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4.  Koronardarstellung

Die Möglichkeiten der Magnetresonanztomographie die proximalen Herzkranzgefäße abzubilden und signifikante Verengungen zu erkennen, sind mehrfach beschrieben worden [31], in keiner der bisherigen Studien wurde jedoch eine ausreichende diagnostische Genauigkeit erreicht. Dies liegt insbesondere daran, dass die Messdauer pro Herzzyklus zu lang ist und so das Bild verschmiert, die räumliche Auflösung zu gering ist und Atembewegungen noch nicht ausreichend korrigiert werden können. Seit kurzem sind jedoch deutliche Fortschritte zu erkennen.

Zur diagnostischen Darstellung der Koronararterien müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein.

Tabelle 3:Voraussetzungen zur diagnostischen Abbildung der Koronararterien.

räumliche Auflösung

unter 1 x 1 mm

Schichtdicke

unter 1,5 mm

zeitliche Auflösung

unter 50 ms / Herzschlag



Diese Werte ergeben sich aus folgenden Überlegungen. Üblicherweise werde in der invasiven Kardiologie Koronarsegmente bis zu einem minimalen Durchmesser von 1,5 mm therapiert. Um solche Gefäße sicher darstellen zu können müssen mindestens 2 Datenpunkte vollständig im Gefäßlumen liegen, was nur mit einer Auflösung von unter 1 x 1 mm gelingt (Abbildung 6). Selbst bei dieser Auflösung kann jedoch noch keine Aussage über den Schweregrad einer eventuellen Stenose gemacht werden. Die Schichtdicke ergibt sich aus der Überlegung, dass die Daten üblicherweise in rekonstruierten Schichten betrachtet werden. Damit wäre eine isotrope Auflösung (d.h. Schichtdicke ebenfalls 1 mm) optimal [32] dies kann jedoch derzeit noch nicht erreicht werden, da sonst sowohl die Messzeit zu lang, als auch das Signal-zu-Rausch Verhältnis zu gering werden. Um Überlappungsphänomene (Partialvolumen Effekte) einzugrenzen sollte jedoch die Schichtdicke maximal der Hälfte des Durchmessers eines Gefäßes sein, wobei zero-filling genutzt werden kann, um diesen Wert zu erreichen. Eine Schichtdicke von 1.5 mm erlaubt damit die Darstellung von 3 mm großen Gefäßen, bei kleineren Gefäßen ist mit Partialvolumen Effekten zu rechnen.


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Abbildung 6: Dreidimensionale Rekonstruktion eines invasiven Koronarangiogramms mit einer Auflösung von 0,3 x 0,3 (A), 0,7 x 0,7 (B), 1,0 x 1,0 (C), und 1,4 x 1,4 (D) mm.

Bei der Koronardarstellung werden die Daten aus vielen Herzzyklen zusammengesetzt. Dadurch können zwei Bewegungsartefakte zu Bildunschärfen führen: Herzbewegung und Atmung. Die Herzbewegung kann durch EKG-Triggerung weitgehend minimiert werden. Dabei sind jedoch nur sehr kurze Messdauern akzeptabel, da die Herzbewegung schon bei Akquisitionszeiten von 100 ms zwischen 2,5 mm und 13 mm beträgt (Abbildung 7). Damit sind Akquistionszeiten von ca. 50 ms / Herzschlag wünschenswert, um die zeitliche Verschmierung (blurring) auf ein adäquates Maß zu reduzieren.


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Abbildung 7: Bewegung der rechten Koronararterie während eines Intervalls von 50, 100 und 250 ms über das RR-Intervall. Bei einer Akquisitionsdauer von 50 ms ist mit einer Verschmierung von mindestens 1 mm zu rechnen, bei einer Dauer von 250 ms von über 10 mm.

Die oben genannten Bedingungen lassen sich mit herkömmlichen Turbo-Gradienten-Echo Techniken während eines Atemstopps von maximal 20 Sekunden nicht erfüllen. Deshalb wendeten wir für die Unterdrückung von Artefakten durch die Atembewegung Navigatortechniken an. Bei diesen Techniken wird die Höhe des Zwerchfells vor der Datenakquisition bestimmt und nur Messungen innerhalb eines einstellbaren Toleranzbereiches (= gating window) akzeptiert Im Laufe des Projektes wurden die Navigatortechniken in mehreren Aspekten erweitert und optimiert. So wurde eine zusätzliche Korrektur für Abweichungen von der optimalen Zwerchfellposition eingeführt (real-time correction) [33], die für verschiedene Herzabschnitte (Apex, Basis) optimiert wurde [34] [Originalarbeit 7]. Damit ist es möglich auch bei normaler Atmung kleine Strukturen hochaufgelöst darzustellen. Die Akquisition der Daten als dreidimensionaler Satz erlaubt eine deutliche Verbesserung des Signal zu Rausch Verhältnisses und damit eine mögliche Verbesserung der räumlichen Auflösung auf zur Zeit ca. 0.7 mm x 0.9 mm bei einer Schichtdicke von 1.5 mm [35]. Durch selektive Unterdrückung des Signals von umliegendem Gewebe (Fettunterdrückung, T2-Präparation [35]) konnte ebenfalls eine Verbesserung des Kontrast zu Rausch Verhältnisses erreicht werden. Diese Technik wurde im Rahmen unserer Forschungsarbeiten 2001 als Multicenterstudie überprüft [36] [Originalarbeit 8]. Während mit dieser Technik eine gute Sensitivität bei der Erkennung signifikanter Koronarstenosen gezeigt werden konnte (93%) war die Spezifität mit 42% jedoch unzureichend. Dies lässt sich insbesondere auf das noch zu niedrige Signal- und Kontrast-zu-Rausch Verhältnis zurückführen. Um die nichtinvasive Koronarangiographie mit der MRT als klinisch wertvolle Methode einzusetzen sind hier noch Weiterentwicklungen erforderlich, die u.a. durch eine weitere Optimierung der Sequenzen, andererseits durch die Anwendung intravaskulärer Kontrastmittel erreicht werden können [37].

Bei der Navigatortechnik kann die verschieden große Sensibilität verschiedener k-Raum Linien für Bewegungsartefakte genutzt werden. Da die peripheren k-Raum Linien eine geringere Sensibilität für Bewegung haben als zentrale, kann für die peripheren k-Raum Linien eine größere Abweichung von der optimalen [Seite 17↓]Zwerchfellposition akzeptiert werden, als für die zentralen. Diese Technik wird motion adapted gating genannt [38].

Eine weitere Optimierung der Technik gelang durch die Darstellung von zwei Volumina in einer Messung. Während klassischerweise jeden Herzschlag ein Teil eines Volumendatensatzes akquiriert wird, ist mit der neuen Technik (Double Stack) die Akquisition eines Teils von zwei Volumendatensätzen kurz hintereinander möglich (Abbildung 8 und 9) [39] [Originalarbeit 9].

Abbildung 8: Multistack Imaging Die 2 Volumina können knapp zeitlich versetzt im gleichen Herzschlag aufgenommen werden. Damit ist eine Darstellung der linken und rechten Koronararterie innerhalb einer Messung möglich.

Abbildung 9: Zeitschema zur Akquisition zweier Koronarvolumina in einem Herzschlag.(T2 = T2-Suppressionsvorpuls; N = Navigator; F = Fettsuppression; TGrE = Turbo-Gradientenecho).

Die Möglichkeiten der neuen, intravaskulären Kontrastmittel, die sich zur Zeit in der klinischen Erprobung befinden werden von unserer Arbeitsgruppe systematisch evaluiert. Diese Kontrastmittel kontrastieren über mehrere Stunden das Blut und [Seite 18↓]diffundieren nicht wie bisherige (extrazelluläre) Kontrastmittel in das umgebende Gewebe (blood pool agents). Damit ist erstmalig eine kontrastmittelverstärkte Messung über mehrere Minuten möglich, wodurch bei gleichbleibender räumlicher Auflösung das Kontrast zu Rausch Verhältnis und Signal zu Rausch Verhältnis verbessert werden kann [40, 41, 42]. Da bisher hauptsächlich Machbarkeitsstudien (Phase I und II) durchgeführt wurden, ist die diagnostische Genauigkeit, die mit diesen Kontrastmitteln erreicht werden kann noch nicht bekannt. Vorläufige Ergebnisse einer multizentrischen Studie ergaben aber eine Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit gegenüber der Literatur [43].


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08.06.2005