T. VoigtländerK.-F. KreitnerT. WittlingerS. PetersenG. HorstickP. KaldenJ. Meyer

MR-Angiographie und Flussmessungin Koronararterienund koronaren Bypassgefäßen

Z Kardiol 90:929–938 (2001)© Steinkopff Verlag 2001

ZFK

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Eingegangen: 23. Januar 2001Akzeptiert: 5. Juni 2001

Hauptvortrag,gehalten auf der 66. Jahrestagungder Deutschen Gesellschaftfür Kardiologie –Herz- und Kreislaufforschung27.–29. April 2000 in Mannheim

T. Voigtländer ()) · T. WittlingerS. Petersen · G. Horstick · J. MeyerII. Medizinische Klinik und PoliklinikJohannes-Gutenberg-Universität MainzLangenbeckstr. 155131 Mainz, GermanyTel.: ++49 /6131 /177218Fax: ++49 /6131 /175534E-Mail: voigt@2-med.klinik.uni-mainz.de

K.-F. Kreitner · P. KaldenKlinik und Poliklinik für RadiologieJohannes-Gutenberg-Universität MainzLangenbeckstr. 155131 Mainz, Germany

MR angiography and flowmeasurement in coronary arteriesand coronary grafts

n Summary Better MR imagequality of coronary arteries andcoronary grafts is the product of

increased spatial and temporal re-solution. Breathing artifacts couldbe reduced by implementingbreath-holding and navigatortechniques. With these develop-ments normal coronary arteriescan often be imaged reliably. Sev-eral trials have been performed inorder to test the reliability of MRangiography to detect coronaryartery stenosis. But up to now,sensitivity and specificity haveproven to be too low to introducethese techniques in clinical rou-tine. The patency of coronarygrafts can be detected reliablyusing different MR techniques.Coronary flow reserve can bemeasured using the MR phasecontrast technique. This noninva-sive approach was tested in dis-eased coronary arteries and ingraft stenoses. A reduced MR cor-onary flow reserve correspondedto reduced flow reserve measuredinvasively. Measurement of MRflow reserve in normal and dis-eased coronary grafts revealedsignificant differences (3.3±0.4 vs.1.3±0.2).

n Key wordsCoronary artery disease – MR –coronary flow reserve –phase change technique –coronary graft

n Zusammenfassung Die neuenTechniken der Magnetresonanzto-

mographie ermöglichen eine ver-besserte örtliche und zeitlicheAuflösung und eine deutliche Re-duktion der Störung der Bildge-bung durch die Atembewegung.Dadurch ist die Bildgebung dernativen Koronaraterien und derkoronaren Bypassgefäße erheblichverbessert worden, und normaleKoronararterien können häufiggut dargestellt werden. Bei derDiagnose von Koronarstenosenhaben die bisherigen klinischenStudien keine ausreichende Zu-verlässigkeit gezeigt. Die Offen-heitsbestimmung von Bypassgefä-ßen ist jedoch zuverlässig mög-lich. Die MR-Phasenkontrastme-thode ist geeignet, die koronareFlussreserve in nativen Koronar-arterien und in koronaren By-passgefäßen zu messen. Die Er-gebnisse der MR-Messung der ko-ronaren Flussreserve in normalenund stenosierten Koronararterienkorrespondieren mit den Ergeb-nissen der invasiven Dopplermes-sung. Angiographisch normaleund stenosierte koronare Bypass-gefäße unterscheiden sich signifi-kant hinsichtlich der MR-Fluss-resreve (3,3±0,4 vs. 1,3±0,2).

n SchlüsselwörterKoronare Herzerkrankung –Magnetresonanztomographie –koronare Flussreserve –Phasenkontrastmethode –koronarer Bypass

GEFÄSSE

Einleitung

Die koronare Herzerkrankung bleibt trotz der ver-besserter Prävention und Therapie eine der führen-den Erkrankungen der westlichen Welt (1). Die An-forderungen an Diagnostikmethoden, die bei dieserErkrankung eingesetzt werden, sind komplex. Vonder Primärdiagnostik wird eine zuverlässige Antwortzur Frage erwartet, ob eine koronare Herzerkran-kung vorliegt. Bei Patienten mit bekannter koronarerHerzerkrankung stehen Fragen hinsichtlich des Pro-gresses der Gefäßveränderungen der nativen Koro-nargefäße und zur linksventrikulären Wandbewe-gung im Vordergrund. Nach interventioneller Thera-pie stellt sich die Frage des Vorliegens einer Resteno-se, nach operativer Therapie kann es notwendig wer-den, die Kompetenz koronarer Bypassgefäße zuüberprüfen.

Die Darstellung kardialer Gefäße war bisher eineDomäne der invasiven Angiographie. Aufgrund deszwar geringen aber inhärenten Risikos der invasivenUntersuchung (2) wurde nach alternativen Unter-suchungsmethoden gesucht. Die Magnetresonanzto-mographie stellt eine besonders geeignete nichtinva-sive Untersuchungsmethode dar, da sie ohne Exposi-tion von Röntgenstrahlung durchgeführt werdenkann. Die Weiterentwicklung der MR-Systeme mitbesserer zeitlicher und örtlicher Auflösung hat dazugeführt, dass auch schmalkalibrige Strukturen wienative Koronargefäße und koronare Bypassgefäßemit der Magnetresonanztomographie untersuchtwerden können. Über die verschiedenen Technikender MRT-Angiographie der nativen Koronararterienund der koronaren Bypassgefäße sowie über die Er-gebnisse klinischer Studien wird im Folgenden be-richtet.

Die koronare Flussreserve ist ein Parameter, derals Ergänzung zur morphologischen Diagnostik ein-gesetzt wird, um die hämodynamische Bedeutsam-keit von Stenosen der Koronargefäße zu bestimmen,oder um den Erfolg einer Intervention differenziertbeurteilen zu können (3, 4). Durch die Notwendig-keit der intrakoronaren Dopplerdrahtmessung konn-te dieser Parameter bisher nur im Rahmen einer in-vasiven Untersuchung bestimmt werden.

Die Verfahren der Magnetresonanztomographieerlauben mittels der Phasenkontrastmethode die Be-stimmung der Blutflussgeschwindigkeit und deswahren Blutflusses. Dadurch wird die nichtinvasiveBestimmung der koronaren Flussreserve möglich. Inder vorliegenden Arbeit soll der Stellenwert derMagnetresonanztomographie für die Bestimmungder koronaren Flussreserve nativer Koronararterienund koronarer Bypassgefäße dargestellt werden.

Technik der MR –Darstellung nativer Koronararterien

In den achtziger Jahren wurden erste Untersuchun-gen mit EKG-getriggerten Spin-Echo-Sequenzendurchgeführt. Es gelang jedoch nur, sehr proximaleAbschnitte der Koronargefäße darzustellen (5). Inder Folge wurde die Bildgebung durch den Einsatzschneller Gradienten-Echo-Sequenzen verbessert (6).Dennoch stellte die Atembewegung weiterhin einegroße Störquelle für die Bildgebung mit Magnetreso-nanztomographie dar und ist bei der Bildgebungvon koronaren Bypassgefäßen aber noch ausgepräg-ter bei der Bildgebung von nativen Koronararterieneine entscheidende Limitation. Eine wesentliche Vo-raussetzung für die kardiale Bildgebung und Funk-tionsdiagnostik wurde dadurch geschaffen, dass dieDatenakquisition in Atemanhaltetechnik erfolgenkonnte, und so die störende Atembewegung weitest-gehend reduziert wurde. Dies wurde durch weiterverbesserte Gradientensysteme erreicht, die sowohlein besseres Signal – zu – Rauschen als auch kürzereMessfolgen ermöglichen. Die Grundlage der Atem-anhaltetechnik ist eine veränderte Form der Zeilen-einlesung des für die MRT-Datenverarbeitung ent-scheidenden K-Raumes (Rohdatenmatrix). Im Ge-gensatz zu den sogenannten nicht segmentiertenTechniken werden nicht nur eine, sondern mehrereK-Raum-Zeilen pro Herzschlag ausgelesen (segmen-tierte Technik). Dies führt zu einer deutlichen Ver-kürzung der Messzeit (7, 8), und die Daten könnenin einer Atemanhaltephase akquiriert werden. Mitkürzeren TR und TE durch eine Gradientenstärkevon 25 mT/m wurde eine weitere Verbesserung derörtlichen und zeitlichen Auflösung möglich, und ers-te klinische Ergebnisse wurden publiziert (9). Den-noch müssen mit dieser Technik eine Vielzahl dieserAtemanhalteprozeduren durchgeführt werden, umdas gesamte Koronargefäßsystem abzubilden. Einewichtige Limitation dieser Technik ist die intraindi-viduelle Variabilität der Zwerchfellpositionen bei deneinzelnen Atemanhaltemanövern, die dazu führt,dass die Bilder nur eingeschränkt zu einem virtuel-lem 3D Bild zusammengefügt werden können.

Eine weitere Entwicklung, die eine Reduktion derstörenden Atembewegung zum Ziel hat, ist die Navi-gatortechnik (10, 11). Es wird beim frei atmendenPatienten neben der EKG-Triggerung auch eine kon-tinuierliche Erfassung der Zwerchfellbewegung vor-genommen (Abb. 1a und 1b). Für die Bildgebungder Koronargefäße werden dann entweder retrospek-tiv oder prospektiv nur die Bilddaten verwendet, diesowohl in einem engen zeitlichen Fenster in der Di-astole als auch in Exspiration akquiriert wurden. DieMR-Techniken für die Darstellung der nativen Koro-nararterien unterliegen einer raschen Weiterentwick-

930 Zeitschrift für Kardiologie, Band 90, Heft 12 (2001)© Steinkopff Verlag 2001

lung. Botnar et al. (12) berichteten über ein verbes-sertes Kontrast zu Rauschen, wenn ein sogenannter,T2 Preparations Prepulse‘ eingesetzt wurde. Regen-fuss et al. (13) verwendeten eine Technik, bei der einGadolium-Kontrastmittelbolus appliziert wurde.Hierbei wurden die Koronararterien mit Atemanhal-tetechnik und mit einer optimierter Bolusgeometrieuntersucht. Eine Weiterentwicklung dieses Ansatzesist der Einsatz von intravasalen Kontrastmitteln. Vondiesen lange Zeit im Intravasalraum verbleibendenKontrastmitteln sind zwei Vorteile zu erwarten. Zumeinen kann eine weitere Verkürzung des T1 erreichtwerden, und es wird eine schnellere Bildgebungmöglich. Zum anderen besteht insbesondere fürnicht atemangehaltene Sequenzen eine längere Kon-trastierung der Koronarlumina.

Insgesamt fokussieren die gegenwärtigen Bemü-hungen auf die weitere Verminderung der kardialenund atembewegungsbedingten Störeffekte (Optimie-rung der Navigatortechnik), auf einer örtlichen Auf-lösung im Submillimeterbereich (neue Systeme mitGradientenstärken von 40 mT/m) und einer weiteren

Verbesserung des Kontrastes der Koronararterien ge-genüber dem Signal des epikardialen Fettes und desMyokards.

Klinische Ergebnisseder Darstellung nativer Koronararterien

Die Analyse einzelner Segmente des Koronargefäß-systems zeigt, dass der R. circumflexus im Unter-schied zum R. interventricularis und zur rechtenKranzarterie weniger zuverlässig beurteilbar ist. Dieszeigt sich auch dadurch, dass von RCA und RIVA re-lativ längere Koronarabschnitte mit der MR Angio-graphie darstellbar sind (Abb. 2).

Eine wichtige Indikation ist die nichtinvasive Dar-stellung von Koronaranomalien. Insbesondere derNachweis eines sogenannten interarteriellen Verlau-fes zwischen dem Hauptstamm des pulmonalarteriel-len Systems und der Aorta ascendens kann mit derMagnetresonanztomographie sicher identifiziert wer-den (14, 15).

Manning et al. publizierten 1993 (9) Daten zurZuverlässigkeit des Erkennens von Koronarstenosen.Die eingesetzte Technik war eine atemangehaltene,K-Raum segmentierte 2D-Flash-Sequenz. In dieserArbeit wurde eine 90%ige Sensitivität und eine92%ige Spezifität für das Erkennen von Koronararte-rienstenosen festgestellt, die mehr als 50% Lumen-einengung verursachen. In den darauffolgenden Jah-ren wurde eine Vielzahl von Untersuchungen mitdem Ziel durchgeführt, die nichtinvasive MR-Angio-graphie von Koronararterien auf ihre klinische Zu-verlässigkeit hin zu untersuchen. Die bisher durch-geführten Studien, die unterschiedliche Technikeneinsetzten, zeigten jedoch alle im Vergleich zur Stu-

931T. Voigtländer et al.MR-Angiographie und Flussmessung

Abb. 1a MR-Scan zur Nachverfolgung der Bewe-gung des rechten Zwerchfells

Abb. 1b Schema zur Datenauslese; oben Inspiration-Exspiration, unter EKG;es werden nur Daten verwendet, die sowohl in Exspiration als auch in einemdistolischen Fenster akquiriert wurden

Navigator-Technik (3D)

die von Manning und Mitarbeitern schlechtere Er-gebnisse hinsichtlich der Sensitivität und Spezifitätfür das Erkennen von Koronarstenosen (Tabelle 1).

Derzeit ist die MR-Angiographie der nativen Ko-ronararterien für die Erkennung von Koronarsteno-sen nicht ausreichend zuverlässig, um den hohenAnforderungen gerecht zu werden, die diese klini-sche Fragestellung erfordert. Dennoch ist nach Im-plementierung der Summe der technischen Weiter-entwicklungen davon auszugehen, dass erheblichverbesserte Ergebnisse zu erzielen sind.

Technik der MR –Darstellung koronarer Bypassgefäße

Die Darstellung von koronaren Bypassgefäßen mit-tels MRT hat zwei Ziele. Zum einen die Bestimmungder Offenheit eines Bypassgefäßes und zum anderenden Nachweis von Stenosen im Bypassgefäß. Bereitsfrüh konnte die Offenheit von koronaren Venenby-passgefäßen mit MRT realisiert werden (24, 25).Hierzu wurden EKG-getriggerte Multi-Slice-Spin-echo-Sequenzen eingesetzt. Auch konventionelle Gra-dientenechosequenzen, in diesem Fall nicht ateman-gehaltene Sequenzen mit relativ langem TE und TR

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Abb. 2 Normale Koronararterien eines Proban-den, dargestellt in 3D-Atemanhaltetechnik (mitfreundlicher Genehmigung von Debiao Li, PhD,Northwestern University, Chicago, IL, USA)

Tab. 1 Zuverlässigkeit des Erkennens von Koro-narstenosen Autor Jahr Pat. Technik Sensitivität

(%)Spezifität(%)

Manning (13) 1993 39 2D, GRE, BH 90 92Duerinchx (21) 1994 20 2D, GRE, BH 63 82Post (22) 1996 20 3D, GRE, navigator 38 95Müller (23) 1997 35 3D, GRE, navigator 83 94Kessler (24) 1998 68 3D, GRE, navigator 48 92van Geuns (25) 1999 32 3D, GRE, navigator 50 91Lethimonnier (26) 1999 20 3D, GRE, navigator 65 93Sandstede (27) 1999 20 3D, GRE, navigator 81 89Regenfus (17) 2000 50 3D, GRE+KM, BH 95 57Sardanelli (28) 2000 42 3D, GRE, navigator 82 89

Abbkürzungen: GRE: Gradienten-Echo-Sequenzen; BH: Atemanhaltetechnik; KM: kontrastmittelgestützteSequenz

(26) wurden erfolgreich zur Bestimmung der Offen-heit von koronaren Bypassgefäßen verwandt.

In einer nächsten Stufe wurde die Technik der2D-Darstellung koronarer Bypassgefäße in Atem-anhaltetechnik etabliert. In 16–20 Herzzyklen wurdeein Datensatz mittels der segmentierter Gradientene-chosequenz akquiriert. Es bestand eine Schichtdickevon 4–5 mm und eine Auflösung von etwa 1,0 mm×1,4 mm.

Ein weiterer Ansatz zur Darstellung von Bypass-gefäßen ist eine 2D-atemangehaltene Sequenz, die ei-ne ,multi slice-half fourier acquisition single shotturbo spin echo (Haste-Sequenz)‘ beinhaltet. SiebenT2-gewichtete Bilder werden während eines Atem-anhaltezyklus generiert. Die Auflösung beträgt etwa1,3×1,4 mm (34). Auch mit dieser Technik ist dieErkennung der Offenheit von Bypassgefäßen zuver-lässig möglich. Eine weitere Atemanhaltetechnik ar-beitet mit der Bolusgabe von Kontrastmitteln (29,33). Die Validität dieser Technik hängt entscheidendvom ,Bolustiming‘ und der Bolusgeometrie ab. Mitdieser Technik kann bei kurzem TR/TE (4,4;1,4 msec) eine örtliche Auflösung (in plane) von0,9×1,5 mm erreicht werden; die Auflösung in derz-Richtung beträgt 1,5–3 mm.

Klinische Ergebnisseder MR-Angiographie koronarer Bypassgefäße

Die Offenheitsbestimmung koronarer Bypassgefäßeist ein wichtiges diagnostisches Ziel. Bereits in denersten beiden postoperativen Wochen besteht eineVerschlussrate der koronaren Bypassgefäße von7–15%. Nach 10 Jahren sind 50% aller venösen By-passgefäße verschlossen. Von den venösen Bypass-gefäßen, die nach 10 Jahren noch offen sind, haben12% eine Stenose, die eine Lumenreduktion vonmehr als 50% verursacht. Wesentlich günstiger sinddie Ergebnisse nach Anlage eines A. mammaria in-terna Bypassgefäßes auf die LAD. Nach 10 Jahren

sind 10% verschlossen und die offenen Gefäße zei-gen in 3% eine Stenose von mehr als 50% Lumenre-duktion (27, 28). Aus diesem Grunde hat die Offen-heitsbestimmung koronarer Bypassgefäße insbeson-dere bei höherem Bypassalter einen klinischen Stel-lenwert.

Es konnte in mehreren Studien gezeigt werden,dass diese Fragestellung mit verschiedenen MR-Tech-niken sehr zuverlässig beantwortet werden kann (Ta-belle 2).

Insbesondere die atemangehaltene, kontrastmittel-gestützte 3D MR-Angiographie erlaubt ebenso wiedie atemangehaltene ,HASTE-Sequenz‘ eine rasche In-formation über die Offenheit der koronaren Bypassys-teme, sodass bereits klinische Einsatzmöglichkeitenbestehen (Abb. 3). Ein zusätzliches Ziel der MR-Unter-

933T. Voigtländer et al.MR-Angiographie und Flussmessung

Tab. 2 Zuverlässigkeit der Offenheitsbestimmungkoronarer Bypassgefäße mit MRT Autor Jahr Pat. Grafts Technik Sensitivität

(%)Spezifität(%)

Kalden (34) 1999 22 59 2D, BH (HASTE) 95 933-D BH + KM 93 93

Brenner (35) 1999 85 247 3D, BH + KM 90 94Wintersperger (36) 1998 27 76 3D, BH + KM 95 81Vrachliotis (37) 1997 15 44 3D, BH + KM 93 97Galjee (31) 1996 47 98 2D, GRE 98 88Aurigemma (30) 1989 20 45 2D, GRE 88 100White (29) 1987 25 72 2D, SE 91 72

Abkürzungen: GRE: Gradienten-Echo-Sequenzen; BH: Atemanhaltetechnik; KM: kontrastmittelgestützte Se-quenz

Abb. 3 3D MR-Angiographie: Venenbypass zur RCA und sequentieller Graftzu LAD und Diagonalast

suchung ist die Darstellung der distalen Anastomose.In der Arbeit von Kalden et al. (29) konnten diekoronaren Anastomosen mit der HASTE-Technik in64% der offenen Bypassgefäße dargestellt werdenund mit der kontrastmittelgestützten FISP-3D-Tech-nik in 39% der Bypassgefäße. Wittlinger et al. (33)untersuchten, wie zuverlässig Stenosen in koronarenBypassgefäßen mit der MRT-Bildgebung festgestelltwerden können. Es zeigte sich, dass bei 9 Stenosenin 74 untersuchten koronaren Bypassgefäßen nur 3mittels MRT diagnostiziert werden konnten.

Technik der Flussmessung in Koronararterienund koronaren Bypassgefäßen

Am Beginn der klinischen Einführung der kardio-vaskulären MRT war insbesondere die Protonenbe-wegung aufgrund von Protonen tragenden Erythro-zyten und des Protonengehaltes des Plasmas ein we-sentlicher Störfaktor der morphologischen Bild-gebung. Durch den Einsatz flusskompensierenderGradienten und von Vorsättigungsimpulsen wurdeeine Minimierung dieser Flussartefakte erreicht. Baldwurde aber die Bedeutsamkeit dieser ,Störeffekte‘ fürdie Darstellung von Gefäßstrukturen und für dieFlussmessung erkannt. In der Folge wurden zwei Se-quenzlinien weiterentwickelt, die die Charakteristikafließender Spins für die funktionelle Bildgebung um-setzten. Die ,Time of Flight‘-Methode macht sich Ef-fekte zu Nutze, die auf der Longitudinalmagnetisie-rung beruhen. Für klinische Belange ist die Genau-igkeit dieser Methode zu gering, und die Methodeist zwar die Grundlage von MRT-Angiographie-Tech-niken, konnte sich aber zur MRT-Flussmessung we-gen der fehlenden Quantifizierungsmöglichkeitennicht durchsetzen.

Hahn (34) beschrieb bereits 1960 die Phasenkon-trastmethode, die später weiterentwickelt wurde, so-dass sie für klinische Untersuchungen eingesetztwerden konnte (35). Diese Methode macht sich Ef-fekte der Transversalmagnetisierung, der T2-Relaxa-tion, auf fließende Spins zu Nutze. Jeder Gradienten-puls gibt den Spins eine andere Magnetisierungs-richtung, eine andere Phase. Dadurch kommt es zueiner Änderung der Larmorfrequenz, mit der dieSpins rephasieren, die sowohl von der Stärke desGradientenpulses als auch von der Position des Spinsabhängig ist. Stationäre Spins werden in der gezeig-ten bipolaren Gradientenanordnung durch den zwei-ten Gradientenpuls rephasiert und haben wieder dieursprüngliche Magnetisierung. Bei bewegten Spinskann die Phasenverschiebung des ersten Gradienten-pulses nicht vollständig kompensiert werden, dazwar der Gradientenpuls gleich stark wie der erste

ist, aber die Position der fließenden Spins sich geän-dert hat. Dieser Unterschied bedingt eine Phasendif-ferenz, die proportional zur Geschwindigkeit der un-tersuchten Pixel ist (36).

Die Datenakquisistion erfolgt, indem zwei Gra-dientenabfolgen, eine in alle Richtungen flusskom-pensierte und eine in einer Richtung flusssensitive,alternierend eingesetzt werden. Die Datenauslesungerfolgt dementsprechend auf zwei Weisen: sowohl inForm eines Phasenbildes, dessen Grundlage der Pha-senwert eines Pixels ist, als auch in Form eines Mo-dulusbildes, dessen Grundlage der Grauwert einesPixels und damit die Magnetisierung ist. Die Phaseeines stationären Pixels sollte Null sein. Dennochkann durch Magnetfeldinhomogenitäten eine Phasegemessen werden. Durch Subtraktion der flusskom-pensierten von den flusssensitiven Bildern kann einkorrektes Phasenbild erstellt werden. Die Messungdes Flusses (F) erfolgt, indem die Fläche (A) der zumessenden Gefäßstruktur im Modulusbild bestimmtwird, und mit der o.g. Phasenkontrasttechnik diemittlere Geschwindigkeit (v) aller im Modulusbilderfassten Pixel bestimmt wird. Daraus lässt sichdann der Fluss zum Untersuchungszeitpunkt bestim-men (F=A×v). Wenn der Fluss z.B. während eineskardialen Zyklus ermittelt werden soll, werden inAbhängigkeit von der zeitlichen Auflösung mehrereBildpaare, Modulus- und Phasenbild, akquiriert. DieBerechnung des Gesamtflusses erfolgte mittels desIntegrals der Einzelmessungen.

Die Zuverlässigkeit der Phasenkontrastmessungwird durch mehrere Parameter beeinflusst (37).

n Problem der korrekten Einstellungdes maximalen Geschwindigkeitsbereiches(Aliasing)

Die Phasenverschiebung kann ein Maximum von180� erreichen. Da Geschwindigkeiten von 0,1 cm/sbis mehrere m/s vorkommen, muss dies bei derDatenakquisition berücksichtigt werden, um nichtdurch „Aliasing“ die wahre Geschwindigkeit zu un-terschätzen. Andererseits können durch einen zugroß gewählten Geschwindigkeitsbereich (velocityencoding, VENC) bedeutsame Fehler beim Messengeringerer Geschwindigkeiten entstehen.

n Fehler beim Planen der flusssensitiven Sequenz

Die Geschwindigkeit eines Gefäßes wird korrekt be-stimmt, wenn die Sequenz senkrecht auf die Fluss-richtung des Gefäßes geplant wird. Erfolgt die Pla-nung nicht senkrecht, entsteht ein Fehler nach derFormel: v=v×cos alpha, wobei alpha die Abwei-

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chung von der Senkrechten in Winkelgraden, und vdie Geschwindigkeit ausdrückt. Es ergibt sich einFehler von 6%, wenn die Abweichung 20 � beträgt,bei 5 � Abweichung ist der Fehler nur 1%.

n Partialvolumen-Effekte

Das Verhältnis von Gefäßfläche zu Pixelgröße gehtbei dieser Analyse ein. Eine umfangreiche Studievon Tang et al. (38) zeigte, dass mit einem Fehlervon kleiner als 10% gerechnet werden kann, wenn16 Pixel im Gefäßlumen sind.

n Intra Pixel – Phasendispersion

Die ungleichmäßige Repräsentation der Phaseninfor-mation innerhalb eines Pixels wird damit beschrie-ben. Es zeigte sich jedoch, dass dieser Fehler auchbei kleinen Gefäßen mit laminarem Fluss gering ist(38).

Klinische Ergebnisse der Flussmessungin nativen Koronargefäßenmit der Phasenkontrastmethode

Die koronare Flussreserve ist ein Parameter, der ins-besondere bei intermediären Stenosen einen wichti-gen diagnostischen Stellenwert hat (3). Wegen derNotwendigkeit des invasiven Vorgehens konnte sichdie intrakoronare Messung der Blutflussgeschwindig-keit mittels eines Dopplerdrahtes klinisch nur einge-schränkt durchsetzten. Mit der MR-Phasenkontrast-methode können die Geschwindigkeit und der Flussdes Blutes im Koronargefäß nichtinvasiv bestimmtwerden. Durch repetitive Messung während der Gabeeines Vasodilatators lässt sich die koronare Fluss-reserve bestimmen. Davis et al. (39) haben bei zehnProbanden den Fluss in Koronararterien gemessenund konnten zeigen, dass die Dipyridamolgabe in al-len Fällen zu einer Flusssteigerung mit einer mitt-leren Flussreserve von 5,0±2,6 führte. Globits undMitarbeiter (40) untersuchten die Möglichkeit, dieEffekte einer körperlichen Belastung („Handgrip“)mit MRT nachzuvollziehen. Sie konnten mit derMRT-Geschwindigkeitsmessung demonstrieren, dassein signifikanter Anstieg der diastolischen Spitzen-geschwindigkeit unter Belastung erfolgt. Hundley etal. (41) berichteten über die Ergebnisse der MR-Flussreservenbestimmung in normalen und in steno-sierten RIVA Gefäßen und über den Vergleich mitden Ergebnissen einer zeitnahen intrakoronaren

Dopplermessung. Es zeigte sich eine gute Korrelationder beiden Messmethoden. Auch zur nichtinvasivenÜberprüfung der Ergebnisse nach kathetergestütztenKoronarinterventionen wurde die MR-Phasenkon-trastmethode eingesetzt (42). Eine Flussreserven-bestimmung mit einer Ratio kleiner als 2 wurde alspathologisch angesehen. Es zeigte sich, dass mit die-sem gefäßbezogenen nichtinvasiven Parameter eineangiographische Restenose mit einer Sensitivität von82% und einer Spezifität von 100% vorhergesagtwerden konnte. Dennoch ist die Bestimmung der Va-sodilatator-Reserven in nativen koronaren Gefäßenerheblich erschwert, da wegen der derzeit möglichenörtlichen Auflösung nur in einem Teil der Gefäßedie kritische Pixelzahl von 16 überschritten werdenkann. In naher Zukunft werden klinische MRT-Gerä-te verfügbar sein, die mit noch stärkeren Gradien-tensystemen versehen sind und eine verbesserteörtliche Auflösung ermöglichen, sodass auchschmalkalibrigere Gefäße untersucht werden können.Wegen der teilweise sehr raschen Eigenbewegungder Koronararterien muss auch eine weitere Verbes-serung der zeitlichen Auflösung angestrebt werden,um die klinische Anwendung zu ermöglichen.

Klinische Ergebnisse der Flussmessungenin koronaren Bypassgefäßen

Blutflussmessungen in koronaren Bypassgefäßenmittels invasiver Druckdrahtbestimmungen sinderstmals von Wilson und White (43) untersucht wor-den. Auch Akasaka et al. (44) untersuchten ebenfallsmit invasivem Dopplerdraht im Bypassgefäß die Pa-rameter der Vasodilatatorreserve. Der Mittelwert derFlussreserven im gesunden Koronargefäß betrug2,8±0,9 in der Arbeit von Akasaka (44). In eigenenStudien wurden nach der invasiven Bypassangiogra-phie 34 Patienten und insgesamt 48 koronare By-passgefäße mittels MRT-Phasenkontrastmethode un-tersucht (Abb. 4). In der invasiven Angiographiezeigten 36 der Bypassgefäße keinen Hinweis für eineGraftsklerose und 12 Bypassgefäße wiesen in der in-vasiven Angiographie eine hochgradige Stenose auf.Nach der Visualisierung des Bypassverlaufes mittelsder HASTE-Technik wurde senkrecht zum Bypass-gefäß zunächst die MR-Flussmessung als Basisunter-suchung durchgeführt. Eine zweite Messung erfolgtewährend maximaler Vasodilatation durch Adenosin-infusion, sodass die Flussreserve bestimmt werdenkonnte. Die Untersuchungen zeigten, dass die Fluss-reserve der stenosierten Bypassgefäße (1,3±0,2) sig-nifikant geringer als die der kompetenten Bypass-gefäße war (3,3±0,4; p<0,001).

935T. Voigtländer et al.MR-Angiographie und Flussmessung

Insgesamt sind bei der koronaren Bypassdiagnos-tik die Visualisierung und Offenheitsbestimmungmit MR-angiographischen Methoden sowie die er-gänzende Flussreservenbestimmung in der Lage, eineweitestgehende nicht-invasive Evaluation der korona-ren Bypasssituation zu ermöglichen.

Schlussfolgerungen

Eine Reihe von technischen Neuerungen haben zueiner erheblichen Steigerung der Bildqualität bei derMR-Darstellung von Koronararterien geführt. DieZuverlässigkeit ist jedoch für einen klinischen Ein-satz derzeit nicht ausreichend. Allerdings wurdendie meisten klinischen Studien zu einem Zeitpunktdurchgeführt, zu dem nicht alle technischen Verbes-serungen zur Verfügung standen. Mit den modernenklinischen MRT-Geräten kann nun eine Auflösungbis 0,6×0,6 mm erreicht werden. Aus diesem Grunde

müssen weitere klinische Studien abgewartet werden,um den endgültigen Stellenwert einschätzen zukönnen. Die Bestimmung der Offenheit von korona-ren Bypassgefäßen ist ein wichtiger diagnostischerBaustein. Mit der derzeitigen MR-Technik kann dieOffenheit koronarer Bypassgefäße zuverlässig be-stimmt werden. Stenosen der Bypassgefäße sind je-doch nicht sicher darzustellen.

Die MR-Phasenkontrastmethode ist geeignet,quantitativ die Geschwindigkeit der im Lumen derGefäße erfassten Pixel zu bestimmen. Dies ist dieGrundlage der nichtinvasiven Bestimmung der koro-naren Flussreserve in nativen Koronarterien und inkoronaren Bypassgefäßen. Es konnte bereits gezeigtwerden, dass diese Technik mit den Ergebnissen derinvasiven Untersuchungen korrespondiert. Mögli-cherweise ergibt sich in der Kombination der nicht-invasiven MR-Angiographie von Koronararterienund koronaren Bypassgefäßen mit der gefäßbezoge-nen Flussreservenbestimmung die Option einer um-fassenden kardialen Gefäßdiagnostik.

936 Zeitschrift für Kardiologie, Band 90, Heft 12 (2001)© Steinkopff Verlag 2001

Abb. 4 MR-Flussmessung in einem Venenbypasszum RCX System. Phaseninsensitives Bild (a) undphasensensitives Bild (b)

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