Beurteilung der Thoraxflüssigkeit durch kontrastverstärkte Magnetresonanztomographie und Bioimpedanz

Herzinsuffizienz ist ein großes Gesundheitsproblem, von dem 6,5 Millionen Menschen in Europa und 200.000 in den Niederlanden betroffen sind. Herzinsuffizienz ist durch häufige und oft kostspielige Krankenhauseinweisungen gekennzeichnet. Die meisten Krankenhauseinweisungen wegen akuter Herzinsuffizienz sind eher auf eine Lungenstauung als auf ein Syndrom mit niedrigem Herzzeitvolumen zurückzuführen. Stauung ist eines der klinischen Ziele für aktuelle therapeutische Ansätze. Daher ist die Beurteilung des Flüssigkeitsstatus für die Diagnose, Behandlung, Stratifizierung und Nachsorge von Herzinsuffizienz-Patienten von entscheidender Bedeutung.

Vorhandene HF-Diagnosetools:

Stauung wird normalerweise durch klinische Anzeichen wie Dyspnoe, Ödeme, Rasseln und Jugularvenendehnung beurteilt. Es wurden halbquantitative Scores entwickelt, die zur Nachverfolgung des Ansprechens auf die HF-Therapie verwendet werden können. Diese Scores bieten jedoch einen begrenzten klinischen Mehrwert, da eine akzeptable Reproduzierbarkeit, Spezifität und Sensitivität fehlen.

Theorie der Indikatorverdünnung und kinetische Bolusanalyse:

Die Beurteilung der Stauung ist durch kinetische Analyse eines Bolus eines geeigneten Indikators möglich. Auf diesem Prinzip basierende Kreislauftests sind wohlbekannte Techniken zur Diagnose von Herzinsuffizienz. Ein niedrigeres Herzzeitvolumen (CO) und große Lungenblutvolumina führen zu einer Verlängerung der Zirkulationszeiten.

Unter Verwendung der Indikatorverdünnungstheorie kann die boluskinetische Analyse eine absolute Volumenmessung liefern. Das Volumen zwischen Injektions- und Nachweisstelle oder zwischen verschiedenen Nachweisstellen kann durch Multiplizieren der Differenz der mittleren Transitzeit des Indikators zwischen den beiden Stellen und der Durchflussrate des Verdünnungssystems erhalten werden. Falls der Indikator während des Verdünnungsprozesses aus einer Membran austritt, können außerdem kinetische Parameter wie die Schiefe der Indikatorverdünnungskurve den Status der Membran anzeigen. Die Methode wurde im Prinzip durch Radionuklid-Angiographie angewendet. Haupteinschränkungen waren die Belastung des Patienten durch die Verwendung radioaktiver Tracer und die Beschränkung der Methode auf die Gefäße, da sie für einen großen Blutpool wie die Herzkammern nicht anwendbar war. Andere Indikatoren wie Farbstoffe oder kalte Kochsalzlösung erfordern eine zentrale Gefäßkatheterisierung, ein invasives Verfahren, das zu erheblichen zusätzlichen Risiken für den Patienten führt.

DCE-MRI ermöglicht die minimalinvasive Messung von Indikatorverdünnungskurven mit dem Vorteil der gleichzeitigen Probenentnahme in den verschiedenen Herzkammern. DCE-MRI wurde für die Volumenmessung vorgeschlagen und in-vitro validiert. Es handelt sich um ein minimalinvasives Verfahren, das von automatisierten Nachbearbeitungstechniken profitieren kann.

Eine kleine Dosis Gadolinium (Gd-CA) wird verwendet, um die Linearität zwischen dem erhaltenen MRI-Signal und der Konzentration von Gd-CA für die Indikatorverdünnungstheorie sicherzustellen. Dieser Bolus ist viel kleiner als normalerweise für Standard-MRT-Protokolle verwendet, wodurch das Risiko für Gd-CA-assoziierte Komplikationen minimiert wird.

Im Vergleich zu ähnlichen Ansätzen in der Magnetresonanzangiographie bietet die DCE-MRT eine Einzelherzschlagauflösung. Zur Ableitung physiologischer Parameter ist eine kurze Nachverarbeitungszeit erforderlich, da automatisierte Bildverarbeitungs- und Anpassungsroutinen verfügbar sind.

Die meisten Studien konzentrieren sich nur auf die Enhancement-Kurve des linken Ventrikels (LV). Dies vernachlässigt das Verdünnungssystem der Verstärkungskurve des rechten Ventrikels (RV) und daher den hämodynamischen Status der Injektionsstelle zum RV-Kreislaufbaum. Die meisten Studien konzentrieren sich nur auf den Interpeak-Abstand. Ein modellbasierter Kurvenanpassungsansatz führt zu genaueren Ergebnissen, die nicht auf die Abtastrate der Bildgebung beschränkt sind; was zu einer weiteren Schätzung zusätzlicher Parameter führen kann, die möglicherweise mit der Lungenzirkulation und ihrer Extravasation zusammenhängen.

Die mittels DCE-MRT gemessene Pulmonaltransitzeit (PTT) hat sich als gutes Maß für die Vorlast und den LV-Fülldruck erwiesen. Die PTT wurde verlängert und mit alternativen indirekten Staumessungen korreliert. Extravaskuläres Lungenwasser (EVLW) kann derzeit durch Thoraxröntgen, invasive Thermodilution oder Ultraschallkometen beurteilt werden. Die DCE-MRT-basierte Boluskinetik bietet eine potenzielle Methode zur Quantifizierung von EVLW, da Gd-CAs aufgrund ihres Molekulargewichts dafür bekannt sind, aus dem Lungenkreislauf zu extravasieren.

Impedanzbasierte Messungen:

Ein alternativer Ansatz zur Quantifizierung von Thoraxflüssigkeiten beruht auf transthorakalen Impedanzmessungen. Diese Messungen können nicht-invasiv und kontinuierlich durchgeführt werden, was dies zu einem potenziell interessanten Überwachungsinstrument für die klinische Praxis macht, um den Trend der Flüssigkeitsumverteilung in Richtung Lungenstauung zu verfolgen. Frühere Beweise haben gezeigt, dass eine Abnahme der Thoraximpedanz die Notwendigkeit einer Krankenhauseinweisung bei Herzinsuffizienzpatienten vorwegnimmt.

Die Bio-Impedanz-Spektroskopie (BIS) ist ein Mehrfrequenz-Spektroskopie-Impedanzmessverfahren. Alle impedanzbasierten Messungen sind auf Volumenänderungen beschränkt und müssen daher individuell kalibriert werden, um genaue absolute Volumina zu erzeugen. Darüber hinaus können mehrere patientenbezogene Eigenschaften, wie Adipositas, Körpergröße und Lungeneigenschaften, ebenfalls von der Impedanz abgeleitete Parameter verändern. Aufgrund der daraus resultierenden hohen inter- und intraindividuellen Variabilität sind daher nur relative Veränderungen über die Zeit signifikant. Es hat sich gezeigt, dass die Impedanz empfindlich auf Flüssigkeitsverdrängung als Reaktion auf Haltungsmanöver reagiert.

DCE-MRT und BIS liefern ergänzende Informationen. Eine Überwachungsstrategie basierend auf MRT zu Studienbeginn und konsekutivem Follow-up mit BIS würde die Anforderungen an ein klinisch nützliches Messverfahren erfüllen, das es ermöglicht, den Übergang zu einer kardiopulmonalen Stauung zuverlässig zu überwachen, noch bevor klinische Anzeichen vorhanden sind.

Ziel der Studie:

In dieser Studie wollen die Forscher untersuchen, ob Veränderungen des intrathorakalen Volumens zuverlässig durch DCE-MRT- und BIS-Messungen quantifiziert werden können. Die Forscher gehen davon aus, dass eine solche durch Flüssigkeitsprovokationen induzierte Veränderung der Flüssigkeitsverteilung im Brustkorb minimalinvasiv durch DCE-MRT und BIS nachgewiesen werden kann, wobei die Ergebnisse der beiden Messtechniken übereinstimmen.