Möglichkeiten der 16-Schicht-CT bei der linksventrikulären Funktionsbestimmung: Beurteilung zweier unterschiedlicher Software-Tools zur quantitativen Funktionsanalyse sowie qualitative Bewertung von Wandbewegungsstörungen im Vergleich zur Magnetresonanztomographie[*]

Zusammenfassung

Ziel: Beurteilung der 16-Schicht-CT bei der Bestimmung der linksventrikulären Funktionsparameter anhand von Kurzachsen-MPR und schwellenwertgestützter 3-D-Volumetrie im Vergleich zur Magnetresonanztomographie (MRT). Material und Methoden: Bei 19 Patienten wurden eine 16-Schicht-CT des Herzens mit retrospektivem EKG-Gating durchgeführt und Bildserien im Abstand von 10 % des Herzzyklus berechnet. Zwei verschiedene Auswertemethoden kamen zum Einsatz: 1. Nach Erstellung von Kurzachsen-MPR (MPR) aus den axialen Schnittbildern aller 10 Serien erfolgte mit Hilfe eines Auswerteprogrammes automatisch die Detektion der endo- und epikardialen Konturen des linken Ventrikels. Interaktive Korrekturen waren hierbei möglich. Aus diesen Daten wurden endsystolisches (ESV) und enddiastolisches (EDV) Volumen, Schlagvolumen (SV) und die Ejektionsfraktion (EF) berechnet. 2. Aus den axialen Schnittbildern der endsystolischen und enddiastolischen Serie wurden mittels schwellenwertgestützter 3-D-Volumetrie (3D) ESV und EDV ermittelt. Die Schwellenwerte wurden für jede Bildserie individuell berechnet in Abhängigkeit von der erreichten Ventrikelkontrastierung. SV und EF ergaben sich aus ESV und EDV. Anhand von CINE-Darstellungen des linken Ventrikels erfolgte eine qualitative Analyse von Wandbewegungsstörungen. Ergebnisse: Alle Parameter zeigten eine gute Korrelation zur MRT mit Korrelationskoeffizienten von 0,98/0,98 für das ESV (MPR/3D), 0,98/0,96 für das EDV, 0,92/0,74 für das SV sowie 0,95/0,91 für die EF. Im Mittel wurden ESV und EDV mit der Kurzachsenmethode um 7 ml bzw. 3 ml, mit der 3-D-Volumetrie um jeweils ca. 5 ml unterschätzt. Während SV und EF in den MPR um ca. 3 ml bzw. 3 % überschätzt wurden, zeigten sie im 3-D-Verfahren im Mittel keine Abweichungen zur MRT. Die qualitative Analyse der Wandbewegungsstörungen in MSCT und MRT ergab in 98 % eine übereinstimmende Beurteilung. Schlussfolgerung: Die 16-Schicht-CT des Herzens ermöglicht sowohl eine quantitative als auch qualitative Beurteilung der linksventrikulären Funktion und liefert zur MRT vergleichbare Ergebnisse, wobei die Kurzachsenmethode der 3-D-Volumetrie leicht überlegen ist.

Abstract

Purpose: To determine global and regional left ventricular (LV) function from retrospectively gated multidetector row computed tomography (CT) by using two different semiautomated analysis tools and to correlate the results with those of magnetic resonance imaging (MRI). Materials and Methods: Nineteen patients (5 females, 14males, mean age 69 years) underwent 16-slice spiral-CT (MS-CT) with standard technique without administration of β-blockers for a decrease in the cardiac rate. Ten series of images were reconstructed at every 10 % of the RR-interval. With commercially available software capable of semiautomated contour detection, end-diastolic and end-systolic LV volumes (EDV and ESV) were determined from short-axis multiplanar CT reformations (MPR). Axial images of the end-systolic and end-diastolic cardiac phase were transformed to 3D volumes (3D) to determine EDV and ESV by using a threshold-supported reconstruction algorithm dependent on the contrast enhancement of the left ventricle. Steady-state free-precession cine MR images were acquired in short-axis orientation on the same day in all but one patient. Regional wall motion was assessed qualitatively in 17 left ventricular segments and classified as normo-, hypo-, a- or dyskinetic. Bland-Altman analysis was performed to calculate limits of agreement and systematic errors between CT and MRI. Results: For MPR/3D, mean end-diastolic (144.4/142.8 mL ± 67.5/67.1) and end-systolic (66.4/68.7 mL ± 52.1/49.9) LV volumes as determined with MS-CT correlated well with MRI measurements (147.6 mL ± 67.6 [r = 0.98/0.96] and 73.3 mL ± 55.5 [r = 0.98/0.98], respectively [p <.001]). LV stroke volume (77.6/74.1 ± 19.2/23.4 mL for CT vs. 74.4 mL ± 18.4 for MRI, r = 0.92/0.74) and LV ejection fraction (58.6/55.9 % ± 13.5/13.7 for CT vs. 55.6 % ± 13.5 for MRI, r = 0.95/0.91) also showed good correlation (p <.001). Regional wall motion analysis revealed agreement between CT and MRI in 316/323 (97.8 %) myocardial segments. Conclusion: Semiautomated analysis of 16-detector row CT data sets enables global and regional volumetric and functional analysis. The CT results correlate well with MRI findings for short axis MPR and for 3D volume reconstructions, with a higher statistical spread for the 3D method. The underestimation of end-systolic and end-diastolic volumes with CT may be caused by partial volume averaging due to the lower temporal resolution as compared with MRI.

Heart, CT - CT, multi-detector row - heart, function - heart, ventricles - heart, MRI

Literatur

• 1 Blobel J, Baartman H, Rogalla P. et al . Räumliche und zeitliche Auflösung für die Herzdiagnostik mit 16-Schicht-Computertomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 1264-1271
• 2 Juergens K U, Grude M, Maintz D. et al . Multi-Detector Row CT of Left Ventricular Function with Dedicated Analysis Software versus MR Imaging: Initial Experience.  Radiology. 2004;  230 403-410
• 3 Grude M, Juergens K U, Wichter T. et al . Evaluation of Global Left Ventricular Myocardial Function with Elelctrocardiogram-Gated Multidetector Computed Tomography. Comparison with Magnetic Resonance Imaging.  Invest Radiol. 2003;  38 653-661
• 4 Ehrhard K, Oberholzer K, Gast K. et al . Mehrschicht-CT des Herzens. Schwellenwertgestützte 3D-Volumetrie zur Bestimmung der linksventrikulären Pumpfunktion im Vergleich zur Magnetresonanztomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1566-1569
• 5 Herzog C, Britten M, Ay M. et al . Bestimmung der linksventrikulären Pumpfunktion in der kardialen Mehrzeilen Spiral-CT (MSCT).  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 S136
• 6 Wintersperger B, Hundt W, Knez A. et al . Beurteilung der linksventrikulären Pumpfunktion mit EKG-gesteuerter Mehrschicht CT: Vergleich mit der invasiven Ventrikulographie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 S137
• 7 Heuschmid M, Kuttner A, Schroder S. et al . Bestimmung der linksventrikulären Funktionsparameter mittels EKG-gesteuerter Mehrschicht-Computertomographie im Vergleich mit der invasiven Ventrikulographie.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 1349-1354
• 8 Mahnken A H, Spüntrup E, Wildberger J E. et al . Quantifizierung der Herzfunktion in der Mehrschicht-Spiral-CT mit retrospektivem EKG-Gating: Vergleich zur Kernspintomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 83-88
• 9 Boehm T, Alkadhi H, Roffi M. et al . Zeitbedarf, Untersucherabhängigkeit und Messgenauigkeit für die Bestimmung der linksventrikulären Ejektionsfraktion mit der 4-Zeilen-Multidetektor-CT.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 529-537
• 10 Dorgelo J, van Ooijen P MA, Oudkerk M. Imaging Coronary Artery Bypass Grafts Using 16-Slice Multidetector Computed Tomography.  Imaging Decisions. 2003;  7  (2)  9-14
• 11 Marano R, Storto M L, Maddestra N. et al . Non-invasive assessment of coronary artery bypass graft with retrospectively ECG-gated four-row multi-detector spiral computed tomography.  Eur Radiol. 2004 (online published 22.4.2004); 
• 12 Manzke R, Grass M, Nielsen T. et al . Adaptive temporal resolution optimization in helical cardiac cone beam CT reconstruction.  Med Phys. 2003;  30 (12) 3072-3080
• 13 Cerqueira M D, Weissman N J, Dilsizian V. et al . Standardized Myocardial Segmentation and Nomenclature for Tomographic Imaging of the Heart.  Circulation. 2002;  105 539-542
• 14 Bland J M, Altman D G. Statistical Methods for Assessing Agreement between Two Methods of Clinical Measurement.  Lancet. 1986;  1 (8476) 307-310
• 15 Flohr T, Bruder H, Stierstorfer K. et al . Neue technische Entwicklungen in der Mehrschicht-CT, Teil 2: Cardiale Bildgebung mit 16 sub-millimeter Schichten und erhöhter Gantry-Rotationsgeschwindigkeit.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1022-1027
• 16 Heuschmid M, Küttner A, Flohr T. et al . Darstellung der Herzkranzgefäße im CT mittels neuer 16-Zeilen-Technologie und reduzierter Rotationszeit.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 721-724
• 17 Kreitner K F, Sandstede J. Computertomographie des Herzens: Aktuelle Leitlinien.  Fortschr Roentgenstr. 2004;  176 632-637
• 18 Becker C R, Knez A, Leber A. et al . Detection of Coronary Artery Stenoses with Multislice Helical CT Angiography.  J Comput Assist Tomogr. 2002;  26 750-755

1 Die vorliegende Arbeit enthält Teile der Inauguraldissertation von Herrn cand. med. Philip Bender.