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Nuklearkardiologie

Nuklearmedizinische Untersuchungsmethoden am Herz-Kreislaufsystem

Nuklearmedizinische KlinikHELIOS Klinikum Berlin-Buch

Nuklearkardiologie

• Anatomie des Herzens und des Kreislaufsystems• Physiologie / Pathophysiologie• Myokardszintigraphie

– Indikationen– Vorgehensweise– Auswertung

• Radionuklidventrikulographie– Indikationen– Vorgehensweise– Auswertung


Herz - Anatomie

• Lage:– Im Mediastinum– Herzachse „gekippt“ von

hinten oben rechts (Herzbasis) nach vorne unten links (Herzspitze)

• Ein Wort oder mehrere Wörter eingeben. . .


Herz - Anatomie

• 4 Herzhöhlen– rechter Vorhof– rechter Ventrikel– linker Vorhof– linker Ventrikel

(besitzt die Haupt-

muskelmasse)

Getrennt durch das Vorhof bzw.

Ventrikelseptum und die

Herzklappenebene


Herz – Anatomie

• Funktionell Trennung in rechtes Herz– „kleiner“ Lungenkreislauf– Aufnahme des venösen, sauerstoffarmen Blutes aus dem

Körperkreislauf (obere u. untere Hohlvene)– Auswurf des Blutes in Lungenarterien

Sauerstoffanreicherung

• und linkes Herz– „großer“ Körperkreislauf– Aufnahme des arteriellen, sauerstoffreichen Blutes aus dem

Lungenkreislauf– Auswurf des Blutes in die Aorta zur Versorgung der Körper-

peripherie


Herz – Anatomie

Aufbau der Herzwand in drei (vier) Schichten:

• Endokard (Herzinnenhaut)

• Myokard (Muskelschicht)

• Epikard (Herzaußenhaut)

• Perikard (Herzbeutel) – Umschlagfalte des Epikards, dient als Verschiebeschicht


Herz – Anatomie

Lagebeziehungen des Herzens:

Das Herz grenzt an - die Lungenflügel (seitlich) - die großen Blutgefäße (Aorta, Pulmonalarterien und –

venen, V.cava) im Mediastinum- Ösophagus im Mediastinum- Magen und Darm (kaudal)

Dabei liegt der linke Ventrikel im wesentlichen dem Magen auf


Herz – Anatomie

Blutversorgung

• Versorgung des Endokards durch Diffusion aus dem Kammerblut

• Versorgung des Myokards über Herzkranzgefäße (Coronarien) direkt aus der Aorta ascendens– 1/7 (des Blutvolumens) über A.coronaria dextra – 6/7 (des Blutvolumens) über A.coronaria sinistra


Herz – Anatomie

• Dabei versorgt die rechte Coronararterie den rechten Ventrikel und 1/3 des Ventrikelseptums,

• Die linke Coronararterie den linken Ventrikel und 2/3 des Ventrikelseptums

• Aber: viele Versorgungsvariationen möglich („Rechtsversorgungstyp“, „Linksversorgungstyp“), besonders im Septum, an der Herzspitze und im Überschneidungsbereich der Versorgungsgebiete


Herz – Anatomie

• Aufzweigung der A.coronaria dextra in – Ramus marginalis dextra I-III („RM I-III“, rechter

Ventrikel)– Ramus interventricularis posterior („RIVP“, Septum) – Ramus posterolateralis dexter („RPLD“, Hinterwand

des linken Ventrikels


Herz – Anatomie

• Aufzweigung der A.coronaria sinistra in– Ramus circumflexus („RCX“, Seiten- und

Hinterwand des linken Ventrikels) mit weiterer Verzweigung in

• Ramus marginalis sinister („RM“)• Rami posteriores ventriculi sinister

– Ramus interventricularis anterior („RIVA“, Seiten- und Vorderwand des linken Ventrikels) und

• Rami interventriculares septales (vorderes Septum)


Herz – Anatomie

• Blutabfluss – zu 1/3 durch kleinen Herzvenen direkt in den

rechten Vorhof– Zu 2/3 über den Sinus coronarius in den rechten

Vorhof


Herz – Physiologie – Herzaktion

Pumpfunktion des Herzens durch Muskelkontraktion unddamit koordinierte Herzklappenfunktion:

– Passiver Fluss von Blut aus V.cava bzw. Lungenvenen in die Vorhöfe

– Sogwirkung zieht Blut aus den Vorhöfen in die Kammern durch die geöffnete Mitral- und Trikuspidalklappe (Segelklappen) während Diastole (Erschlaffungsphase der Ventrikel) – Vorhöfe „füllen“ Ventrikel nur zu ca. 1/10 aktiv durch geringe eigene Kontraktion

– Aorten- und Pulmonalklappe (Taschenklappen) während Diastole geschlossen – Zurückströmen des Blutes aus Arterien unmöglich


Herz – Physiologie – Herzaktion

– Muskelkontraktion führt zu Verkleinerung des Herzbinnenraumes, damit zur Druckerhöhung

– Passives Zurückschlagen und Schließen der Segelklappen, somit kein Rückfluss in Vorhöfe

– Weitere Druckerhöhung in Ventrikeln, bei Herzinnendruck> Gefäßblutdruck (in Aorta bzw. Lungenarterie) passive Öffnung der Taschenklappen und Blutausstrom


Herz – Physiologie – Funktionsparameter

• Enddiastolisches Volumen (EDV)• Endsystolisches Volumen (ESV)• Schlagvolumen (SV) = EDV - ESV• Ejektionsfraktion (LVEF) = (EDV - ESV) : EDV x 100 • Herzzeit-(minuten-)volumen = HF x SV

und• Muskelverdickung


Herz - Physiologie

• Energiegewinnung aus folgenden Substraten:– Glukose– freien Fettsäuren– Laktat


Herz – Physiologie

• Sauerstoffextraktion bereits in Ruhe > 75%, bei Belastung nicht wesentlich steigerbar,

somit

• mehr Sauerstoff bei Belastung nur durch Durchblutungssteigerung erreichbar (um das bis zu 3-4fache)


Herz – Physiologie

• Herzkranzgefäße sind sog. funktionelle funktionelle EndarterienEndarterien, d.h. trotz anatomisch vorhandener Anastomosen („Kurzschlußverbindungen“) kann das Versorgungsgebiet einer geschädigten Arterie nicht kurzfristig von einer anderen übernommen werden.


Herz - Pathophysiologie

• Minderdurchblutung eines Herzmuskelareals führt zu O2-Mangel (Ischämie)

• andauernde Ischämie führt zum Infarkt (Absterben des funktionsfähigen Herzmuskelgewebes) → Ausheilung als Narbe

• Zustand „stunned“ und „hibernating myokardium“ (Myokard im Winterschlaf) → regional akut oder chronisch funktionsloses aber vitales Gewebe: reversible Schädigung, bei Wiederherstellung der O2-Versorgung ggf. wieder funktionsfähig



• Coronarsklerose und Thrombus



• Folge:

Ischämie


Herz - Pathologie

Abheilung

als

Infarktnarbe


Herz - Pathologie

Alle Wandschichten betreffender Infarkt wird als

transmural

bezeichnet


Herz - Myokardszintigraphie

Indikationen:Indikationen:• Diagnose, Lokalisation, Ausdehnung, Schweregrad

und ggf. Unterscheidung Ischämie / Infarkt• Relevanz einer Stenose• Risikobeurteilung• Überprüfung der Durchblutungssituation nach PTCA• Patient nicht ausreichend belastbar für diagnostische

Coronarangiographie• Diskrepanz Symptomatik / Untersuchungsbefunde

(z.B. Coronarangiographie, Belastungs-EKG)



• Geeignete Pharmaka zur Darstellung der Myokardperfusion:– 201Tl-Chlorid– 99mTc-MIBI (MMethoxy-iisobbutyl-iisonitril)– 99mTc-Tetrofosmin


201Tl-Chlorid - Myokardszintigraphie

Pharmakologisches Prinzip:Pharmakologisches Prinzip:

Kalium-Analogon, wird nach i.v.-Injektion aktiv anstelle

K+ in die Herzmuskelzelle

transportiert (Maximum

nach 1-2min – optimales

Verhältnis Myokard:Unter-

grund nach 15-20min);

Nach spätestens 45min weit-

gehende Auswaschung aus

Herzmuskel.



201201Thallium Besonderheiten:Thallium Besonderheiten:• Lange HWZ führt zu relativ hoher Strahlenexposition

(bis 20mSv effektive Dosis)• Ruhe und Belastungsuntersuchung mit einer Injektion • Nach initialer Aufnahme in Herzmuskelzelle

Auswaschen des Thalliums und zwischenzeitlich Speicherung in Skelettmuskulatur, Leber, Nieren, Magen-Darm-Trakt, nach 3-4h Wiederaufnahme in Herzmuskelzellen (sog. Redistribution)


99mTc-MIBI - Myokardszintigraphie

Pharmakologisches Prinzip:Pharmakologisches Prinzip:Nach i.v.-Applikation perfusionsabhängige Anflutungim Myokard und passiveDiffusion in Herzmuskelzelle.Dort intrazelluläre Bindung in Mitochondrien ohne Rück-diffusion. Extraktion aus demBlut ca. 40% (unter Belastung höher).



99mTc-MIBI Besonderheiten / Vorteile :99mTc-MIBI Besonderheiten / Vorteile :• gute Verfügbarkeit, da Generatorprodukt• höhere Gammaenergie, damit bei

– niedrigerer Strahlenexposition – höhere Bildqualität

• Ein- oder Zwei-Tagesprotokoll möglich, unabhängig von der Zeit



1. Durchführung als1. Durchführung als• RuheuntersuchungRuheuntersuchung – verminderte Anreicherung

kennzeichnet Narbe• BelastungsuntersuchungBelastungsuntersuchung nach physikalischer

(Fahrradergometer, Laufband o.ä) oder medikament-öser (z.B. Adenosin, Dobutamin) Belastung – verminderte Anreicherung kennzeichnet Ischämie

• Normalerweise werden beide Untersuchungen durchgeführt


Herz – Myokardszintigraphie

2. Durchführung als2. Durchführung als• Ein-Tages-Protokoll:Ein-Tages-Protokoll: Belastungs- und Ruheunter-

suchung finden am selben Tag (morgens und mittags) statt; immer bei 201Tl wegen besonderer Eigenschaften, bei 99mTc möglich.

• Zwei-Tages-Protokoll:Zwei-Tages-Protokoll: Belastungs- und Ruheunter-suchung finden an unterschiedlichen Tagen statt.



Patientenvorbereitung:Patientenvorbereitung:• nüchtern (Ausnahme ggf. Diabetiker)• vor Belastungsuntersuchung Herzmedikamente wie

β-Blocker, Calciumantagonisten, Nitrate mind. 24h pausieren

• bei 99mTc-MIBI 15min nach Nuklidgabe fetthaltige Nahrung (Milch, Schokolade)



Durchführung der Herzbelastung:Durchführung der Herzbelastung:• Ergometer:Ergometer:

– laufend EKG-Ableitung, Blutdruckmessung, Sauerstoffsättigung, Venenzugang, Notfallausrüstung (Reanimationsbereitschaft)

– Steigerung des Widerstands z.B. 25W alle 2min– Bei Erreichen der gewünschten Herzfrequenz (als Maß der

kardialen Belastung) oder bei Auftreten von Abbruchgründen ↓

– Injektion des Radiopharmakons– 1min Belastung fortführen



Kontraindikationen für physikalische Belastung:Kontraindikationen für physikalische Belastung:• instabile Angina pectoris • frischer Infarkt• schwere Herzinsuffizienz• unkontrollierbare Hypertonie• pulmonale Hypertonie• schwere Lungenerkrankung• akute Myokarditis• schwere Herzklappenfehler• best. Herzrhythmusstörungen



Abbruchkriterien bei physikalischer Belastung:Abbruchkriterien bei physikalischer Belastung:• Erreichen der Ziel-HF (Ausbelastung, ggf. submaximale

HF = (220-Alter)x0,8)• zunehmend Angina pectoris• ST-Streckensenkungen im EKG• neu auftretende Herzrhythmusstörungen• kein, zu geringer oder übermäßiger Blutdruckanstieg• langsamer oder fehlender Frequenzanstieg• Dyspnoe• Erschöpfung, andere Gründe (z.B. Knie-/Hüftschmerzen,

Claudicatio)


Herz - Myokardszintigaphie

Medikamentöse BelastungMedikamentöse Belastung• Adenosin – 0,840mg/kg über 6min i.v.• Dobutamin – 10, 20, 30, 40µg/kg/min je 3min i.v.• Dipyridamol – 0,568mg/kg über 4min i.v.



Datenakquisition mittels (gated)SPECTDatenakquisition mittels (gated)SPECT• Gewinnung von überlagerungs-

freien Schnittbildern aus

einzelnen planaren Szinti-

grammen• durch EKG-Triggerung

können Bilddaten aus unter-

schiedlichen Phasen des

Herzzyklus in sog. „gates“

gespeichert werden


Herz – Myokardszintigraphie



SSingle PPhoton EEmission CComputed TTomography



SPECT - Projektionen


99mTc-MIBI-Myokardszintigraphie

Bulls-eye-Analyse


Beispiele


Radionuklidventrikulographie (RNV)

• Heute kaum in klinischer Routine da aufwändig• Zur Erfassung von Ejektionsfraktionen und

Volumenparametern• Durchführung als

– „first-pass-RNV“ – nach zentralvenöser Bolusgabe Registrierung der Passage durch rechte Kammer, Lungenstrombahn und linke Kammer

– „Äquilibrium-RNV“, auch als „multiple gated blood pool acquisition“ (MUGA) – nach Gleichverteilung des Radionuklids


Radionuklidventrikulographie (RNV)

• Radionuklide: – 99mTc markierte Eigenerythrozyten– 99mTc markiertes Humanserumalbumin

Markierung von Eigenerythrozyten in-vivo oder in-vitro (besser) mittels Zusatz von Sn2-Ionen

Aktivität 500-700MBq 99mTcBildakquisition in LAO30°-45° (Ventrikelseptum orthogonal treffen)besser SPECT mit EKG-Triggerung


Nuklearkardiologie

Fragen?


Nuklearkardiologie - Fragen

• Was muß bei der Einstelltechnik des Herzens hinsichtlich der Herzachse beachtet werden?



• Weshalb kann eine koronare Herzkrankheit besser durch eine Belastungsuntersuchung nachgewiesen werden?



• Welcher pharmakokinetische Effekt wird beim Einsatz von 201Tl-Chlorid genutzt?



• Was bedeutet „Myokard im Winterschlaf“?



• Weshalb ist die SPECT-Technik bei der Myokardszintigrafie der planaren Szintigrafie vorzuziehen?



• Wie ist der Untersuchungsablauf einer kombinierten Belastungs- und Ruheszintigrafie mit 201Tl-Chlorid?

• Wie der einer Untersuchung mit 99mTc-MIBI?

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