Photon-Counting-CT: Weniger “Blooming” für bessere Herzdiagnostik

Ultrahochauflösende (UHR) koronare CT-Angiographie (CCTA) bei einem 85-jährigen Mann vor einem Transkatheter-Aortenklappenersatz. Trotz eines Stents in der rechten Koronararterie und einer sehr schweren Koronarsklerose mit einem Agatston-Score von 4162 gelang die diagnostische Darstellung der Koronararterien, und auf den CT-Bildern wurde eine obstruktive koronare Herzkrankheit ausgeschlossen. (A) Dreidimensionale "cinematic rendering"-Darstellung des Herzens. Der Stent (Pfeil) ist im mittleren Segment der rechten Koronararterie sichtbar. (B) UHR CCTA mit 0,2-mm-Axialschnitten. Das Lumen (Pfeil) der stark verkalkten distalen linken anterioren absteigenden Arterie kann ohne Artefakte beurteilt werden. (C) Gekrümmte multiplanare Darstellungen der rechten Koronararterie mit einer diagnostischen Darstellung des Stentlumens (Pfeil). (D) Die invasive Koronarangiographie ermöglicht den Ausschluss einer In-Stent-Stenose.

Bildquelle: RSNA

Ärzte und Forscher des Universitätsklinikums Freiburg zeigen in einer aktuellen Studie, dass die neue Generation an Computertomografen, die sogenannten Photon-Counting-CTs, die Diagnose und Bildqualität bei einer koronaren Herzerkrankung bei Hochrisikopatienten deutlich verbessert. Dies könnte ein bedeutender Vorteil für Personen sein, bei denen bisher schnell ein invasiver Herzkatheter nötig war. Die Studie erschien im Fachmagazin Radiology. 

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass mit der neuen CT-Technologie deutlich mehr Patient*innen von einer nicht-invasiven CT-Untersuchung des Herzens profitieren als bisher“, sagt Prof. Dr. Fabian Bamberg, Ärztlicher Direktor der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Freiburg. „Das sind ausgezeichnete Neuigkeiten für diese Patient*innen und wird die klinische Versorgung weiter verbessern.“ 

Die koronare CT-Angiographie eignet sich besonders gut zum Ausschluss einer koronaren Herzerkrankung bei Patienten mit niedrigem oder mittlerem Risiko für Veränderungen der Herzkranzgefäße. Bei Personen mit hohem Risiko gestaltete sich dies bislang aufgrund von häufig auftretenden koronaren Verkalkungen und Stents jedoch schwierig. Muhammad Taha Hagar, Erstautor der Studie und Arzt der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Universitätsklinikum Freiburg erklärt: „In klassischen CT-Bildern erscheinen Verkalkungen der Herzkranzgefäße oft größer als sie tatsächlich sind. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die Verkalkung ist.“ Durch diesen, auch als "Blooming" bekannten Effekt konnte es bislang zu einer Überbewertung von Verengungen und Plaques und in der Folge zu einer Überbehandlung kommen. Darum wurden diese Personen bislang schnell in den Herzkatheter überweisen oder in der Magnetresonanztomografie untersucht.

Aufnahmen eines 67-Jährigen mit schwerer Aortenklappenstenose, die nach einem chirurgischen Aortenklappenersatz vor 6 Jahren erneut aufgetreten war, und Überweisung zum Transkatheter-Aortenklappenersatz mittels CT. (A, B) Ultrahochauflösende (UHR) Koronar-CT-Angiographie (CCTA) auf einem Dual-Energy-Photon-Counting-Scanner der ersten Generation. (C, D) Herz-CT-Bilder, die mit einem Dual-Source-Energie-integrierten CT-Scanner der zweiten Generation für die Planung des ersten Aortenklappenersatzes dieses Patienten 6 Jahre vor der UHR-CCTA aufgenommen wurden. Zu beachten ist die überlegene Bildqualität der UHR CCTA hinsichtlich der Gefäßschärfe der rechten Koronararterie (Pfeile in B und D) und der Plaquedarstellung in der linken vorderen absteigenden Arterie (Pfeile in A und C). Die Herzfrequenzen waren bei der UHR CCTA und der kardialen CT vergleichbar (59 Schläge pro Minute bzw. 64 Schläge pro Minute), und auch die Kontrastmittel und der Scanmodus (elektrokardiographiesynchronisierter retrospektiver Spiral-Scan) waren ähnlich.

Bildquelle: RSNA

In der von Hagar und Kollegen durchgeführten Studie wurden 68 Probanden mittels Photon-Counting-CT und einer invasiven Koronarangiografie als Referenzstandard untersucht. Die Patienten litten alle unter einer schweren Aortenklappenstenose, einer gängigen, aber ernsthaften Herzerkrankung, die den Blutfluss vom Herzen zur Aorta reduziert oder blockiert. Die Photon-Counting-CT-Untersuchung zeigte sich sehr genau in der Erkennung oder dem Ausschluss der koronaren Herzerkrankung. Auch wurde die Bildqualität in fast 80% als gut oder hervorragend bewertet. 

Das Photon-Counting-CT ist deutlich sensibler als klassische CT-Geräte und benötigt eigentlichweniger Strahlung für vergleichbare Bilder. Um die in der Studie erreichte Bildqualität zu erhalten, war jedoch eine etwas höhere Strahlenexposition als bei klassischen CT-Verfahren notwendig. Darum ist die Methode zunächst vor allem für Hochrisikopatienten geeignet, die von den hochauflösenden Bildern besonders profitieren. 

Noch sind Photon-Counting-CT-Geräte wie das am Universitätsklinikum Freiburg weltweit relativ selten, doch Experten rechnen damit, dass diese Technologie in den nächsten zehn Jahren zunehmend Verbreitung finden und die CT-Diagnostik maßgeblich verändern wird. 

Beim „Photon-Counting“ entsteht durch die hochauflösende direkte Umwandlung der eintreffenden Photonen ein digitales Signal, welches direkt auswertbar ist. Die Methode gilt damit als Grundlage für eine substantiell verbesserte digitale Patientenversorgung und für eine Nutzung der generierten Daten für zukünftige Therapieansätze.

Das Forschungsteam untersucht nun das diagnostische Potenzial der photonenzählenden CT-Technologie in anderen klinischen Szenarien, wie beispielsweise in der Onkologie. Weiterhin möchte es seine Studien auf Untergruppen erweitern, für die eine CT-Bildgebung derzeit nicht realisierbar ist, beispielsweise Patienten mit koronaren Stents oder die Beurteilung des Herzmuskels mit dem Photon-Counting CT. 

Quelle: Universitätsklinikum Freiburg/Radiological Society of North America

23.06.2023

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