient specific planning of transcatheter aortic valve implantation (TAVI) procedures. It was possible to show that CT data can be used to reconstruct and model relevant anatomic structures. Especially the depiction of stents is difficult in postoperative CTs, because of the surrounding calcifications. A method was developed that enabled exact reconstruction of the stent. The mechanical interaction of stent and surrounding tissue could be calculated regarding the deformation of the extracted stent. Thereby, in addition to providing new insights into the mechanics of TAVI procedures, new factors that are relevant for the occurrence of complications such as paravalvular leakage and the need for new pacemaker implantation were identified. Additionally, a tool was developed that enables virtual stent implantation in aortic root models that are reconstructed from CT data sets. It was shown that the use of this tool has advantages for therapy planning and can expand the field of available planning tools. Additional studies considered the use of transesophageal echocardiography. In one study, the fusion of echocardiography and fluoroscopy during Mitraclip implantations was identified as beneficial compared to the use of each imaging modality in an isolated fashion. In another study, a standard examination method for transesophageal echocardiography in the pig was established, to facilitate progression of patient specific therapies, as the animal model is often used in this context. In all the studies, it was shown that standard imaging modalities can be used in the development of patient specific therapies and simulation of therapies. These insights will become even more relevant in the future, because it can be expected that the use of minimally invasive and catheter based interventions will be expanded to patients with intermediate and low perioperative risk. Further development and expansion of these methods will be the aim of further studies.
