Multivariable Bewertung der koronaren Herzkrankheit mit Herz-CT-Bildgebung

Hintergrund

Die Multidetektor-Computertomographie (MDCT) ist die jüngste Ergänzung des Arsenals bildgebender Verfahren für das Herz. Mit seiner beispiellosen räumlichen Auflösung und etablierten Techniken zur Kontrastverstärkung mit konventionellen jodbasierten Mitteln ermöglicht es die Visualisierung von Koronararterien und wird daher zunehmend als Alternative zur invasiven Koronarangiographie (ICA) eingesetzt (de Roos A. et al. 07, Deetjen ua 07, Schroeder ua 08). Der diagnostische Wert der nichtinvasiven Koronarangiographie (CTCA) wurde im Vergleich zu herkömmlichen Techniken zur Diagnose und Beurteilung der koronaren Herzkrankheit (KHK), einschließlich ICA, nachgewiesen (Budoff et al. 07, Leber et al. 05, Raff et al. 05 , Rubinshtein et al. 07) und SPECT Myokardperfusionsbildgebung (MPI) (Hacker et al. 07, Rubinshtein et al. 07, Schuijf et al. 06). Nichtsdestotrotz ist die physiologische Signifikanz einer mittelgradigen Stenose, die durch CTCA bei einzelnen Patienten festgestellt wird, unbekannt, und solche Patienten werden routinemäßig zu Belastungstests überwiesen, um eine individuelle therapeutische Strategie zu definieren. Es wurde vermutet, dass die intramyokardiale Verteilung des Kontrastmittels während der arteriellen Verstärkungsphase mit der myokardialen Perfusion zusammenhängen könnte (Cury et al. 07). Mehrere Studien haben bei einer kleinen Anzahl von Patienten nach Myokardinfarkt (MI) hypo-enhanced Bereiche gezeigt, die myokardialem Narbengewebe entsprechen (Gerber et al. 06, Henneman et al. 06, Mahnken et al. 05, Nieman et al. 06, Nikolaou et al. 05) und in Tiermodellen des akuten MI (George et al. 07, Gerber et al. 06, Hoffmann et al. 04, Lardo et al. 06). Unsere Hypothese ist, dass Perfusionsinformationen, die aus Bildern extrahiert werden können, die für CTCA ohne zusätzliche Strahlenexposition oder Kontrastmittelbelastung aufgenommen wurden, eine nützliche Ergänzung zur MDCT-Bewertung der ischämischen Herzkrankheit (IHD) sein könnten.

Dementsprechend haben wir kürzlich eine Studie abgeschlossen, die den Wert der MDCT-Beurteilung der myokardialen Ruheperfusion bei aufeinanderfolgenden Patienten, die an CTCA überwiesen wurden, bestimmen sollte. In dieser Studie haben wir eine neue Technik zur quantitativen Beurteilung der myokardialen Perfusion entwickelt und getestet, die auf der Analyse von MDCT-Bildern basiert, die für CTCA aufgenommen wurden. Die Genauigkeit der Ruhe-MDCT-Perfusion wurde sowohl gegen ICA als auch gegen MPI getestet. Beide Protokolle beinhalteten eine detaillierte Untersuchung der Quellen von Diskordanzen zwischen den Techniken.

Vergleiche mit ICA ergaben, dass die Mehrzahl der Perfusionsanomalien, die auf MDCT-Bildern im Ruhezustand entdeckt wurden, mit einem früheren MI assoziiert waren, wie zuvor berichtet (Gerber et al. 06, Henneman et al. 06, Mahnken et al. 05, Nieman et al. 06 , Nikolaou et al. 05) oder reduzierte Blutversorgung infolge einer signifikanten Stenose. Dieser bisher unbekannte Befund kann wichtige klinische Implikationen im Zusammenhang mit der Erkennung einer myokardialen Ischämie haben. Obwohl Vergleiche mit Ruhe-MPI-Daten ein hohes Maß an Übereinstimmung zeigten, stellten wir eine große Anzahl von Perfusionsdefekten fest, die nicht durch Ruhe-MPI bestätigt wurden. Diese scheinbar „falsch positiven“ Befunde standen entweder in direktem Zusammenhang mit einer suboptimalen Bildqualität oder waren im Vergleich zum Belastungs-MPI richtig positiv. Dieser letztere überraschende Befund kann wahrscheinlich durch die Wirkungen von Nitroglycerin erklärt werden, das während der MDCT-Bildgebung verwendet wird, sowie durch mögliche gefäßerweiternde Wirkungen der jodbasierten Kontrastmittel (Limbruno et al. 00), die bis zu einem gewissen Grad die von gefäßerweiternden Stressmitteln nachahmen können verwendet während MPI, nämlich Adenosin oder Dipyridamol.

Die wichtigste Schlussfolgerung dieser jüngsten Studien war, dass zukünftige Studien erforderlich sind, um das volle diagnostische Potenzial der MDCT-Perfusion zu erforschen, wenn sie in Kombination mit vasodilatorischem Stress verwendet wird.

Ziele

Dementsprechend planen wir eine neue Studie, in der eine MDCT-Bildgebung bei aufeinanderfolgenden Patienten, die für eine klinisch indizierte CTCA überwiesen werden, während Vasodilatator-Stress durchgeführt wird. Die myokardiale Perfusion wird anhand einer quantitativen volumetrischen Analyse der myokardialen Röntgenstrahlabschwächung beurteilt und entweder mit ICA- oder MPI-Befunden in einer Untergruppe von Patienten verglichen, die sich ebenfalls einem dieser Tests unterziehen.

Methoden

Wir werden prospektiv 120 konsekutive Patienten untersuchen, die zur Bewertung von KHK an CTCA überwiesen wurden. Die MDCT-Bildgebung wird gemäß dem klinischen Standardprotokoll durchgeführt, das modifiziert wird, um das gefäßerweiternde Stressmittel Regadenoson (Astellas Pharmaceutical) aufzunehmen, das kürzlich von der FDA für die klinische Verwendung zugelassen wurde. Dieser selektive A2A-Agonist wird gemäß den Richtlinien des Herstellers verabreicht. Die Bildgebung wird während ihrer Spitzenwirkung durchgeführt.

Standardkontraindikationen für CTCA werden beachtet, einschließlich bekannter Jodallergien, Nierenfunktionsstörungen (Kreatinin > 1,4 mg/dL), Unfähigkeit, 10 Sekunden lang den Atem anzuhalten. Die Bilder werden unter Verwendung eines MDCT-Scanners (256 Kanäle, Philips) unter Verwendung eines retrospektiven EKG-Gatings erhalten. Ein nichtionisches jodiertes Kontrastmittel (Omnipaque-350, Amersham) wird in eine rechte antekubitale Vene injiziert (80–120 ml, je nach Körpergewicht, mit 5–6 ml/s), gefolgt von einem 20–50 ml Chaser-Bolus (70 % Kochsalzlösung, 30 % Kontrast, bei 5 ml/s). Die Bilderfassung wird durch das Auftreten von Kontrast in der absteigenden Brustaorta ausgelöst und während der unterbrochenen Atmung durchgeführt.

Zusätzliche Bilder werden 10 Minuten später aufgenommen, um die verzögerte Kontrastverstärkung zu visualisieren, die zur Einschätzung der Lebensfähigkeit bei hypoperfundiertem Myokard verwendet wird. Dieser Satz von Bildern wird ohne Injektion von Kontrastmittel oder Regadenoson aufgenommen. Prospektives EKG-Gating wird verwendet, um eine einzelne Phase eines Herzzyklus zu erhalten, um die Gesamtstrahlendosis zu minimieren.

Regionale MDCT-Perfusionsmessungen

Die volumetrische MDCT-Perfusionsanalyse wird unter Verwendung einer benutzerdefinierten Software aus derselben Phase des Herzzyklus durchgeführt, die für die CTCA verwendet wird (75 % des RR-Intervalls bei den meisten Patienten). Die halbautomatische Erkennung der Endo- und Epikardoberfläche wird basierend auf dem Level-Set-Ansatz durchgeführt, wie zuvor beschrieben (Corsi et al. 05), und das Myokard wird in 16 Segmente unterteilt (6 basale, 6 mittige ventrikuläre, 4 apikal) mit Standardsegmentierung. In jedem 3D-Myokard-ROI wird die mittlere Röntgenstrahlabschwächung gemessen und durch die mittlere Abschwächung geteilt, die in der entsprechenden ROI in der Kontrollgruppe normaler Probanden gemessen wird. Diese Normalisierung kompensiert die intersegmentale Heterogenität in der Röntgenstrahlabschwächung. Der resultierende Wert wird dann mit dem Verhältnis zwischen dem Mittelwert der höchsten drei in der Kontrollgruppe und dem individuellen Patienten gemessenen Schwächungswerte multipliziert. Diese Neuskalierung kompensiert Kontrastunterschiede zwischen Patienten. Der resultierende Wert wird als MDCT-Myokardperfusionsindex verwendet.

Objektiver Nachweis regionaler MDCT-Perfusionsanomalien

Definitionsgemäß ist der MDCT-Perfusionsindex (subendokardial und transmural) in der Kontrollgruppe in allen Segmenten ungefähr gleich 1. Die über die 16 Segmente gemittelte SD dieses Index, SD16, wird verwendet, um den Schwellenwert für die automatische Erkennung von Perfusionsanomalien zu bestimmen, der für alle Segmente als [1-SD16] definiert wird. Zu diesem Zweck werden bei jedem Patienten Segmente, in denen der Perfusionsindex unter dieser Schwelle liegt, als abnormal angesehen. Ein Territorium einer einzelnen Koronararterie wird als abnormal angesehen, wenn der Perfusionsindex in mindestens einem Segment abnormal ist. Für die Analyse von Patient zu Patient wird eine anormale Durchblutung diagnostiziert, wenn mindestens ein Gebiet anormal ist.

Vergleiche zwischen den Techniken

Die auf der MDCT-Volumendarstellung des Herzens jedes Patienten dargestellte Koronaranatomie wird verwendet, um das Perfusionsgebiet jeder Arterie und ihrer Hauptäste zu bestimmen, d. h. um jedes Myokardsegment dem Gebiet einer bestimmten Koronararterie zuzuordnen. Vergleiche zwischen den Techniken werden Segment für Segment, Gefäßgebiet und Patient für Patient durchgeführt. Vereinbarungen zwischen Techniken werden bewertet, indem Übereinstimmungen (richtig positiv und richtig negativ) sowie Diskordanzen (falsch positiv und falsch negativ) auf Segment-, Gefäßgebiets- und Patientenbasis gezählt werden. Für jeden Vergleich werden diese Zählungen verwendet, um Sensitivität, Spezifität, positive und negative Vorhersagewerte (PPV, NPV) und Gesamtgenauigkeit zu berechnen.

Voraussichtliche Ergebnisse

Wir gehen davon aus, dass etwa 60 % der Studienpatienten entweder MPI- oder ICA-Daten (oder beide) als Referenz für Vergleiche mit MDCT zur Verfügung haben werden. Wir gehen davon aus, dass sich die Kombination von MDCT-Bildgebung mit vasodilatorischem Stress als sehr praktikabel erweisen wird und dass auf MDCT-Bildern erkannte Perfusionsanomalien mit den Befunden von Stress-MPI und/oder ICA korrelieren werden.

Bedeutung

Unseres Wissens wird dies die erste Studie sein, die die quantitative MDCT-Evaluierung der myokardialen Perfusionsbildgebung mit vasodilatorischem Stress im Vergleich zur MPI/ICA-Referenz bei aufeinanderfolgenden Patienten validiert, die zur CTCA überwiesen wurden. Da die Hinzufügung von Stress-Perfusionsinformationen die Aufklärung der klinischen Bedeutung von Koronarläsionen im selben Test ermöglicht, verspricht eine solche Hinzufügung nicht nur eine Verbesserung der Genauigkeit der Herz-CT bei der Diagnose und Bewertung von IHD, sondern wird sich wahrscheinlich auch als Kosten erweisen -effektive One-Stop-Alternative zu kostspieligen Serienprüfungen. Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse unserer Studie die Anwendung dieser Methodik bei jedem Patienten unterstützen werden, der für CTCA überwiesen wird, ähnlich wie bei der routinemäßigen Anwendung von Vasodilatator-Stress mit MPI.