Personalisierung von CM-Injektionsprotokollen in der koronaren Computertomographie-Angiographie (PeopleCT)

Herzerkrankungen sind nach wie vor die häufigste Todesursache in der westlichen Welt. Neben der hohen Sterblichkeit der Herzkrankheit selbst haben neuere Studien einen zunehmenden Beweis für den prognostischen Wert von Herzkrankheiten, insbesondere der koronaren Herzkrankheit (KHK), bei einer breiten Vielfalt anderer Krankheiten gezeigt. Insbesondere bei Patienten mit onkologischen Pathologien, die sich einer Strahlentherapie oder Lungenresektion unterziehen [Ambrogi et al. 2003; Kanzakiet al. 2017; Khakooet al. 2008; Basacarajuet al. 2002; Fajardoet al. 1972]. Die kardiale Computertomographie-Angiographie (CCTA) ist eines der standardmäßigen nicht-invasiven bildgebenden Verfahren, das die Darstellung des Herzens und der Koronararterien mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung ermöglicht. Die hohe Sensitivität und der negative prädiktive Wert (NPV) von CCTA machen es zu einem wertvollen Werkzeug bei der Beurteilung von KHK. Insbesondere zum Ausschluss einer KHK bei Patienten mit niedrigem bis mittlerem KHK-Risiko [Hendel et al. 2006; Goldsteinet al. 2011; Budoff et al. 2008; Meijboom et al. 2008; Roffi et al. 2016].

Ziel der CCTA ist es, eine hohe diagnostische Genauigkeit zu erreichen, die sowohl von einem optimalen intravaskulären Enhancement (in Hounsfield Units (HU); minimal 325 HU) als auch von einem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) abhängt. Optimales intravaskuläres Enhancement und CNR hängen von mehreren Faktoren ab, wie z. B. der Scantechnik (z. Röhrenspannung (kV) und Röhrenpotential), Parameter des verabreichten Kontrastmittels (CM) (z. Konzentration, Flussrate) und patientenbezogene Faktoren (z. Körpergewicht (BW), Herzfrequenz oder Herzleistung [CO]) [Bae et al. 2004; Awaiet al. 2004]. Zur Darstellung des Herzens und der Koronararterien sind spezielle CT-Protokolle erforderlich. Diese Protokolle erfordern eine Korrelation mit dem Elektrokardiogramm (EKG) des Patienten, um die Herzbewegung zu minimieren und ein scharfes Bild des Herzens und der Koronararterien zu liefern. Abhängig von der Herzfrequenz des Patienten kann der Scan entweder ein prospektiv EKG-getriggerter High-Pitch oder eine adaptive Sequenz oder ein retrospektiv EKG-getriggerter spiralförmiger Scan sein.

Patienten mit Herzerkrankungen haben oft mehrere Risikofaktoren für die Entwicklung einer kontrastmittelinduzierten Nephropathie (CIN), z. Diabetes mellitus (DM), fortgeschrittenes Alter, Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und chronische Nierenerkrankungen. Obwohl die Beziehung zwischen CTA und CIN kürzlich diskutiert wurde (AMACING-Studie; Nijssen et al. 2017), ist es immer noch wünschenswert, das verwendete CM-Volumen bei diesen Patienten zu minimieren. Mehrere Strategien wurden untersucht, um das CM-Volumen in der CTA-Bildgebung zu reduzieren [Kok et al 2016; Koket al. 2015; Koket al. 2016; Koket al. 2016, Mihlet al. 2016; Seehofnerova et al. 2015; Hendrikset al. 2016]. Zum Beispiel das Senken der Röhrenspannung, um eine höhere Dämpfung zu erreichen, wobei letzteres durch die Tatsache erklärt wird, dass sich die mittlere Photonenenergie niedrigerer Röhrenspannungseinstellungen im Röntgenstrahl näher an die K-Kante von Jod (33,2 keV) bewegt.

Die Personalisierung von Injektionsprotokollen für den einzelnen Patienten gewinnt in der CT-Bildgebung immer mehr an Bedeutung, und das Ziel besteht darin, die Injektionsprotokolle so weit zu individualisieren, dass der Patient nur die minimale Menge an CM erhält, die für einen diagnostischen Scan mit einem diagnostischen Bild erforderlich ist Qualität. Neben den oben erwähnten Techniken sind andere Techniken möglich, z.B. Anpassung entsprechend CO, magerem Körpergewicht (LBW) und BW des Patienten.

Sowohl das Blutvolumen als auch das CO steigen mit steigendem KG. Wenn CO zunimmt, wird auch die Verteilung von CM erhöht. Dies führt einerseits zu einer beschleunigten Ankunft des Testbolus, andererseits zu einem verringerten und verkürzten intravaskulären Dämpfungsprofil (im Vergleich zu einem verringerten CO) [Bae KT 2010]. Daher können sowohl das Timing als auch das CM-Volumen an CO angepasst werden, um ein ähnliches intravaskuläres Dämpfungsprofil zu erreichen.

LBW ist ein Maß für den Körperfettanteil. Es ist bekannt, dass Fettgewebe im Vergleich zu Muskelgewebe nicht so gut durchblutet ist. Mit steigendem KG durch Fettgewebe steigt also das Blutvolumen nicht linear zum KG an. Zum Beispiel benötigen Patienten mit einem hohen BW aufgrund von erhöhtem Muskelgewebe mehr CM-Volumen im Vergleich zu Patienten mit einem hohen BW aufgrund von Fettgewebe. Das Konzept der LBW trägt diesem Umstand Rechnung [Bae KT 2010].

Bei der Anpassung des CM-Volumens an das BW wird bei einem niedrigeren BW im Vergleich zu einem höheren BW aufgrund des verringerten Blutvolumens und CO [Bae KT 2010] weniger CM-Volumen benötigt.

Die Röhrenspannung, eingestellt durch automatische Röhrenspannungsauswahl (ATVS, CAREkV, Siemens, Berlin, Deutschland), muss ebenfalls berücksichtigt werden. CAREkV ist ein Softwareprogramm, das die optimalen Einstellungen für Röhrenspannung (kV) und Röhrenstrom (mAs) für den einzelnen Patienten auf der Grundlage seiner Topogramme auswählt und dabei eine diagnostische Bildqualität beibehält. Niedrigere kV-Einstellungen führen zu einer stärkeren intravaskulären Verstärkung, wenn die gleiche Menge an CM verwendet wird, wodurch das CM-Volumen möglicherweise bei niedrigeren kV-Einstellungen verringert wird.

Da keine Daten zur optimalen Methode der Wahl vorliegen, ist das Ziel dieser Studie, die Leistung von drei personalisierten Injektionsprotokollen (CO, LBW und BW) bei CCTA im Vergleich zu zuvor verwendeten Protokollen hinsichtlich der Bildqualität zu bewerten. Zweitens wollen wir das Vorhandensein und den Schweregrad von KHK bei Patienten, die sich einer CCTA unterziehen, mit Hilfe des Berichts- und Datensystems für koronare Herzkrankheiten (CAD-RADS) beurteilen.

Insgesamt 330 Patienten werden in diese prospektive, beobachterblinde, randomisierte, kontrollierte Nichtunterlegenheitsstudie aufgenommen. Alle Patienten werden mit Hilfe eines Randomisierungssoftwareprogramms (ALEA) in eine von drei Gruppen (CO, LBW und BW) randomisiert. Die Kontrollgruppe besteht aus 110 konsekutiven Patienten, die nachträglich eingeschlossen werden.