Siliziumbasierte Photonenzähl-Computertomographie für fortschrittliche kardiale Bildgebung (SILIC-HEART)

Kardiovaskuläre Erkrankungen bleiben weltweit eine der Hauptursachen für Morbidität und Mortalität und stellen eine erhebliche Belastung für die Gesundheitssysteme dar. Bei Patienten mit Verdacht auf oder bekannter koronarer Herzkrankheit (KHK) hat sich die koronare CT-Angiographie (CCTA) aufgrund ihrer hohen Sensitivität, ihres ausgezeichneten negativen prädiktiven Wertes und ihres nicht-invasiven Charakters zu einem Eckpfeiler der zeitgenössischen klinischen Praxis entwickelt. Aktuelle Leitlinien empfehlen CCTA als Erstlinien-Diagnosetest für eine breite Palette von Patienten mit Verdacht auf KHK, was ihre etablierte Rolle in der täglichen Kardiologie widerspiegelt (Eur Heart J. 2024 Sep 29;45(36):3415-537).

Trotz kontinuierlicher technischer Verfeinerung weisen konventionelle CT-Systeme auf Basis energieintegrierender Detektoren (EID-CT) inhärente physikalische Grenzen auf. Dazu gehören suboptimale räumliche Auflösung für kleine Koronarstrukturen, Blooming-Artefakte bei verkalkten Plaques und Stents, begrenzte spektrale Informationen sowie Kompromisse zwischen Bildqualität und Strahlungs- sowie Kontrastmitteldosis. Während modernste EID-CT-Systeme sehr niedrige Strahlendosen erreichen können, werden weitere bedeutende Verbesserungen der Bildtreue und Gewebecharakterisierung zunehmend durch die Detektorphysik eingeschränkt (Diagn Interv Imaging. 2025 Feb;106(2):53-9).

Photonenzählende CT (PCCT) stellt einen grundlegenden technologischen Fortschritt dar, indem sie direkte Photonendetektion mit intrinsischer Energiediskriminierung ermöglicht. Frühe, erstgenerationelle PCCT-Systeme haben verbesserte räumliche Auflösung, reduzierte Blooming-Artefakte und die Machbarkeit spektraler CCTA demonstriert, mit ermutigenden Ergebnissen für die Plaque-Beurteilung und die Bewertung von Koronarstenosen. Allerdings haben veröffentlichte klinische Studien auch relevante Einschränkungen aufgezeigt, einschließlich beeinträchtigter Energieauflösung während schneller kardialer Aufnahmen, Übersprecheffekten und Strahlendosen, die oft höher bleiben als mit optimierten EID-CT-Protokollen erreicht. Infolgedessen wurde das volle klinische Potenzial von PCCT – insbesondere für die Niedrigdosis-Kardiovaskulärbildgebung und die quantitative Plaque-Charakterisierung – noch nicht realisiert, und robuste Evidenz, die eine breite klinische Einführung unterstützt, fehlt noch (J Cardiovasc Comput Tomogr. 2025 Jul-Aug;19(4):474-82).

Eine zweite Generation von PCCT-Scannern auf Basis von Siliziumdetektoren (Si-PCCT) wurde kürzlich entwickelt, um diese Einschränkungen zu überwinden (Phys Med Biol.2021 Jan 29;66(3):03tr1). Die physikalischen Eigenschaften von Siliziumdetektoren, kombiniert mit einer Edge-On-Detektorgeometrie und tiefensegmentierten Pixeln, bieten überlegene Zählratenkapazität, verbesserte Energieauflösung und hohe räumliche Auflösung. Vorläufige Phantomstudien und frühe Prototyp-Untersuchungen deuten darauf hin, dass Si-PCCT hochwertige Koronarbildgebung bei deutlich reduzierter Strahlungs- und Kontrastmitteldosis ermöglichen könnte, während zuverlässige spektrale Informationen für fortgeschrittene Plaque-Analyse bereitgestellt werden (Radiology. 2024 Jun;311(3):e231598). Allerdings ist systematische klinische Evidenz beim Menschen derzeit spärlich, insbesondere im Bereich der kardiovaskulären Bildgebung, die schnelle Akquisition und hohe zeitliche Auflösung erfordert.

Die vorliegende klinische Untersuchung adressiert diese kritische Wissenslücke. Ihr Hauptzweck ist es, die diagnostische Leistungsfähigkeit, Dosis-Effizienz und klinische Machbarkeit von Si-PCCT für CCTA im direkten Vergleich mit etablierter EID-CT und, wo verfügbar, invasiver Koronarangiographie zu evaluieren. Durch prospektive Bewertung von Niedrigdosis-Akquisitionsprotokollen, Vergleich der quantitativen Plaque-Last und -Zusammensetzung sowie Untersuchung der Auswirkungen auf diagnostische Genauigkeit und funktionelle Bewertung zielt diese Studie darauf ab, festzustellen, ob Si-PCCT klinisch bedeutsame Verbesserungen über den aktuellen Stand der Technik hinaus liefern kann. Die Ergebnisse sollen wesentliche Evidenz liefern, um die sichere klinische Implementierung von Si-PCCT zu leiten und zukünftige Anwendungen in der kardiovaskulären Risikostratifizierung, Prävention und Patientenmanagement zu informieren.