Der Untersucher mit Datenbrille im virtuellen Raum hat gerade eine Aorta an...
Der Untersucher mit Datenbrille im virtuellen Raum hat gerade eine Aorta an ihrer Wurzel vom Herzen abgelöst, um sie separat zu betrachten. Beobachter können am konventionellen Bildschirm zuschauen.
Courtesy: S. Engelhardt

3D & KHK

Bahnbrechende Kardio-Bildgebung

Noch ist nicht entschieden, ob das MRT das bessere CT ist, da will eine neue, datenbasierte Methode der 3D-Rekonstruktion von Formen und Funktionen am Herzen die diagnostische Koronarangiografie ersetzen. Bald könnten nicht nur erwachsene Patienten mit koronarer Herzerkrankung davon profitieren, sondern auch Kinder mit komplexen, angeborenen Herzfehlern. Ganz nebenbei etabliert sich Bildgebung auch im Herz-OP.

Bericht: Emilie Hofstetter

Lange bevor die Koronare Herzkrankheit (KHK) eines Patienten sich durch Veränderungen im EKG zeigt, kann man sie im CT oder im MRT nachweisen, indem man die Minderperfusion in einem stenosierten Herzkranzgefäß sichtbar macht. Die Radiologin Dr. Bettina Baessler forscht am Universitätsklinikum Köln zu multiparametrischen Bildgebungsstrategien und hält beide Verfahren für komplementär, wenn auch „MRT einfach die schöneren Bilder macht, fast schon Kunst produziert“. Professor Ulf Teichgräber, Leiter der Radiologie am Universitätsklinikum Jena, sieht deshalb auch eher die Kardio-Angiografie im Nachteil, gar vor der Ablösung, und verweist dazu auf die gerade beendete SYNTAX III-Studie, dessen Ergebnisse zum Transcatheter Cardiovascular Therapeutics Symposium 2018 im September im amerikanischen San Diego präsentiert werden sollen: Ein Team aus Radiologe, Kardiologe und Chirurg sieht jeweils zuerst die Angiografie eines Patienten, berechnet den SYNTAX II Score und entscheidet, wie therapiert werden soll (entweder interventionell oder chirurgisch). Anschließend wird dem Team das Multisclice-CT mit in 3D rekonstruierten Koronargefäßen und daraus berechneter Fraktioneller Flussreserve (FFRCT) präsentiert, um seine Entscheidung zu bestätigen oder zu revidieren. Ein zweites Team mit gleicher Zusammensetzung erhält hingegen zuerst CT und FFRCT des Patienten, berechnet daraus den SYNTAX III Score, trifft seine Therapieentscheidung, und sieht dann erst die Angiografie, um wiederum die getroffene Entscheidung erneut zu bewerten. Teichgräber zum Vorgehen: „Der SYNTAX Score, der einst nur aufgrund rein anatomischer Merkmale zwischen Intervention und Operation entscheiden sollte, und seit SYNTAX II auch Komorbiditäten berücksichtigt, wird mit SYNTAX III um eine funktionelle Komponente – die FFRCT – erweitert. Dadurch wird die Koronarangiografie ihre heutige Bedeutung in Diagnostik und Therapieplanung verlieren.“

Invasive Eingriffe vermeiden

Photo
3D-Rekonstruktion eines Koronargefäßsystems, abgelöst vom Herzmuskel. Verschiedene Farben kodieren die Fraktionelle Flussreserve in jedem einzelnen Gefäßabschnitt.
Quelle: HeartFlow, Inc.

Die FFRCT berechnen kann derzeit nur die kalifornische HeartFlow, Inc. Basierend auf den Daten einer konventionellen Computertomografie, rekonstruiert das Unternehmen mit Modellen der numerischen Strömungsmechanik das Herz, die Aorta und die Koronargefäße anatomisch-geometrisch und pathophysiologisch-funktionell in 3D, visualisiert die Strömungen darin und kann so zeigen, ob eine Stenose auch hämodynamisch relevant ist, der Patient also einen Stent oder einen Bypass braucht. Professor Pamela S. Douglas, Kardiologin und Leiterin des Programms Multimodale Bildgebung am Duke Clinical Research Institute in Durham, North Carolina, USA, zeigte 2015 in London anhand von 584 Patienten aus 11 Krankenhäusern, wie vielversprechend die Methode ist: Von zehn Patienten mit Verdacht auf KHK, die zur Abklärung einen diagnostischen Herzkatheter bekamen, bestätigte sich dieser Verdacht nur bei dreien, sieben wurden umsonst untersucht. Von zehn Patienten mit Verdacht auf KHK, die zuerst eine FFRCT Bestimmung bekamen, konnte bei sechs auf eine Angiografie verzichtet werden. Von den vier, die diese noch bekamen, bestätigte sich der Verdacht bei dreien, nur einer wurde umsonst untersucht. Douglas unterstreicht: „Die Methode ist sicher und parktikabel und zeigt eine signifikant niedrigere Rate an unnötigen invasiven Angiografien.“ Investoren bewerten dieses Potenzial offenbar genauso: HeartFlow, die inzwischen mit den ‚großen Drei‘ – GE, Siemens, Philips – zusammenarbeitet, hat kürzlich 240 Millionen US-Dollar eingesammelt, um die Technologie weiterzuentwickeln, neue Studien aufzulegen und die Kommerzialisierung voranzutreiben.

Y-Conduit der rechten (RIMA) und linken (LIMA) Arteria Mammaria im epikardialen...
Y-Conduit der rechten (RIMA) und linken (LIMA) Arteria Mammaria im epikardialen Ultraschall. A: 2D-Langachse, B: 2D-Kurzachse, C: Farbfluss-Mapping Langachse, D: Farbfluss Kurzachse.
Courtesy : G. Di Giammarco

Wenn unser Herz in 3D schlägt, warum soll man es dann nicht auch in 3D untersuchen?

Sandy Engelhardt

Um 3D-Bildgebung auch in der Behandlung von angeborenen Herzfehlern klinische Realität werden zu lassen, haben die Kinderkardiologen Animesh Tandoon und Tarique Hussein die VARYFII Imaging, LLC in Dallas, USA, gegründet. Aus den MR- oder CT-Daten berechnen sie komplexe anatomische Modelle der individuellen Pathologie des Patienten. Kardiologe und Chirurg können sich mittels Datenbrille in die virtuelle und erweiterte Realität dieser konkreten Anatomie begeben, Teilstrukturen herauslösen, analysieren und wieder einfügen und so schon vor dem Eingriff gemeinsam die beste Strategie zur Korrektur des Herzfehlers festlegen. „Wenn unser Herz in 3D schlägt, warum soll man es dann nicht auch in 3D untersuchen?“ meint Doktor Sandy Engelhardt, Wissenschaftlerin in der Computer-Assisted Surgery Group am Department of Simulation and Graphics der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg dazu schlicht und sieht neben Behandlungsplanung und Ausbildung noch eine andere Indikation für diese Methode: die Aufklärung der Eltern der kleinen Patienten.

‚The flow must go on‘

Die Bildgebung ist inzwischen auch in der Kardiochirurgie angekommen, nämlich intraoperativ und kombiniert mit Flussmessung. Professor Gabriele Di Giammarco, Herzchirurg am Gabriele D’Annunzio University Hospital in Chieti, Italien, nennt die Kombination von epikardialem Hochfrequenz-Ultraschall (ECUS) und Transit-Time Flussmessung (TTFM) in einem Gerät „richtungsweisend“ und erläutert: „Harte Verkalkungen der Aorta kann ich fühlen, die gefährlichen weichen Plaques jedoch nicht. Mit MiraQ kann ich sie im intraoperativen Ultrasound sehen, meine Strategie entsprechend anpassen und Eingriffe mit der ‚No Touch‘-Technik und ohne Herz-Lungen-Maschine durchführen.“ Doktor Daniel Wendt, Geschäftsführender Oberarzt der Herzchirurgie am Universitätsklinikum Essen, dient die intraoperative Flussmessung an den gelegten Bypässen nicht nur zur Qualitätssicherung – die Reoperations-Rate beziffert er mit knapp 3 Prozent – sondern auch zur Ausbildung des Nachwuchses: „Es ist ein Werkzeug, das dabei hilft, seine Fähigkeiten zu verbessern und die Lernkurve zu senken.“ Die Kombination aus Risikominimierung und Qualitätssicherung ist erfolgreich: Der in Oslo beheimatete Hersteller Medistim verkaufte 2017 Produkte und Prozeduren für 229,8 Millionen Norwegische Kronen, 14.6% mehr als im Vorjahr – und macht die chirurgische Behandlung der Koronaren Herzkrankheit ein Stück weit erfolgreicher.

14.03.2018

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