nuklearmedizinische bildgebung an herz und großen gefäßen

Z Herz- Thorax- Gefäßchir 2010 · 24:169–184DOI 10.1007/s00398-010-0786-xEingegangen: 1. April 2010Angenommen: 6. April 2010Online publiziert: 10. Juni 2010© Springer-Verlag 2010

F.T. Range1 · C. Wenning2 · K. Rahbar3 · O. Schober3 · M. Schäfers2

1 Medizinische Klinik und Poliklinik C – Kardiologie und Angiologie, Universitätsklinikum Münster

2 European Institute for Molecular Imaging – EIMI, Universität Münster3 Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin, Universitätsklinikum Münster

Nuklearmedizinische Bildgebung an Herz und großen GefäßenState of the art

Nachbardisziplinen

Die kardiovaskuläre Bildgebung unterliegt einem ständigen Entwicklungsprozess, der immer stärker dazu führt, kardiochirurgische Interventionen bis ins Detail mittels nichtinvasiver Bildgebung vorauszuplanen. Daher ist eine profunde Kenntnis der aktuellen Möglichkeiten kardiovaskulärer Bildgebung zunehmend entscheidend für präoperative Planung und postoperatives Monitoring.

> Nuklearkardiologische Bildgebung erweitert die morphologische Diagnostik um funktionelle und molekulare Informationen

Die nuklearmedizinische kardiovaskuläre Bildgebung (Nuklearkardiologie) nimmt innerhalb der kardiovaskulären Bildgebung eine Sonderrolle ein, erweitert sie doch die ansonsten größtenteils morphologischen Informationen der konventionellen Bildgebung um funktionelle und molekulare Parameter im untersuchten Gewebe/Organ.

Die Entwicklung auf dem Gebiet der nuklearkardiologischen Bildgebung vollzieht sich auf mehreren Ebenen. Technologische Weiterentwicklungen der SinglePhotonEmissionsTomographie(SPECT) und PositronenEmissionsTomographie(PET)Scanner

führen zu einer signifikant verbesserten zeitlichen und räumlichen Auflösung. Die Einführung der EKGgetriggerten Akquisition ermöglicht die gleichzeitige dreidimensionale Beurteilung der regionalen und globalen Kontraktilität ohne vermehrte Strahlenexposition. Ein weiterer entscheidender Schritt ist die Entwicklung von fusionierten Bildgebungsverfahren, wie sie vor allem aus der Kombination von oder mit Computertomographie (PET/CT, SPECT/CT), in Zukunft auch mit Magnetresonanztomographie (PET/MR) oder aber auch mit der Echokardiographie entstehen. Hierdurch werden die Stärken der einzelnen Verfahren kombiniert (Aussagen zu Morphe, Funktion und Molekül) und deren Schwächen zumindest partiell kompensiert. Während durch die Fusion in vielerlei Hinsicht diagnostisch mehr als die reine Summe der Teile resultiert, ist die Methodik technologisch deutlich komplexer als für StandaloneVerfahren. Als Basis der funktionellen und molekularen Bildgebung werden derzeit einige vielversprechende neue Radiopharmaka entwickelt, die teilweise bereits vor dem Schritt in die klinische Anwendung stehen und in Zukunft neue Einblicke in kardiovaskuläre Krankheitsbilder versprechen.

Dieser Artikel gibt eine Übersicht zum aktuellen Stand der nuklearkardiolo

gischen bildgebenden Diagnostik bei verschiedenen kardiochirurgischen Fragestellungen und wagt einen Blick in die Zukunft der kardiovaskulären Bildgebung.

Nuklearkardiologische Methodik

Akquisitionstechnik

Nuklearkardiologische Myokardperfusionsuntersuchungen werden in den meisten Fällen nach physischer Ergometer oder pharmakologischer Belastung mittels SPECT oder seltener PET durchgeführt.

Bei der SPECT erfolgt die Messung der Radioaktivitätsverteilung innerhalb des Körpers mit einer rotierenden Gammakamera (NaIKristall). Hierdurch wird im Gegensatz zur planaren Akquisition eine überlagerungsfreie und vollständige dreidimensionale Darstellung verschiedener Parameter des linksventrikulären Myokards möglich. Die SPECT ist daher derzeitiger Stand der Technik [1].

Mit der SPECTTechnologie können Verteilungen geeigneter Radiopharmaka im linksventrikulären Myokard gemessen oder der intrakardiale Blutpool herzphasenabhängig (ÄquilibriumBlutpoolSzintigraphie) dargestellt werden. Probleme beruhen hauptsächlich auf einer inhomogenen Strahlenschwächung (Absorption)

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im Bereich des Thorax (Mamma, Lunge, Diaphragma, Leber etc.) sowie auf Artefakten durch Strahlung von Radioaktivität aus dem Herzen benachbarten Organen (v. a. Leber, Darm). Ersteres kann durch moderne Absorptionskorrekturen verbessert werden [2], welche daher – sofern verfügbar – für die regelmäßige klinische Routinediagnostik zur Verbesserung der Spezifität des Verfahrens angewandt werden sollten. Die Verringerung von Artefakten durch Einstrahlung aus benachbarten Organen erfordert eine entsprechende Patientenvorbereitung (Nüchterninjektion, anschließende Mahlzeit zur Reduktion der Leberaktivität).

> Myokarddarstellung mittels SPECT ist der derzeitige Stand der Technik

Während bei der SPECT die Detektoren um den Patienten rotieren, sind diese bei der PET zur Messung der hochenergetischen Vernichtungsstrahlung (511 keV) aus dem Positronenzerfall (Emission eines Photonenpaares diametral in einem Winkel von 180°) ringförmig angeordnet. Mittels PET wird durch das gleichzeitige Auftreffen (Koinzidenz) der beiden Photonen an unterschiedlichen Kristallen des Tomographen die Positronenvernichtung räumlich detektierbar. Ein prinzipieller Vorteil dieses Verfahrens gegenüber der SPECTTechnik ist die Möglichkeit der absoluten Quantifizierung der dreidimensionalen Radioaktivitätsverteilung in vivo mit einer für die meisten klinischen Fragestellungen adäquaten Auflösung (8 mm oder besser) [3]. Zusätzlich ist eine hohe zeitliche Auflösung zu erreichen, die eine dynamische Akquisition der Radiopharmakakinetik erlaubt. PET sind im Vergleich zu SPECTSystemen in Anschaffung und Unterhaltung aufwändiger. Die notwendige räumliche Nähe zu einem Zyklotron ist zusätzlich zumindest für kurzlebige PETRadiopharmaka von Bedeutung. Hieraus resultiert, dass die PETTechnik nicht so flächendeckend verfügbar ist wie die SPECTTechnik.

Moderne Untersuchungsprotokolle beinhalten eine EKGTriggerung der Datenaufnahme (Gated SPECT) [4]. Dadurch ist zusätzlich die Beurteilung regionaler und globaler Funktionsparameter mög

lich (Ejektionsfraktion, enddiastolisches und endsystolisches Volumen, regionale Wanddickenzunahme und bewegung).

Durch Einführung neuartiger Kombinationsgeräte (SPECT/CT, PET/CT) werden derzeit die bildgebenden Eigenschaften der einzelnen Emissionstomographiesysteme weiter verbessert. Die Kombination der Transmissionsmessung von Röntgenstrahlung bzw. einer NiedrigdosisCT mit einem Emissionssystem kann hierbei zur Berechnung der Schwächungskorrektur für die Szintigraphie, zur hochauflösenden morphologischen Abbildung des interessierenden Körperabschnitts sowie letztlich einer Bildfusion von Morphe und Funktion verwendet werden.

Die Radionuklidventrikulographie (RNV) wird in der klinischen Routine zunehmend von der Gated SPECT abgelöst, findet jedoch nach wie vor Einsatz bei speziellen Fragestellungen (z. B. hämodynamische Relevanz einer Aortenklappenstenose).

Radiopharmaka

Nuklearkardiologische Untersuchungen werden nach i.v.Injektion Gamma oder Positronenstrahlung aussendender Radiopharmaka durchgeführt. Die Messung der Radioaktivitätsverteilung im Herzen erfolgt mittels rotierender Gammakamera als SPECT bzw. mittels PET.

Die Perfusionsszintigraphie beruht auf dem Prinzip, dass bestimmte Radiopharmaka bei der Passage durch das Koronarsystem zellulär retiniert werden. Die Retention erfolgt durch den Übertritt der Substanz aus den Kapillaren in die Herzmuskelzellen. Die Verteilung des Radiopharmakons spiegelt somit den regionalen myokardialen Blutfluss wider.

Lange galt 201Thalliumchlorid (201Tl) als der klassische SPECTPerfusionstracer. Aufgrund der langen Halbwertszeit und der damit verbundenen hohen Strahlenexposition (□16 mSv) sowie teilweise eingeschränkter Bildqualität haben sich in den allermeisten nuklearkardiologischen Zentren mittlerweile 99mTechnetiummarkierte Radiopharmaka wie 99mTcSestamibi oder 99mTcTetrofosmin in der Routine durchgesetzt. Sie verfügen gegenüber 201Tl über günstigere physika

lische Eigenschaften, was insbesondere zu einer deutlich geringeren Strahlenexposition (□6–8 mSv) des Patienten führt. Es handelt sich hierbei um lipophile Kationen, die angetrieben durch das negative Membranpotenzial der intakten Myozyten in die Zelle gelangen, und dort entweder überwiegend in den Mitochondrien oder im Zytoplasma akkumulieren (. Abb. 1).

Als PETPerfusionstracer dienen 13NAmmoniak (13NH3), 15OWasser (H2

15O) und 82Rubidium (82Rb). Diese erfordern wegen der sehr kurzen physikalischen Halbwertszeiten der Positronenstrahler in der Regel ein Zyklotron vor Ort.

Bei der Untersuchung der myokardialen Vitalität wird neben dem Einsatz der SPECT mit 201Tl oder den 99mTcmarkierten Perfusionsradiopharmaka derzeit am häufigsten 18FluorDesoxyglukosePET (18FFDGPET) eingesetzt. 18FFDG wird hierbei wie Glukose über Glukosetransporter in die Myozyten aufgenommen und durch die Hexokinase phosphoryliert. Während Glukose6Phosphat weiter verstoffwechselt wird, ist dies für 18FFDG6Phosphat nicht möglich, weshalb die Substanz in den Myozyten akkumuliert.

Zur Bestimmung der sympathischen Myokardinnervation steht klinisch derzeit als SPECTTracer nur 123IMetaiodbenzylguanidin (MIBG) zur Verfügung [5]. PETRadiopharmaka zu Untersuchung und Quantifizierung der prä (11CHydroxyephedrin) und postsynaptischen (11CCGP 12177) sympathischen Myokardinnervation stehen derzeit nur an ausgewählten Zentren zur Verfügung [6]. Weitere Radiopharmaka zur quantifizierenden Rezeptordiagnostik für wissenschaftliche Fragestellungen befinden sich in Entwicklung.

Untersuchungsprotokolle

Mit den o. g. SPECTPerfusionstracern ist grundsätzlich ein Ischämie und Vitalitätsnachweis im Herzmuskel möglich. Hierzu sind in der Regel zwei getrennte Untersuchungen, eine unter Belastungs und eine unter Ruhebedingungen nötig.

Je nach Durchführung der Stress und Ruheuntersuchung unmittelbar sequenziell, im Abstand von 24 h oder mehreren

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Nachbardisziplinen

Tagen unterscheidet man ein 1Tages von einem 2TagesProtokoll. Die Entscheidung für das jeweilige Protokoll richtet sich in erster Linie nach logistischen Überlegungen (stationäre vs. ambulante Patienten), körperlicher Konstitution (Adipositas), aber auch nach der persönlichen Medikation des Patienten.

Die Auswahl der Belastungsmodalität sollte individuell dem Patienten und der Fragestellung angepasst sein. Standardtechnik für die myokardiale Perfusionsszintigraphie ist die submaximale oder symptomlimitierte körperliche Belastung mittels Fahrradergometer oder Laufband. Soweit klinisch vertretbar, sollte eine antianginöse Medikation (insbesondere Betablocker, Kalziumantagonisten, Nitrate) mindestens 24 h vor der Untersuchung unterbrochen werden. Für Ausbelastung und Belastungsabbruch gelten die klinisch üblichen Kriterien. Ist die Belastung nur submaximal zu erreichen, verringert sich die Sensitivität der Methode signifikant [7]. Bei Patienten, bei denen eine maximale körperliche Belastung nicht möglich ist, bieten pharmakologische Belastungstests eine Alternative. Hierfür stehen analog zur Stressechokardiographie sowohl Vasodilatatoren (Adenosin, Dipyridamol) als auch Katecholamine (Dobutamin) zur Verfügung [8]. Die Injektion des Radiopharmakons erfolgt auf maximalem Belastungsniveau. Etwa 15–30 min nach Injektion des Radiopharmakons kann die SPECTAkquisition der Stressuntersuchung starten. An diese erste Aufnahme schließt sich im 1TagesProtokoll direkt eine weitere Tracerinjektion mit höherer Aktivität unter Ruhebedingungen und danach eine zweite SPECTAkquisition an (die Untersuchung kann auch unter Ruhebedingungen begonnen und dann mit der Belastungsuntersuchung fortgesetzt werden). Unter Umständen kann im Vorfeld eine Nitratgabe zur maximalen Koronardilatation für eine optimale Ruheperfusion sinnvoll sein, beispielsweise zur Untersuchung der (Rest)Vitalität (. Abb. 2).

Da Studien unter ergometrischer Belastung mit den kurzlebigen PETPerfusionsradiopharmaka schwierig sowie Bildqualität und Quantifizierung durch Bewegungsartefakte stark limitiert sind, werden hier in der Regel medikamentöse Belastungen mit Vasodilatatoren durchge

Zusammenfassung · Abstract

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Nuklearmedizinische Bildgebung an Herz und großen Gefäßen. State of the art

ZusammenfassungDie verschiedenen Verfahren der nuklear-medizinischen Diagnostik bieten dem Herz-Thorax-Chirurgen essenzielle Informationen, die a priori keine andere diagnostische Diszi-plin zu bieten in der Lage ist; sie sind deshalb ein unabdingbarer Bestandteil gewissen-hafter Therapieplanung und des Follow-up der meisten kardiochirurgischen Eingriffe an Herz und großen Gefäßen. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über den Einsatz verschiedener Akquisitionstechniken, Radio-pharmaka und Untersuchungsprotokolle in der nuklearmedizinischen kardiovaskulären Bildgebung und deren Stellenwert innerhalb der Diagnostik von Ischämien, Vitalitätsein-schränkungen des Myokards, kardialen Tumo-ren, Entzündungen sowie der Indikations-stellung für Bypassoperationen, Herztrans-plantationen (prä- und postoperatives Moni-toring), den Einsatz von Schrittmachern/De-fibrillatoren und Klappeneingriffen. Darüber

hinaus wagen die Autoren einen Ausblick auf die künftigen Entwicklungen: in naher Zu-kunft entstehen klinisch einsetzbare, vielver-sprechende fusionierte Bildgebungsverfah-ren, die die integrierte Bewertung von funkti-onellen und morphologischen Informationen deutlich voranbringen und so ein Mehr an Gesamtinformation als die Summe der Einzel-informationen der separaten Methoden lie-fern. Daneben wird die molekulare Bildge-bung künftig mittels neuer radiochemischer Tracer eine prospektive Beurteilung der Ent-stehung kardiovaskulärer Probleme ermög-lichen und insbesondere Fragen der Plaque-diagnostik und des programmierten Zelltods klären helfen.

SchlüsselwörterNuklearkardiologische Diagnostik · SPECT · PET · Myokardiale Vitalität · Fusion Imaging · Tracer

Nuclear medicine imaging of the heart and large vessels. State of the art

AbstractUsing various nuclear medicine diagnostic methods, cardiothoracic surgeons can obtain essential information which cannot be pro-vided by other diagnostic disciplines. There-fore, they are an essential element in treat-ment planning and follow-up of most cardi-ac surgery interventions on the heart and the large vessels. The present article summarizes the use of various acquisition techniques, ra-diopharmaceuticals, and examination proto-cols in cardiovascular nuclear medicine im-aging and their value in the diagnosis of isch-emia, myocardial viability, cardiac tumors, in-flammation as well as indications for bypass operations, heart transplantations (pre- and postoperative monitoring), the use of pace-makers/defibrillators, and valve operations. In addition, the authors comment on possi-

ble future developments: new and promis-ing combined imaging techniques in clinical medicine will advance the evaluation of func-tional and morphological information and, thus, deliver more overall information than the sum of the information obtained from the individual methods. In the future, mole-cular imaging with the help of new radio-chemical tracers will facilitate the prospective evaluation of the formation of cardiovascu-lar problems and help clarify questions con-cerning plaque formation and programmed cell death.

KeywordsCardiac nuclear diagnostics · SPECT · PET · Myocardial viability · Fusion imaging · Tracer


führt. Die PETAkquisition erfolgt dann typischerweise dynamisch während der Belastung.

> Mangelnde Bildqualität und Bewegungsartefakte sind limitierende Faktoren

Bei der Untersuchung des myokardialen Stoffwechsels ist die klinisch vorrangige Frage die der Vitalität des Herzmuskels. Diese wird neben dem Einsatz der SPECT mit 201Tl oder den 99mTcmarkierten Perfusionsradiopharmaka derzeit am häufigsten mittels 18FluorDesoxyglukosePET (18FFDGPET) untersucht (. Abb. 3). Da der Glukosestoffwechsel im Normalzustand nur etwa 30% des myokardialen Gesamtstoffwechsels ausmacht, ist entweder die Erhöhung des Plasmainsulinspiegels durch orale Glukosegabe („Glukose load“), die Gabe des Fettsäuresenkers Olbetam (Acipimox) und/oder insbesondere bei Diabetikern die hyperinsulinämische ClampTechnik (kontinuierliche intravenöse Gabe einer standardisierten Insulinmenge und Stabilisierung des Plasmaglukosespiegels über Glukoseinfusion; [9]) während der PETUntersuchung erforderlich. Klinisch wird in der Regel der Vergleich mit SPECT bzw. PETPerfusionsstudien erfolgen, um die typischen Match (Perfusion entspricht Stoffwechselaktivität) bzw. MismatchBefunde (Perfusion geringer als Stoffwechsel; „hibernating myocardium“) erheben und bewerten zu können [1].

Neben dem Nachweis myokardialer Vitalität dient das klinisch weit verbreitete 18FFDG hauptsächlich der Abklärung onkologischer Fragestellungen oder der Suche nach entzündlichen Prozessen (PET/CT).

Darstellung und Auswertung

Die Darstellung der Myokardszintigraphie erfolgt zunächst als zweidimensionales tomographisches Display unter Gegenüberstellung der Belastungs und Ruheuntersuchung in drei standardisierten Schnittebenen (SA, HLA, VLA; . Abb. 1a). Zusätzlich wird der regionale Uptake der Radiopharmaka in einem standardisierten 17 oder 20SegmentModell beurteilt (auch im Verhältnis zu einem

Abb. 1 8 Myokardszintigraphie. a Normalbefund: homogene Verteilung des Perfusionstracers (99mTc-Sestamibi) im linksventrikulären Myokard in der Stress- (oben) und Ruhestudie (unten) in den drei standardmäßig dargestellten Achsen SA, VLA und HLA. b Normalbefund: dreidimensionale Dar-stellung (links oben) sowie im PT (17-Segment-Modell; unten). PT stellen segmentalen SSS (links), SRS (Mitte) und SDS (rechts) dar. Äußerer, mittlerer und innerer Ring eines PT repräsentieren jeweils basisnahe, mediale und apexnahe Myokardbezirke (Ausrichtung entspricht der von Kurzachsenschnit-ten). c Vorderwandischämie: sowohl in der dreidimensionalen Darstellung (analog zu b) ausgeprägte Ischämie der apikalen und medialen Vorderwand unter Belastung (SDS=9); in Ruhe geringe verblei-bende Minderperfusion im Sinne einer nichttransmuralen Narbe. SA kurze Achse, VLA vertikale lange Achse, HLA horizontale lange Achse, PT Polartomogramm, SSS „summed stress score“, SRS „summed rest score“, SDS „summed difference score“


Nachbardisziplinen

Referenzkollektiv). Anhand dieser Segmente können bei einer Perfusionsmessung mittels SRS (Ruheperfusion), SSS (Stressperfusion) und SDS (Unterschied von Stress und Ruheperfusion entspricht dem Grad der Ischämie), bei dem die segmentale Perfusion in Zeiner Skala von 0 (normale Perfusion) bis 4 (keine Perfusion) pro Segment beurteilt und dann für den Scan summiert wird, eine semiquantitative Analyse des Schweregrads von Perfusionsdefiziten durchgeführt werden (. Abb. 1b und c; [4]).

Darüber hinaus sind dreidimensionale Darstellungen, bei denen u. a. Perfusion und Wandbewegung auf die Myokardkontur projiziert werden, möglich und mittlerweile Standard in aktueller Auswertesoftware. Die Berechnung der linksventrikulären Funktionsparameter Ejektionsfraktion, enddiastolisches und endsystolisches Volumen sowie regionale Wandverdickung erfolgt durch semiautomatische Analysesoftware und zeigt eine hohe Robustheit und Reproduzierbarkeit.

Kardiochirurgisch-nuklear-kardiologische Anwendung

Koronare Bypassoperation – Ischämie und Vitalitätsbestimmung

Die wichtigste Schnittstelle aus nuklearkardiologischer Bildgebung und HerzThoraxChirurgie ist die Perfusions und Vitalitätsbestimmung im Vorfeld wie auch als Followup einer koronaren Bypassoperation. Rein quantitativ repräsentiert die Bypassoperation den bis heute bei weitem häufigsten kardiochirurgischen Eingriff mit nur sehr geringem Rückgang der Eingriffe trotz stetig gewachsener Möglichkeiten in der interventionellen Kardiologie. Insbesondere im Falle komplexer und diffuser Dreigefäßerkrankungen kann die Bypassoperation mit besseren Langzeitergebnissen aufwarten als die Intervention [10].

Das skizziert bereits die Notwendigkeit einer dezidierten Diagnostik im Vorfeld des Eingriffs. Während morphologische Verfahren (Koronarangiographie und AngioCT) die detaillierte luminographische Darstellung der Koronarien leisten, ergänzt die nuklearkardiologische Diagnostik in einzigartiger Weise die essen

ziellen Informationen zu regionaler Perfusion und Vitalität des Myokards. Unter den nuklearkardiologischen Verfahren ist hierzu die klinisch meist eingesetzte, flächendeckend verbreitete Myokardszintigraphie in SPECT oder SPECT/CTTechnik das zahlenmäßig häufigste Verfahren (. Tab. 1).

Der Vergleich zwischen Ruhe und Stressperfusionsuntersuchung gibt Aufschluss darüber, ob die Perfusionsdefizite rein belastungsinduziert und somit reversibel in Ruhebedingungen und unter optimaler kardialer Medikation sind, oder nicht. Somit lässt sich die Unterscheidung zwischen belastungsinduzierter und Ruheischämie (persistierender Perfusionsdefekt) treffen.

Im Falle eines Perfusionsdefektes, der in der Ruheuntersuchung persistiert, stellt sich die entscheidende Frage ob das minderperfundierte Areal bereits zur Narbe umgebaut ist oder im Winterschlaf (sog. „hibernating myocardium“) als vitales Myokard überlebt hat und somit von einer Revaskularisierung reaktiviert werden könnte (. Abb. 1c). Die Aussagekraft der Myokardperfusionsszintigraphie im Hinblick auf die Vitalität des Herzmuskels ist jedoch eingeschränkt. Hinsichtlich der Vitalitätsdiagnostik

liefert der primär in der Onkologie für die PET etablierte StoffwechselTracer 18FluorDesoxyglukose (18FDG) am Herzen eine einzigartige absolut quantifizierbare und regional diskriminierbare Information zum myokardialen Stoffwechsel, da nur der vitale Herzmuskel bei oben beschriebener Patientenvorbereitung eine deutliche Glukoseutilisation aufweist, die Narbe jedoch nicht [11]. In Kombination mit einer Ruheperfusionsmessung kann man ablesen, ob ein Mismatch zwischen reduzierter Perfusion und gesteigertem Metabolismus (hibernating myocardium) vorliegt oder nicht (beides normal: Vitalität; beides reduziert: Narbe). Eine szintigraphische Differenz im Sinne von fehlender Perfusion im vitalen Myokardareal ist Grundlage einer Revaskularisation, da zahlreiche Studien belegen konnten, dass nach Revaskularisation des versorgenden Gefäßes sich sowohl die linksventrikuläre Funktion als auch die individuelle kardiovaskuläre Prognose des Patienten signifikant verbessern. Ein Match bedarf hingegen keiner kardiochirurgischen Intervention [12, 13].

Zusammenfassend bieten nuklearkardiologische Verfahren vor einer geplanten Bypassoperation, ergänzend zur luminographischen Stenosedetektion durch kon

Abb. 1 8 Fortsetzung


ventionelle Koronarangiographie oder AngioCT, wichtige funktionelle Zusatzinformationen: einerseits, ob das Myokard im Versorgungsgebiet des stenosierten Gefäßes in Ruhe oder unter Belastung ischämisch ist (Perfusion) und andererseits, ob es sich dabei um einen durch Revaskularisation potenziell reversiblen Defekt handelt (Vitalität), was letztlich den Nutzen einer Revaskularisation bestimmte.

Auch postoperative Komplikationen sind mit nuklearmedizinischen Verfahren detektier und nachverfolgbar. Da es sich hierbei hauptsächlich um Heilungsprobleme im Rahmen eines entzündlichen Geschehens handelt, sind diese im Abschnitt zu Arteriitiden und Entzündung subsumiert (s. u.).

Da insbesondere die koronare Morphologie derzeit von anderen nichtinvasiven bildgebenden Verfahren mit deutlichen Fortschritten zunehmend untersucht wird (insbesondere MultisliceCT), wird in Zukunft auch die Fusion aus nuklearmedizinischen und radiologischen Verfahren weitere Fortschritte machen. Dem aktuellen Stand dieser Verschmelzung von funktionellen und bildgebenden Modalitäten ist der Abschnitt Fusionsimaging gewidmet (s. u.).

Herztransplantation

Die orthotope Herztransplantation stellt die ultima ratio bei terminaler Herzinsuffizienz dar. Gerade in Bezug auf die begrenzte Verfügbarkeit HLAgematchter Organe ist eine präoperative Selektion geeigneter Empfänger und das postoperative Followup entscheidend; hier können nuklearkardiologische Methoden wichtige Beiträge leisten.

Präoperatives MonitoringDie Indikation zur Transplantation basiert auf einer Zusammenschau von klinischem Zustand des Patienten unter optimaler Therapie, den wegweisenden funktionellen Untersuchungen von Lungenfunktionsparametern, hier insbesondere der maximalen Sauerstoffaufnahmekapazität, und wird ergänzt von objektivierbaren, bildbasierten kardialen Befunden.

An die kardiale Diagnostik stellen sich vor einer Herztransplantation zwei kli

Abb. 2 8 Pathologische Myokardszintigraphiebefunde nach HTx. a Perfusionsinhomogenität: diffuse Minderperfusion der Vorderwand in Ruhe und unter Belastung (Pfeile). Unten: Perfusionsscores im 17-Segment-Modell. b Inferolaterale Lateralwandischämie; koronarangiographisch fand sich eine höhergradige proximale RCX-Stenose. HTx Herztransplantation, RCX Ramus circumflexus


Nachbardisziplinen

nische Hauptfragen: Zum einen müssen Parameter der linksventrikulären Dysfunktion (Ejektionsfraktion) gesammelt werden, zum anderen der funktionelle Perfusions und Vitalitätszustand des linksventrikulären Myokards evaluiert sein.

Als entscheidender Parameter für die linksventrikuläre Dysfunktion des Herzens wird im Entscheidungsprozess meist eine Ejektionsfraktion von ≤30% herangezogen, die typischerweise mittels Echokardiographie oder MRT erhoben wird.

Die nuklearkardiologische Diagnostik bietet mit der Radionuklidventrikulographie (RNV) nach der Äquilibriums (ERNA) oder der FirstpassMethode (FPRNA) [14] sowie mehr und mehr auch mit der Gated SPECT Verfahren, die auch zur Erfassung von links und rechtsventrikulären Volumina und Ejektionsfraktionen eingesetzt werden können. Aufgrund der fehlenden Strahlenexposition und flächendeckenderen Verfügbarkeit sind echokardiographische und magnetresonanztomographische Verfahren zu dieser Fragestellung jedoch Methoden der ersten Wahl, weshalb nuklearmedizinische Verfahren keinen Einzug in die Routineevaluation vor Herztransplantation gehalten haben. Zweifellos zeigen auch nuklearmedizinische Verfahren verlässliche, untersucherunabhängige Ergebnisse an Patienten, die z. B. wegen Metallimplantaten nicht in einem MRT untersucht werden können [15].

Die zweite Hauptaufgabe präoperativer nichtinvasiver Diagnostik liegt im Bereich der Perfusions und Metabolismusbeurteilung des Myokards. Hier bietet der bereits im vorangegangenen Kapitel vorge

stellte Algorithmus aus Gated SPECT zur Perfusionsmessung in Ruhe und Belastung und die angeschlossene PETBestimmung der myokardialen Vitalität unverzichtbare und solitäre Informationen zur Genese der linksventrikulären Insuffizienz. Wie bereits beschrieben ist eine linksventrikuläre Funktionseinschränkung aus ischämischer Genese häufig bei noch vitalem Myokard zumindest zum Teil reversibel und somit zusammen mit der linksventrikulären Funktion auch die Gesamtprognose des Patienten durch eine gezielte Revaskularisation zu verbessern und so ggf. die geplante Herztransplantation aufschiebbar [12].

Postoperatives MonitoringDie Situation eines Patienten nach Herztransplantation birgt eigene Risiken und Probleme. Im ersten postoperativen Jahr sind zum einen Infektionen, zum anderen die akute Abstoßungsreaktion für die Mehr zahl der Todesfälle von herztransplantierten Patienten verantwortlich. Im Langzeitverlauf rückt die chronische Transplantatvaskulopathie in den Vordergrund. Sie stellt eine eigene pathophysiologische Entität dar.

> Im Follow-up nach Herztransplantation steht nichtinvasive vor interventioneller Diagnostik

Im Followup der Patienten nach orthotoper Herztransplantation liefern nuklearmedizinische Verfahren essenzielle funktionelle Mosaikinformationen, die im Zusammenspiel mehrerer nichtinvasiver bildgebender Modalitäten ein sicheres

ScreeningProcedere bieten. Neben klinischer Untersuchung, Echokardiographie sowie MRT und ggf. auch CT, haben Gated SPECT und FDGPETUntersuchungen festen Stellenwert im nichtinvasiven Procedere und liefern unersetzliche Informationen zu myokardialer Perfusion und Vitalität. Detaillierte Informationen zum Koronarbaum werden darüber hinaus mittels Koronarangiographie invasiv gewonnen. In vielen Zentren ist allerdings bereits die interventionelle Diagnostik in die zweite Reihe hinter ein pathologisches nichtinvasives Screening positioniert worden, ohne Qualitätseinbußen hinsichtlich der Sensitivität zu erleiden, was nicht zuletzt im Sinne der kardiochirurgischen Patien ten ist [16].

Als Ergänzung eines solchen Vorgehens wird zu beobachten sein, welches zusätzliche Potenzial fusionierte Bildgebungsverfahren wie die PET/CT oder auch PET/MR einbringen können (s. Fusionsbildgebung).

Akute AbstoßungsreaktionDie akute Abstoßungsreaktion, tritt besonders in der frühen Phase nach einer Herztransplantation auf und bedroht bis zu der Hälfte der Patienten innerhalb der ersten drei Monate nach Transplantation. Hier wird ein engmaschiges nichtinvasi ves Nach untersuchungsnetz benötigt, das neben klinischer Beurteilung und Untersuchung des Patienten die funktionellen linksventrikulären Parameter (Ejektionsfraktion) erfassen und objektivieren kann, bevor die Entscheidung zur invasiven Diagnostik mit der Möglichkeit zu Myokardbiopsien gefällt wird. Hierzu ist innerhalb des multimodalen Spektrums in erster

Abb. 3 7 Perfusionsszin-tigraphie. a HLA b 3D-Re-konstruktion: kompletter

Perfusionsausfall des Apex. c FDG-PET: Restvitalität be-

legt keine transmurale Narbe, sondern „hiberna-ting myocardium“ (Pfeil); durch Revaskularisation

signifikante Verbesserung der myokardialen Funk tion

möglich. HLA horizonta-le lange Achse, MSZ Myo-

kardszintigraphie


Tab. 1 Nuklearkardiologische Modalitäten und Tracer in der klinischen Anwendung für kardiochirurgische Fragestellungen

Fragestellung/Indikation Methode Tracer Informationsgehalt Stellenwert

Koronare Herzkrankheit/Bypassoperation

Myokardiale Perfusion/Perfusionsreserve

Gated SPECT 99mTc-Tetrofosmin/ -Sestamibi, 201Tl

Ruhe- und/oder Belastungsischämie Routine, essenziell, ubiquitär verfügbar

PET 13NH3, H215O Revaskularisierungsindikation quantifizierbar, nicht ubiquitär

verfügbar (Zyklotron)

myokardiale Vitalität Gated SPECT 99mTc-Tetrofosmin/ -Sestamibi, 201Tl

Reversible Ruheischämie vs. persistierende Narbe

Zusatzinformation der Perfusions-untersuchung

PET 18F-FDG Reversible Ruheischämie vs. persistierende Narbe

Goldstandard der Vitalitäts-beurteilung, quantifizierbar

PET z. B. Caspasen/ 99mTc-Annexin V

Apoptose-Imaging Zukunft

Plaque-Imaging PET z. B. MMP Identifikation rupturgefährdeter Plaques

Zukunft

Herztransplantation

präoperativ

Linksventrikuläre Dysfunktion

RNV 99mTc-Pertechnetat-markierte Erythrozyten

LV-EF, CI, Volumina Aufwändige Vorbereitung, häufig nur zweidimensionale Darstellung


LV-EF und Volumina bei Perfusionsmessung mit auswertbar

Perfusion/Perfusions-reserve


Ischämie, ggf. Revaskularisation statt HTX

Routine, essenziell

PET 13NH3, H215O quantifizierbare Perfusion In Abhängigkeit vom Tracer nicht

ubiquitär verfügbar

postoperativ

Akute Rejektion SPECT Ga67/111In-markierte Lymphozyten

spezifische lymphozytäre Entzündungslokalisation

experimentell, aufwändige Lymphozytenmarkierung

Chronische Transplantat-vaskulopathie


Ischämie = Revaskularisations-indikation

Routine, essenziell, ubiquitär verfügbar, unique

PET 13NH3, H215O quantifizierbare Perfusion quantifizierbar, nicht ubiquitär

verfügbar (Zyklotron)

Vitien

Hämodynamik/Pendel-volumina

RNV 99mTc-Pertechnetat markierte Erythrozyten

LV-EF, CI, Volumina Aufwändige Vorbereitung, häufig nur zweidimensionale Darstellung


LV-EF und Volumina Bei Perfusionsmessung mit auswertbar

Schrittmacher

Myokardiale Perfusion/Vitalität


Sondenpositionierung in vitalem Myokard

Routinemäßig verfügbar

PET 18F-FDG Goldstandard der Vitalitäts-beurteilung, quantifizierbar

Defibrillator

Sympathische Myokard-innervation

SPECT 123I-MIBG Innervationsmuster bei z. B. DCM, HCM

experimentelles Verfahren

PET 11C-HED Innervationsmuster bei z. B. DCM, HCM

experimentelles Verfahren

Kardiale Tumore

Kardialer Primärtumor/Metastasen

PET 18F-FDG Stoffwechselaktive Areale intramyokardial

Nach dezidierter Patienten-vorbereitung

kardiales PET/CT

18F-FDG Zusätzlich Zuordnung zur Morphologie

Fernmetastasen bei kardialem Primärtumor

Ganzkörper PET/CT

18F-FDG Metastasenlokalisierung/ -verlaufsbeurteilung

onkologische Standardmethode, sehr hohe Sensitivität


Linie die Echokardiographie, im weiteren Sinne auch die MRT in der Lage. Auch Gated SPECT und PET können bereits früh diese Aussagen ergänzen, sind aber aufgrund der einhergehenden Strahlenbelastung lediglich Ausweichmethoden, wenn nicht zusätzlich explizit Fragen nach myokardialer Vitalität oder Perfusion gestellt sind.

Hinsichtlich der molekularen Bildgebung können wie auch bei Myokarditis unspezifische Entzündungsmarker wie 67Ga oder 111Inmarkierte Lymphozyten, deren myokardiale Anreicherung dem initialen Geschehen der Abstoßung entspricht, ebenfalls zur Erkennung der akuten Abstoßungsreaktion benutzt werden. Im positiven Testfall zeigt sich eine gute Korrelation zu histologischen Abstoßungsmerkmalen [17].

Beide Verfahren bringen jedoch eine relativ hohe Strahlenexposition mit sich, und sind aufgrund einer langen Dauer zwischen Injektion und Messung unpraktikabel. Darüber hinaus haben sie je nach Markierungsausbeute eine limitierte Sensitivität bei guter Spezifität, so dass sie nur im positiven Falle aussagekräftig sind. Aus diesen Gründen haben sie nie Einzug in die klinische Realität gefunden.

In Zukunft könnte der Nachweis von 111InOctreotid Beachtung finden, da dieses an Somatostatinrezeptoren bindet, die klassischerweise bei der Aktivierung

auf der Lymphozytenoberfläche exprimiert werden. Somit wird ein Prozess abgebildet, der in der pathophysiologischen Entwicklung der Invasion in das Myokard vorangeht und so noch vor Beginn histologischer Änderungen eine Abstoßungsreaktion vorhersagen kann [18]. Dagegen kann 111InAntimyosin lediglich retrospektiv im Schädigungsfall an den ansonsten intramyozytären Liganden binden und stellt somit einen irreversiblen Myozytenschaden dar. Weiterhin drängen mehrere Verfahren zur Darstellung der Apoptose auch im Gebiet der Abstoßungsreaktion in die klinische Anwendung. Mittels 99mTcmarkiertem Annexin V ließ sich Apoptose auch in Abstoßungsreaktionen nachweisen [19].

Chronische TransplantatvaskulopathieDie Transplantatvaskulopathie entspricht pathophysiologisch nicht der koronaren Herzerkrankung, da sie anstatt durch lokalisierte Intimaschädigung mit Ausbildung atheromatöser Plaques, deren Inflammation und Ruptur, vielmehr durch eine immunologisch getriggerte generalisierte fibrointimale Hyperplasie mit diffus verteiltem Lumenverlust insbesondere der kleineren, invasiv oftmals unbefriedigend intervenierbaren Koronargefäße, gekennzeichnet ist.

Daher sind die klassischen, optisch ausgewerteten luminographischen Ver

fahren wie die Koronarangiographie oftmals schlecht geeignet, um insbesondere den Verlauf der diffusen Lumenreduktion im jährlichen Followup ausreichend zu protokollieren [20].

Der invasive intrakoronare Ultraschall (IVUS) als Goldstandard zur Erkennung sublimer Veränderungen im Bereich der Koronarwand erweitert die Invasivität der Koronarangiographie, die alle Patienten nach Herztransplantation jährlich über sich ergehen lassen müssen, und steht derzeit auch nicht ubiquitär zur Verfügung.

Die Myokardszintigraphie kann den durch schleichenden Lumenverlust des gesamten Gefäßbaums sowie den durch die endotheliale Dysfunktion induzierten myokardialen Perfusionsverlust quantifizieren und so in der longitudinalen Beobachtung ein verlässlicher Indikator einer Transplantatvaskulopathie sein, zudem hier auch die Auswirkungen auf die Mikrozirkulation mitberücksichtigt werden, die der Koronarangiographie verborgen bleiben. Untersuchungen unter Stressbedingungen im Myokardszintigramm haben hohen negativ prädiktiven Wert [21]. Häufig zeigt sich in der Myokardszintigraphie ein regional oder diffus inhomogenes Perfusionsmuster ohne eindeutiges morphologisches Korrelat in der Koronarangiographie (. Abb. 2a). Dieses wird überwiegend als diffuse mikroangiopathische Veränderung im Rahmen der Transplantatvaskulopa

Tab. 1 Nuklearkardiologische Modalitäten und Tracer in der klinischen Anwendung für kardiochirurgische Fragestellungen [Fortsetzung]

Fragestellung/Indikation Methode Tracer Informationsgehalt Stellenwert

Entzündung/Arteriitiden

Koronarien kardiales PET/CT

18F-FDG hochauflösende Entzündungs-lokalisation

Zukunft

Aorta/Karotiden PET 18F-FDG Lokalisation erhöhter Stoffwechselaktivität

Standardmethode und -protokolle

PET/CT 18F-FDG höher auflösende Entzündungs-lokalisation

Plaque- Imaging

MMP Identifikation rupturgefährdeter Plaques

Zukunft

Endokarditis kardiales PET/CT

18F-FDG stoffwechselaktive Klappen-auflagerungen


Myokarditis SPECT Ga67-/111In-markierte Lymphozyten

spezifische lymphozytäre Entzündungslokalisation

experimentell, aufwändige Lymphozytenmarkierung

Septische Metastasierung Ganzkörper-PET/-CT

18F-FDG Lokalisation erhöhter Stoffwechselaktivität

onkologische Standardmethode, sehr hohe Sensitivität

postoperative Wund-heilungsstörungen

PET 18F-FDG z. B. Sternalnarben vor gezielter Revision


SPECT Single-Photon-Emissions-Computertomographie, PET Positronen-Emissions-Tomographie, RNV Radionuklidventrikulographie, FDG Fluordesoxyglukose, MIBG Metaiodobenzylguanidin, MMP Matrix-Metalloproteinasen, HED Hydroxyephedrin, LV-EF linksvenrikuläre Ejektionsfraktion, CI Cardiac Index, D/HCM dilatative/hypertrophe Kardiomyopathie, VT ventrikuläre Tachykardie.


Nachbardisziplinen

thie gedeutet [22], wobei der klinische Wert dieses Befundes noch nicht abschließend geklärt ist. Diese Informationen werden derzeit nur durch nuklearmedizinische Verfahren sicher erfasst.

Eingebettet in eine kombinierte multimodale nichtinvasive Diagnostik, in der zusätzlich insbesondere Echokardiographie und MRT weitere essenzielle Mosaikinformationen liefern, besteht eine reelle Chance, in nicht allzu ferner Zukunft die invasive Diagnostik aus dem RoutineFollowup in die zweite Reihe zu verdrängen, und diese nur bei nichtinvasiv gefundenen pathologischen Änderungen rationell einzusetzen (. Abb. 2b, . Abb. 3), nicht zuletzt im Interesse der herztransplantierten Patienten. Einzelne Transplantationszentren sind bereits aktuell zu diesem schrittweisen Vorgehen übergegangen, ohne Sensitivitätsänderungen des Followup zu beobachten [16].

Dabei sollte eine integrierte Beurteilbarkeit mehrerer Untersuchungsverfahren angestrebt werden, was ein zukünftiges Anwendungsgebiet der fusionierten Bildgebung sein kann. So gibt es Ansätze, in einer dreidimensionalen computertomographischen Koronarangiographie Algorithmen zu entwickeln, die das Volumen des virtuellen Ausgusspräparats des Koronarbaums bestimmen und so auch eine schleichende diffuse Lumenreduktion detektieren können [23]. Entsprechende Informationen können in einem kombinierten Gerät (SPECT/CT oder PET/CT) auf die Perfusionsmessungen (in Ruhe sowie unter Stress) oder auf die Vitalitätsinformation des Myokards regional exakt gematcht werden. Hieraus kann eine Kombination entstehen, die mehr Aussagen über die Relevanz der mittels nur einer Methode beobachteten Änderungen treffen kann und so die Summe der Teile übersteigt.

Auch auf dem Gebiet spezieller molekularer Bildgebung der chronischen Transplantatvaskulopathie zeichnen sich Weiterentwicklungen ab. Experimentelle Ansätze zur Darstellung hyperplasierter Intimazellen (Tracer Z2D3) sind derzeit in der Erprobung [24].

Klappenoperation

Operationen an den Herzklappen stellen einen großen Teil der Eingriffe in der

HerzThoraxChirurgie dar. Das Hauptaugenmerk im nichtinvasiven perioperativen Imaging liegt dabei auf Bestimmung der hämodynamischen Relevanz von Insuffizienz oder Stenose und teilweise auch der seriellen Untersuchung dieser Parameter, um die Dynamik der Veränderungen z. B. bei Endokarditis zu erfassen. Hierbei stehen Verfahren ohne Strahlenexposition wie die Echokardiographie oder die MRT im Vordergrund.

Von nuklearmedizinischer Seite steht auch hier die RNV [14] bzw. die GatedSPECTUntersuchung mit den bereits erwähnten Limitationen zur Verfügung, die Pendelvolumina bei Mitral und Aortenklappeninsuffizienzen bestimmen können [25]. Beide Verfahren spielen in der klinischen Routine allerdings kaum eine Rolle.

Schrittmacher- und Defibrillatorimplantation

Die eigentliche Schrittmacher oder Defibrillatorimplantation wird routinemäßig durch rein morphologisch bildgebende Verfahren begleitet. Meist reichen ein einfacher Röntgenthorax und eventuell eine Phlebographie zur Darstellung der Durchgängigkeit der Venen der oberen Extremität aus. In Sonderfällen können bei unklarer myokardialer Vitalität oder diffuser Perfusionslage auch hier GatedSPECT und PETInformationen zur Planung der Sondenplatzierung in vitalem Myokard herangezogen werden.

Die Entscheidung zur Implantation von Defibrillatoren ist hingegen oft eine interdisziplinäre Therapieentscheidung, bei der zusätzlich funktionelle Informationen aus der molekularen nuklearmedizinischen Bildgebung ausschlaggebenden Charakter haben können.

Insbesondere die Darstellung der sympathischen Innervation des Herzens mit dem KatecholaminAnalogon 123IMetaiodobenzylguanidin (123IMIBG) als SPECTTracer sowie 11CHydroxyephedrin (11CHED) als PETTracer spielt experimentell eine Rolle [26].

Eine Vielzahl an Erkrankungen wie die dilatative, die hypertrophe und die seltene arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie, die in ihren Frühstadien herkömmlichen Nachweismethoden entge

hen, aber das Risiko potenziell lebensbedrohlicher Rhythmusstörungen bergen, können mittels solcher Zusatzuntersuchungen gefunden und einer prophylaktischen Defibrillatorimplantation zugeführt werden. [27, 28, 29].

Gleiches gilt für Erkrankungen wie die idiopathische ventrikuläre Tachykardie oder das BrugadaSyndrom, die per definitionem keinerlei morphologische Korrelate haben, sondern IonenkanalErkrankungen sind, also Defekte subzellulärer Dimension aufweisen [30].

Kardiale Tumoren

Die Detektion kardialer Tumoren ist ebenfalls mit nuklearmedizinischen Methoden möglich, birgt jedoch Besonderheiten gegenüber der Detektion von Tumoren in anderen Geweben.

Vereinfacht wird die Erkennung von Tumoren des Herzens dadurch, dass die häufigsten primären kardialen Tumoren, die Myxome, im Bereich der Vorhöfe liegen und somit in relativ dünnem Myokard zu finden sind, das physiologisch wenig oder keinen signifikanten Glukosestoffwechsel zeigt. Radioaktiv markierte Glukose (18FDG) macht sie in der PET sichtbar [31]. Ähnliches gilt auch für die rechtsatrial gelegenen kardialen Sarkome, die die Majorität der Malignome im Herzen darstellen (. Abb. 4).

Abhängig von den Stoffwechseleigenschaften des Primarius lassen sich auch kardiale Metastasen abbilden, wie z. B. beim malignen Melanom oder beim malignen Lymphom [32]. Erschwert wird diese Abbildung zum einen durch die Tatsache, dass es sich beim Herzen um ein durch eigene Kontraktion und Atemexkursionen bewegtes Untersuchungsobjekt handelt, und zum anderen dadurch, dass die intrinsische Glukoseutilisation des Myokards auch in Ruhe deutlich höher liegt als die der Skelettmuskulatur, weshalb speziell Malignome, die andernorts durch ihren erhöhten Glukosemetabolismus erkennbar werden, innerhalb des ventrikulären Myokards in ihren Frühphasen häufig schlecht detektierbar sind. In diesen Fällen lassen sich jedoch auch Untersuchungsprotokolle wählen, welche die Glukoseutilisation des Herzmuskels während der Untersuchung reduzieren [9].


Außerdem ermöglicht die fusionierte PET/CT ein Screening nach Metastasen bzw. Rezidiven in der prä und postoperativen Behandlung gepaart mit der morphologisch hochauflösenden CT, und ermöglicht so die Einbindung der nuklearmedizinischen molekularen Diagnostikergebnisse in kardiochirurgische Entscheidungen.

Arteriitiden/Aortitis und Entzündung

Bei den großen Gefäßen steht insbesondere das Entzündungsmonitoring, z. B. bei Arteriitiden, im Fokus des Interesses der nuklearkardiologischen Bildgebung. So lassen sich anhand typischer Verteilungsmuster innerhalb der entzündeten Gefäßwandareale, die einen erhöhten Gluko

semetabolismus aufweisen und so in der 18FDGPET darstellbar sind, einzelne Krankheiten identifizieren und im Verlauf der Behandlungserfolg darstellen [33].

Entzündungsmonitoring mit der 18FDGPET spielt auch bei postoperativen Wundheilungsstörungen einer Sternumnarbe nach Sternotomie, z. B. nach Bypassoperation eine Rolle. Die normale Wundheilung zeigt eine abflauende 18FDGAnreicherung innerhalb des ersten Jahres [34]. Ein erhöhtes 18FDGSignal im Zugangsweg lässt sicher und regional bestimmbar auf eine Infektion der Narbe und deren Ausbreitung schließen, kann das konservativ antibiotische Regime überwachen sowie letztlich eine gezielte partielle Wundrevision steuern und den Behandlungserfolg dokumentieren.

> Entzündungsmonitoring mit 18FDG-PET hat hohen Stellenwert bei Gefäßen und Narben

Ein weiteres Einsatzgebiet der Entzündungsvisualisierung mit radioaktiv markierter Glukose bietet sich bei einer durch Endokarditis indizierten Klappenoperation. Hier kann mit 18FDG die Stoffwechselaktivität von Vegetationen auch im Verlauf beurteilt werden. So lassen sich auch stagnierende, ausgebrannte Auflagerungen gegen floride Entzündungen abgrenzen sowie extrakardial stoffwechselaktive septische Streuherde detektieren, die einer klinischen Routinediagnostik entgehen können [35]. Beides kann entscheidend zur optimalen Wahl von Operationszeitpunkt und umfang beitragen.

Alle diese Fragestellungen profitieren von einer fusionierten Bildgebung, die eine höher aufgelöste morphologische Information integriert, wie die 18FDGPET/CT. Hierdurch präzisieren sich die prä und postoperative Planung und lässt sich das betroffene Gewebe besser charakterisieren (s. Fusionsimaging).

Hinsichtlich der weiteren Möglichkeiten der molekularen bildgebenden Diagnostik profitiert die Bildgebung der großen Gefäße potenziell von der Entwicklung neuer Tracer im Bereich des PlaqueImaging (s. PlaqueImaging).

Ausblick

Die Alleinstellungsmerkmale nuklearkardiologischer Diagnostik sind begründet in der molekularen funkionellen Bildgebung und der Möglichkeit zu Visualisierung und Quantifizierung von spezifischen Stoffwechselprozessen auf subzellulärem Niveau mittels geeigneter Tracer. Die Zukunft sieht daher zwei grundlegende Verbesserungen.

Zum einen hinsichtlich der besseren Einbettung dieser einzigartigen Informationen in ein multimodales Gesamtbild. Dies geschieht mittels Fusionsimaging und erlaubt die Kombination mehrerer Verfahren unterschiedlicher Methodik und im Idealfall die Potenzierung derer Vorteile, wodurch das entstehende Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile.

Abb. 4 8 Nach Resektion histologisch gesichertes Angiosarkom des Herzens bei einer 64-jäh-rigen Patientin mit hohem FDG-Stoffwechsel (standard uptake value: 9,8) im Bereich von Atrium und Ventrikel rechts. Oben: Dreidimensionales PET/CT-Fusionsbild mit stoffwechselaktivem Tumor (11×12×8 cm). Unten: a axiales CT-Schnittbild, b axiale PET/CT-Fusionsbild, c axiales 18F-FDG-PET- Fusionsbild


Nachbardisziplinen

Zum zweiten schreitet die Entwicklung spezifischer radiochemischer Tracer für das molekulare Imaging immer weiter voran, so dass in Zukunft Stoffwechselprozesse in vulnerablen Plaques sowie in absterbendem Gewebe visualisiert werden können, die morphologischen Veränderungen zeitlich vorausgehen.

Fusionsimaging

Die Zukunft der multimodalen nicht invasiven kardialen Bildgebung liegt in der Fusion mehrerer Methoden in einem Gerät. Zum einen ermöglicht eine solche Kombination als sog. „onestop shop“ eine reale Zeitersparnis in einem immer komplexer werdenden Geflecht essenzieller Informationen der nichtinvasiven, sonst seriell geschalteten Verfahren [36]. Darüber hinaus ergibt sich durch das genaue topographische Übereinstimmen der funktionellen Teilinformationen der molekularen nuklearmedizinischen Verfahren mit den morphologisch höher auflösenden Techniken wie CT und MRT ein Mehr an Information als durch die Summe der Teile. Derzeit verfügbare Geräte orientieren sich noch hauptsächlich an den Bedürfnissen des nuklearonkologischen Markts (SPECT/CT, PET/CT). Für einen Einsatz in der Kardiologie ist nicht zuletzt noch die Entwicklung designierter Untersuchungsprotokolle für das „moving target“ Herz vor der endgültigen klinischen Anwendbarkeit notwendig. Es sind schon jetzt solche gesonderten Rekonstruktionsalgorithmen verfügbar, die auf intrinsische Bewegungskorrekturen setzen und so die sonst aufwändigen Überwachungen der Atemexkursionen des Thorax vereinfachen [37]. Gleiches gilt im Bereich der sog. „SoftFusion“, in der in separaten Untersuchungen ermittelte funktionelle und morphologische Informationen auch nachträglich mittels spezieller Software übereinander gelegt werden können.

E Sind die Rekonstruktionsalgorithmen präzise genug, verspricht die Fusion aus PET/SPECT mit der CT in vielen kardiologischen Fragestellungen deutliche Fortschritte.

Die exakte Zuordnung von quantifizierbaren Informationen über effektive myo

kardiale Perfusion und Perfusionsreserve, die die Mikrovaskulatur mit einbezieht, sowie über die Vitalität der abhängigen Myokardareale – also molekularen Informationen, die nur mittels Verfahren wie PET und SPECT zu erhalten sind – können regional hochauflösend morphologischen Informationen über Koronarbaum, Stenosegrad der Koronarien (AngioCT), Kalksalzgehalt der Koronarwand (sog. KalziumScoring) und Myokardstruktur aus einer Computertomographie zugeordnet werden. So könnten neben Untersuchungen in Planung oder im Followup interventioneller oder operativer Myokardrevaskularisation bei koronarer Herzerkrankung auch das jährliche Followup nach Herztransplantation vom Fusionsimaging profitieren, und eine routinemäßige invasive Diagnostik nur noch im Falle pathologischer Befunde notwendig werden [16].

>Die Zukunft der multimodalen nicht invasiven kardialen Bildgebung liegt in der Fusion mehrerer Methoden in einem Gerät

Ebenso eröffnen sich im vaskulären Entzündungsmonitoring neue Dimensionen durch die höher auflösende morphologische Zuordnung der Stoffwechselinformationen der 18FDGPET im CT, was besseren Aufschluss über die Art des entzündeten Gewebes und die genaue Ausbreitung und Abgrenzung der Entzündung gibt und so ein kompletteres Bild vom zu erwartenden Operationssitus zeichnet. Ein Beispiel ist die Visualisierbarkeit vulnerabler Plaques in den im Vergleich zu Aorta oder Karotiden deutlich kleineren und bewegten Koronarien mit fusionierter PET/CT [38].

In der weiteren Zukunft versprechen andere fusionierte Methoden (insbesondere PET/MR ggf. auch SPECT/MR) für die kardiale Bildgebung primär maßgeschneiderte Anwendungen, die spezifische molekulare Information mit zeitlich hochauflösenden hämodynamischfunktionellen und räumlich hochauflösenden morphologischen Informationen verbinden, was insbesondere dem bewegten Ziel Herz besser entsprechen kann, als die onkologisch motivierte Kombination mit der CT [39].

Zukünftige Molekulare Bildgebung

Plaque ImagingDie molekulare Bildgebung wird derzeit deutlich weiterentwickelt und in ihrem Spektrum breit ausgebaut, vor allem auf dem Gebiet neuer radiochemischer Tracer, die Einblicke in neue und nur mit funktionellmolekularen bildgebenden Methoden darstellbare Stoffwechselkaskaden eröffnen. Zahlreiche molekulare Targets für die Bildgebung versprechen frühzeitigere und von den morphologischen Bildgebungstechniken unabhängige Informationen. Tracer, die an Targets wie MatrixMetalloproteinasen, Endothelinrezeptoren, Adhäsionsmoleküle oder Lipoproteine binden, welche insbesondere in instabilen vulnerablen Plaques zeitlich kurz vor deren Ruptur exprimiert werden, können radioaktiv markiert werden. In Zukunft könnte somit die Entscheidung getroffen werden, ob z.z. B. Plaques in den Karotiden oder später auch koronare Stenosen, die mit herkömmlichen morphologischen Methoden als unkritisch bewertet würden und auch noch keine funktionelle Veränderung wie Perfusionsausfälle oder Vitalitätsverluste verursachen, aus prophylaktischer Erwägung einer interventionellen oder chirurgischen Therapie zugeführt werden müssen [40]. Diese Tracer ermöglichen zukünftig eine prospektive Beurteilung der Entstehung kardiovaskulärer Probleme, wie einer bevorstehenden Plaqueruptur mit drohendem Herzinfarkt im Falle der Koronarien bzw. mit drohendem Schlaganfall im Bereich der Karotiden, und geben so dem HerzThoraxChirurgen die Möglichkeit zu präventiven Eingriffen an die Hand.

ZelltodkaskadenDarüber hinaus existieren neue radiochemische Verbindungen, die die Expression von Molekülen des programmierten Zelltodes darstellen. Apoptosemarker wie radioaktiv markierte Caspaseinhibitoren oder Annexin V zeigen einen im Verlauf befindlichen Gewebeuntergang in SPECT oder PET und lassen so die Dynamik eines eventuell partiell reversiblen Vorgangs in Gewebe erkennen, das sich auch in konventionellen molekularen Verfahren zur Vitalitätsdiagnostik sonst von Narbe


oder noch lebendem Myokard nicht unterscheiden ließe. Myokardiale Apoptose konnte bereits im Tierexperiment nachgewiesen und das Areal einer entstehenden Narbe umschrieben werden noch vor dem komplett irreversiblen Untergang des myokardialen Gewebes [41]. Eine gezielte medikamentöse Unterbrechung dieser Apoptosekaskade könnte eine Ausbreitung von Myokardnarben nach rascher Rekanalisation oder auch operativer Revaskularisation verhindern. In Zukunft können diese Verfahren ebenfalls Revaskularisationsentscheidungen begleiten bzw. die Erfolge dieser interdisziplinären, perfusionsverbessernden Bemühungen nicht nur retrospektiv hinsichtlich ihres Endprodukts (Narbe) sondern auch hinsichtlich ihrer dynamischen prospektiven Entwicklung (Apoptose) begleiten. So behält die nuklearkardiologische molekulare auch in Zukunft eine Sonderstellung und liefert wertvolle und einzigartige funktionelle Informationen, die kardiochirurgische Entscheidungen maßgebend verbessern können.

Die vorliegende Arbeit wurde durch den DFG-Sonderforschungsbereich SFB 656 „Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung“, Projekt C6, Münster, unterstützt.

KorrespondenzadresseDr. F.T. Range

Medizinische Klinik und Poliklinik C – Kardiologie und Angiologie, Universitätsklinikum Münster48149 Mü[email protected]

Range. Dr. Felix Thomas Range, Jahrgang 1978, absolvierte von 1998–2005 das Studium der Human-medizin an der Westfälischen Wilhelms Universität Münster. Seit 2005 ist er am dortigen Universitäts-klinikum als Assistenzarzt in der Kardiologie beschäf-tigt. Seine Forschungsschwerpunkte sind: Vorhof-flimmern und Myokardperfusion im PET sowie die generelle Nutzung von PET und CT zur kardiologischen Diagnostik.

Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Stent vs. Operation bei verengter Halsschlagader

Die Diskussion über die beste Behandlung

bei Patienten mit ipsilatera hochgradiger Ste-

nose der Aorta carotis interna wurde jüngst

durch die aktuellen Studien ICSS und CREST

wieder angefacht. Zur Auswahl stehen zwei

Therapieoptionen: eine Operation (Carotis-

Endarteriektomie) oder das Stenting mit Bal-

londilatation. Der Nutzen der Carotisoperati-

on wurde in zwei großen randomisierten Stu-

dien in den Vereinigten Staaten und Europa

eindeutig belegt. Bei über 70%igen Stenosen

der A. carotis interna beträgt die relative Risi-

koreduktion zugunsten der Operation 60%.

Für das Carotis-Stenting mit Ballondilatation

liegen in der Zwischenzeit vier Vergleichs-

studien mit der Carotis- Endarteriektomie

vor. Die deutsch-österreichisch-schweizer

SPACE-Studie, fand keinen Unterschied in

den 30-Tage-Komplikationsraten für die Ca-

rotisoperation oder das Stenting. Die EVA-3S-

Studie in Frankreich, fand eine signifikante

Überlegenheit der Carotisoperation.

Bei der International Carotid Stenting Study

(ICSS) handelt es sich um eine prospektive

randomisierte Studie, in die insgesamt 1413

Patienten eingeschlossen waren. Bei den

120-Tage-Häufigkeiten von Schlaganfall, Tod

oder Myokardinfarkt traten diese Ereignisse

statistisch signifikant bei 8,5% der Patienten

in der Stenting-Gruppe, verglichen mit 5,2%

in der Endarteriektomie-Gruppe auf.

In die Nordamerikanische CREST-Studie wur-

den 2502 Patienten eingeschlossen, die eine

über 70-prozentige Stenose der A. carotis

interna aufwiesen. Insgesamt war die 30-Ta-

ge-Komplikationsrate mit 5,2% beim Stenten

und 4,5% bei der Operation statistisch nicht

signifikant unterschiedlich. Es ergab sich

allerdings eine signifikant höhere Rate an

Schlaganfällen in der Stent-Gruppe mit 4,1%

versus 2,3% und eine signifikant höhere Rate

an Herzinfarkten in der Operationsgruppe

mit 2,3% versus 1,1%. Die Autoren fanden

bei einer weiteren Analyse einen Einfluss des

Alters auf die Komplikationsrate.

An den Therapieempfehlungen für Deutsch-

land wird sich durch die beiden neuen

Untersuchungen allerdings nichts ändern.

Sie wurden im Ausland unter Bedingungen

durchgeführt, die nicht mit deutschen Ver-

hältnissen vergleichbar sind, insbesondere

die Anforderungen an die Qualität der be-

handelnden Ärzte.

Für die Patientenversorgung hierzulande

bleibt nach wie vor die im deutschsprachigen

Raum durchgeführte SPACE-Studie aus

dem Jahr 2006 maßgeblich: Sie fand keinen

relevanten Unterschied zwischen beiden

Methoden. So lautet die Empfehlung, dass

für jeden Patienten ein Konsil aus Neurolo-

gen, Gefäßchirurgen und interventionellen

Neuroradiologen entscheiden soll, welcher

Eingriff am besten geeignet ist.

Literatur:

Bonati LH et al (2010) New ischaemic brain

lesions on MRI after stenting or endarte-

rectomy for symptomatic carotid stenosis:

a substudy of the International Carotid

Stenting Study (ICSS) The Lancet Neurology

9(4):353-362

Quelle: Deutsche Gesellschaft für Neurologie

und der Deutsche Schlaganfall-Gesellschaft,

www.dgn.org und www.dsg-info.de

Fachnachricht

nuklearmedizinische bildgebung an herz und großen gefäßen

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