Myokardiale Vitalitätsdiagnostik mit kontrastverstärkter Magnetresonanztomographie -
Vergleich des „late enhancement”-Konzepts mit der Positronen-Emissions-Tomographie

Zusammenfassung

Ziel: Vergleich der kontrastverstärkten MRT mit dem Referenzstandard [¹⁸F]-FDG-PET zur Detektion und Charakterisierung myokardialer Narben. Methoden: Bei 29 Patienten mit KHK und eingeschränkter LV-Funktion wurden eine [¹⁸]-FDG-PET und eine Perfusionsszintigraphie (SPECT) mit [²⁰¹Tl]-TlCl durchgeführt. Danach erfolgte die MRT an einem 1,5 T-Scanner (Magnetom Sonata, Siemens). Nach der Steady-state free precession-Funktionsstudie erfolgte die i. v.-Gabe von 0,2 mmol/kg KG Gd-DTPA (Magnevist®, Schering). Zum Nachweis eines „late enhancement” (Narbe) wurden die langen LV-Achsen sowie kontinuierliche Kurzachsenschnitte von 8 mm Schichtdicke mit einer segmentierten Inversion Recovery Turbo Gradienten-Echo-Sequenz (TR 8,0 ms, TE 4,0 ms, TL 180 - 240 ms, FA 20 °) gemessen. Jeder Kurzachsenschnitt wurde in 8 (basal, mitt-ventrikulär) bzw. 4 (apikal) Segmente unterteilt, und zum Vergleich von MRT mit PET und SPECT wurde die myokardiale Vitalität für jedes Segment auf einer Skala von 1 - 4 beurteilt. Ergebnisse: Insgesamt wurden 1753 Segmente ausgewertet. Die PET detektierte myokardiale Narben in 25 % der Segmente. In der MRT wurden Narben in 40 % der Segmente gefunden. Für die Detektion von Myokardnarben zeigte die MRT eine sehr niedrige Interobserver-Variabilität (kappa 0,92). Im segmentalen Vergleich zur Referenzmethode ergab sich eine Sensitivität und Spezifität von 84 % und 76 %. 18 % aller Segmente zeigten „late enhancement” bei normaler FDG-Aufnahme, wovon 83 % subendokardiales Enhancement aufwiesen. Schlussfolgerung: Aufgrund der hohen räumlichen Auflösung, des hohen Bildkontrastes und der Möglichkeit, auch nicht-transmurale Narben sicher zu detektieren, ist die kontrastverstärkte MRT eine vielversprechende, neue Methode zur Beurteilung der myokardialen Vitalität. Größere Studien mit dem Endpunkt Funktionsverbesserung nach Revaskularisation müssen zeigen, ob die MRT die PET als Referenzstandard in der Vitalitätsdiagnostik ablösen kann.

Abstract

Purpose: To compare contrast-enhanced magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) in the evaluation of myocardial viability. Methods: [¹⁸F]-FDG-PET, [²⁰¹Tl]-TlCl-SPECT and contrast-enhanced MRI were performed in 29 patients with proven coronary artery disease and impaired left ventricular function to assess myocardial viability. MRI scans were done on a 1.5 T scanner (Magnetom Sonata, Siemens, Germany). After the steady-state free precession cine study, 0.2 mmol/kg BW of Gd-DPTA (Magnevist®, Schering, Germany) were administered i. v. For the detection of “late enhancement” (LE) indicating scar, left ventricular long axes and contiguous short axis slices of 8 mm thickness were scanned using an inversion recovery turbo gradient echo sequence (TR 8.0 ms; TE 4.0 ms; TI 180 - 240 ms; FA 20 °). The evaluation of LE and FDG uptake in PET with perfusion defect in SPECT was done using an 8 (basal, mid) and 4 (apical) segment model in all short axes to cover the entire ventricle. The transmural extent of LE was assessed using a 4-point score system. Comparison between the two modalities was performed on a segmental basis. Results: A total of 1753 segments were assessed. In MRI, 40 % of the segments showed myocardial scar, whereas PET revealed impaired uptake in 25 %. MRI obtained a very low interobserver variability in detecting myocardial scar (kappa 0.92). Using PET as the standard of reference in the segmental comparison, contrast-enhanced MRI yielded a sensitivity of 84 % and a specificity of 76 % for the detection of scar. 18 % of all segments showed LE but normal FDG uptake, 83 % of them referred to subendocardial scars. Conclusions: There is close agreement between contrast-enhanced MRI and PET in detecting transmural moycardial scars. Superior spatial resolution enables MRI to detect and quantify even subendocardial scar. Therefore, larger studies using functional recovery after revascularisation as an endpoint have to prove whether MRI might replace PET as the standard of reference in the assessment of myocardial viability.

Schlüsselwörter

Magnetresonanztomographie - Myokardvitalität - Positronen-Emissions-Tomographie - Koronare Herzkrankheit - Myokardinfarkt

Key words

Heart, MR - Magnetic Resonance (MR) - Contrast enhancement - Myocardium, infarction - Heart, ischemia - Myocardium, PET

Literatur

• 1 Pagley P R, Beller G A, Watson D D, Gimple L W, Ragosta M. Improved outcome after coronary bypass surgery in patients with ischemic cardiomyopathy and residual myocardial viability.  Circulation. 1997;  96 793-800
• 2 Juergens K U, Wichter T, Renger B, Bruns H J, Reimer P, Tombach B, Vahlhaus C, Janssen F W, Breithardt G, Heindel W. MR-tomographische Untersuchung der linksventrikulären Funktion bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung und myokardialer Dysfunktion vor und nach koronarchirurgischer Revaskularisation.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 211-217
• 3 Bax J J, Patton J A, Poldermans D, Elhendy A, Sandler M P. 18-Fluorodeoxyglucose imaging with positron emission tomography and single photon emission computed tomography: cardiac applications.  Semin Nucl Med. 2000;  30 281-298
• 4 Beller G A. Noninvasive assessment of myocardial viability.  N Engl J Med. 2000;  343 1487-1490
• 5 Sechtem U, Baer F M, Voth E, Theissen P, Schneider C A. Stress functional MRI: detection of ischemic heart disease and myocardial viability.  J Magn Reson Imaging. 1999;  10 667-675
• 6 Baer F M, Voth E, Schneider C A, Theissen P, Schicha H, Sechtem U. Comparison of low-dose dobutamine-gradient-echo magnetic resonance imaging and positron emission tomography with [¹⁸F]-fluorodeoxyglucose in patients with chronic coronary artery disease. A functional and morphological approach to the detection of residual myocardial viability.  Circulation. 1995;  91 1006-1015
• 7 Baer F M, Theissen P, Schneider C A, Voth E, Sechtem U, Schicha H, Erdmann E. Dobutamine magnetic resonance imaging predicts contractile recovery of chronically dysfunctional myocardium after successful revascularization.  J Am Coll Cardiol. 1998;  31 1040-1048
• 8 Pinto F J. Myocardial viability: the search for a perfect method is not over yet.  Eur Heart J. 2000;  21 1039-1040
• 9 Schwaiger M, Pirich C. Positron emission tomography.  Z Kardiol. 2000;  89 59-66
• 10 Depre C, Vanoverschelde J L, Melin J A, Borgers M, Bol A, Ausma J, Dion R, Wijns W. Structural and metabolic correlates of the reversibility of chronic left ventricular ischemic dysfunction in humans.  Am J Physiol. 1995;  268 H1265-1275
• 11 Anselmi M, Golia G, Maines M, Marino P, Goj C, Turri M, Cavaggioni M, Braggio P, Giorgetti P G, Zardini P. Comparison between low-dose dobutamine echocardiography and thallium-201 scintigraphy in the detection of myocardial viability in patients with recent myocardial infarction.  Int J Cardiol. 2000;  73 213-223
• 12 Rehwald W G, Fieno D S, Chen E L, Kim R J, Judd R M. Myocardial magnetic resonance imaging contrast agent concentrations after reversible and irreversible ischemic injury.  Circulation. 2002;  105 224-229
• 13 Kim R J, Fieno D S, Parrish T B, Harris K, Chen E L, Simonetti O, Bundy J, Finn J P, Klocke F J, Judd R M. Relationship of MRI delayed contrst enhancement to irreversible injury, infarct age, and contractile function.  Circulation. 1999;  10 1992-2002
• 14 Lauerma K, Niemi P, Hanninen H, Janatuinen T, Voipio-Pulkki L M, Knuuti J, Toivonen L, Makela T, Makijarvi M A, Aronen H J. Multimodality MR imaging assessment of myocardial viability: combination of first-pass and late contrast enhancement to wall motion dynamics and comaprison with FDG PET-initial experience.  Radiology. 2000;  217 729-736
• 15 Cerqueira M D, Weissman N J, Dilsizian V, Jacobs A K, Kaul S, Laskey W K, Pennell D J, Rubmerger J A, Ryan T, Verani M S. Standardized Myocardial Segmentation and Nomenclature for Tomographic Imaging of the Heart: A Statement of Healthcare Professionals From the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association.  Circulation. 2002;  105 539-542
• 16 Kim R J, Wu E, Rafael A, Chen E L, Parker M A, Simonetti O, Klocke F J, Bonow R O, Judd R M. The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction.  N Engl J Med. 2000;  343 1445-1453
• 17 Bax J J, van Eck-Smit B L, van der Wall E E. Assessment of tissue viability: clinical demand and problems.  Eur Heart J. 1998;  19 847-858
• 18 Saeed M. New concepts in characterization of ischemically injured myocardium by MRI.  Exp Biol Med (Maywood). 2001;  226 367-376
• 19 Lim T H, Choi S I. MRI of myocardial infarction.  J Magn Reson Imaging. 1999;  10 686-693
• 20 Miller S, Eckstein F S, Vogel U, Hahn U, Scheule A M, Nagele T, Schick F, Claussen C D. MR-Signalverhalten des 4 Wochen alten okklusiven Myokardinfarktes im Tierexperiment.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 527-533
• 21 Fieno D S, Kim R J, Chen E L, Lomasney J W, Klocke F J, Judd R M. Contrast-enhanced magnetic resonance imaging of myocardium at risk: distinction between reversible and irreversible injury throughout infarct healing.  J Am Coll Cardiol. 2000;  36 1985-1991
• 22 Bax J J, Wijns W, Cornel J H, Visser F C, boersma E, Fioretti P M. Accuracy of currently available techniques for prediction of functional recovery after revascularization in patients with left ventricular dysfunction due to chronic coronary artery disease: comparison of pooled data.  J Am Coll Cardiol. 1997;  30 1451-1460
• 23 Baumgartner H, Porenta G, Lau Y K, Wutte M, Klaar U, Mehrabi M, Siegel R J, Czernin J, Laufer G, Sochor H, Schelbert H, Fishbein M C, Maurer G. Assessment of myocardial viability by dobutamine echocardiography, positron emission tomography and thallium-201 SPECT: correlation with histopathology in explanted hearts.  J Am Coll Cardiol. 1998;  32 1701-1708
• 24 Wu E, Judd R M, Vargas J D, Klocke F J, Bonow R O, Kim R J. Visualisation of presence, location, and transmural extent of healed Q-wave and non-Q-wave myocardial infarction.  Lancet. 2001;  357 21-28
• 25 McFalls E O, Murad B, Liow J S, Gannon M C, Haspel H C, Lange A, Marx D, Sikora J, Ward H B. Glucose uptake and glycogen levels are increased in pig heart after repetivie ischemia.  Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2002;  282 H205-211
• 26 Sandstede J J, Lipke C, Beer M, Harre K, Pabst T, Kenn W, Neubauer S, Hahn D. Analysis of first-pass and delayed contrast-enhancement patterns of dysfunctional myocardium on MR imaging: use in the prediction of myocardial viability.  Am J Roentgenol. 2000;  174 1737-1740
• 27 Klein C, Nekolla S G, Bengel F M, Momose M, Sammer A, Haas F, Schnackenburg B, Delius W, Mudra H, Wolfram D, Schwaiger M. Assessment of myocardial viability with contrast-enhanced magnetic resonance imaging: comparison with positron emission tomography.  Circulation. 2002;  105 162-167
• 28 Lima J A, Judd R M, Bazille A, Schulman S P, Atalar E, Zerhouni E A. Regional heterogeneity of human myocardial infarcts demonstrated by contrast-enhanced MRI. Potential mechanisms.  Circulation. 1995;  92 1117-1125
• 29 Gerber B L, Rochitte C E, Bluemke D A, Melin J A, Crosille P, Becker L C, Lima J A. Relation between Gd-DTPA contrast enhancement and regional inotropic response in the periphery and center of myocardial infarction.  Circulation. 2001;  104 998-1004
• 30 Rogers W J, Kramer C M, Geskin G, Hu Y L, Theobald T M, Vido D A, Petrulo S, Reichek N. Early contrast-enhanced MRI predicts late functional recovery after reperfused myocardial infarction.  Circulation. 1999;  99 744-750