Stellenwert der Untersuchung myokardialer Ischämiereaktionen unter pharmakologischem Stress mit der kardiovaskulären Magnetresonanztomographie

Abstract

Die CMR hat sich in den vergangenen Jahren fest in der kardiologischen Routinediagnostik etabliert. Der maßgebliche Vorteil der Methode ergibt sich aus ihrer facettenreichen, exakten und zugleich sicheren Anwendbarkeit bei vielen kardiologischen Erkrankungsbildern. Auf dem Gebiet der myokardialen Perfusionsuntersuchungen mit Vasodilatatorenstress existieren multiple Variablen, so dass nahezu jedes Zentrum mit einer anderen Kombination an Sequenzen und Injektionsschemata des Kontrastmittels arbeitet, was einen Vergleich der Daten untereinander erschwert. In einer Pilotstudie verglichen wir drei der am häufigsten eingesetzten Sequenzen, wobei eine T1-gewichtete bSSFP-Sequenz aufgrund ihres signifikant besseren myokardialen Signalverhaltens und überlegenen Bildqualität für den Hauptteil der Studie ausgewählt wurde. Hierbei untersuchten wir den Einfluss unterschiedlicher Injektionsgeschwindigkeiten und Dosen eines häufig für die CMR-Perfusion eingesetzten extrazellulären Kontrastmittels. Die Injektionsgeschwindigkeit des Kontrastmittels sollte 3 ml/s nicht unterschreiten, um optimale Ergebnisse im Hinblick auf das myokardiale Signalverhalten zu erzielen. Eines der vielversprechendsten Konzepte zur Beschleunigung der Datenakquisition in der CMR ist der k-t Ansatz. In einer Studie an 40 Patienten führten wir erstmals eine prospektive Evaluation dieser Methode zur Beschleunigung der Perfusionsbildgebung durch. Wir konnten zeigen, dass der k-t Ansatz unter Ausnutzung redundanter Bildinformationen zu einer deutlichen Beschleunigung der Datenakquisition bei hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung führt. Die Methode erscheint sehr vielversprechend in Bezug auf die visuelle und semiquantitative Analyse der Perfusionsdaten. Als zusätzliche Möglichkeit zur Optimierung der Bildqualität besteht die Möglichkeit der Anwendung einer höheren Feldstärke, da das MR-Signal linear mit der Feldstärke ansteigt. Zu diesem Zweck führten wir eine größere Patientenstudie durch und konnten zeigen, dass CMR-Perfusionsuntersuchungen unter 3 T eine diagnostische Genauigkeit von 84% zur Detektion relevanter Koronarstenosen haben. Einer der entscheidenden Vorzüge der CMR ergibt sich durch die Möglichkeit, unterschiedliche funktionelle Tests wie Wandbewegungs- und Perfusionsanalyse innerhalb eines Untersuchungsgangs durchzuführen. In zwei größeren Studien konnten wir zeigen, dass die zusätzliche DSMR-Perfusion mit einer höheren Sensitivität zur Detektion der KHE assoziiert ist als die alleinige DSMR- Wandbewegungsanalyse und dass Patienten mit einer vermehrten LV-Konzentrizität besonders von der zusätzlichen Perfusionsaufnahme während der DSMR profitieren. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass die Anwendung der DSMR-Perfusion bei Patienten mit intermediären Koronarstenosen von Vorteil ist. Als Weiterentwicklung des unter Adenosin-Stress etablierten k-t Ansatzes führten wir eine Perfusionsstudie unter Dobutamin durch, wobei die räumliche Auflösung unter Anwendung eines achtfachen k-t Faktors deutlich auf 1.5 x 1.5 mm² gesteigert werden konnte. Hierunter fanden wir eine signifikant verbesserte Sensitivität ohne relevanten Abfall der Spezifität. Zusätzlich konnte das Ausmaß der myokardialen Ischämie exakter evaluiert werden als mit der alleinigen Wandbewegungsanalyse, was insbesondere im Hinblick auf eine Risikostratifizierung von Bedeutung ist. Wir führten erstmals einen direkten Vergleich der prognostischen Aussagekraft der Adenosin Stress Perfusion und der Dobutamin Stress Wandbewegungsanalyse in der CMR durch. Beide Untersuchungsverfahren erwiesen sich im Vergleich zu klinischen Parametern und der Ruhe-Wandbewegungsanalyse als überlegen. Patienten mit unauffälligen Ergebnissen hatten im Verlauf ein niedriges Risiko für kardiale Ereignisse, so dass die Stress CMR neben ihren diagnostischen Möglichkeiten auch exzellente Methoden zur Risikostratifizierung im Rahmen klinischer Entscheidungsprozesse anbietet. Pharmakologische Stressuntersuchungen in der CMR stellen mittlerweile einen integrativen Bestandteil in der klinischen Beurteilung von Patienten mit einer vermuteten myokardialen Ischämie dar. Die Ergebnisse unserer Studien trugen dazu bei, die Methoden weiterzuentwickeln sowie deren diagnostischen und prognostischen Stellenwert in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung zu definieren.

In recent years, CMR has been firmly established within the spectrum of routine cardiac diagnostic tools. The most important advantage of the technique arises from its diverse, exact and safe applicability for many cardiac diseases. The field of myocardial perfusion imaging with vasodilator stress is associated with multiple variables. Therefore, almost every center is using a different combination of sequences and injection schemes of contrast agents, thus hampering a comparison of data among each other. In a pilot study we compared three of the most commonly applied sequences. A T1-weighted bSSFP-sequence was chosen for the main part of the study due to its significantly better myocardial signal enhancement and superior image quality. We analyzed the influence of different injection rates and dosages of a commonly applied extracellular contrast agent. The injection rate should not fall below 3 ml/s in order to achieve optimal results with regard to myocardial signal characteristics. One of the most promising concepts to accelerate data acquisition in CMR is the k-t approach. In a study on 40 patients, we performed a prospective evaluation of this method to accelerate perfusion imaging for the first time. We could show that the k-t approach utilizing redundant image information leads to a significant acceleration of data acquisition with high temporal and spatial resolution. The method appears very promising in terms of visual and semiquantitative analysis of perfusion data. Using a higher field strength is an additional way to potentially optimize image quality, since the MR signal increases linearly with the field strength. To this end, we conducted a study, and showed that CMR perfusion at 3 T has a diagnostic accuracy of 84% for the detection of relevant coronary stenoses. One of the key advantages of CMR arises from its ability to perform various functional tests such as wall motion and perfusion within one examination. In two large studies, we demonstrated that additional perfusion imaging during DSMR is associated with a higher sensitivity for the detection of CAD compared to wall motion analysis only. Furthermore, patients with increased LV concentricity benefit most from additional perfusion imaging during DSMR. We also demonstrated that the use of DSMR-perfusion in patients with intermediate coronary stenoses is advantageous for the detection of myocardial ischemia. As a further development of the k-t approach, which was first established under adenosine stress, we performed perfusion imaging during high dose dobutamine. Spatial resolution was significantly increased to 1.5 x 1.5 mm² by using an eight-fold k-t factor. By these means we found a significantly improved sensitivity without relevant decrease in specificity. In addition, the extent of myocardial ischemia could be evaluated more accurately than with sole wall motion analysis, which is particularly relevant with regard to risk stratification. We performed the first direct comparison of the prognostic value of adenosine stress perfusion and dobutamine stress wall motion analysis by CMR. Both tests were found to be superior compared to clinical parameters and resting wall motion analysis. Patients with normal results had a low risk for cardiac events. Thus, in addition to its diagnostic capabilities CMR also provides excellent methods for risk stratification in clinical decision making. Pharmacologic stress tests with CMR have become an integral part for clinical assessment of patients with suspected myocardial ischemia. The results of our studies have added further understanding to define its diagnostic and prognostic value in the diagnosis of CAD.