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6.  Untersuchung von Patienten vor / nach Korrektur einer Aortenisthmusstenose

Einleitung:

Die Aortenisthmusstenose ist eine komplexe kongenitale Erkrankung, die insbesondere bei älteren Patienten mit nichtinvasiven Verfahren häufig schwierig zu diagnostizieren ist. Die echokardiographische Visualisierung ist nicht immer möglich und das Vorhandensein von Kollateralen (Abb. 6.1, 6.2) führt häufig dazu, dass einfache hämodynamische Messungen wie die Bestimmung der Blutdruckdifferenz zwischen oberer und unterer Extremität oder die Doppler-Flussmessung in der Aorta deszendens den anatomischen Schweregrad einer Aortenisthmusstenose nicht ausreichend widerspiegeln [157, 158, 159]. Aus diesen bekannten Limitationen der nichtinvasiven Verfahren zur Beurteilung des Schweregrades einer Koarktation stellt die invasive Herzkatheteruntersuchung mit biplaner Angiographie immer noch den Goldstandard für die Evaluation einer nativen oder re-stenosierten Aortenisthmusstenose dar.

Abb. 6.1: a. Schema der Aortenisthmusstenose (aus: Brickner ME et al. NEJM 2000) mit Kollateralenbildung.
b. Röntgenthoraxbild in p.a. mit mehreren grossen Kollateralen. Grösste Kollaterale rechts apikal. c. transversales Spiral-CT Bild desselben Patienten.


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Die Technik der 3-dimensionalen Rekonstruktion von magnetresonanz-tomographischen Daten, insbesondere bei Anwendung der Technik der multiplanaren Reformatierung (MPR), hat das Potential, den anatomischen Schweregrad von Stenosen besser beurteilen zu können. Ziel dieser Studie war es, den anatomischen Schweregrad einer Aortenisthmusstenose (nativ oder postoperativ) anhand der Gefässquerschnittsfläche prä- , intra- und poststenotisch zu quantifizieren und die Ergebnisse mit den invasiv erhaltenen Daten morphologischer und hämodynamischer Messungen zu vergleichen.

Abb. 6.2: a. Koronares Turbo SE MR-Bild desselben Patienten wie in Abb. 6.1 postoperativ zeigt weiterhin ausgeprägte Kollateralen. Die grösste Kollaterale rechts apikal ist bereits nahezu vollständig thrombosiert. b. MIP einer kontrastmittelgestützten MRA desselben Patienten mit Darstellung der Umgehungsprothese von der linken A. subclavia auf die Aorta deszendens mit Knickbildung.


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Material und Methoden:

Patientenselektion:

Es wurden insgesamt 27 Patienten (30 Untersuchungen) im Alter zwischen 6 und 54 Jahren (im Mittel 21 ± 13) untersucht. 24 dieser 27 Patienten waren bereits therapiert worden entweder durch eine perkutane transluminale Ballonangioplastie (PTA) (7 Patienten) oder eine chirurgische Intervention (17 Patienten) und waren mit Verdacht auf eine Restenose zur MRT-Untersuchung überwiesen worden. Sechs Patienten wiesen eine noch nicht therapierte Koarktation auf (Tabelle 6.1). Die drei Patienten mit noch nicht therapierter Aortenisthmusstenose wurden sowohl prä- als auch 2 Tage bis 3 Monate nach Intervention (n=2) bzw. Operation (n=1) mit der MRT untersucht. Die anderen noch nicht therapierten Patienten erhielten keine MR-Verlaufsuntersuchung. Die angewandten Operationstechniken beinhalteten die Aortenrekonstruktion unter Einsatz eines „conduit“ (8 Patienten), die Resektion des stenotischen Segmentes mit End-zu-End Anastomose (4 Patienten), die Erweiterung des stenotischen Segmentes mittels „patch“ Plastik (3 Patienten) bzw. eines „subclavian flap“ (2 Patienten). Die postinterventionellen Untersuchungen erfolgten im Mittel 6.9 Jahre (± 6,9) nach Therapie (zwischen 0.01 und 28 Jahren).


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Tabelle 6 . 6: 1

    

Gradient

(mmHg)

Geometrie

2D

(%)

3D

Patient Nr.

Alter

Sex

Operation

Kollateralen

MRT

HK

 

MRT

HK

MRT

1.

40

M

II

Nein

12

_

kurz/kinking

48

_

54

2.

17

M

II

Nein

25

15

lang/kinking

47

50

68

3.

21

F

I

Ja

25

30

kurz/kinking

50

45

68

4.

8

M

V

Ja

21

20

lang/tubulär

59

56

72

5.

12

F

VI

Nein

25

_

kurz/tubulär

39

_

28

6.

14

M

III

Ja

49

40

lang/kinking

72

77

71

7.

10

M

V

Ja

13

10

kurz/tubulär

30

47

63

8.

35

F

VI

Ja

81

100

kurz/filiform

70

77

93

9.

10

M

V

Nein

8

5

kurz/filiform

43

40

35

10.

14

M

I

Nein

36

20

kurz/filiform

50

42

58

11.

18

M

IV

Nein

29

30

lang/tubulär

33

40

43

12.

38

M

IV

Nein

0

3

kurz/tubulär

6

0

14

13.

22

M

I

Nein

18

20

kurz/kinking

39

35

49

14‘.

53

M

VI

Ja

_

70

kurz/filiform

76

71

95

14‘‘

54

M

IV

Nein

4

5

lang/tubulär

-7

0

6

15.

14

M

IV

Nein

23

30

lang/kinking

53

40

63

16.

18

M

I

Nein

16

_

lang/tubulär

38

_

42

17.

12

M

III

Ja

36

35

kurz/kinking

66

56

64

18.

50

F

IV

Nein

34

_

kurz/filiform

46

_

75

19.

26

F

VI

Nein

36

_

kurz/kinking

52

_

75

20.

19

M

II

Nein

39

_

kurz/filiform

39

_

39

21.

8

F

III/ V

Ja

49

65

kurz/kinking

64

50

85

22.

16

M

VI

Ja

52

50

kurz/filiform

63

55

74

23.

19

F

IV

Nein

16

_

lang/aneurysma

48

_

44

24.

18

M

IV/V

Nein

40

40

kurz/filiform

67

63

68

25‘.

6

M

IV

Ja

61

80

kurz/filiform

58

59

72

25‘‘

6

M

V

Ja

16

25

kurz/filiform

36

40

58

26.

23

M

IV

Nein

36

40

kurz/kinking

52

45

56

27‘.

21

F

VI

Ja

64

40

kurz/filiform

69

64

85

27‘‘

21

F

V

Ja

36

20

kurz/filiform

56

55

70

            

MW

21.4

  

Kollateralen

31.0

34.5

 

48.7

48.1

59.6

 

SD

13.0

  

n=13

18.8

24.9

 

18.2

19.2

21.3

 


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Magnetresonanztomographie

Die MR-Untersuchung erfolgte an einem 1,5 Tesla Gyroscan ACS-NT (Philips, Best, Niederlande) unter Verwendung einer normalen Körperspule. Die zweidimensionalen Diametermessungen wurden mit Hilfe von EKG-getriggerten Turbo Spin Echo

Sequenzen in anguliert parasagittaler Schnittführung (LAO - Äquivalent) durch den Aortenbogen mit folgenden Parametern angefertigt:

TR = 571 ms, TE = im Mittel 40 ms, Turbofaktor = 8, Matrix = 256:256, FOV = 250 - 350 mm, Schichtdicke 2 - 4 mm. Die zweidimensionale Diameterbestimmung erfolgte im Bereich der engsten Stelle der Stenose. Das Ergebnis wurde in Beziehung gesetzt zum Diameter der Aorta deszendens im Bereich des Zwerchfelldurchtritts, um die prozentuale Diameterstenose zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden mit denen aus der biplanen Angiographie (n=23) verglichen [65, 66, 160]. Für die dreidimensionale Rekonstruktion wurde eine EKG-getriggerte nicht-kontrastmittelunterstützte 2D in-flow MRA mit transversaler Orientierung und einem Inversions-Vorsättigungspuls verwendet. Die Sequenz wies folgende Parameter auf: TR = 11 ms, TE = 5.7 ms, Flipwinkel = 70°, Schichtdicke 2 mm (4 mm, 2 mm overlap), Matrix 128:256, FOV 250 – 350 mm, mittleres trigger delay in Abhängigkeit von der Herzfrequenz 260 ms.

Zur Bestimmung der prä-, intra- und poststenotischen Gefässquerschnittsflächen wurde zunächst eine schwellwertbasierte Segmentierung der Daten der 2D „in-flow“ MRA durchgeführt (Abb. 6.3 a-c), um das Gefässlumen 3-dimensional zu rekonstruieren (Abb. 6.4 a, b, d). Nach zusätzlicher multiplanarer Reformatierung des Datensatzes wurde in dem 3-dimensionalen Raum ein Flugpfad definiert, der dem Verlauf des Gefässes folgt. Dies erfolgte durch einfaches Klicken des Benutzers auf die Objektoberfläche und Anpassung innerhalb der dargestellten orthogonalen Schichten des reformatierten Datensatzes. Entlang dieses Pfades werden zwei Darstellungsformen des 3D-Datensatzes gleichzeitig nebeneinander angezeigt: Die Gefässoberfläche in der „surface rendering“ Technik (wie für die virtuelle Angioskopie verwendet – Abb. 6.4 b) und reformatierte Schichten jeweils senkrecht zum Gefässverlauf (Abb. 6.4 c). Mit Hilfe dieser Bilder, die die Gefässquerschnittsfläche [Seite 123↓]repräsentieren, kann die Fläche des Gefässlumen an jeder beliebigen Stelle des „Flugpfades“ ermittelt werden. Hierdurch ist eine Kalkulation der Reduktion der Gefässquerschnittsfläche im Bereich einer Stenose möglich. Wie auch zur Ermittlung der prozentualen Diameterstenose wurde auch bei der Ermittlung des prozentualen Flächenstenosegrades die Aorta deszendens im Bereich des Zwerchfelldurchtritts als Referenzgefäss herangezogen.

Die Flussmessungen erfolgten mit Hilfe einer flusssensitiven GE-Sequenz unter Verwendung der Phasenkontrasttechnik, um die Spitzenflussgeschwindigkeit am Ort einer Stenose zu ermitteln. Die Sequenz wies folgende Parameter auf:TR = 20 ms, TE = 2.4 ms, Flipwinkel = 30°, Schichtdicke 3-6 mm, Matrix=96:128, retrospektives gating, 12-32 Phasen pro Herzschlag. Die Flussmessungen wurden zunächst „in-plane“, parallel zum Gefässverlauf, und dann „through-plane“ senkrecht zum Verlauf des Hauptflussvektors in Höhe der vermuteten Stenose oder Re-Stenose durchgeführt [23, 26]. Der maximale Druckgradient im Bereich der Stenose wurde unter Verwendung der Bernoulli-Gleichung aus der ermittelten maximalen Flussgeschwindigkeit abgeschätzt und mit invasiven Daten der Katheterdruckmessung (n=23) verglichen (Tabelle 6.1). Im Falle einer maximalen Flussgeschwindigkeit in der Aorta aszendens über 1m/s bestimmt in der „in-plane“ Messung wurde die erweiterte Bernoulli-Gleichung herangezogen [23, 26].

Abb. 6.3: a. „Screenshot“ der verwendeten Software zur multiplanaren Reformatierung (MPR) zeigt den transversalen Ausgangsdatensatz links mit Definition des Pflugpfades. b.Koronare Rekonstruktion mit manuell definiertem Pflugpfad. c. Sagittale Rekonstruktion mit manuell definiertem Flugpfad (Abbildung aus [65])

Abb. 6.4: a. 3D-Rekonstruktion aus einer 2D-MRA mit geringer residueller Stenose (Pfeil) in der Aorta deszendens mit distal vom stenotischen Segment nachweisbarer Kollaterale. b. zeigt den Flugpfad durch die Stenose. Die Schnittebenen für die Kalkulation der Querschnittsflächen in c sind dargestellt. c. Resultierende Gefässquerschnittsflächen prä- und intrastenotisch ergaben eine Flächenreduktion von 64% (Abbildung aus [65]).

Abb. 6.4: d. 3D-Rekonstruktion einer 2D-MRA einer kurzstreckigen, filiformen Aortenisthmusstenose distal des Abgangs einer deutlich erweiterten li. A. subclavia. Die senkrecht zum Gefässverlauf eingezeichnete Schicht der MPR zeigt einen zentralen Signalverlust. Hier muss eine manuelle Segmentierung des Gefässlumen erfolgen. e. Resultierendes Diagramm der Flächenänderung des Gefässlumen ermittelt aus den Ergebnissen der MPR. Die gesamte analysierte Gefässstrecke betrug 30 mm. Der Flächenstenosegrad wurde mit 94% bestimmt (Abbildung aus [65]).

[Seite 125↓]Biplane Angiographie und invasive Bestimmung des Druckgradienten:

Die biplane Angiographie der thorakalen Aorta wurde an einem Philips Integris® oder Polydiagnost® durchgeführt. Es erfolgten posterior-anteriore und LAO-Projektionen (LAO 60°) mit 25 Bildern/ Sekunde und einem 4-7 French Pigtail-Katheter. Die 2-dimensionalen Diameter-Messungen erfolgten im Bereich der Stenose unter Verwendung des kleinsten Durchmessers aus beiden Projektionen. Wiederum wurde die prozentuale Diameterstenose in Bezug zum Diameter der Aorta deszendens im Bereich des Zwerchfelldurchtrittes bestimmt [65, 66, 160]. Weiterhin erfolgte die invasive Bestimmung des Druckgradienten über der Stenose, die mit Werten aus der MR-Flussmessung verglichen wurden. Standard flüssigkeitsgefüllte Katheter wurden an einen Steatham-Transducer angeschlossen, um den „peak-to-peak“ Gradienten entlang des stenosierten Aortensegmentes zu bestimmen. Der Gradient wurde während des Katheterrückzuges von der Aorta aszendens in die Aorta deszendens gemessen

Statistische Analyse:

Die Korrelationen zwischen dem invasiv ermittelten „peak-to-peak“ Gradienten und dem anatomischen Schweregrad der Stenose ermittelt mittels MRT und biplaner Angiographie, die 2-dimensionale Kalkulation der prozentualen Stenose und die 3-dimensionale Kalkulation der prozentualen Flächenstenose wurden mit Hilfe der einfachen linearen Regressionsanalyse bestimmt. Weiterhin wurden die „limits of agreement“ zwischen invasiver und nichtinvasiver Fluss-, 2D- und 3D-Messung [148] bestimmt. Die statistische Analyse erfolgte mit Hilfe des Wilcoxon-signed-rank-Test für gepaarte Stichproben. Als statistisch signifikant wurde ein p-Wert von < 0.05 angesehen. Für die Analyse wurde das Programm StatViewR Version 4.02 (Abacus Concepts) verwendet.


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6.1.  Darstellung der Anatomie

3-dimensionale- versus 2-dimensionale Bildgebung:

Bei allen Patienten war sowohl die 2-dimensionale als auch die 3-dimensionale Bildgebung möglich. Eine vollautomatische schwellenwertbasierte Segmentierung des magnetresonanztomographischen Datensatzes für die 3-dimensionale Rekonstruktion war jedoch nur in 10/30 Fällen wegen Signalverlust durch Turbulenzen oder Flussbeschleunigung am Ort höhergradiger Stenosierung durchführbar (Abb. 6.4 d). Der Vergleich zwischen der prozentualen Diameterstenose bestimmt mit der 2-dimensionalen MRT und den 2D-Messungen aus der biplanen Angiographie zeigte eine gute Korrelation (Abb. 6.5 a) mit einem Korrelationskoeffizienten von r=0.94 (n=23) und einer geringen, nicht signifikanten Tendenz zur Überschätzung des Stenosegrades durch die MRT. Der mittlere Stenosegrad mit der 2D MR-Messung ermittelt lag 2 % (± 7) über den Werten der biplanen Angiographie (Abb. 6.5 b). Der Vergleich der prozentualen Diameterstenose ermittelt mit der 2D-MRT mit den Ergebnissen aus der Berechnung der prozentualen Flächenstenose bestimmt aus dem 3-dimensional rekonstruierten MR-Datensatz (Abb. 6.5 c, d) zeigte ebenfalls eine gute Korrelation mit einem Korrelationskoeffizienten von r = 0.87 (n=30) und eine signifikant (p < 0.0001) höhere Stenosegraduierung im Vergleich zur 2D-Messung, unabhängig von der Herkunft der Daten (MR oder biplane Angiographie). Trotzdem zeigt auch die Regressionsanalyse der 2D-Daten aus der biplanen Angiographie mit der Stenosegraduierung aus der 3D-MRT eine gute Korrelation mit einem Korrelationskoeffizienten von r=0.92. Die mittlere prozentuale Flächenstenose bestimmt mit Hilfe der multiplanaren Reformatierung (MPR) lag 14 (±8) % über den Werten der prozentualen Diameterstenose ermittelt aus der biplanen Angiographie.


[Seite 127↓]

Abb. 6.5: a. Die lineare Regressionsanalyse der mittels biplaner Angiographie (2D-CC) ermittelten Diameterstenose mit der 2D-MRT (2D-MRI) bestimmten prozentualen Diameterstenose aus den TSE-Sequenzen bei 23 Patienten zeigt eine gute Korrelation mit einem r=0.94 (Abbildung aus [65]).

Abb. 6.5: b. Die Grenzen der Übereinstimmung („limits of agreement“) zwischen 2D-MRT und der biplanen Angiographie in der Beurteilung der prozentualen Diameterstenose liegen bei –5% bis 9%. Die Patientennummer entsprechend Tabelle 6.1 ist für jeden Patienten angegeben (Abbildung aus [65]).


[Seite 128↓]

Abb. 6.5: c. Die Darstellung der prozentualen Stenosegraduierung mittels 2D-MRT und 3D-MRT im „box-plot“ zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Formen der morphologischen Graduierung mit einer Tendenz zu im Mittel höheren Stenosegraden mit der 3D-MRT. Der Mittelwert der Stenosegraduierung mittels 2D-MRT lag bei 48,7 % (±18,2), mittels 3D-MRT bei 59,6 % (±21,3).

Abb. 6.5: d. Die lineare Regressionsanalyse zwischen 2D- und 3D-MRT in der Ermittlung der prozentualen Diameterstenose zeigt eine gute Korrelation mit einem Korrelationskoeffizienten von r=0.87.


[Seite 129↓]

6.2.  Bestimmung der hämodynamischen Relevanz der Aortenisthmusstenose mittels Flussmessung

Flussmessungen:

Bei 2/27 Patienten mit schwerer (nicht behandelter) Stenose (invasiv ermittelter „peak-to-peak“ Gradient > 80 mmHg) wurde mit der MR-Flussmessung der Gradient deutlich unterschätzt bzw. war eine Quantifizierung wegen turbulentem Fluss überhaupt nicht möglich. Insgesamt zeigte der mit der MRT abgeschätzte instantane Druckgradient jedoch eine gute Korrelation zu invasiv ermittelten „peak-to-peak“ Gradienten (n=22) mit einem Korrelationskoeffizienten von r=0.89 (Abb. 6.6 a, b, c). Die mittlere Differenz zwischen beiden Methoden lag bei 0 (± 11) mmHg (Abb. 6.6 c).

Vergleich der Beurteilung des Schweregrades einer Koarktation mittels Flussmessung und morphologischer Methoden (2D und 3D)

Bei 13/30 Patienten konnten ausgeprägte Kollateralen mit Umgehungskreisläufen für das stenosierte Aortensegment mit der MRT nachgewiesen werden. Des weiteren zeigten sich bei 11/30 Untersuchungen hochgradige Stenosen (Reduktion der Gefässquerschnittsfläche ≥ 70%; Tabelle 6.1), die mit Hilfe der MPR nachgewiesen werden konnten. Neun von diesen elf Patienten mit hochgradiger Aortenisthmusstenose hatten bereits Kollateralen entwickelt. Fünf von diesen neun Patienten mit hochgradiger Stenose und Kollateralen wurden postoperativ und/oder postinterventionell untersucht. Die 3-dimensionale Geometrie dieser Stenosen stellte sich filiform (2) oder mit einem ausgeprägten „kinking“ (3) dar. Vier dieser neun Patienten mit morphologisch hochgradiger Stenose und Kollateralen zeigten einen invasiv bestimmten „peak-to-peak“ Gradienten deutlich unter 40 mmHg (Tabelle 6.1). Das Vorhandensein von Kollateralen beeinflusst somit die Korrelation zwischen der morphologischen Graduierung mit Hilfe der MPR und der invasiven hämodynamischen Beurteilung mit Hilfe des „peak-to-peak“ Gradienten. Die Korrelation zwischen der anatomischen Evaluation des Schweregrades der Koarktation mit der 2D-MRT und der hämodynamischen Beurteilung mittels invasiver Druckgradienten (r=0.67, Abb. 6.7 a) war weniger gut als mit der 3D-Evaluation mittels MPR (r=0.74, Ab. 6.7 b).


[Seite 130↓]

Akquisitionszeit und Post-Processing

Die durchschnittliche Akquisitionszeit für die MRT-Untersuchung einschliesslich Turbo Spin Echo Sequenzen, Flussmessungen in zwei Ebenen und MRA betrug ca. 45 ( ± 15) Minuten. Die durchschnittliche Zeit für die Durchführung der Nachverarbeitung, einschliesslich Flussauswertung und MPR des Aortenbogen betrug ca. 30 (± 15) Minuten.

Abb. 6.6: a. Die „box-plot“-Analyse der abgeschätzten instantanen Druckgradienten mit der MR-Flussmessung im Vergleich zu den invasiven „peak-to-peak“ Gradienten ermittelt mit dem Herzkatheter (cardiac catheter) zeigt eine geringe Tendenz zur Unterschätzung der Gradienten. b. Die Regressionsanalyse ergibt eine gute Korrelation zwischen invasiv ermittelten (Cardiac Cath) und mit der MRT abgeschätzten Druckgradienten von r=0.89 (Abbildung aus [65])

Abb. 6.6: c. Die Grenzen der Übereinstimmung („limits of agreement“) bei 22 Patienten der hämodynamischen Stenosequantifizierung mit den invasiven Messergebnissen lag zwischen
–11mmHg und +11 mmHg. Die Patientennummern sind entsprechend der Numerierung in Tabelle 6.1 angegeben (Abbildung aus [65]).


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6.3.  Diskussion

Die Ergebnisse zeigen, dass die Technik der 3-dimensionalen Rekonstruktion der Anatomie der thorakalen Aorta bei Patienten mit Aortenisthmusstenose unter Verwendung der MPR hilft, zusätzliche klinisch relevante Informationen zu erhalten, die über den Informationsgehalt der konventionellen 2-dimensionalen Darstellung hinausgehen. Die Methode der MPR erlaubt eine bessere Beurteilung des Schweregrades einer Koarktation, auch im Vergleich zu der invasiven biplanen Angiographie.

Diagnostische Sicherheit in der Detektion einer Aortenisthmusstenose

Den Goldstandard für die Diagnose der Aortenisthmusstenose oder der Restenose nach Therapie stellt zur Zeit noch die hämodynamische Messung des „peak-to-peak“ Gradienten und die biplane Angiographie mittels Herzkatheteruntersuchung dar [121]. Die Echokardiographie in Kombination mit der Dopplertechnik erzielt gute Ergebnisse in der Detektion der Koarktation bei Neugeborenen, Säuglingen oder Kleinkindern. Bei bis zu 50% der älteren Patienten, insbesondere mit Re-Aortenisthmusstenose nach Therapie, ist jedoch aufgrund eines unzureichenden Schallfensters vom suprasternalen Zugang aus oft keine Beurteilung des Aortenisthmus möglich. [158, 161] Mit Hilfe der transösophagealen Dopplerechokardiographie in Kombination mit der transthorakalen Dopplerechokardiographie lässt sich zwar die Detektionsrate verbessern. Die Methode ist jedoch invasiver und wird nicht von jedem Patienten toleriert [162]. Die einfache Methode der Bestimmung der Blutdruckdifferenz zwischen oberer und unterer Extremität ist nicht zuverlässig genug, um eine Koarktation oder Rekoarktation bei älteren Patienten sicher auszuschliessen [158]. Die Korrelation zwischen der peripheren Blutdruckdifferenz und dem anatomischen Schweregrad einer Aortenisthmusstenose ist gering, da viele Patienten mit Rekoarktation bereits Kollateralen entwickelt haben. [163, 164, 165] Die Dopplerechokardiographie der Aorta deszendens stellt eine nützliche indirekte Methode dar, um das Vorhandensein einer relevanten Aortenisthmusstenose zu erkennen, sie liefert allerdings keine Informationen über die Lokalisation der Stenose und lässt nur eingeschränkte Aussagen über den Schweregrad der Koarktation zu. Bei älteren Patienten mit [Seite 132↓]ausgeprägtem Kollateralfluss versagt die Dopplerechokardiographie häufig gänzlich [166, 167, 168]. Als alternative, nicht invasive Methode wird die Magnetresonanztomographie des Aortenbogens heutzutage vielfach eingesetzt und wird von einigen Autoren bereits als Goldstandard der nicht invasiven Diagnostik der Aortenisthmusstenose oder Rekoarktation bezeichnet [113, 169, 170]. Die zusätzliche Möglichkeit der Flussquantifizierung über einer Stenose erweitert den klinischen Einsatzbereich und Nutzen der Methode [131]. Der Einsatz der CINE-MRT mit Hilfe von schnellen Gradientenechosequenzen zeigte sich der reinen anatomischen Darstellung mit SE-Sequenzen überlegen [171]. Da die Geometrie von Aortenisthmusstenosen im Einzelfall sehr komplex sein kann, ist die Darstellung von Einzelschichten oft nicht ausreichend für die Beurteilung der hämodynamischen Relevanz einer Stenose [172]. Die Konsequenz aus diesen Limitationen war die Entwicklung von 3D-Techniken. In der Regel werden diese Rekonstruktionen mit Hilfe von kontrastmittelgestützten MR-Angiographien durchgeführt [67]. Der Vorteil der in dieser Studie verwendeten Sequenz liegt darin, dass keine Kontrastmittelapplikation notwendig war. Der Nachteil liegt allerdings in der in der Regel nur halbautomatischen Nachverarbeitung. Aufgrund des niedrigeren Signal-zu-Rausch-Verhältnisses im Vergleich zur kontrastmittelgestützten MRA war eine automatische, schwellwertbasierte Segmentation des Gefässlumen häufig nicht möglich und musste per Hand durchgeführt werden. Des Weiteren ist die Messzeit länger als bei der kontrastmittelgestützten MRA, die in Atemanhaltetechnik durchgeführt werden muss. Da kleinere Kinder jedoch oft nicht in der Lage sind, adäquat die Luft anzuhalten, wurde die nicht kontrastmittelgestützte Sequenz gewählt. Die Daten zeigen, dass die Methode der 3-dimensionalen Rekonstruktion des Aortenbogens mit multiplanarer Reformatierung zusätzliche klinisch relevante Informationen liefert, insbesondere bei Patienten mit hochgradiger Koarktation und Kollateralen, bei denen die klinische Beurteilung des Schweregrades nur eingeschränkt möglich ist. Die Graduierung des Schweregrades anhand der Anatomie der Stenose durch Ermittlung der effektiven Gefässquerschnittsfläche der Aorta durch die MPR vor, in und distal des stenotischen Segmentes zeigte eine wesentlich bessere Korrelation zu hämodynamischen Parametern im Vergleich zu den 2D-Verfahren, unabhängig davon, ob bereits Kollateralen vorhanden waren oder nicht. Ungefähr bei einem Drittel der untersuchten Patienten wurde die Koarktation oder Restenose mit Hilfe der MPR als hochgradig [Seite 133↓](Flächenreduktion ≥ 70%) eingestuft. Diese zeigten in der Mehrzahl der Fälle (9/11) bereits Kollateralen als ein Indikator für die hämodynamische Relevanz der jeweiligen Stenose. Die Mehrzahl dieser Patienten mit hochgradigen Stenosen und Kollateralen (5/9) waren postoperativ und/oder postinterventionell untersuchte Patienten, die eventuell eher Stenosen mit komplexer Geometrie entwickeln (3/5 mit kurzen Stenosen und „kinking“, 2/5 mit kurzen, filiformen Stenosen), möglicherweise bedingt durch die Operations-/Interventionstechnik oder Veränderungen während der Wachstumsphasen der Kinder. Ungefähr die Hälfte dieser Patienten mit hochgradigen Stenosen und Kollateralen (4/9) wiesen einen invasiv gemessenen „peak-to-peak“ Gradienten von weniger als 40 mmHg auf, was verdeutlicht, dass auch mit invasiven Methoden die hämodynamische Relevanz einer hochgradigen Stenose nicht immer zuverlässig beurteilt werden kann. Obwohl in dieser Studie keine systematische Analyse zwischen leicht und mässiger Stenose auf der einen und hochgradiger Stenose auf der anderen Seite erfolgte, ist anzunehmen, dass bei leichteren Formen der Koarktation, bei denen die klinische Beurteilung häufig schwer fällt, die Methode der 3D-Rekonstruktion eine bessere Beurteilung der hämodynamischen Relevanz einer Stenose zulässt. Trotzdem stellt ein Signalverlust, der bei hochgradigen Stenosen aufgrund von Turbulenzen oder hoher Flussgeschwindigkeit auftritt, ein Problem dar. Der Signalverlust kann allerdings auf den Bildern nach multiplanarer Reformatierung indentifiziert und durch manuelles Umfahren der Gefässkontur (Abb.6.4 d) korrigiert werden. [65, 161]. Bei älteren Patienten, die in der Lage sind den Atem anzuhalten, sollten allerdings kontrastmittelgestützte MR-Angiographien durchgeführt werden, um eine automatische Konturdetektion zu ermöglichen.

Limitationen der Studie:

Es erfolgte kein Vergleich der MR-Rekonstruktionen mit Messungen während der Operation oder Autopsie. Weiterhin ist der direkte Vergleich des abgeschätzten instantanen Druckgradienten aus der MR-Flussmessung mit dem invasiv ermittelten „peak-to-peak“ Gradienten im Einzelfall problematisch, insbesondere bei hochgradigen Stenosen, bei der es zu einer zunehmenden Überschätzung des Stenosegrades kommt [65, 66]. Trotzdem konnte auch in dieser Studie wie in anderen [23] gezeigt werden, dass die MR-Flussmessung eine zuverlässige Methode darstellt, um Druckgradienten von leicht bis mittelgradigen Stenosen zu bestimmen.


[Seite 134↓]

Abb. 6.7: a. Die lineare Regressionsanalyse der morphologischen prozentualen Diameterstenosegraduierung mittels Herzkatheter (2D-CC) und der hämodynamischen Graduierung mittels invasiver Druckmessung zeigt eine mässige Korrelation mit einem r=0.67 (Abbildung aus [65]).

Abb. 6.7: b. Die lineare Regressionsanalyse der morphologischen 3D-Graduierung mit der MRT unter Anwendung der MPR und der hämodynamischen Graduierung mittels invasiver Druckmessung zeigt eine bessere Korrelation im Vergleich zu a. mit einem r=0.74 (Abbildung aus [65]).


Fußnoten und Endnoten

1 M = Mann; F = Frau; Operation: I = Resektion und End-zu-End Anastomose, II = Patch Aortoplastie, III = Subklavia flap Aortoplastie, IV = Conduit Rekonstruktion, V = Ballon Dilatation, VI = Native Koarktation; MRT = Magnet Resonanz Tomographie; HK = Herzkatheter; 2D = 2-dimensional; 3D = 3-dimensional



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22.09.2004