Algorithmen manövrieren Herz-CT-Bildgebung aus Sackgasse

Einfache und präzise CCTA mit SnapShot Freeze-Technologie

Das Herz schlägt und schlägt – unentwegt. Die Herzkranzgefäße sind in ständiger Bewegung. Für die Herz-CT-Bildgebung ist das eine besondere Herausforderung. Wie kann es gelingen, das Herz möglichst Bewegungsartefakte-frei abzubilden?

Zur Lösung dieser Frage setzten Experten bislang auf besonders schnelle Cardio-CT-Systeme. Es galt die Faustregel: Je schneller sich der Röntgenscanner um den Patienten dreht, umso geringer ist die Beeinträchtigung der Aufnahme durch Bewegungsartefakte. Doch stößt diese Lösung inzwischen an ihre Grenzen. Zwar ist eine höhere mechanische Geschwindigkeit technisch machbar, jedoch sehr kostenintensiv und unwirtschaftlich. Mit dem Optima CT660 und Discovery CT750 HD mit SnapShot Freeze-Technologie ermöglicht GE Healthcare Low-Dose Herzuntersuchung am CT auch bei problematischen Patienten. Neuartige Rekonstruktions- und Processing-Algorithmen mit integrierten anatomischen Bewegungsmodellen verringern Bewegungsartefakte der Herzkranzgefäße signifikant und erlauben mehr Toleranz bei Arrhythmien und höherem Puls.

Kaum eine Modalität in der Radiologie durchlebte innerhalb weniger Jahre eine vergleichbare Entwicklung wie die Computertomografie. Primäre Ergebnisse der Innovationen waren höhere Rotationsgeschwindigkeiten und breitere Detektoren - immer mit dem Ziel, die Geschwindigkeit der Organuntersuchung zu erhöhen. Jüngste Fortschritte erlauben nun dank neuer Niedrigdosistechnologien Koronarangiographien mit einer geringen Strahlenbelastung bei gleichzeitig hoher räumlicher Auflösung durchzuführen. „All diese Entwicklungen haben sowohl die Bild-und Diagnosequalität, als auch den Patientenkomfort in der Herz-Bildgebung entscheidend verbessert“, resümiert Christian Kistner, CT-Manager GE Healthcare Deutschland. „Doch stellt uns die Untersuchung des schlagenden Herzens nach weiterhin vor eine große Herausforderung. Ist die Herzschlagrate zu hoch, sind Zuverlässigkeit und Bildqualität der Untersuchung durch Bewegungsartefakte sehr stark beeinträchtigt.“

Millimeterarbeit
Beispielsweise bewegt sich die rechte Koronararterie (RCA) bei einer Herzrate von 75 bpm (Herzschlägen pro Minute) mit etwa 35 mm/s. Erfasst man diese Situation mit einem der derzeit schnellsten Cardio-CT-Systeme (Dual-Source-Technik mit 0,28 s Rotationszeit, 90°versetzte Detektoren/Röhren) und einer damit theoretisch möglichen Zeitauflösung von 70 ms, ergibt sich eine Gefäßbewegung mit einer Amplitude von 2,45 mm während der Aufnahmezeit. Bei einem Gefäß wie der RCA, mit einem Gefäßdurchmesser von ca. 3 mm, entspricht diese Bewegung in etwa dem Gefäßdurchmesser selbst und erklärt, warum selbst bei extrem schnellen Rotationszeiten von unter 0,3 Sekunden eine detailgenaue Abbildung der RCA bei höheren Herzraten nicht möglich ist. Daher werden Patienten medikamentös mit Betablockern vorbereitet und im Puls auf ca. 60-65 bpm eingeregelt. Denn in dieser Pulsfrequenz sind die Bewegungsamplituden und -geschwindigkeiten der Koronarien am geringsten.

„Noch höhere mechanische Rotationsgeschwindigkeiten zur Verbesserung der Bildqualität sind technisch zwar realisierbar, jedoch sehr kostenintensiv“, erläutert Kistner. „Ebenso wäre die Zuverlässigkeit stark eingeschränkt, da die Belastung von Gantry und Röhre überproportional ansteigt. Diesem Effekt kann nur durch höheren und noch kostenintensiveren Materialeinsatz begegnet werden: ein Weg in eine technologische Sackgasse.“

Wegweisender Ansatz mit SnapShot Freeze
Durch die Einführung neuartiger Rekonstruktions- und Processing-Algorithmen (Multi-Phasen-Rekonstruktion und automatisches Gefäßtracking) sowie anatomischer Bewegungsmodelle können die Bewegungsartefakte der Herzkranzgefäße signifikant reduziert und damit die Grenzen, die die mechanische Lösung setzt, umgangen werden. „Simulationen, Phantom-Messungen und klinische Studien* haben gezeigt, dass die Reduktion von Bewegungsartefakten durch den Einsatz von SnapShot Freeze einer effektiven zeitlichen Auflösung von 29 ms und damit einer äquivalenten Gantry-Rotationsgeschwindigkeit von 0,058 s pro Rotation (in 180°Aufnahmetechnik) entspricht“, so der CT-Experte.

SnapShot Freeze ist sowohl für prospektiv getriggerte Axial- als auch für retrospektiv getriggerte Spiral-Aufnahmen verfügbar. Außerdem ist es mit Techniken zur Dosiseinsparung, wie z.B. der iterativen Rekonstruktion ASiR, kompatibel.
Das Ergebnis ist eine verbesserte Bildqualität und vor allem auch eine bessere Interpretierbarkeit und präzisere Diagnostik.
„Sowohl der Optima CT660 als auch der Discovery CT750 HD vereinen gleich mehrere unserer jüngsten technologischen Entwicklungen“, fasst Kistner zusammen. „Sie bieten für die Herzbildgebung eine hohe räumliche Auflösung. Diese ist entscheidend zur Vermeidung von Blooming-Artefakten und erlaubt die exakte Stenosebeurteilung. Zudem erlauben prospektives Triggering und die iterative Rekonstruktion ASiR Niedrigdosis-Aufnahmen des Herzens – oftmals mit einer Dosis unter 1mSv**. Die intelligenten Bewegungsmodelle der SnapShot Freeze-Technologie helfen bei problematischen Patienten Bewegungsartefakte zu vermeiden und eine hohe Diagnosequaliät zu sichern.“

_{*FLA 5.1.0 DTD / JCCT498 proof / 20 April 2012, Journal of Cardiovascular Computed Tomography 2012,

Jonathon Leipsic, MDa,*, Troy M. Labounty, MD, FSCCTb, Cameron J. Hague, MD, FRCPCa,

G. B. John Mancini, JD, FRCPCa, Julie M. O’Brien, MDa, David A. Wood, MD, FRCPCa,

Carolyn M. Taylor, MD, FRCPCa, Ricardo C. Cury, MDc, James P. Earls, MDd,

Brett G. Heilbron, MDa, Amr M. Ajlan, MDa, Gudrun Feuchtner, MDc,

James K. Min, MD, FSCCTb}

_{** Mit VEO gem. EUR-16262 EN}

31.05.2013

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