1. No category

Palais am Festungsgraben
Vorwort
Vorwort
Vorwort
Die PET/CT (Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie) ist ein leistungsfähiges Untersuchungsverfahren, dessen diagnostisches Potenzial bisher vor
allem in der Onkologie genutzt wurde. Dank präziser Tumorlokalisation können unnötige Operationen
vermieden und Therapien optimiert werden. Dies hat
auch der Gemeinsame Bundesausschuss (G-BA) erkannt: Seit April dieses Jahres können sich gesetzlich
versicherte Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs im Rahmen der ambulanten Versorgung mit
PET/CT untersuchen lassen. Dass auch die Kostenübernahme für die Diagnostik weiterer Krebsarten
folgen wird und muss, war immer auch ein Anliegen
unserer bisherigen Berliner PET/CT-Symposien.
Das diesjährige Symposium schlägt nun eine andere, weniger gesundheitspolitisch orientierte Richtung
ein. Unter dem Titel „Arteriosklerose versus Ischämie.
PET/CT 64: Diagnostisches Potenzial bei einem Paradigmenwechsel in der Kardiologie“ diskutierten
internationale Wissenschaftler und Mediziner über
innovative Diagnostik und ihre therapeutischen Möglichkeiten. Denn die aktuelle Gerätegeneration, die
PET/CT 64 bzw. PET/CT high resolution, öffnet nun
auch der Kardiologie neue Türen.
Das hoch auflösende PET/CT-Gerät erkennt – ohne
Katheter – Anzeichen einer koronaren Herzerkrankung und beurteilt das langfristige Herzinfarktrisiko.
Auch die Frage, wie körperlich belastbar ein Patient
ist und ob er von einer Bypass-Operation noch profitiert, kann mit der PET/CT high resolution zuverlässig
beantwortet werden. Dabei sind die Bilder gestochen
scharf und werden so schnell aufgenommen, dass sogar Patienten mit Herzrhythmusstörungen untersucht
werden können.
Allein dieses Potenzial markiert die Bedeutung des
neuen PET/CT-Geräts für die Gegenwart und Zukunft.
So folgt auch das 5. Symposium dem Kerngedanken
der Anerkennung medizinischen Fortschritts. Die positive Resonanz veranlasste uns, diese richtungweisende Veranstaltung – wie auch in den vergangenen
Jahren – zu dokumentieren.
In diesem Zusammenhang danken wir besonders den
Referenten, die unsere Veranstaltung mit aufschlussreichen Vorträgen und eindrucksvollen Erfahrungsberichten bereicherten und so die vorliegende Broschüre
erst ermöglichten.
Wolfgang Mohnike
Symposium 2007
Referenten
Prof. Dr. Wolfgang Mohnike
Prof. Dr. Dr. Otmar Schober
Prof. Dr. Gustav Hör
Prof. Dr. Heinrich Schelbert
Prof. Dr. Jürgen vom Dahl
v.l.n.r.: Prof. Dr. Heinrich Schelbert,
Prof. Dr. Bodo-Eckehard Strauer
Prof. Dr. Torsten Kuwert
Jürgen Liminski
v.l.n.r.: Sandra Will, Prof. Dr. Wolfgang Mohnike, Sabine Thürk
Symposium 2007
Inhalt
Inhalt
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Wolfgang Mohnike
Begrüßung
Seite 4
Gustav Hör
Eröffnung
Seite 5
Otmar Schober (& Michael Schäfers)
Möglichkeiten der molekularen Bildgebung in
der Kardiologie – Aktuelle Forschungsansätze
Seite 6
Torsten Kuwert
Korrelative Bildgebung in der Kardiologie:
Theoretische Ansätze und klinische Anwendung
Seite 8
Jürgen vom Dahl
I-123 MIBG Imaging bei Herzinsuffizienz
Seite 10
Wolfgang Schäfer
SPECT/CT und PET in der nicht-invasiven
kardiologischen Diagnostik
Seite 15
Heinrich Schelbert
Aktuelle Entwicklung auf dem Gebiet
der PET-Diagnostik in der Kardiologie
Seite 19
Wolfgang Mohnike
Erster Erfahrungsbericht seit Inbetriebnahme
der PET/CT high resolution – Potenziale für
die Herz- und Krebsdiagnostik
Seite 24
Wolfgang Burchert
Nuklearkardiologische Untersuchungsmöglichkeiten beim Diabetes mellitus
Seite 27
Bodo-Eckehard Strauer
(in Zusammenarbeit mit Michael
Brehm und Christiana Schannwell)
PET und SPECT in der Diagnostik der
Stammzelltherapie bei Myokardinfarkt
Seite 30
Gustav Hör
Schlusswort
Seite 33
12.
Bernd Pichler
Nicht-invasive Micro-PET-Bildgebung von
atherosklerotischen Plaques bei ApoE-Mäusen
(Manuskript lag zum Druckzeitpunkt nicht vor)
13.
Glossar
Seite 34
14.
Impressum
Seite 37
Symposium 2007
1. Begrüßung
1. Begrüßung
Wolfgang Mohnike
Sehr verehrte Damen und Herren,
ich begrüße Sie herzlich zu unserem kardiologischen
Symposium. Viele spannende Inhalte und eine ganze
Reihe sehr interessanter Vorträge erwarten uns heute.
Deshalb möchte ich mich mit der Vorrede nicht lange
aufhalten und nur einige wenige Worte zur Einstimmung sagen.
Die Symposien zur PET/CT in der Onkologie fanden in
den vergangenen Jahren in der Französischen Friedrichstadtkirche statt, in diesem Jahr im Palais am Festungsgraben – anderes Thema, anderer Raum. Wie
fast immer bei uns, geht es um neue diagnostische
Möglichkeiten. Es geht um die Frage: Bringen neue
diagnostische Möglichkeiten auch Veränderungen
der Denkweise oder bringen neue Forderungen diagnostischer Art neue technische Lösungen?
Vorab einige Worte zu dem Gebäude, in dem wir
uns befinden: Das Palais am Festungsgraben geht auf
Friedrich den Großen zurück. Er schenkte im Jahre
1751 das Grundstück seinem Kammerdiener Johann
Gottfried Donner. Daher auch die damalige Bezeichnung „Palais Donner“. Auch Heinrich von Kleist war
hier einst tätig. Er war sicher kein begnadeter Finanzbeamter, seine Interessen lagen eher im literarischen
Bereich. Das Ende des Gebäudes war zugleich das
Ende des Preußischen Staates, als Napoleon hier
einmarschierte. Es kam zu einer Wiedergeburt, an
der Freiherr vom und zum Stein großen Anteil hatte.
Während und nach den Befreiungskriegen hatte hier
das Preußische Finanzministerium seinen Sitz und
Freiherr vom und zum Stein seine Wohnung.
1863 wurde dieses Gebäude mehrfach umgebaut in
die klassizistische Form. Einige repräsentative Räume
kamen hinzu, so auch dieser schöne Saal mit den
prachtvollen Deckenmalereien und Marmorsäulen (s.
Abb. 1). 1945 – das Gebäude hatte viele Kriegsschäden erlitten – erfolgte eine Rekonstruktion. Ab
1950 wurde es der zentrale Sitz der Gesellschaft
für Deutsch-Sowjetische-Freundschaft. 1990 wurde
eine neue Bestimmung für das Haus gesucht. Nach
einigem Hin und Her einigte man sich auf die heutige Bezeichnung „Palais am Festungsgraben“. Hier
finden unter anderem sehr interessante Diskussionen
zur Entwicklung von Berlin statt.
4
Symposium 2007
Zum Stichwort Entwicklung: Es hat auch eine Entwicklung gegeben auf dem Gebiet der PET. Die erste Indikation wurde per 1. April in gültiges Recht überführt,
d. h., die Diagnostik des nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms und des Lungenrundherds ist jetzt eine
Leistung, die zu Lasten der gesetzlichen Kassen abgerechnet werden kann.
Man ist fast geneigt zu sagen „die zu Gunsten der
gesetzlichen Kassen abgerechnet werden kann“,
denn als Last würde ich es nicht bezeichnen. Ich sehe
ein großes Potenzial an verbesserter Medizin durch
Sparmöglichkeiten.
„Die Zeit verschiebt nicht nur die Zwecke, auch andre
Mittel fordert sie“, sagte Goethe bereits im Jahre 1818.
Auch heute passt dieses Zitat noch: Wir haben sicher
neue Herausforderungen, wir haben neue therapeutische Möglichkeiten und diese neuen therapeutischen
Möglichkeiten in der Kardiologie erfordern natürlich
neue diagnostische Ansätze. In diesem Sinne wünsche ich dem Symposium einen guten Verlauf.
Abb.1: Marmorsaal im Palais am Festungsgraben
Professor Dr. med. Wolfgang Mohnike ist Vorsitzender des PET e.V. sowie Mitbegründer des Diagnostisch Therapeutischen Zentrums am Frankfurter Tor,
Berlin. Er ist Mitglied der Deutschen Gesellschaft für
Nuklearmedizin.
Eröffnung 2.
2. Eröffnung
Gustav Hör
Historisch steht die Herz-Kreislauf-Diagnostik unter
dem Patronat zweier großer Internisten: Franz Volhard
und Herrmann L. Blumgart. Meine Faszination für die
Kardiologie seit 50 Jahren als Doktorand und Assistent
an der 1. Medizinischen Universitätsklinik München
brachte mich später mit dem viel jüngeren Bodo E.
Strauer zusammen, der u.a. mit U. Büll eine vorbildliche Kooperation entwickeln konnte, die im Aachener
Team (vom Dahl) erfolgreich umgesetzt wurde.
Ein ganz großer Gewinn für diese Tagung ist auch
Heinrich Schelbert, den ich in San Diego kennenlernen
durfte. Heute ist er die Spitzenkoryphäe der multimetabolischen Kardio-PET: Aus erster Hand wird er über die
Molekularkardiologie in der UCLA (University of California, Los Angeles) berichten, ebenso wie Otmar Schober
aus seinem Zentrum. Wolfgang Burchert referiert über
ein in der Nuklearmedizin seit langem kommentiertes
Thema „Diabetes mellitus“, das in der SPECT- und PETAtherosklerose-Ära eine große Aktualität erreicht hat.
Theoretisch war der Paradigmenwechsel von der Koronarstenose, dem „culprit vessel“ bis zum heute relevanten
„culprit plaque“ seit Dekaden
vorprogrammiert – er ist jetzt
der Realität näher gerückt.
Die Atherosklerose, ebenfalls
im Zentralfokus der kardiologischen Nuklearmedizin, wird
mit SPECT/CT – für Kalknachweis und den nicht-invasiven
Ausschluss von kritischen Koronarstenosen (siehe LMU,
Ludwig-Maximilians-Universität München) – und mit PET/
CT (Zürich, Diagnostisch Therapeutisches Zentrum Berlin) ganz neue Aspekte erschließen. Hier sind z. B. die Identifikation und Lokalisation von stabilen/instabilen Koronarplaques und
die koronare Perfusionsreserve zu nennen, mit Vorstoß bis in die molekulare Ebene (vgl. Referat Bodo
E. Strauer). Im Zeitalter der Intermodalität kann kein
bildgebendes Verfahren einen Monopolanspruch erheben. Bei allem Respekt vor Herzkatheter und intrakoronarem Ultraschall – in der Hochrisikosituation
– das wäre eine verfehlte Strategie.
Wie ich Prof. Mohnike seit seiner Kardiologiezeit
kenne, wird er nicht zögern, auch Kardio-MRT, die
molekulare Kernspin-Tomographie, und zu gegebener Zeit die Kardio-PET/MRT-Fusion in künftige
Treffen einzuplanen. Auch zukünftige Problematiken
der Nuklearkardiologie, z. B. die KHK bei Frauen, bei
stummer Ischämie und bei familiär-genetischen
Risiken, wird er thematisieren. Die Atherosklerose
wird im jüngst zitierbaren Konsensusbericht Anregungen bieten.1 2 3 In diesem Sinne übermittle ich alle
guten Wünsche zum Auftakt dieser hochkarätig besetzten Veranstaltung unter der bewährten Moderation von Jürgen Liminski.
1. All Types of Atherosclerotic
plaques with a high liklihood of
thrombotic complications
Should be considered as vulnerable
plaques
2. Vulnerable plaques are not the
only culprit factors
In the development of
- acute coronary syndromes (ACS)
- acute (myocardial) infarction
- cardiac death
also
-vulnerable blood („thrombosis“)
- vulnerable myocardium :“fatal
arrythmia“ = vulnerable patient
(prone to cardiac events)
3. Need of developing a method for
cumulative risk assessment
including variables
- plaque
- blood
- myocardial
vulnerability
Abb. 2: Atherosclerosis – SHAPE Task Force4
Prof. em. Dr. med. Gustav Hör ist ehemaliger Direktor der Klinik für Nuklearmedizin und des Zentrums
der Radiologie der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt. Er ist seit 1977 Mitglied der American
Society of Nuclear Medicine und Mitglied der Academy
of Molecular Imaging Los Angeles, USA.
1 Naghavi M, Libby P, Falk E, et al.: From vulnerable plaque
to vulnerable patient: a call for new definitions and risk assessment strategies: Part I. Circulation. 2003; 108: 1664-1672.
2 Naghavi M, Libby P, Falk E, et al.: From vulnerable plaque
to vulnerable patient: a call for new definitions and risk assessment strategies: Part II. Circulation. 2003; 108: 1772-1778.
3 Naghavi M, Falk E, Hecht H, et al.: From vulnerable plaque
to vulnerable patient: Part III. Executive Summary of the Screening for Heart Attack Prevention and Education (SHAPE) Task
Force Report. Am J Cardiol. 2006; 98: 2H-15H.
4 Screening of Heart Attack Prevention
Naghavi M, et al. 2003/2006 (quoted: acc. Lucignani
G: Hints on new applications of emission tomography and
magnetic resonance in neuro-oncology. Eur J Nucl Med Mol
Imaging. 2007; 34: 1310-1315. Closing remarks Hör G,
Berlin 09.05.2007)
Symposium 2007
5
3. Otmar Schober
3. Möglichkeiten der molekularen Bildgebung in der Kardiologie –
Aktuelle Forschungsansätze
Otmar Schober (& Michael Schäfers)
Dieser Beitrag konzentriert sich auf die präklinische
Forschung im Bereich der Kardiologie. Die präklinische Forschung beinhaltet die Forschung an Zellen
und verschiedenen Tiermodellen, häufig an transgenen Mausmodellen.
Ein Beispiel eines unerwarteten kardiovaskulären Ereignisses ist der Herzinfarkt von Menschen, wie Bill
Clinton. Trotz seiner bekannten kleinen Sünden, wie
z. B. das Rauchen von Zigarren, deutete kein weiterer Parameter auf ein erhöhtes Risikopotenzial für
eine Herz-Kreislauf-Erkrankung hin. Wie können also
versteckte Herzerkrankungen bei Personen, die sonst
gesund erscheinen, frühzeitig erkannt werden?
Der Auslöser eines Herzinfarkts oder Hirninfarkts
liegt in der Ruptur einer so genannten Plaque – also
einer Auflagerung in einer Arterie in einem Herzkranzgefäß oder in der Halsschlagader. Reißt diese
Plaque auf, gelangen verklumpte Thrombozyten in
die Blutbahn. Abbildung 1 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahme aus der Sicht der inneren
Schicht eines Gefäßes (Aufnahme von Russel Ross).
Neben den Fresszellen, den Makrophagen, sind
die genannten Thrombozyten zu erkennen, die einen Thrombus bilden. Bei einer Ruptur werden die
Thromben frei und können zum Verschluss eines Endstromgefäßes führen. Das klinische Ereignis ist dann
der Infarkt, der im schlimmsten Fall zum Tode führt.
Endothelium
Macrophages
Thrombus
Abb. 1: Rasterelektronenmikroskop-Aufahme eines Gefäßes
6
Symposium 2007
Das Ergebnis einer Metaanalyse zeigt, dass bei fast
60 % der Patienten, die eine Plaque-Ruptur mit tödlicher Thrombose aufwiesen, das Ausmaß der Verengungen der Koronargefäße als nicht relevant eingestuft wurde (< 75 %). Diese waren der bisherigen
Diagnostik entweder nicht zugänglich oder wurden
nicht als Risiko für ein Ereignis eingestuft. Es handelt
sich also um ein klinisch hochrelevantes Problem.
Das Spektrum, das zur klinischen Bildgebung benötigt wird, reicht von der morphologischen Darstellung
bis zur molekularen Ebene. Zur Verfügung stehen uns
zur morphologischen Bildgebung Röntgenstrahlung
(CT), Ultraschall und Kernspin-Tomographie (MRI).
Zur molekularen Bildgebung können derzeit SPECT/
PET oder die Kombination SPECT/CT und PET/CT im
Patienten genutzt werden.
Wie können wir bereits vor diesem Ereignis die Ursachen des individuellen Risikos bildlich darstellen? Wir
nähern uns zuerst mit der präklinischen und molekularen Bildgebung systematisch diesem Problem.
Aber wer ist nun davon betroffen?
Im Vorfeld gibt es Möglichkeiten, das kardiovaskuläre
Risiko nicht-invasiv abzuschätzen. Einen wesentlichen
Algorithmus bietet die Framingham-Studie. Eine zweite
Studie – die PROCAM-Studie (Prospective Cardiovascular Münster Study) – wurde vom Arteriosklerose-Institut von Münster entwickelt. Aufgrund verschiedener
unabhängiger Variablen, die etwa durch Anamnese
erfasst oder mittels Blutparameter bestimmt werden (z.
B. Alter, systolischer Blutdruck, LDL-C, HDL-C, Angina
Pectoris, Diabetes mellitus, Rauchen, familiäre Vorbelastung), werden die Patienten Risikogruppen zugeordnet. Aber selbst bei den Patienten der höchsten
Risikogruppe können wir nur bei etwa 20 % der Fälle
voraussagen, ob ein so genanntes kardiales Ereignis
innerhalb der nächsten 10 Jahre eintritt.
Wie kann nun das individuelle Risiko für den
vulnerablen Patienten besser erfasst werden?
Die Wahrscheinlichkeit eines klinischen Ereignisses
durch eine vulnerable, verletzliche Plaque ist individuell abhängig von genetischen, systemischen oder
weiteren Risikofaktoren. Die systemischen Risikofaktoren können neben den Framingham- oder PROCAM-Algorithmen durch den „Kalziumscore“ mit der
Otmar Schober 3.
Multislice-CT (MSCT) bei – seltenem – unauffälligem
Ergebnis ausgeschlossen werden. Das individuelle Risiko ist jedoch abhängig von der Verletzbarkeit der
einzelnen Plaques, d. h. von der Wahrscheinlichkeit,
dass die Oberfläche einer Plaque instabil wird. Vorerst in der präklinischen Evaluation ist hier die molekulare Bildgebung von Bedeutung. Die molekulare
Aktivität kann mit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) evaluiert werden.
im Patienten Anwendung finden sollen, dürfen nicht
toxisch sein. Für die bildgebende Diagnostik werden
Verfahren der Bildakquisition, -rekonstruktion und
-verarbeitung entwickelt. Dieses kann nur durch eine
Zusammenarbeit aus den Bereichen Mathematik/Informatik und Physik erreicht werden. Ausgehend von
der Bildgebung in Mausmodellen liegt die Perspektive
der molekularen Bildgebung in der klinischen Anwendung der neu entwickelten Methoden.
Bisher basierte die Diagnose hauptsächlich auf morphologischen Verfahren. Das heißt, die Verengung
von Herzkranzgefäßen wird durch eine Koronarangiographie oder durch MSCT bestimmt. Mit der
präklinischen Diagnose kommen wir nun einen Schritt
weiter. In Abbildung 2 sehen Sie ein Ischämiemodell,
also das Modell einer kontrollierten Minderdurchblutung bei einer Maus, hier mit dem Kaliumanalogon Ammoniak (NH4+) dargestellt. In dem sagittalen
Schnitt eines Mäuseherzens ist die Ischämie zu sehen.
Die folgende Reperfusion wurde nach histologischen
Kriterien bestätigt. Gleichwohl ist Perfusion nur ein
sekundärer Parameter bei der Darstellung der Konsequenzen einer Plaqueaktivität. Wir müssen primäre
Parameter analysieren – solche Parameter, die eine
Aktivität dieser Plaques, z. B. das Risiko des Zerschneidens der Oberfläche, darstellen. Dieses ist mit Enzymen, Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), gelungen.
Ein Beispiel für einen weiteren
molekularen Prozess, der in diesem Zusammenhang eine Rolle
spielt, ist die Apoptose, der programmierte Zelltod. Die In-vivoDarstellung ist nicht trivial, da
sich eine Plaque zusätzlich durch
die Herztätigkeit bewegt. Aber
auch der Brustkorb bewegt sich
durch die Atmung. So ist es eine
Herausforderung, die kleinen Signale, die wir mit der Bildgebung Abb. 3: SFB 656 „Molekulare
aufnehmen, auf die Herzkranzge- kardiovaskuläre Bildgebung – MoBil“
fäße zu projizieren. Hier hilft die
Hybridbildgebung oder die multimodale Bildgebung,
sie führt beide Verfahren zusammen. Eine einzige
Bildgebung ist nicht ausreichend, um die Fragen zu
beantworten. Wir benötigen verschiedene bildgebende Verfahren nebeneinander und gleichzeitig, um
sowohl eine anatomische als auch eine molekulare
Information zu erhalten. MRT und PET scheinen schon
wegen der Strahlenexposition der CT bei räumlich
hochauflösenden Geräten die idealen Verfahren, um
zusammengeführt die wichtigsten prognostischen
Parameter darzustellen: Gefäßmorphologie, Makround Mikrozirkulation, Funktion des Endothels, Kontraktion, Metabolismus und Gefäßwand.
SA
VLA
Abb. 2: Ischämie und Reperfusion
Die systematische Herangehensweise, die eine Lösung anbietet, ist in Abbildung 3 dargestellt – dem
Logo eines interdisziplinär und interfakultär angelegten Sonderforschungsbereiches (SFB 656; Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung, von der Maus
zum Menschen). Zunächst müssen die Targets identifiziert werden, d. h. beschrieben werden, an welcher
entscheidenden molekularen Stelle es zu einer Plaqueruptur kommt. Dann werden mit Hilfe der Chemie geeignete Reporter hergestellt, die uns mitteilen, wo sich
diese Targets befinden. Diese Probes oder Reporter,
die in die menschliche Zelle gelangen und später auch
Zusammenfassend zeigt sich, dass die molekulare
Bildgebung ein sensibles Werkzeug ist, um klinisch
relevante Parameter, z. B. Arteriosklerose, darzustellen. Sie eröffnet perspektivisch neue Dimensionen zur
Feststellung des individuellen Risikos des Patienten.
Die präklinische Bildgebung anhand von Mausmodellen erfordert aufgrund der kleinen und beweglichen
Objekte spezielle bildgebende Verfahren. Eine optimale Bildgebung unter diesen Bedingungen ist nur
mit Hilfe verschiedener Disziplinen möglich. Neben
der Nuklearmedizin und der Radiologie spielt die
Kardiologie eine wichtige Rolle.
Univ.-Professor Dr. med. Dr. rer. nat. Otmar Schober ist Direktor der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin des Universitätsklinikums Münster.
Symposium 2007
7
4. Torsten Kuwert
4. Korrelative Bildgebung in der Kardiologie:
Theoretische Ansätze und klinische Anwendung
Torsten Kuwert
Die Anwendung dieser Verfahren zur Darstellung molekularer Vorgänge wurde bereits von meinen beiden Vorrednern exzellent demonstriert. Das Journal of Nuclear
Medicine veröffentlichte dieses Jahr eine Abbildung, die
die Aktivität der Matrix-Metallo-Proteinase in einem Plaque
durch radioaktiv markierte Matrix-Metallo-Proteinase-Inhibitoren darstellt.1 Die CT-Bilder auf der linken Seite erscheinen noch etwas verwaschen und ein räumlicher Eindruck
ist kaum vorhanden. Einen ähnlichen Eindruck vermitteln
die PET-Bilder, die zwar Anreicherung erkennen lassen, die
aber allein durch die PET-Diagnostik nicht zuzuordnen sind.
Dies motiviert natürlich, die PET- und auch SPECT-Diagnostik mit morphologischen Verfahren zu kombinieren. Die
genaueste Art dies zu erreichen, besteht in der Konstruktion von Hybridkameras, in denen Detektorkomponenten
der morphologisch orientierten Verfahren mit solchen der
nuklearmedizinischen Verfahren kombiniert werden (sog.
hardwarebasierte Fusion). Beispiele wären das SPECT/CT
oder das PET/CT-Gerät, das den Anlass dieses Symposiums bietet. Die Kombination zwischen PET und MRT hat
Herr Pichler bereits mit – meiner Meinung nach – sensationellen Bilddaten vorgestellt.
Wie lässt sich nun die korrelative Bildgebung oder auch
Fusionsbildgebung dazu verwenden, die Abbildungsunschärfe der nuklearmedizinischen Verfahren sowie die
durch Einschränkungen in der Strukturdarstellung bedingten Messfehler auszugleichen?
1. Partialvolumenkorrektur
In Abbildung 1 wurde der gemessene Uptake dem Quotienten aus der Strukturgröße, in der wir eine Radioaktivitätskonzentration messen, und der Auflösung des nuklearmedizinischen Messgerätes gegenübergestellt.
1 Wu YW, et al.: Characterization of Plaques Using 18F-FDG PET/
CT in Patients with Carotid Atherosclerosis and Correlation with
Matrix Metalloproteinase-1. J Nucl Med. 2007; 48: 227-233.
8
Symposium 2007
Measured
Uptake
Error
Background
In lung very low!
Lesion Size/ Resolution
2
Abb. 1: Gemessene Uptakes gegen den Quotienten aus der Strukturgröße und der Auflösung des nuklearmedizinischen Messgerätes
Vereinfacht kann man sagen, dass bei abnehmender
Läsionsgröße der Messfehler zunimmt. Ein Problem, das
mit der Beschränkung der räumlichen Auflösung zusammenhängt. Die räumliche Auflösung bei der PET beträgt
ca. 5 mm, so dass bei Betrachtung von atherosklerotischen Plaques, die zwischen 2 und 3 mm groß sind,
Probleme mit der Quantifizierung der Tracerkonzentration auftreten. Wenn aber mit morphologischer Bildgebung, z. B. mit einem überlagerten CT, die Größe der
Läsion bestimmt werden kann, so ist dieser Messfehler
korrigierbar.
In Abbildung 2 ist anhand von Körperphantom-Daten
der Messfehler in Prozent gegen die betrachtete Strukturgröße aufgetragen. An der eindeutig definierbaren
Kennlinie lässt sich der Korrekturfaktor für die Radioaktivitätskonzentration ablesen, wenn in dem überlagerten
Bild (CT oder MRT) die Größe der Läsionen gemessen
werden kann.
90
Correction possible, when
volume and form of
structure known
80
70
% Error
Im Vergleich zur Empfindlichkeit der MRT- und CT-Bildgebung erreichen die Detektorsysteme der nuklearmedizinischen Methoden eine sehr hohe Empfindlichkeit des
Substanznachweises. So können wir durchaus mit PETund SPECT-Substanzen im Gewebe nachweisen und
quantifizieren, die im pico- oder nanomolaren Bereich
konzentriert sind. Das lässt sich nicht mit MRT und erst
recht nicht mit CT in dieser Genauigkeit durchführen.
1
Abweichung zu realen Aktivität
Warum ist die Nuklearmedizin für die Kardiologie besonders gut geeignet?
60
50
40
30
Recovery
coefficient
20
10
0
0
2
4
Volume (ml)
6
8
10
12
14
16
18
Abb. 2: Zusammenhang zwischen ermitteltem Messfehler und
der betrachteten Strukturgröße (Körperphantom-Daten)
Torsten Kuwert 4.
2. Schwächungskorrektur
Die durch den radioaktiven Zerfall der Atome entstehende Strahlung wird durch die Wechselwirkung
mit den Gewebestrukturen innerhalb des Körpers des
Patienten stark geschwächt. Die Detektorsysteme unterschätzen somit die detektierte Strahlungsmenge.
Deutlich wird dies in der Aufnahme des Körperphantoms, in der die Radioaktivitätskonzentration im Zentrum eines homogen radioaktivitätsgefüllten Zylinders
durch die SPECT-Detektoren unterschätzt wird. Diese
Artefakte können in einer recht erheblichen Größenordnung auftreten und müssen daher durch eine
Schwächungsgleichung korrigiert werden.
Schwächungsgleichung: Iout = Iin e
µ = linearer Schwächungskoeffizient des
durchstrahlten Körpers
D = Strecke, die der Strahl in einem
homogenen Material durchläuft
e = Eulersche Zahl (e = 2,718281)
Iin = Intensität der auftretenden Strahlen
Iout = Intensität der austretenden Strahlen
-µD
Der Schwächungskoeffizient µ des Gewebes korreliert mit der Röntgendichte und damit auch mit der
Hounsfield Einheit (HE). Mit Hilfe der CT-Daten ist es
möglich, für jeden Bildpunkt des Körpers den Schwächungskoeffizienten µ zu bestimmen. Führt man diese Berechnung für das Körperphantom durch, wird
durch die Korrektur die Darstellung homogenisiert.
Die Überlagerung der Bilder lässt sich somit auch nutzen, um die Quantifizierung der Aktivitätskonzentration im Gewebe zu verbessern. Bei Untersuchungen
des Herzens ist diese Korrektur sehr wichtig, da in
diesem Bereich des Thoraxes Gewebe mit unterschiedlicher Schwächung vorhanden ist: Luft (praktisch keine Schwächung), das Herzgewebe selbst,
Wasser, Knochen und natürlich individuell verschieden stark ausgebildetes Fettgewebe.
Die CT-Daten wurden außerdem zur Korrektur der
Herzdaten genutzt.
Es wird deutlich, dass sich sowohl in den tiefer gelegenen Anteilen das Herzens, in der Herzhinterwand,
die Aktivität angeben lässt als auch in der Vorderwand die falsch-hohen Aktivitätskonzentrationen, die
durch Anwendung der Schwächungskorrektur reduziert werden. Es gibt eine erste Multicenter-Studie
dazu,2 die in der Tat zeigt, dass sich unter Verwendung dieser CT-basierten Schwächungskorrektur die
diagnostische Genauigkeit der Perfusions-SPECT im
Hinblick auf den Nachweis hämodynamisch signifikanter Koronarsklerose mäßig steigern lässt. Voraussetzung zur Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch,
dass eine punktgenaue Überlappung der CT-Karte
und der Emissionskarte gegeben ist, um Artefakte
vermeiden zu können.3
Wie genau ist die Fusion durch die
Hybridkameras?
SPECT/CT-Bilder der Lendenwirbelsäule zeigen einen
Versatz der SPECT- und CT-Daten von nur ca. 1 mm.4
Bei einer Analyse von Leberläsionen mit der gleichen
Technik liegen die Abweichungen jedoch noch bei ca.
4 mm.5 Ähnliches gilt für die Abweichung (Mismatch)
bei PET/CT-Geräten.6 7 Das liegt daran, dass eine CT-Untersuchung, deren Bilder innerhalb von 10-20 Sekunden
erstellt werden, mit einer PET- oder SPECT-Untersuchung
überlagert wird, die 5-15 Minuten dauert. Mit der CTUntersuchung wird das Herz in einer Atemphase aufgezeichnet, während mit PET und SPECT die Atemmittellage
beschrieben wird. Die neuen Kameras des Biograph 64
– das gleiche Gerät, das Herr Mohnike hier verwendet
– können die Atembewegungen recht gut erfassen und
man könnte zumindest theoretisch den Effekt korrigieren
und so die anatomische Genauigkeit verbessern.
2 Masood Y, et al.: Clinical validation of SPECT attenuation
correction using x-ray computed tomography-derived attenuation
maps: multicenter clinical trial with angiographic correlation.
J Nucl Cardiol. 2005; 12: 676-686.
3 Chen J , Caputlu-Wilson SF, Shi H, Galt JR, et al.: Automated
quality control of emission-transmission misalignment for attenuation correction in myocardial perfusion imaging with SPECTCT systems. J Nucl Cardiol. 2006; 13: 43-49.
4 Nömayr A, Römer W, Strobel D, Bautz W, Kuwert T: Anatomical accuracy of hybrid SPECT/spiral- CT in the lower spine.
Nucl Med Commun. 2006; 27: 521-528.
Abb. 3: Fusionsbild einer Hybridkamera (CT/SPECT; SYMBIA T6)
von einer myokardialen Perfusion
Abbildung 3 wurde von einer Hybridkamera aufgenommen, die ein SPECT-Bild der myokardialen Perfusion mit einem CT-Bild überlagert.
5 Bennewitz, et al.: in preparation
6 Cohade C, Osman M, Marshall LT, Wahl RL: PET-CT: accuracy
of PET and CT spatial registration of lung lesions. Eur J Nucl
Med. 2003; 30: 721-726.
7 Kuwert T, Römer W, Hornegger J: Korrelative Bildgebung
in der Kardiologie. Theoretische Ansätze und klinische Anwendung. Herz. 2007; 32: 122-128.
Symposium 2007
9
5. T. Kuwert / J. v. Dahl
Zusammenfassend liegt somit die Genauigkeit für Organe, die nicht respiratorisch bewegt sind, unterhalb
der Pixelgröße (1-2 mm). Für respiratorisch bewegte
Organe, somit auch für das Herz, wird sie zwischen
2,5 und 5 mm zu erwarten sein. Eine Verbesserung des
Matches kann durch verschiedene Verfahren des respiratory-gating von SPECT und PET erreicht werden. Zum
Beispiel durch retrospektives EKG-Gating oder durch
nicht-rigide Bildregistrierung, die die Bewegung und
Verformung der Organe durch die Atembewegungen
und auch durch die Herzaktionen berücksichtigen. Die
Entwicklung dieser nicht-rigiden Bildregistrierungsverfahren ist Gegenstand der Forschung.
Die Fusionsbildgebung ist somit im Prinzip mit den
modernen Hybridkameras – wie sie auch Herr Mohnike verwendet – sehr gut machbar. Neben den
klinischen Aspekten, die sicherlich in anderen Vorträgen intensiv diskutiert werden, ist auch die Messtechnik ein wesentlicher Aspekt. Verbesserungen in
der Quantifizierung der Tracergenauigkeit mit der
Hybridbildgebung sowie der anatomischen Genauigkeit des Matches sind die Ziele einer ganzen Reihe
von Forschungsbemühungen auf diesem Gebiet.
Professor Dr. med. Torsten Kuwert ist Direktor
der Nuklearmedizinischen Klinik der Universitätsklinik
Erlangen.
5. I-123 MIBG Imaging bei Herzinsuffizienz
Jürgen vom Dahl
Wir sprechen im Grunde über ein lange eingeführtes
und gut etabliertes Verfahren, einen schon länger bekannten Tracer und einer über mehrere Jahrzehnte
etablierte Technologie, die klinisch jedoch derzeit
eine Renaissance durchmachen. Ich rede vom nichtinvasiven Neurorezeptor-Imaging, von MIBG-Untersuchungen zur Risikogruppenstratifizierung bei Patienten mit Herzinsuffizienz. Da ich davon ausgehe,
dass neben den Kardiologen vor allem auch Nuklearmediziner heute anwesend sind, präsentiere ich Ihnen vorab einige epidemiologische Daten, um Ihnen
das Thema Herzinsuffizienz etwas näher zu bringen.
Herzinsuffizienz ist nicht nur eine häufige Erkrankung, sie ist auch eine ausgesprochen bösartige
Erkrankung. Patienten, die erstmals mit einer dekompensierten
Herzinsuffizienz
diagnostiziert
werden, haben vor allem unbehandelt eine sehr
schlechte Prognose, die nur noch vom Lungenkrebs
„übertroffen“ wird. Andere Tumoren, ja sogar der
Herzinfarkt, haben im Prinzip eine günstigere Prognose als die schwere Herzinsuffizienz.2 Deshalb
ist es ein Krankheitsbild, das leider bei uns Ärzten
manchmal ein wenig unter „Kavaliersdelikt“ fällt,
aber häufig in seinen klinischen und prognostischen
Auswirkungen für den Patienten unterschätzt wird.
Grundlagen und Hintergründe zur
Herzinsuffizienz
In Amerika leiden ca. fünf Millionen Amerikaner unter
einer symptomatischen Herzinsuffizienz, die Neuerkrankungsrate liegt bei ungefähr 500.000 pro Jahr
und ca. 300.000 Patienten sterben pro Jahr an einer
Herzinsuffizienz.1 In Europa wird die Zahl der Patienten
mit Herzinsuffizienz auf ca. 10 Millionen geschätzt. Inzidenz und Prävalenz steigen mit dem Alter. So ist also
aufgrund der demographischen Entwicklung damit zu
rechnen, dass die Zahl der erkrankten Patienten in den
nächsten Jahren weiter zunehmen wird. Inzwischen
gehen ca. ein bis zwei Prozent der Gesundheitskosten
in diesen Ländern zu Lasten der Herzinsuffizienz.
Die pathophysiologischen Vorstellungen über Herzinsuffizienz haben sich in den letzten Jahrzehnten deutlich geändert. Mitte des letzten Jahrhunderts handelte
es sich bei Herzinsuffizienz vor allem um ein Flüssigkeitsbilanzproblem, entsprechend wurde auch (diuretisch) behandelt. In den 60er, 70er Jahren waren
es vor allem hämodynamische Parameter, die man
mit Herzinsuffizienz in Verbindung brachte. Entsprechend therapeutisch wurde dann agiert (Vorlastsenkung durch Vasodilatatoren etc.). Im Grunde wissen
wir erst seit den 90er Jahren, dass Herzinsuffizienz
ein ausgesprochen komplexer pathophysiologischer
Ablauf ist, in dem auch eine neurohormonale Akti-
1 ACC/AHA Task Force on Heart Failure Management 2001
10
Symposium
Symposium
2007 2007
2 Stewart S, et al.: More ‚malignant‘ than cancer? Five year
survival following a first admission for heart failure.
The European Journal of Heart Failure. 2001; 3: 315-322.
Jürgen vom Dahl 5.
vierung stattfindet. Seit wir diese Aktivierung medikamentös durch ACE-Inhibitoren, Betablocker oder AT1Antagonisten behandeln können, sind wir auch in
der Lage, prognostisch etwas für die Patienten durch
medikamentöse Maßnahmen zu tun. Zahlreiche Untersuchungen konnten dies zeigen und die zugrunde
liegende Hypothese der neurohumoralen Aktivierung
unterstützen. Zum Beispiel haben Patienten mit einer
hohen Katecholamin-Konzentration im Serum eine
ausgesprochen schlechte Prognose. Wir wissen, dass
das unter anderem ein Parameter dieser neurohormonalen Aktivierung ist.
Diese medikamentösen, aber auch die apparativen
Maßnahmen konnten in den letzten Jahren bei Herzinsuffizienz die Prognose erheblich verbessern (Hinzunahme der ACE-Inhibitoren, dann die Betablocker,
dann die Aldosteron-Antagonisten und letztlich die
apparative Therapie durch implantierbare Defribrillatoren oder die kardiale Resynchronisationstherapie).3
Aber diese Therapie ist teuer, insbesondere die apparative Therapie, und es stellt sich die Frage: Welche Patienten sind diejenigen, die am meisten davon profitieren? Heute erhalten immer noch die meisten Patienten
eine rein medikamentöse Therapie, bei gleichzeitig
bestehender koronarer Herzerkrankung natürlich revaskularisierende Maßnahmen. Sehr wenige werden
transplantiert oder erhalten einen Assist Device. Die
Gruppe der Patienten mit Resynchronisationstherapie
hat in den letzten Jahren enorm zugenommen. Deren
korrekte Indikationsstellung ist aber immer noch eine
Frage klinischer Forschung (s. Abb. 1).
Medikamentös
Transplantation
Herzinsuffizienz
(>70% post-ischämisch)
Assist Device
Resynchronisation (CRT)
und/oder AICD
Myokardrevaskularisation
(CABG, PTCA)
Abb. 1: Behandlungsoptionen bei Herzinsuffizienz. Es überwiegen die Patienten, die medikamentös oder durch Myokardrevaskularisation behandelt werden.
3 Levy WC, et al.: The Seattle Heart Failure Model: Prediction of
Survival in Heart Failure. Circulation. 2006; 113: 1424-1433.
Nuklearmedizinische Bildgebung
Die angesprochene neurohormonale Hyperaktivierung oder Aktivierung hat dazu geführt, dass es
inzwischen zahlreiche klinische, bildgebende und
auch Laborparameter gibt, die sich als prognostische
Indikatoren etabliert haben. Allerdings ist für die individuelle Risikostratifizierung die Wertigkeit von vielen
dieser Tests noch nicht definitiv geklärt.
Die neurohormonale Regulation ist bei Herzinsuffizienz verändert. Wir haben auf der einen Seite
präsynaptische Störungen. Wir haben einen Anstieg
der extraneuronalen Katecholaminkonzentration. Die
Myozyten werden überstimuliert. Wir haben auf der
anderen Seite eine Downregulation der adrenergen
Rezeptoren an den Myozyten. Wir haben aber auch
Störungen der intrazellulären Signaltransduktion. Es
konnte gezeigt werden, dass die Innervation auch
mit der kontraktilen Reserve korreliert.
Szintigraphische Verfahren sind in der Lage, die kardiale autonome Innervation nicht-invasiv darzustellen
und auch zu quantifizieren. Es gibt zahlreiche Radiopharmaka (s. Abb. 2), die zur Beurteilung der Neurotransmission des Herzens zur Verfügung stehen, sowohl unter Verwendung der SPECT als auch der PET.
• Prä
Präsynaptisch
ƒ
ƒ
ƒ
Sympathetic nerve terminals
Sympathetic function
Sympathetic nerve terminals
C-1111-HED, II-123123-MIBG
F-1818-Fluorodopamine
F-1818-Fluoronorepinephrine
• Postsynaptisch
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
BetaBeta-receptors (non(non-selective)
AlphaAlpha-1 receptors
PDE4 (cAMP spec. PD)
Adenosine (A2A)
Muscarinic (M2)
AngiotensinAngiotensin-II (AT1)
Ca+2 channel
[11C]GP12177 /12388
[11C]GB[11C]GB-67 (prazosin anal.)
[11C]Rolipram
[11C]KF17837, [11C]TMSX
[11C]MQNB
[11C]L[11C]L-159,884
[11C]S12968
Abb. 2: Kardiale Neurotransmission – Rezeptor-Imaging
In der Klinik sind es nur zwei, die momentan verwendet werden: mit der PET-Technologie C-11-HED und mit
der SPECT-Technologie das I-123-MIBG. MIBG steht
für 123-Jod Metaiodobenzylguanidine. Es hat gleiche
Speicher- und Aufnahmemechanismen wie Noradrenalin, also Norepinephrin. Für nicht-kardiale Fragestellungen ist es in den USA inzwischen kommerziell
erhältlich. MIBG wird an der präsynaptischen Zellmembran wie Norepinephrin verstoffwechselt, dann
wieder aufgenommen. Dieser Reuptake kann mittels
MIBG dargestellt werden. Es konnte gezeigt werden,
dass bei Patienten nach Herztransplantation zumindest anfangs, in der frühen Phase, kein MIBG-Uptake
in dem denervierten Herzen nachweisbar ist.4
4 Raffel DM, Wieland DM: Assessment of cardiac sympathetic
nerve integrity with positron emission tomography. Nucl Med
Biol. 2001; 28: 541-559.
Symposium 2007
11
5. Jürgen vom Dahl
Heutzutage wird unter klinischen Fragestellungen oftmals noch die planare Aufnahmetechnik und weniger
die SPECT-Technologie verwendet, obwohl sowohl
SPECT-Aufnahmen als auch Polarmap-Darstellungen
möglich sind. Es wird einmal eine frühe Aufnahme,
wenige Minuten nach Tracer-Injektion, und dann
noch mal eine spätere (delayed) Aufnahme nach
drei bis vier Stunden erstellt. Dies geschieht unter
Verwendung der planaren Technologie, da sich bisher als prognostische Parameter das Verhältnis von
Heart und Mediastinum (Heart-to-Mediastinum-Ratio,
H/M-Ratio) und die Messung des Wash-Out bewährt
haben. Die H/M-Ratio dient als Hinweis auf eine spezifische vs. unspezifische Aufnahme. Allerdings lässt
sich nur ein globaler Uptake des Herzens messen. Ein
Problem bei dieser Technologie ist, dass es uns keine
direkten Informationen über einen regionalen Uptake
gibt. Aber es ist zur Zeit mit Abstand der meist untersuchte und somit validierte Parameter.5
Bei Herzinsuffizienz konnte bereits Ende der 80er,
Anfang der 90er Jahre gezeigt werden, dass diese
H/M-Ratio ein aussagekräftiger Prädiktor für das weitere Überleben, für die Prognose vom Patienten ist.
Eine Untersuchung von 93 Patienten mit dilatativer
Kardiomyopathie, nicht-ischämisch und ischämisch,
über 12 Monate bestätigte, dass Patienten mit einer
hohen Ratio, also einer hohen Innervation am Herzen,
ein deutlich besseres Überleben hatten als die ohne.6
Ein Prädiktor, der ähnlich gut wie die linksventrikuläre
Pumpfunktion funktionierte.
Die MIBG-Aufnahme wurde auch mit verschiedenen
anderen Parametern verglichen; serielle Untersuchungen wurden durchgeführt – vor Beginn einer
Therapie, nach Beginn einer Therapie, nach sechs
Monaten. Patienten, bei denen sich unter der Therapie die Innervationsdichte am Herzen erhöht hatte,
wiesen eine verbesserte Prognose auf. Hämodynamische, klinische Parameter (z. B. Peak-Sauerstoffaufnahme) wurden mit dem MIBG-Uptake verglichen.
Es konnte übereinstimmend in allen Untersuchungen
gezeigt werden, dass in der Tat die MIBG-Aufnahme
mit den anderen Surrogatparametern korreliert und
auch entsprechende prognostische Aussagen zulässt.
Insbesondere die Gruppe von Merlet aus Frankreich
hat diese einzelnen Parameter miteinander verglichen
und konnte belegen, dass eine geringe Aufnahme
5 Merlet P, Benvenuti C, Moyse D, et al.: Prognostic value of
MIBG imaging in idiopathic dilated cardiomyopathy. J Nucl
Med 1999; 40: 917-923.
6 Cohen-Solal A, et al.: Cardiac metaiodobenzylguanidine
uptake in patients with moderate chronic heart failure:
relationship with peak oxygen uptake and prognosis. J Am Coll
Cardiol. 1999; 33: 759-766.
12
Symposium
2007 2007
Symposium
den höchsten negativen prädiktiven Wert für die Prognose innerhalb der näheren Zukunft besitzt.7
Neue Parameter sind natürlich BNP und andere Biomarker der Herzinsuffizienz. Und auch hier waren
die Resultate, die sich vorher mit den mehr physiologischen und hämodynamischen Parametern haben
nachweisen lassen, sehr ähnlich.8 Ähnlich, wie ein
hohes BNP mit einer schlechten Prognose einhergeht,
ist eine niedrige Innervation, eine niedrige Heart-toMediastinum-Ratio, mit einer schlechten Prognose
verbunden. Die Kombination dieser beiden Parameter ließ für Patienten mit nicht-ischämischer Kardiomyopathie die Identifizierung einer Hochrisikogruppe zu, wobei zusätzliche Risikofaktoren wie Diabetes
mellitus oder Niereninsuffizienz keine prognostische
Bedeutung hatten. Im Gegensatz dazu waren bei
den Patienten mit ischämischer Kardiomyopathie der
Diabetes und die Niereninsuffizienz mit einem noch
schlechteren Outcome vergesellschaftet.
Aber es geht nicht nur um Herzinsuffizienz, sondern
auch um die für herzinsuffiziente Patienten relevante
Frage nach lebensbedrohlichen Arrhythmien. Patienten
im Stadium 2 und 3 der NYHA-Klassifikation sterben
relativ häufig einen Sekundenherztod, während im Stadium IV oftmals die schwere Herzinsuffizienz letztlich
über das Pumpversagen fatal endet. Bei ihnen ist Kammerflimmern sicherlich von großer Bedeutung. Aus diesem Grund hat man diese Untersuchungsmethode eben
auch bei Patienten mit lebensbedrohlichen Arrhythmien
eingesetzt. Patienten aus der Münsteraner Gruppe mit
idiopathischem Kammerflimmern, die einen Sekundenherztod überlebt, einen AICD implantiert bekommen
und keine strukturelle Herzerkrankung hatten, wurden
über sieben Jahre verfolgt.9 10 Bei den Patienten, die
eine hohe MIBG-Aufnahme hatten, war die Rate an
über den implantierten Defibrillator erneut detektierten
Kammertachykardien deutlich geringer als bei den
Patienten, die eine niedrige MIBG-Aufnahme hatten.
Man kann diese Methode auch einsetzen, um die
Herzinsuffizienztherapie zu monitoren. Zahlreiche
7 Merlet P, Benvenuti C, Moyse D, et al.: Prognostic value of
MIBG imaging in idiopathic dilated cardiomyopathy. J Nucl
Med 1999; 40: 917-923.
8 Kyuma M, Nakata T, Hashimoto A, et al. Incremental
prognostic implications of brain natriuretic peptide, cardiac
sympathetic nerve innervation and non-cardiac disorders in
patients with heart failure. J Nucl Med. 2004; 45: 155-163.
9 Schäfers M, et al.: Cardiac 123I-MIBG uptake in idiopathic ventricular tachycardia. and fibrilation. J Nucl Med. 1999; 40: 1-5.
10 Paul M, Schäfers M, et al.: Impact of sympathetic innervation
on recurrent life-threatening arrhythmias in the follow-up of
patients with idiopathic ventricular fibrillation. Eur J Nucl Med
Mol Imaging. 2006; 33: 866-870.
Jürgen vom Dahl 5.
Studien mit Betablockern, AT-Antagonisten oder Spironolactone zeigten, dass unter der Therapie sich die Innervation ändert.11 Cohen-Solal zum Beispiel verglich
die Effekte einer Therapie mit Carvedilol und Placebo
bei Herzinsuffizienz.12 Nach Placebobehandlung
verschlechterte sich die MIBG-Aufnahme. Dagegen
war bei der Betablockertherapie mit Carvedilol nach
sechs Monaten ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen.
Die Ergebnisse sind auch mit einer Verbesserung der
linksventrikulären Pumpfunktion vergesellschaftet, wie
wir es ja unter Betablockertherapie kennen. Und für
die Spironolactone-Therapie hat sich ähnliches zeigen lassen.13 Bei Patienten unter Spironolactone nahmen die Defekttiefen der Innervation und die WashOut-Ratio deutlich ab. Stattdessen konnte man eine
Zunahme der H/M-Ratio beobachten.
Andererseits hatte sich bei den Patienten unter Betablockertherapie, die unter der Therapie gestorben
waren, bei ihren MIBG-Verlaufsuntersuchungen keine
Zunahme der Innervation nachweisen lassen.
Diejenigen, die überlebt haben, hatten eine zwar
geringe, aber vom Trend her doch nachweisbare Zunahme der Innervationsdichte aufgewiesen.
Dies sind alles kleine, einzelne Studien. Was bisher
fehlt, sind große prospektive Studienkollektive. Es hat
eine multizentrische retrospektive Analyse mit mehreren hundert Patienten aus Europa gegeben, die zur
Publikation eingereicht worden ist (s. Abb. 3).
Es konnte auch hier gezeigt werden, dass eine höhere MIBG-Aufnahme (Quotient von über 1,8) mit
einer deutlich geringeren Eventrate innerhalb eines
2-Jahres-Follow-Up vergesellschaftet war als eine geringe Aufnahme des MIBG. Besonders bei Patienten
mit schlechter Pumpfunktion, einer EF (Ejektionsfraktion) unter 35 %, war diese Diskriminierung gut
(s. Abb. 4).
70
60
Two-year
MACE Rate
(%)
60
50
Two-year
MACE Rate
(%)
50
40
20
40
10
30
0
20
N=290
10
0
N=290, EF 32%
<1.4
1.4-1.99
>2
30
35
>35
LV Ejection fraction
<1.2 1.2- 1.4- 1.6- 1.8- 2.0
1.39 1.59 1.79 1.99
MIBG H/M ratio
Abb. 3: Häufigkeit kardialer Ereignisse (kardialer Tod, Transplantation, fatale Arrhythmie einschließlich AICD-Auslösung)
innerhalb eines 2-Jahreszeitraumes nach MIBG-Untersuchung
in Abhängigkeit vom initialen Herz/Mediastinum-Quotienten
(H/M-Ratio) (nach Agostini D, et al. submitted)
11 Agostini D, Belin A, Amar MH, et al.: Improvement of
cardiac neuronal function after carvedilol treatment in dilated
cardiomyopathy: a 123I-MIBG scintigraphic study. J Nucl Med.
2000; 41: 845-851.
12 Cohen-Solal A, et al.: Effects of carvedilol on myocardial
sympathetic innervation in patients with chronic heart failure.
J Nucl Med. 2005; 46: 1796-1803.
13 Kasama S, Toyama T, Kumakura H, et al: Spironolactone
improves cardiac sympathetic nerve activity and symptoms in
patients with congestive heart failure. J Nucl Med. 2002; 43:
1279-1285.
Abb. 4: Häufigkeit kardialer Ereignisse (kardialer Tod, Transplantation, fatale Arrhythmie einschließlich AICD-Auslösung)
innerhalb eines 2-Jahreszeitraumes nach MIBG-Untersuchung
bei Patienten in Abhängigkeit vom initialen Herz/MediastinumQuotienten (H/M-Ratio) und der initialen linksventrikulären
Pumpfunktion (nach Agostini D, et al. submitted)
Gerade bei diesen Patienten stellt sich die Frage der
AICD-Implantation oder der Resynchronisationstherapie. Unter Umständen wird es mit derartigen Imaging-Techniken tatsächlich zukünftig möglich sein,
Patienten individuell zu stratifizieren.
Die Frage der Selektion geeigneter Patienten für eine
Device-Therapie steht momentan noch spekulativ im
Raum. Es gibt Daten, die für eine Risikostratifizierung
und Patientenselektion mit MIBG sprechen. Es fehlen
allerdings noch große und vor allem prospektive Studien. Auch zu der Frage, ob man Patienten, die von
anderen Verfahren nicht mehr profitieren werden, für
eine Transplantation selektieren kann, gibt es Daten,
Symposium 2007
13
5. Jürgen vom Dahl
aber auch hier stehen große prospektive Studien
noch aus.14 15 16 17 18 19 20 21 22
Quotienten als prognostisch validen Parameter, der
individuell bei der Therapiewahl (ICD, CRT, HTx) und
der Identifizierung von Hochrisikopatienten hilft.
MIBG-Applikationen bei Patienten mit Herzinsuffizienz
• Risikostratifizierung/Prognose
• Selektion geeigneter Patienten für CRT/ICD
• Selektion geeigneter Patienten für eine
Transplantation
• Vorhersage bzw. Nachweis eines
medikamentösen Behandlungseffektes
Ausblick
Es laufen derzeit zwei relativ große, sehr aufwändig
durchzuführende, prospektive Multi-Center-Studien,
bei denen immerhin 1.050 Patienten mit Herzinsuffizienz rekrutiert werden sollen. Es wird untersucht,
ob sich tatsächlich die vermutete Beziehung zwischen
der H/M-Ratio und dem klinischen Outcome prospektiv reproduzieren lässt. Und ob wir wirklich in der
Lage sein werden zu sagen: „Diese Patienten, die
einen hohen MIBG-Uptake haben, brauchen keine
teure Device-Therapie. Dagegen brauchen Patienten
mit einem anderen Innervationsmuster sie unbedingt.“
Ein Studienziel ist folglich die Etablierung des H/M14 Wakabayashi T, et al.: Assessment of Underlying Etiology
and Cardiac Sympathetic Innervation to Identify Patients at High
Risk of Cardiac Death. J Nucl Med. 2001; 42: 1757-1767.
15 Kyuma, M, et al.: Incremental Prognostic Implications of Brain
Natriuretic Peptide, Cardiac Sympathetic Nerve Innervation,
and Noncardiac Disorders in Patients with Heart Failure.
J Nucl Med. 2004; 45: 155-163.
16 Nakata T, et al.: Cardiac death prediction and impaired
cardiac sympathetic innervation assessed by MIBG in patients
with failing and non-failing hearts. J Nucl Cardiol. 1998; 5:
579-590.
17 Arora R: I-123 MIBG imaging and heart rate variability
analysis to predict the need for an implantable cardioverter
defibrillator. J Nucl Cardiol. 2003; 10: 121-131.
18 Merlet P, et al.: Prognostic value of cardiac metaiodobenzylguanidine imaging in patients with heart failure. J Nucl
Med. 1992; 33: 471-477.
19 Merlet P, et al.: Prognostic value of MIBG imaging in
idiopathic dilated cardiomyopathy. J Nucl Med. 1999; 40:
917-923.
20 Gerson MC, et al.: Sympathetic nervous system function
as measured by I-123 metaiodobenzylguanidine predicts transplant-free survival in heart failure patients with idiopathic dilated
cardiomyopathy. J Card Fail. 2003; 9: 384-391.
21 Suwa M, et al.: Iodine-123 metaiodobenzylguanidine
myocardial scintigraphy for prediction of response to Betablocker therapy in patients with dilated cardiomyopathy. Am
Heart J. 1997; 133: 353-358.
22 Fujimoto S, et al.: Usefulness of 123I-metaiodobenzylguanidine myocardial scintigraphy for predicting the effectiveness of β-blockers in patients with dilated cardiomyopathy from
the standpoint of long-term prognosis. Eur J Med Mol Imaging.
2004; 31: 1356-1361.
14
Symposium
2007 2007
Symposium
Die szintigraphische Bildgebung der kardialen
Innervation besitzt sicherlich ein klinisches Potenzial hinsichtlich zahlreicher Fragen: Diagnostik,
Therapieentscheidung und -kontrolle, Prognoseabschätzung. Ob die szintigraphische Bildgebung mit
MIBG in den nächsten Jahren wirklich den Sprung
in die Klinik schaffen wird, würde ich mit einem Fragezeichen versehen. Es sind bisher nur Single-Center-Studien mit begrenzten Patientenzahlen durchgeführt worden. Die klinischen Endpunkte sind zum Teil
sehr vage gehalten („transplants“). Es bleibt somit
abzuwarten, was die jetzt laufenden großen prospektiven Studien bringen.
Prof. Dr. med. Jürgen vom Dahl ist Chefarzt der
Klinik für Kardiologie, Kliniken Maria Hilf GmbH in
Mönchengladbach.
Wolfgang Schäfer 6.
6. SPECT/CT und PET in der nicht-invasiven kardiologischen Diagnostik
Wolfgang Schäfer
Ich finde es sehr interessant, dass das Thema heute „Arteriosklerose versus Ischämie“ heißt, wobei
wir ja durchaus mit den Hybridsystemen PET/CT
und SPECT/CT eine neue Ära einläuten. Deshalb
möchte ich heute nicht von „Arteriosklerose versus
Ischämie“ sprechen, sondern von „Arteriosklerose und Ischämie“ und zugleich die Frage stellen:
Wie können wir beides zusammenbringen?
Beginnen werde ich mit einführenden Worten zur
SPECT, anschließend zur SPECT/CT und PET in
der nicht-invasiven kardiologischen Diagnostik.
Ich werde kurz über die Grundlagen, Technik (Gated, Schwächungskorrektur) und die SPECT/CT in
der myokardialen Perfusionsszintigraphie berichten. Bei der PET beschränke ich mich auf die konventionelle PET ohne Hybridsystem und befasse
mich mit den Tracern, den Anwendungen und der
Vitalitätsdiagnostik.
SPECT: Grundlagen und Technik
Gould konnte zeigen, dass die Flussreserve ganz entscheidend vom Stenosegrad abhängt.1 Wir betrachten dabei nicht das Gefäß selbst, sondern die Flussreserve. Mit zunehmender Stenosierung erkennt man
hier eine deutliche Abnahme des Belastungsflusses,
wohingegen der Ruheblutfluss erst später einzuknicken scheint. Unser Ziel ist es daher, mit der Myokardszintigraphie zu identifizieren, ob bei dem Patienten eine koronare Herzerkrankung vorliegt oder
nicht. Dazu belasten wir den Patienten ergometrisch
oder pharmakologisch. Dies funktioniert hervorragend mit Dipyridamol oder Adenosin, die eine Flusssteigerung um den Faktor 5 oder 6 beim Gesunden
induzieren können. Wir injizieren dann den Perfusionstracer bei der maximalen Belastung und frieren
die Belastungsperfusion ein. Korrespondierend dazu
wird die Ruheperfusion unter vollständiger Medikation erfasst. So können wir sowohl die Ruhedurchblutung als auch die Belastungsdurchblutung abbilden.
Da wir im SPECT ein relatives und kein absolutes
Verfahren haben, versuchen wir herauszufinden, ob
es neben einer gesunden Referenzregion gegebenenfalls kranke Zielregionen gibt, die wir so identifizieren können.
1 Gould KL, Lipscomb K: Effects of coronary stenosis
on coronary flow reserve and resistance. Am J Cardiol.
1974, 34: 48-55.
Welche Grundannahme liegt dem ganzen Verfahren
überhaupt zugrunde?
Die Grundannahme basiert auf einer durchblutungsproportionalen Traceraufnahme. Das heißt, wir benötigen über einen weiten Bereich eine Proportionalität
zwischen der Traceraufnahme und dem myokardialen Blutfluss. Es kommen heutzutage fast ausschließlich nur noch Technetium-markierte Tracer, entweder
Sestamibi oder Tetrofosmin, zum Einsatz. Tierexperimentelle Daten zeigen, dass es im Bereich 2-2,5
ml/g/min eine lineare Abhängigkeit zwischen Traceraufnahme und myokardialen Blutfluss gibt, oberhalb
von 2,5 ml/g/min kommt es hingegen zu einer deutlichen Abflachung der Uptake- vs. Blutflusskurve.2
Wenn wir den Tracer injiziert haben, geben uns
die genannten Substanzen zwischen Injektion und
Akquisition der Bilddaten 1-3 Stunden Zeit. Dann
werden die Datensätze akquiriert und wir gewinnen Bilder von der Perfusion unter Belastungs- und
unter Ruhebedingungen. Die gezeigten Bilder lassen
schon eine deutliche Minderbelegung im Bereich der
Hinterwand erkennen, die sich in der Ruheuntersuchung vollständig normalisiert. So können wir bei
dem Patienten bereits mit Sicherheit sagen, dass eine
Herzkranzgefäßverengung mit hämodynamischer
Relevanz vorliegt.
In der Myokardszintigraphie wollen wir mehr aussagen können als z. B.: „Da ist etwas, das nach einer
Ischämie aussieht.“ Wir haben es uns auf die Fahne
geschrieben, die Ergebnisse der Perfusionsuntersuchungen quantitativer und damit objektivier darzustellen. Dazu gibt es verschiedene Ansätze. Ein
Ansatz geht davon aus, dass man sich segmental Abweichungen von einem Normalkollektiv anschaut und dann einen deskriptiven Faktor generieren kann, der über das Ausmaß der Ischämie etwas
aussagt. Im Endeffekt erhalten wir dann SummedStress-Scores (SSS) und Summed-Rest-Scores (SRS).
Das heißt: Wie schlecht (oder gut) ist die Durchblutung unter Belastung? Wie schlecht (oder gut)
ist die Durchblutung in Ruhe? Wir vergleichen die
Scores miteinander und bestimmen so das Ausmaß
der Perfusionsstörungen.
2 Meleca, MJ, McGoron AJ, Gerson MC, Millard RW, Gabel
M, Biniakiewicz D, Roszell NJ, Walsh RA: Unique Flow versus
Uptake Characteristics of Tc-99mQ3: Comparisons of Perfusion
Tracers in a Canine Model of Myocardial Ischemia. J Nucl Med
1997, 38: 1847-1856.
Symposium 2007
15
6. Wolfgang Schäfer
Abbildung 1 verdeutlicht eine eindeutige Belastungsischämie. Man erkennt eine klare Minderbelegung im
Bereich „anteroseptal“, die sich in der Ruheuntersuchung
vollständig normalisiert. Der SSS hat eine Höhe von
25, der SRS von 0. Dies ist eine ausgedehnte Ischämie,
die vollständig reversibel ist. Das heißt, es bestehen
keine persistierenden Defizite oder Defekte.
Frau, 70 Jahre , V.a. KHK
2TP, Stress 450 MBq, Rest 450 MBq 99mTc
SSS 25
- MIBI
SRS 0
Abb.1: Myokardszintigraphie – Stress/Rest relative
Quantifizierung
Was bedeutet ein normaler oder pathologischer Befund für den Patienten?
Hierzu hat Dr. Nowak 2004 in einer sehr großen
Metaanalyse viele Analysen zusammengefasst.3 Danach bedeutet ein völliger Normalbefund (gemessen
an den Ergebnissen von 45.000-50.000 untersuchten
Studienpatienten), dass der Patient eine jährliche Ereignisrate für einen kardial bedingten Tod oder einen
Myokardinfarkt von deutlich unter 1 % hat. Dagegen
ist ein pathologischer Befund mit einer fast zehnmal
höheren Ereignisrate vergesellschaftet.
Diese Analyse ist an deutlich kleineren Kollektiven
auch für Diabetiker durchgeführt worden.4 Es
zeigte sich, dass die Ereigniswahrscheinlichkeit
im Normalbefund bei Diabetikern mit 2 % deutlich
höher ist als mit ca. 0,6 % bei Nichtdiabetikern. Die
pathologischen Befunde steigen ein wenig im Offset, so dass noch immer eine gute Diskriminierung,
allerdings auf einem deutlich höheren Niveau, zu
erreichen ist.
16
Derzeit reklamiert jeder für sich, dass er auf dem
Weg zum One-Stop-Shop sei. Dazu haben wir in
Aachen große Studien durchgeführt.5 Diese zeigen:
Wenn man die Myokardszintigraphie herzphasentriggert durchführt, erhält man Zusatzinformationen,
ohne dass der Patient stärker belastet wird. Es handelt sich im Prinzip um eine verfeinerte Akquisition.
Vergleicht man die nahezu zeitgleich (ca. 1 h vorher
oder nachher) aufgenommenen MR-Bilder, werden
sehr ähnliche Wandbewegungsverhältnisse erkennbar. Werden die prognostisch relevanten Parameter
wie die Ventrikelvolumina oder die schon viel zitierte
linksventrikuläre Ejektionsfaktion in die Betrachtung
einbezogen, können wir im Vergleich zur MRT hervorragende Übereinstimmungen finden.
SPECT/CT: Schwächungskorrektur
Das Problem der Schwächungskorrektur bei der Myokardszintigraphie oder am Herzen ist vorhin schon
einmal angesprochen worden. Aufgrund eines deutlich unterschiedlichen Habitus’ weisen die Patienten
sehr unterschiedliche Schwächungsgeometrien auf.
Die Myokardszintigraphie bildete bisher traditionell
entweder mit Flächenquellen oder Punktquellen ab
(s. Abb. 2). Dies bewirkt jedoch zumeist eine erhebliche Verlängerung der Akquisitionsdauer und ist im
Endeffekt verhältnismäßig schwierig umzusetzen. An
dieser Stelle wird die Brücke zur SPECT/CT geschlagen.
Welchen Nutzen bringt uns die SPECT/CT?
1. Eine einfache und deutlich schnellere
Schwächungskorrektur als wir sie bisher
gewohnt sind
2. Eine kombinierte Darstellung der Koronarmorphologie und der myokardialen Perfusion
Flächenquelle
Multiple Linienquellen
Punktquelle mit
Conebeam-Geometrie
Symmetrische
Fanbeam-Geometrie
Bewegliche Linienquellen
Asymmetrische
Fanbeam-Geometrie
3 Nowak B: Nuklearkardiologische Methoden zur PrognoseBeurteilung und Risikostratifizierung bei koronarer Herzkrankheit. Nuklearmediziner 2004; 27: 176-185.
Abb. 2: Ältere Bilder der Schwächungskorrektur
4 De Lorenzo A, Lima RS, Siqueira-Filho AG, Pantoja MR:
Prevalence and prognostic value of perfusion defects detected
by stress technetium-99m sestamibi myocardial perfusion singlephoton emission computed tomography in asymptomatic patients
with diabetes mellitus and no known coronary artery disease.
Am J Cardiol. 2002; 90: 827-832.
5 Schaefer WM, Lipke CSA, Nowak B, Kaiser HJ, Buecker A,
Krombach G, Büll U, Kühl H: Validation of a simple quantification
routine for left venricular volumes and ejection fraction from
gated cardiac FDG PET: a comparison with cardiac magnetic
resonance imaging. Eur J Nucl Med 2003; 30: 545-553.
Symposium
Symposium
2007 2007
Wolfgang Schäfer 6.
Abbildung 3 zeigt Daten (die freundlicherweise von
Prof. Burchert aus Bad Oeynhausen zur Verfügung
gestellt wurden) zur Myokard-Perfusionsszintigraphie, bei der die Myokard-Perfusionsszintigramme
mit der CT-basierten Schwächungskorrektur korrigiert
wurden. Im Bereich der basisnahen Hinterwand kann
man erkennen, dass die Spezifität in der Hinterwand
sicherlich noch nicht zufriedenstellend ist. Werden
die Daten schwächungskorrigiert, erhält man eine
deutliche Homogenisierung. Auch in den Polartomogrammen ist eine Homogenisierung, insbesondere
der Hinterwand, zu sehen. Demnach können wir
mit der SPECT/CT relativ einfach eine exzellente
Schwächungskorrektur der Emissionsdaten durchführen. Aber die Gruppe aus Bad Oeynhausen hat
auch gezeigt, dass nicht alles Gold ist, was glänzt.
Wenn wir nicht eine 100 %ig gleiche Anordnung der
Emissions- und der CT-Daten haben, kann es durchaus passieren, dass wir zwar die Hinterwand besser
abbilden können, aber durch die Schwächungskorrektur auch Artefakte hinzukommen, die uns in der
Diagnosefindung erheblich behindern.
CT
SPECT
Fusion
ischämie ausgehen, die in der Ruhe zwar geringer
ausgeprägt ist, aber natürlich auch noch zu persistieren scheint. Die Bilder sind im vergangenen Jahr von
der SNM als Image of the Year gewertet worden. Man
muss sich dabei bewusst machen, dass die Amerikaner pro Jahr ungefähr zwölf Millionen Myokard-Perfusionsszintigraphien durchführen. Von diesen Zahlen
können wir in Deutschland nur träumen.
Die hierzu kürzlich publizierten Daten stammen vom
64-Zeiler CT und einem Algorithmus der die zwei
Stand-Alone-Geräte intelligent miteinander verknüpft.
So können wir zwei Stenosen in dem 3-D-Rendering
sehen, wovon eine Stenose für die Minderbelegung
in der Belastung im Bereich der spitzennahen Vorderwand verantwortlich ist.
Myokardiale PET: Tracer
Ich leite nun über von der SPECT/CT auf die konventionelle PET. Welche Tracer stehen uns im Moment zur
Verfügung?
F-FDG (HWZ 110 min, RC)
Vitalität: •
18
Blutfluss: •
•
•
15
O-H2O (HWZ 2 min, Ø RC)
N-NH4+ (HWZ 10min, Ø RC)
82
Rb (HWZ 76 sec, Ø RC, US)
13
F-FDG wird für die Vitalitätsdiagnostik genutzt, das
Wasser (15O-H2O) zur Perfusionsbestimmung. Mit einer Halbwertszeit von nur zwei Minuten ist Wasser
sehr gut geeignet für repetitive Messungen, allerdings
fast ausschließlich für Forschungszwecke. Dagegen
halten Ammoniak und Rubidium auch in der klinischen
Routine Einzug, vor allem in den Vereinigten Staaten.
18
ohne AC
mit AC
67-jähriger Patient, Größe 172 cm
Gewicht 80 kg
LH18111935
ohne AC
mit AC
E. Fricke, W. Burchert
Herz- und Diabeteszentrum NRW
Universitätsklinik Ruhr-Universität Bochum
Abb. 3: SPECT/CT: Schwächungskorrektur
SPECT/CT: Kombinierte Darstellung Koronarmorphologie & Perfusion
Ich leite nun über zu den Hybridsystemen SPECT/CT,
wie wir sie uns letztlich vorstellen. Phillip Kaufmann
aus Zürich stellte mir Daten zur Verfügung, die das
Polartomogramm einmal unter Belastung abbilden,
einmal unter Ruhe. Hier ist eine deutliche Minderbelegung in der Seitenwand zu sehen, die in der Ruheuntersuchung erheblich weniger ausgeprägt ist. Stellt
man sich die Herzkranzgefäße, projiziert auf das gesamte Herz, als dreidimensionales Objekt vor, ist ein
Gefäßabbruch zu sehen. Dieser Gefäßabbruch führt
dazu, dass wir von einer ausgedehnten Belastungs
Vitalitätsdiagnostik mit 18F-FDG-PET
Fallbeispiel 1: Eine Patientin, die im Bereich der Vorderwand eine deutliche Wandbewegungsstörung hat,
wurde an uns herangetragen mit der Frage: Ist dieser
Wandabschnitt vital, erholt er sich nach einer Revaskularisation? Wir erkennen, dass die Vorderwand
deutlich minderperfungiert ist, aber über einen sehr
gut erhaltenen Metabolismus verfügt. So konnten wir
voraussagen: Das Gewebe ist vital, es wird zu einer
funktionellen Erholung kommen. Diese funktionelle
Erholung ist eingetreten. Die Daten wurden im direkten
Vergleich mit dem kontrastmittelverstärkenden MRT,
durchgeführt von unserer Kardiologie und der Radiologie, erhoben (so genanntes late enhancement). Sie
zeigten ein völlig schwarzes Myokard, somit keine
Narbe – kein late enhancement. Das heißt, es wurden
keine Narben gefunden. Daraus folgt: Vitalität aus der
PET, Vitalität aus der MRT – ein konkordanter Befund.
Symposium 2007
17
6. Wolfgang Schäfer
Fallbeispiel 2: Die Kurzachsen des Patienten zeigten
eine Minderbeweglichkeit posteroseptal. Wir haben
in der Vitalitätsdiagnostik im SPECT einen Defekt und
in der PET einen Defekt diagnostiziert – danach ist
der Patient revaskularisiert worden. Wir konnten keine relevante Erholung der funktionellen Störung feststellen. Korrespondierend dazu war auch in der MRT
eine dramatische Anreicherung zu erkennen, die auf
das Vorliegen eines nahezu transmuralen Infarktgeschehens hindeutete.6
Myokardiale PET: Absolute Quantifizierung
myokardialer Blutfluss
Wasser-PET wird in der Forschung gerne eingesetzt,
obwohl die Bilder qualitativ eher schlecht sind. Man
ist aber mit einem mathematischen Trick in der Lage,
einerseits Blutpool-Bilder zu generieren, andererseits
Myokardbilder. So können wir Zeit-Aktivitätskurven
sowohl aus dem Myokard als auch aus dem Blutpool
extrahieren und dann berechnen: Wie ist der absolute myokardiale Blutfluss bei diesem Patienten in größeren Segmenten? Es bleibt festzuhalten, dass wir mit
einer relativ niedrigen Strahlenexposition, besonders
bei Wasser, ein hervorragendes Tool an der Hand
haben, um absolut zu quantifizieren.
Wir haben selbst in älteren Arbeiten gezeigt, dass
große dilatierte Ventrikel über eine deutlich kompromittierte Ruheperfusion verfügen, respektive umgekehrt, dass eine bessere LVEF mit einer besseren
Perfusion assoziiert war.
Als Longitudinal-Studie haben wir Aggrenox, ein
neues Schlaganfallmedikament, welches Dipyridamol enthält, untersucht. Als Nuklearmediziner werden wir natürlich bei Dipyridamol hellhörig. Dipyridamol hat – und dem gilt unser Interesse – neben
der Vasodilatation im Stresstest einen Thrombozyten
aggregationshemmenden Effekt. Wir konnten am
Patienten relativ kurz nach dem Schlaganfall ohne
Medikamente, und dann im Verlauf unter dem angesetzten Schlaganfallmedikament, ein deutliches Ansteigen der Herzdurchblutung nachweisen. Parallel
dazu nahm der Gefäßwiderstand deutlich ab.
Phillip Kaufmann aus Zürich hat in einem anderen
Kollektiv gezeigt, dass gerade mit der Wasser-PET mit
minimaler Strahlenexposition bei Rauchern gegenüber Nichtrauchern in der Flussreserve ein signifikanter
Unterschied ist. Dagegen bewirkte bei Nichtrauchern
6 Kuhl HP, Lipke CS, Krombach GA, Katoh M, Battenberg TF,
Nowak B, Heussen N, Buecker A, Schaefer WM: Assessment
of reversible myocardial dysfunction in chronic ischaemic heart
disease: comparison of contrast-enhanced cardiovascular
magnetic resonance and a combined positron emission tomography-single photon emission computed tomography imaging
protocol. Eur Heart J. 2006; 27: 846-853.
18
Symposium 2007
die Vitamin-C-Gabe kaum einen Unterschied in der
Flussreserve, bei den Rauchern verbesserte sie sich
deutlich. Die Untersuchung funktioniert mit Ammoniak
noch viel einfacher, da wir Bilder generieren und mit
diesen viel einfacher in die kinetische Modellierung
eintreten können.
Myokardiale PET: relative Quantifizierung
myokardiale Perfusion
Nicht nur die Berechnung der Flussreserve ist möglich, sondern auch analog zur SPECT die Darstellung
der myokardialen Perfusions-PET in relativen Bildern
– genauso, wie wir es aus der SPECT gewohnt sind.
Nachdem wir diesen Vergleich (SPECT vs. PET) an
einer Vielzahl von Patienten durchgeführt haben, sehen wir manchmal etwas besorgniserregende Bilder:
Beispielsweise können wir eine größere Ischämie im
Ammoniak-PET erkennen, die wir allerdings in der
SPECT fast gar nicht nachvollziehen können. Wir
hätten erwartet, dass sich Ammoniak wie die SPECTTracer verhalten sollte. Ischämien, die wir in der PET
ausgelöst haben, sind z. T. deutlich größer als die,
die wir mit der SPECT-Technik nachweisen konnten.
Die Situation, dass wir in Deutschland Perfusions-PET
nur als Heilversuche durchführen können, verdeutlicht den Unterschied zu den Vereinigten Staaten. Zum
Beispiel sind bei Medicare die myokardiale Vitalitätsdiagnostik sowie die Rubidium- und Ammoniak-PET als
Perfusionstracer Bestandteil der regulären Krankenversorgung. Diese Tatsache ist sicher zum Teil auch
darin begründet, dass die Amerikaner etwas schwerer
sind als wir Deutschen. Aber da wir ja aufholen, kommen wir vielleicht auch noch dorthin. Vielen Dank für
die Aufmerksamkeit.
Dr. med. Dr. rer. medic. Dipl.-Phys. Wolfgang
M. Schäfer ist kommissarischer Direktor der Klinik
für Nuklearmedizin am Universitätsklinikum Aachen.
Heinrich Schelbert 7.
7. Aktuelle Entwicklung auf dem Gebiet der PET-Diagnostik in der Kardiologie
Heinrich Schelbert
1. Will CT coronary angiography replace
myocardial perfusion imaging?
This question is I believe a very important one for us in
nuclear medicine and in nuclear cardiology. Of course,
all of you have seen those spectacular PET/CT angiographic images. In the United States, this new and
exciting technology has really caught on. So the
question is: What will be the clinical value of noninvasive CTangiography and what will be its impact
on patient diagnosis and risk stratification? This table summarizes the findings of several investigations
that compared the accuracy of CT angiography with
standard quantitative coronary angiography.1 2 3 4 5 6
As shown here for sixteen slice detectors, the sensitivities and specificities were moderate to good. Significant improvements were made with sixtyfour slice
CT systems. As indicated here, the sensitivities and
specificities were close to 100 %. The number of patients
however who were accurately identified as having coronary artery disease was lower; only 85 % of patients
in the study by Leber et al.5 and 92 % of patients in the
study by Mollet et al.6 were accurately identified with CT
angiography as having coronary artery disease.
How predictive then is noninvasive CT coronary
angiography of coronary events? A first investiga
tion has only recently been published.7 One hundred
1 Nieman K, Oudkerk M, Rensing BJ, et al. Coronary angiography. with multi-slice computed tomography. Lancet. 2001;
357: 599-603.
2 Ropers D, Baum U, Pohle K, et al.: Detection of coronary
artery stenoses with thin-slice multi-detector row spiral computed tomography and multiplanar reconstruction. Circulation.
2003; 107: 664-666.
3 Heuschmid M, Kuettner A, Schroeder S, et al.: ECG-gated
16-MDCT of the coronary arteries: assessment of image quality
and accuracy in detecting stenoses. Am J Radiol. 2005; 184:
1413-1419.
4 Leschka S, Alkadhi H, Plass A, et al.: Accuracy of MSCT
coronary angiography with 64-slice technology: first experience. Eur Heart J. 2005; 26: 1482-1487.
5 Leber AW, Knez A, von Ziegler F, et al.: Quantification of
obstructive and nonobstructive coronary lesions by 64-slice
computed tomography: a comparative study with quantitative
coronary angiography and intravascular ultrasound. J Am Coll
Cardiol. 2005; 46: 147-154.
6 Mollet NR, Cademartiri F, van Mieghem CA, et al.: Highresolution spiral computed tomography coronary angiography
in patients referred for diagnostic conventional coronary angiography. Circulation. 2005; 112: 2318-2323.
7 Pundziute G, et al: Prognostic Value of Multislice Computed Tomography Coronary Angiography in Patients With Known or Suspected
Coronary Artery Disease. J Am Coll Cardiol. 2007; 49: 62-70.
patients with suspected or unknown coronary artery
disease were submitted to sixteen slice CT angiography.
They were followed for an average 16-month period.
The negative predictive value of a normal CT coronary
angiogram was 100 %, in other words, none of these
individuals had a cardiac event. On the other hand,
in patients with any CT angiographic findings of
coronary artery disease, the cardiac event rate was
30 %. This reported high cardiac event rate is of concern because it seems to be inconsistent with that of
other studies. Yet, one of the reasons for this very high
event rate is that the endpoints of the study included,
in addition to death or nonfatal myocardial infarction,
hospitalization for angina as well as revascularization.
Besides being only “soft endpoints,” there is concern
that these two endpoints were indeed related to or
even prompted by the CT angiographic findings.
The second reason for why the findings of this CT
angiographic outcome study appear inconsistent with
other findings is shown here. In a comparison study
between CT angiography, intracoronary ultrasound,
and standard invasive coronary angiography, the
authors conclude that “measurements of plaque and
lumen areas derived by CT correlated well with intravenous coronary ultrasound findings,” but then point
out that “a major limitation is the insufficient ability
of CT to exactly quantify the degree of stenosis.”8
Similar observations were made in other studies, again
comparing CT angiographic findings to standard
coronary angiography and further, to myocardial
stress-rest perfusion imaging with either SPECT or with
PET.9 For coronary stenosis ranging from 50-70 %, as
determined by CT angiography, that is stenosis conventionally considered to be hemodynamically significant, only about 30 % were associated with stress induced perfusion defects and hence, were considered
to be functionally and not only anatomically significant.
On myocardial perfusion imaging, as shown by the
green bar, a normal CT angiogram was highly accurate in ruling out the presence of functionally obstructive
8 Leber AW, Knez A, von Ziegler F, et al.: Quantification of
obstructive and nonobstructive coronary lesions by 64-slice
computed tomography: a comparative study with quantitative
coronary angiography and intravascular ultrasound. J Am Coll
Cardiol. 2005; 46: 147-154.
9 Dorbala S, Hachamovitch R, Di Carli MF, et al.: Myocardial Perfusion Imaging and Multidetector Computed Tomographic Coronary Angiography: Appropriate for All Patients With
Suspected Coronary Artery Disease? J Am Coll Cardiol. 2006;
48: 2515-2517.
Symposium 2007
19
7. Heinrich Schelbert
coronary lesions because all stress myocardial perfusion images were normal. Let us further compare
the limited accuracy of CT angiography to that of
PET stress-rest perfusion imaging for the detection of
coronary disease. An example of a rubidium-82 PET
study is shown here and shows an unequivocal stress
perfusion defect. Here, the findings are made in 8
investigations including a total of 1191 patients are
summarized. PET stress-rest perfusion imaging detected
coronary artery disease with a 90 % sensitivity and a
92 % specificity, when compared to standard invasive
coronary angiography (see fig. 1).
PET
100
80
PET/CT
90% 92%
100
Sensitivity
Specificity
Sensitivity
Specificity
40
20
20
0
83%
80
60
60
40
93%
8 investigations
with 1191 patients
0
64 patients (62±15 yrs,
BMI 31±8 (17-54) kg/m2
Sampson et al, J Am Coll Cardiol 2007;49:1052-8
fig. 1: Detection of Coronary Artery Disease with PET and
PET/CT Stress-Rest MPI
In a more recent study, PET/CT combined with
rubidium-82 stress-rest perfusion imaging demonstrated a sensitivity of 93 % and a somewhat lower
specificity of 83 %.10 The authors suspected that misalignment of the CT attenuation images with the emission
images may have lead in some instances to false
positive results and accounted for the somewhat lower
specificity.9 Dorbala et al. addressed one limitation
of stress-rest perfusion imaging that is the failure to
consistently detect left main or balanced coronary
artery disease. They took advantage of a feature
unique to PET that is acquisition of ECG gated perfusion
images during peak stress, and calculated the change
in left ventricular ejection fraction from rest to stress.9
Dipyridamole induced hyperemia is known to be
associated with an increase in contractile state in the
normal myocardium. In regions with stress-induced
defects however, subendocardial ischemia attenuates
or abolishes this increase in contractile function.
10 Sampson UK , Dorbala S, Limaye A, Kwong R, et al.:
Diagnostic accuracy of rubidium-82 myocardial perfusion
imaging with hybrid positron emission tomography/computed
tomography in the detection of coronary artery disease. J Am Coll
Cardiol. 2007; 49: 1052-1058.
20
Symposium 2007
The slide here shows an example of a patient with
a normal stress-rest rubidium-82 perfusion image.
The left ventricular ejection fraction determined from
the gated images is 58 % at rest and, as seen here,
declines to 39 % during stress despite the apparently
normal perfusion images.11 The coronary angiogram,
shown here, reveals a severe left main stenosis. The
stress-related decline in the ejection fraction thus correctly identified the presence of extensive coronary artery disease. This slide summarizes the findings of the
Dorbala study. In normal individuals, the ejection fraction, as determined from the gated perfusion images,
increases from rest to stress by an average of 5 %; it also
increased in single and in dual vessel disease, though
somewhat less. Importantly however, in triple vessel
and in left main disease, the ejection fraction declined
by about 7 %. Another approach for identifying the
extent of coronary artery disease entails measurements
of myocardial blood flow and its response to vasodilator stress as is also now possible with PET. Taken
together, PET thus holds considerable promise for the
accurate identification of coronary artery disease and
for defining its extent and severity.
What then is the impact of PET relative to SPECT
perfusion imaging on patient management? This question has recently been addressed by Merhige et al.12
In their study, 2000 patients were evaluated with
PET and compared to 100 patients studied earlier
with SPECT. The pre-test likelihood of coronary artery
disease was similar for both patient groups. However, the post-test utilization of coronary angiography
was significantly less in patients studied with PET as
compared with SPECT (13 % versus 34 %, respectively) without any difference in mortality but at a cost
saving of 30 %. Moreover, patients studied with PET
were less likely to undergo coronary artery bypass
grafting than patients studied with SPECT. It seems
to me that one of the reasons for the lower postutilization of coronary angiography is, as other studies have reported, the higher interpretive confidence
of PET, that is, the greater certainty that a given study
is definitely normal or definitely abnormal, so that the
lower number of equivocal perfusion imaging studies
reduces the need for further diagnostic tests.
As reported for SPECT perfusion imaging, the extent of coronary artery disease or the extent of stress11 Dorbala S, et al.: Value of Vasodilator Left Ventricular Ejection
Fraction Reserve in Evaluating the Magnitude of Myocardium at
Risk and the Extent of Angiographic Coronary Artery Disease:
A 82Rb PET/CT Study. J Nuc Med. 2007; 48: 349-358.
12 Merhige, et al.: Impact of myocardial perfusion imaging
with PET and (82)Rb on downstream invasive procedure utilization, costs, and outcomes in coronary disease management.
J Nuc Med. 2007: 48: 1069-1076.
Heinrich Schelbert 7.
induced perfusion defects is highly predictive of subsequent cardiac death and nonfatal myocardial infarction. For example, the cardiac death rate is very low
in individuals with normal perfusion images, but rises
to 2.9 % and to 4.2 % in individuals with moderate or
with severe stress-induced ischemia.13 How then does
perfusion imaging, especially with PET, contribute
to the overall assessment of cardiac risk? This slide compares several parameters as described in a
report by Iskandrian et al. Gender alone contains some
predictive value.14 When exercise stress is added,
the predictive accuracy increases though not significantly. The addition of coronary angiography raises the
predictive value further but significantly increases when
SPECT imaging is added. The same is likely to apply
also to PET, given its higher diagnostic performance.
Importantly however, when coronary angiography is
excluded, the predictive value remains high and does
not decline. Thus, it would appear that stress-rest
perfusion imaging may assume a central role for predicting cardiac events and for risk stratification.
PET might become even more important in the future,
given the recently published findings of the Courage
Trial. This trial found no difference in outcomes of
patients with stable coronary artery disease who underwent optimum medical treatment when compared
to a similar group again with optimum medical treatment but also with percutaneous coronary interventions.15 What one might therefore conclude that in the
future there will be less of a need for invasive coronary
angiography and, perhaps, for CT angiography
while there may be a greater need for stress-rest
myocardial perfusion imaging.
2. Can PET/CT identify the vulnerable atherosclerotic plaque?
Several speakers have already referred to imaging of
the atherosclerotic plaque. Noninvasive approaches
for imaging the atherosclerotic plaque have indeed
attracted considerable interest. This is because we now
know that the majority of acute coronary events and
myocardial infarctions result from rupture and erosion
of atherosclerotic plaques. Different from what we had
13 Hachamovitch R, Berman DS, Shaw LJ, et al.: Incremental
prognostic value of myocardial perfusion single photon emission computed tomography for the prediction of cardiac death:
differential stratification for risk of cardiac death and myocardial
infarction. Circulation. 1998; 97: 535-543.
14 Iskandrian AA, Chae SC, Heo J, et al.: Independent and
incremental prognostic value of exercise single-photon emission
computed tomographic (SPECT) thallium imaging in coronary
artery disease. J Am Coll Cardiol. 1993; 22: 665-670.
15 Boden WE, et al.: Optimal Medical Therapy with or
without PCI for Stable Coronary Disease. N Engl J Med. 2007;
356: 1503-1526.
thought earlier, it is now clear that most of these events
occur in coronary arteries with only mild disease or
with sub-critical stenoses rather than in vessels with
high grade, hemodynamically significant lesions.16
Findings by Rudd et al. several years ago indicated the possibility of imaging with PET and
CT the potentially vulnerable atherosclerotic plaque.16
An example of one of their patients with a
recent cerebrovascular event and carotid artery
disease is shown on this slide. F-18 deoxyglucose PET images of the neck are compared to intravenous contrast CT angiographic images. The focally
increased F-18 deoxyglucose uptake in the right neck
co-localizes on the fusion images with the angiographically visualized stenosis of the carotid artery on the
CT images. Histopathology and autoradiography with
C-14 labeled deoxyglucose of an atherosclerotic
plaque, as seen on the next slide, shows the thin
fibrous cap, the lipid core and numerous macrophages. The C-14 activity is seen to colocalize
with macrophages, suggesting retention of F-18
deoxyglucose in macrophages. Studies by Tawakol
et al., again in patients with carotid artery disease,
demonstrated a direct correlation between the
F-18 deoxyglucose concentration in atherosclerotic
plaques and the number of macrophages.17 If the
F-18 deoxyglucose concentration in an atherosclerotic plaque does in fact accurately reflect the
number of macrophages and thus, the severity of
plaque inflammation, it then should be possible
to obtain noninvasively a measure of the potential plaque vulnerability. Tawakol et al. did in fact
explore this possibility. Based on available histopathologic data from patients with fatal myocardial
infarctions, the carotid artery lesions were grouped
by the fraction of macrophages in plaques. When
grouped in this way, F-18 deoxyglucose concentrations were significantly higher in lesions considered
vulnerable as compared to less vulnerable or stable
lesions. This then suggests that PET/CT measurements
of the F-18 deoxyglucose concentration in vascular plaques may offer a measure of the severity of plaque inflammation and, possibly, of its potential vulnerability.
Will there be a clinical role of PET/CT imaging of
atherosclerotic plaques and will it be relevant? While
the detection of potentially vulnerable plaques especially
16 Rudd JH, Warburton EA, Fryer TD, et al.: Imaging atherosclerotic plaque inflammation with [18F]-fluorodeoxyglucose positron
emission tomography. Circulation. 2002; 105: 2708-2711.
17 Tawakol A, Migrino RQ, Bashian GG, et al.: In vivo 18Ffluorodeoxyglucose positron emission tomography imaging
provides a noninvasive measure of carotid plaque inflammation
in patients. J Am Coll Cardiol. 2006; 48: 1818-1824.
Symposium 2007
21
7. Heinrich Schelbert
in the coronary circulation will likely remain difficult and
challenging, PET imaging of atherosclerotic plaques
may offer an opportunity for assessing the effects of
plaque stabilizing therapy. In a recently reported clinical investigation, 43 consecutive patients with carotid
artery F-18 deoxyglucose uptake on whole body
PET/CT were randomized to a diet and a simvastatin
lipid lowering group.18 F-18 deoxyglucose PET/CT
was repeated after three months. In this example of
a patient in the dietary group, extensive F-18 deoxyglucose uptake is seen in both carotid arteries at baseline; no change is seen after 3 months. This is different in the next example of a patient in the simvastatin
treatment group, where the intense carotid artery F-18
deoxyglucose uptake at baseline is no longer visualized at follow-up. The next slide summarizes the
findings in the 43 patients. The carotid artery F-18
deoxyglucose uptake significantly declined in the
simvastatin treatment group while no significant change
occurred in the diet control group. Effects of lipid
lowering on vascular lesions have in fact been shown
previously with MRI;19 however, significant changes
were noted only after 12 months as compared to only
3 months in the PET study. This then suggests that F-18
deoxyglucose offers an opportunity for monitoring the
efficacy of treatments intended to reduce vascular inflammation and to stabilize atherosclerotic plaques.
3. Is the noninvasive identification of early
preclinical coronary atherosclerosis possible?
The slide here illustrates the development and
progression of coronary artery disease.20 Early
stages of atherosclerosis are associated with lipid deposition and thickening of the vessel wall; there is vascular
remodeling while, importantly, the vessel lumen
remains fully preserved. With progression of the
disease, atherosclerotic plaques develop; the vessel
lumen may remain fully preserved or be compromised
only mildly. Rupture or erosion of plaques leads to
acute coronary events. As mentioned earlier, identification of potentially vulnerable plaques may indeed
be possible with PET/CT and F-18 deoxyglucose at
least in the great arteries. Later stages of the disease
are associated with luminal narrowing and ana18 Tahara N, Kai H, Ishibashi M, et al.: Simvastatin attenuates
plaque inflammation: evaluation by fluorodeoxyglucose positron
emission tomography. J Am Coll Cardiol. 2006; 48: 1825-1831.
19 Corti R, Fuster V, Fayad ZA, et al.: Effects of aggressive
versus conventional lipid-lowering therapy by simvastatin on
human atherosclerotic lesions: a prospective, randomized,
double-blind trial with high-resolution magnetic resonance
imaging. J Am Coll Cardiol. 2005; 46: 106-112.
20 Naghavi M, Libby P, Falk E, et al.: From vulnerable plaque
to vulnerable patient: a call for new definitions and risk assessment strategies: Part I. Circulation. 2003; 108: 1664-1672.
22
Symposium 2007
tomical stenosis that compromise coronary blood flow.
It is this late stage that myocardial perfusion imaging
either with SPECT or with PET identifies. The question
I would like to address is whether we also can identify very early stages of the disease process, that is at
a time before structural alterations have occurred and
when the disease process is perhaps still reversible.
It may in fact be possible. With measurements of
myocardial blood flow we can determine the responsiveness of the coronary circulation to adrenergic
and pharmacologic vasodilator stimuli. Myocardial
blood flow can readily be measured with PET and
radiotracers like O-15 labeled water, rubidium-82
or with N-13 ammonia. To determine whether functional alterations of the coronary circulation could in
fact be demonstrated in apparently normal individuals
yet with risk factors for coronary artery disease, we
measured myocardial blood flow with N-13 ammonia
and PET at rest, then during adrenergic stimulation with
cold pressor testing and again during pharmacologic
vasodilation with dipyridamole.21 The flow response
to cold depends on the adrenergically stimulated
increase in cardiac work but importantly, is modulated
by the endothelium whereas the flow response to
pharmacologic vasodilation reflects the integrated
vasodilator capacity, the sum of endothelial and
vascular smooth muscle control. When compared to a
control group of individuals without risk factors for
coronary artery disease, myocardial blood flow at rest
and during dipyridamole stimulation were normal in the
at-risk individuals. However, the flow response to cold
pressor testing was significantly diminished. With
cold pressor testing, immersion of a hand in ice cold
water prompts an immediate increase in heart rate and
blood pressure, and consequently, in cardiac work. It is
associated in normal individuals with a proportionate
flow increase. Attenuation of this normal flow response
in the individuals at risk suggests that vasoconstrictor
forces elicited by adrenergic stimulation are no longer
adequately balanced by vasodilator forces, most likely
because of a reduction in the nitric oxide bioavailability
due to endothelial dysfunction.
This finding differed from those of other investigators
who observed that risk factors did in fact impair
the total vasodilator capacity. We therefore asked
whether conventional risk factors selectively targeted
the endothelium or affected also the total integrated vascular function. To answer this question, we
measured coronary circulatory function in groups of
21 Schindler TH, Zhang XL, Vincenti G, et al.: Diagnostic
value of PET-measured heterogeneity in myocardial blood flows
during cold pressor testing for the identification of coronary
vasomotor dysfunction. J Nucl Cardiol. 2007; 14: 688-697.
Heinrich Schelbert 7.
individuals with insulin resistance of increasing severity.
As Prior et al. had reported, flow responses to cold
were already diminished in individuals with the mildest
form of insulin resistance but progressively worsened
with more severe states of insulin resistance.22 Conversely,
the total vasodilator capacity remained fully preserved
in milder states of insulin resistance as for example in
normoglycemic insulin resistance and impaired glucose
tolerance but significantly declined in individuals with
normotensive, and even more so, hypertensive type
2 diabetes. This then suggests a possible association
between the magnitude of the cardiac risk and the
degree of functional compromise. It may indeed
initially be confined to the endothelium but subsequently
encroaches upon the vascular smooth muscle. Yet, it remains
uncertain whether this functional progression depends
on the number of risk factors or on the degree of endothelial dysfunction alone or whether dysfunction of the endothelium and the vascular smooth muscle occur in parallel.
It also remains uncertain whether such progressive
vascular dysfunction is related to the duration of the disease
with a possible development of structural alterations.
It seems to me that there may indeed be a clinical or
practical role for measurements of coronary responsiveness. One is the assessment of cardiac risk, a second
one the assessment of risk modification strategies and,
finally, the possibility of assessing the efficacy of novel
vasoactive drugs. If in fact an abnormal responsiveness
of the coronary circulation reflects endothelial dysfunction, then it should contain predictive information.
This in fact has been demonstrated by Schindler et al.,
who followed individuals with angiographically normal
coronary arteries for an average period of 18 months
after cold pressor flow responses had been measured
with PET.23 As seen in this image, a normal flow
response was associated with a 95 % event free
survival rate which was significantly lower (72 % and
61 %) for diminished or absent flow responses to cold.
Flow responses to cold pressor testing can be fully
restored pharmacologically as shown with short term
administration of PPARγ agonist or, more recently, of
angiotensin receptor blockers.24 Increased production
22 Prior JO, Quinones MJ, Hernandez-Pampaloni M, et al.:
Coronary circulatory dysfunction in insulin resistance, impaired
glucose tolerance, and type 2 diabetes mellitus. Circulation.
2005; 111: 2291-2298.
23 Schindler TH, Nitzsche EU, Schelbert HR, et al.: Positron
emission tomography-measured abnormal responses of myocardial blood flow to sympathetic stimulation are associated
with the risk of developing cardiovascular events. J Am Coll
Cardiol. 2005; 45: 1505-1512.
24 Quinones MJ, Hernandez-Pampaloni M, Schelbert H,
et al.: Coronary vasomotor abnormalities in insulin-resistant
individuals. Ann Intern Med. 2004; 140: 700-708.
of angiotensin in dysfunctional endothelium served
as rationale for the administration of the angiotensin receptor blocker. Administration of Valsartan for
12 weeks in individuals with impaired glucose tolerance was associated with restoration of the flow
response to cold that however reverted to the abnormal baseline state after Valsartan had been discontinued for 3 months. An important question is whether
such drug mediated restoration of endothelial function
would improve the long term outlook of at risk patients.
Direct evidence is still missing but findings made in a
study that assessed endothelial function of the brachial
artery might suggest so.25 That study included 400
consecutive post-menopausal women with hypertension.
On brachial artery flow measurements at baseline,
the flow-mediated diameter increase as a measure
of endothelial function was diminished in all women.
After 6 months of aggressive antihypertensive treatment, forearm blood flow measurements were repeated.
Improvements in endothelial function were associated
with an event-free survival of 94 % during the
67 month follow-up period as compared to an only
79 % event free survival in women with persistently
abnormal endothelial function. This then suggests that
therapeutic targeting of endothelial dysfunction may
in fact translate into long term benefits. In addition, as
mentioned above, such benefits might be predictable
through repeat measurements of myocardial blood
flow.
To summarize, PET and PET/CT offer exciting new
possibilities for the noninvasive study of the cardiovascular system in humans. Not only can coronary
artery disease be defined and quantified more accurately and precisely than has been possible with conventional SPECT, but the responsiveness of the cardiovascular system and biological alterations of the arterial wall can now be evaluated with PET. With these
capabilities, detection of functional alterations early
in the disease process and of functional consequences
of structural alterations in advanced disease will be
possible. This then offers the exciting prospect of early
disease detection, more accurate risk assessment and
indivualization of treatment strategies.
Prof. Dr. med. Heinrich Schelbert ist an der
David Geffen School of Medicine at UCLA, University
of California in Los Angeles, USA, als Arzt tätig. Er
gilt als Experte auf dem Gebiet der kardiologischen
Nuklearmedizin und PET/CT-Diagnostik.
25 Modena MG, Bonetti L, Coppi F, Bursi F, Rossi R: Prognostic
role of reversible endothelial dysfunction in hypertensive postmenopausal women. J Am Coll Cardiol. 2002; 40: 505-510.
Symposium 2007
23
8. Wolfgang Mohnike
8. Erster Erfahrungsbericht seit Inbetriebnahme der PET/CT high resolution –
Potenziale für die Herz- und Krebsdiagnostik
Wolfgang Mohnike
Die PET/CT lässt sich nicht nur im Bereich der Kardiologie sondern auch in der Krebsdiagnostik zur Darstellung der Gefäße einsetzen. Zuerst wird also auf
die Gefäßdarstellung in der Onkologie eingegangen,
bevor das eigentliche Thema – die Kardiologie – behandelt wird.
1. Gefäßdarstellung in der Onkologie
Bezogen auf Krebserkrankungen werden in Europa
etwa 29 % der PET-Untersuchungen beim Lungenkrebs
durchgeführt, 17 % beim kolorektalen Karzinom,
24 % beim Lymphom und 23 % beim Mammakarzinom und anderen Tumorerkrankungen. Die restlichen
7 % sind Untersuchungen der Kopf-Hals-Tumore.
Fragestellungen, die zurzeit in der Entwicklung begriffen
sind, sind die Anwendung von PET bei Brustkrebs und
beim Prostatakarzinom. Nach einer Analyse der Firma
General Electric wurden im Jahr 2006 in Deutschland
614 PET-Untersuchungen pro einer Million Einwohner
durchgeführt. In Italien und den BeNeLux-Ländern sind
Zumindest die PET/CT-Untersuchung dieser Tumorerkrankung kann nun zu Lasten der gesetzlichen
Krankenkassen abgerechnet werden.
Die PET/CT spielt bei Krebserkrankungen sowohl in
der Diagnostik (Datenflut durch Erhöhung der räumlichen und zeitlichen Auflösung der MRT und CT,
Hybridtechnik als Ordnungsprinzip; Unterscheidung
benigne/maligne Läsionen; Staging) als auch bei
der Therapiesteuerung (Erkennung von Resttumoren;
quantitative Ermittlung des Therapieansprechens;
Identifikation von therapeutischen Targets/Zielvolumina)
eine wesentliche Rolle.
Einige wenige Fälle aus der Onkologie sollen zeigen,
dass die PET/CT high resolution hier tatsächlich etwas
Neues bringt.
Bei einer Patientin mit Zustand nach Mammakarzinom
wurden ansteigende Tumormarker gemessen, ohne
dass die konventionelle Diagnostik (CT, Szintigraphie,
Sonographie) fündig wurde. Mit
Estimated New Cases*
der PET/CT konnten aufgrund der
Males Females
Breast
211.240
32%
Prostate
232.090
33%
exzellenten räumlichen Auflösung
Lung
and
Bronchus
79.560
12%
Lung and Bronchus
93.010
13%
Colon and Rectum
73.470
11%
Colon and Rectum
71.820
10%
metabol aktive Lymphommassen
Uterine Corpus
40.860
6%
Urinary Bladder
47.010
7%
lokalisiert werden.
Non-Hodgkin Lymphoma
27.320
4%
Melanome of the Skin
33.580
5%
Melanome of the Skin
26.000
4%
Non-Hodgkin Lymphoma
29.070
4%
Hierbei stellt sich die Frage,
Ovary
22.220
3%
Kidney and Renal Pelvis
22.490
3%
Thyroid
19.190
3%
Leukemia
19.640
3%
wie hoch die Auflösung eines
Urinary Bladder
16.200
2%
Oral Cavity and Pharynx
19.100
3%
PET/CT-Gerätes sein muss, um
Pancreas
16.080
2%
Pancreas
16.100
2%
All Sites
662.870
100%
All Sites
710.040
100%
Kosten und Nutzen in einem
vertretbaren Rahmen zu halten.
Estimated Deaths
Lung and Bronchus
73.020
27%
Lung and Bronchus
90.490
31%
Untersuchungen von ZellpopulatiBreast
40.410
15%
Prostate
30.350
10%
Colon and Rectum
25.750
10%
onen des nicht-kleinzelligen BronColon and Rectum
28.540
10%
Ovary
16.210
6%
Pancreas
15.820
5%
chialkarzinoms (NSCLC) und
Pancreas
15.980
6%
Leukemia
12.540
4%
Leukemia
10.030
4%
Esophagus
10.530
4%
des Glioblastoms zeigten, dass
Non-Hodgkin Lymphoma
9.050
3%
Liver and Intrahepatic Bile Duct
10.330
3%
Uterine Corpus
7.310
3%
zwischen 105 und 106 Zellen
Non-Hodgkin Lymphoma
10.150
3%
Multiple Myeloma
5.640
2%
Urinary Bladder
8.970
3%
nötig sind, um ein deutliches PETBrain and Other Nervous System
5.480
2%
Kidney and Renal Pelvis
8.020
3%
All Sites
275.000
100%
All Sites
295.280
100%
Signal auszulösen.1 Dies entTen Leading Cancer for the Estimated New Cancer Cases and Deaths, by Sex, US, 2005
spricht einer räumlichen Auflösung im Labor von etwa 1 mm.
American Cancer Society, Surveillance Research, 2006
Besonders bei sehr kleinen TumoAbb. 1: Die zehn häufigsten Krebsneuerkrankungen und die
ren ist neben der räumlichen Auflösung natürlich auch
häufigsten durch Krebs verursachten Todesfälle
die Zuordnung zu den entsprechenden anatomischen
Strukturen sehr wichtig. Ein Beispiel hierfür ist der
es etwa viermal so viele PET-Untersuchungen gewesen.
1 Fischer BMB, Olsen MWP, Ley CD, Klausen TL, Mortensen J,
Entsprechend der Häufigkeit der Neuerkrankungen wäHøjgaard L, Kristjansen PEG: How few cancer cells can be
ren Brustkrebs und Lungenkrebs bzw. hinsichtlich der Todetected by positron emission tomography? A frequent question
desfälle, die durch Krebs verursacht werden, vor allem
addresses by an in vitro study. Eur J Nucl Med Mol Imaging.
2006; 33: 697-702.
der Lungenkrebs, wichtige Indikationen (s. Abb. 1).
*Excludes basal and squamous cell skin cancers and in situ carcinoma except urinary bladder. Estimates are rounded to the nearest 10.
Note: Percentage may not total 100% due rounding.
24
Symposium 2007
Wolfgang Mohnike 8.
angeborene Hyperinsulinismus bei Säuglingen. Wir
untersuchten in unserem Haus einen sechs Wochen
alten männlichen Säugling mit Nesidioblastose und
konnten den Herd, dargestellt mit Fluor 18-DOPA, in
der PET/CT entdecken. Die 1,3 cm große Läsion lässt
sich im OP-Situs aber weder durch den Tastbefund
noch durch die Farbe erkennen. Somit ist es für den
Kinderchirurgen extrem kompliziert, die Stelle zu finden, die chirurgisch zu entfernen ist. Durch die überlagerte Gefäßdarstellung in der PET/CT kann der
Herd im Situs jedoch sichtbar gemacht werden und
der Kinderchirurg erhält so wertvolle Hinweise. Insofern ist die Gefäßdarstellung auch bei onkologischen
Fragestellungen durchaus von Bedeutung.
2. Gefäßdarstellung in der Kardiologie
Aber auch bei koronaren Herzerkrankungen kann
die PET/CT in der Diagnostik (Unterscheidung funktionell/organisch; Indikation zur invasiven Diagnostik;
Staging) sowie in der Therapie (Entscheidung invasiv/
medikamentös; quantitative Ermittlung des Therapieansprechens) sinnvoll angewandt werden. Nach Lindner
et al.2 stellt sich die Situation in Deutschland folgendermaßen dar: 2005 wurden in Baden-Württemberg
838 invasive Koronarangiographien sowie 74 Myokardszintigraphien durchgeführt. Im Saarland, in Thüringen und in Schleswig-Holstein wurden im Vergleich
zu Myokardszintigraphien invasive Koronarangiographien noch häufiger durchgeführt. In Berlin liegt das
Verhältnis dagegen günstiger: 324 Szintigraphien zu
960 invasiven Untersuchungen. Immer noch kein sehr
wünschenswertes Verhältnis, wenn man bedenkt, dass
die Myokardszintigraphie sehr wohl eine geeignete
Methode zu sein scheint, um das Risiko eines Herzpatienten zu bestimmen. Patienten mit einem unauffälligen Myokardszintigramm erleiden sehr viel seltener
einen Infarkt oder Herztod als Patienten mit einem
hochpathologischen Myokardszintigramm.3
Wie können sich die nuklearmedizinische, also die
PET- oder die SPECT-Diagnostik, und die MultisliceDetektor-CT (MDCT) ergänzen? Nach Hacker et al.
(2007)4 besitzt die gefäßbasierte MDCT-Angiographie eine gute Sensitivität, eine gute Spezifität und
2 Lindner O, Burchert W, Bengel FM, et al.: Myocardial perfusion scintigraphy in Germany. Results of the 2005 query and
current status. Nuklearmedizin. 2007; 46: 49-55.
3 Lindner O, Rusche H, Schäfers M, Schober O, Burchert W:
Aktuelle Konzepte der Myokardperfusionsszintigraphie. Myocardial Perfusion SPECT: Current Concepts. Deutsches Ärzteblatt 104. 2007; 14: 952-958.
4 Hacker M, Jakobs T, Hack N, Nikolaou K, et al.: Combined
use of 64-slice computed tomography angiography and gated
myocardial perfusion SPECT for the detection of functionally
relevant coronary artery stenoses - First results in a clinical
setting concerning patients with stable angina. Nuklearmedizin. 2007; 46: 29-35.
eine gute Genauigkeit mit relativ hohem negativen
Vorhersagewert. Wird die MDCT-Angiographie mit
der Myokard-Perfusionsszintigraphie kombiniert,
steigt die Sensitivität von 81 % auf 85 %, die Spezifität von 95 % auf 97 % und die Genauigkeit von
91 % auf 96 %.
Folgende drei Fallbeispiele wurden mit dem in Berlin
stehenden Gerät gewonnen:
1. Ein Patient mit einer mäßigen Angina pectoris und
keiner weiteren Herzerkrankung ist auf dem Ergometer bis 125 Watt belastbar. Der Kalziumscore zeigt
eine mäßige Koronar-Kalzifizierung. Die CT zeigt
eine mittelgradige Plaque im LM-Bereich und geringer
im LAD-Bereich und erstem Diagonalast, die CX ist
unauffällig. Das MIBI-SPECT zeigt belastungsabhängig
anteroseptal Perfusionsstörungen (s. Abb. 2). Die
FDG-PET ist unauffällig.
Abb. 2: CT/MIBI-SPECT: belastungsabhängige anteroseptale
Perfusionsstörungen
2. Das nächste Beispiel ist ein Patient nach AortoCoronarer-Venen-Bypass-Operation (1994), vierfacher Stentimplantation und einem Myokardinfarkt
(1990). Er ist bis 50 Watt auf dem Ergometer belastbar, der Kalziumscore zeigte eine ausgeprägte Koronar-Kalzifizierung. Mit der CT-Angiographie konnte
die Durchgängigkeit der Bypässe beurteilt werden.
Die SPECT zeigte eine Durchblutungsverminderung
anterolateral sowie im Hinterwandbereich. In der
FDG-PET ist deutlich eine Narbe zu sehen (s. Abb. 3,
folgende Seite).
Symposium 2007
25
8. Wolfgang Mohnike
Die Einzelfalldarstellungen zeigen einerseits das diagnostische Potenzial der angewandten Untersuchungsverfahren, andererseits jedoch auch die Komplexität der
Aussagen. Unsere ersten Ergebnisse deuten
hier in Richtung einer intensiven interdisziplinären Zusammenarbeit. Wie Voltaire sollten
wir die Frage stellen, ob es jemanden gibt,
der so weise ist, dass er aus den Erfahrungen
anderer lernt. Die Fülle der gewonnen Daten
durch kombinierte Techniken kann nur gemeinsam und interdisziplinär durch intensive
Diskussion zwischen Nuklearmedizinern, Kardiologen, Radiologen bewältigt werden.
Professor Dr. med. Wolfgang Mohnike ist Vorsitzender des PET e.V. sowie
Mitbegründer des Diagnostisch Therapeutischen Zentrums am Frankfurter Tor
Berlin. Er ist Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin.
Abb. 3: CT/FDG-PET: Narbe
Abb. 4: CT-Angiographie: Kalzifizierung außerhalb der
Bypassgefäße, multiple Plaques in den Koronaranteilen
3. Der letzte Patient erlitt 1998
einen Vorderwandinfarkt aus völliger Symptomlosigkeit heraus.
Nach einem akuten sechsfachen
Bypass hat er sein Leben dramatisch umgestellt. Jetzt ist er bis
125 Watt sehr gut belastbar und
beschwerdefrei. Der Kalziumscore ist aufgrund der Vorerkrankung weiterhin sehr hoch. Die
CT-Angiographie zeigte beträchtliche Kalzifizierung außerhalb
der Bypassgefäße, unauffällige
Kontrastmittel-Füllung der sechs
Bypässe und multiple Plaques in
den anschließenden peripheren
Koronaranteilen (s. Abb. 4). Die
MIBI-SPECT zeigte mäßiggradige Perfusionsstörungen anteroseptal/apical und war sonst unauffällig. Die FDG-PET zeigte die
Narbe.
26
Symposium 2007
Wolfgang Burchert 9.
9. Nuklearkardiologische Untersuchungsmöglichkeiten beim Diabetes mellitus
Wolfgang Burchert
Es gibt noch keine größeren Studien hinsichtlich der
diagnostischen Wertigkeit der Positronen-EmissionsTomographie bei Patienten mit Diabetes mellitus und
koronarer Herzkrankheit. Daher wird in diesem Beitrag der Fokus auf der SPECT (Single Photon Emission
Computed Tomography) liegen.
Diabetiker stellen eine sehr große Patientengruppe
dar. Zwischen 50 und 75 % der Diabetiker sterben an kardiovaskulären Erkrankungen, also an
Erkrankungen ihrer Gefäße. Die Diagnose der Koronaren Herzkrankheit (KHK) ist daher bei dieser Patientengruppe besonders wichtig. Für das klinische
Management braucht man darüber hinaus ein Verfahren, welches Informationen für das individuelle
Krankheitsrisiko liefert. Auch das Problem der stummen Myokardischämie scheint bei Diabetikern häufiger als bei Nicht-Diabetikern zu sein. Es stellt sich
als besondere Herausforderung dar, in dieser großen
Patientengruppe die herzkranken Patienten zu erkennen und einer effektiven Therapie zuzuführen.
Der Diabetes mellitus stellt per se ein Risikoäquivalent für eine KHK dar. Dieser Zusammenhang
ist noch gar nicht so lange bekannt. Haffner hat
1998 aufgezeigt, dass Diabetiker ohne vorher bekannte KHK ein ähnlich hohes Risiko eines Myokardinfarktes oder kardiovaskulären Todes haben
wie andere Patienten ohne Diabetes nach einem
bereits abgelaufenen Myokardinfarkt.1 Dabei wird
der Patient mit dem abgelaufenen Myokardinfarkt
medizinisch sehr intensiv betreut. Diabetiker werden demgegenüber vielfach immer noch primär mit
Fokus auf Ihren Zuckerstoffwechsel behandelt. Die
besondere Problematik der Patienten mit Diabetes,
nämlich ihr hohes kardiovaskuläres Risiko, wird
häufig nicht adäquat berücksichtigt.
Aufgrund dieser Tatsachen wird seit Ende der 90er
Jahre vermehrt der Zusammenhang von Diabetes
und kardiovaskulären Erkrankungen erforscht. Es
hat sich gezeigt, dass die Myokardszintigraphie
bei Diabetikern eine ähnliche Treffsicherheit wie
bei Nicht-Diabetikern erreicht. Dies gilt für ergometrische wie auch pharmakologische Belastungsver1 Vgl.: Haffner SM, Lehto S, Rönnemaa T, Pyörälä K, Laakso
M: Mortality from coronary heart disease in subjects with type
2 diabetes and in nondiabetic subjects with and without prior
myocardial infarction. N Engl J Med. 1998; 339: 229-234.
fahren2, bei Männern ebenso wie bei Frauen. Auch
die Bestimmung der Ausdehnung und des Ausprägungsgrades der kardivaskulären Erkrankung lässt
sich bei Diabetikern sicher erkennen.
Für den Bereich der koronaren Mikrozirkulation
zeigte eine Publikation 2003, dass diese bei Diabetikern beeinträchtigt ist.3 Bei der Untersuchung mit der
Ammoniak-PET fand sich im Vergleich zu Kontrollen
bei Nicht-Diabetikern eine deutlich eingeschränkte
Koronarreserve. Diese war etwa auf die Hälfte vermindert. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass
die chronische Hyperglykämie Ursache für die eingeschränkte endotheliale Funktion, die eingeschränkte
Gefäßreaktivität und damit den erhöhten mikrovaskulären Widerstand ist.
Der Blutfluss ist überwiegend durch den Widerstand
im mikrovaskulären Gefäßbett determiniert. Die Koronarangiographie stellt die großen epikardalen Gefäße dar, welche tatsächlich nur einen kleinen Anteil
am gesamten Koronarwiderstand haben. Diese Tatsache ist auch zum Teil die Erklärung dafür, warum
wir häufiger myokardiale Perfusionsstörungen sehen,
denen nicht unmittelbar eine Koronarstenose zuzuordnen ist.
Was nützen uns nun diese Erkenntnisse für die Frühdiagnostik? Abbildung 1 zeigt einen Patienten mit
Diabetes mellitus, einer Hypercholesterinämie und
einem komplett unauffälligen Koronarangiogramm.
In der Ammoniak-PET sieht man eine regionale Perfusionsstörung und eine Minderung der absoluten
Flusswerte bis knapp unter 2 ml/g/min. Dieser Wert
liegt an der Grenze zu einem pathologischen Befund,
während andere große Gefäßbereiche noch relativ
unbeeinflusst sind. Man hat mit der PET die Möglichkeit, durch die Bestimmung des absoluten Blutflusses
neben regionalen Blutflussverteilungsstörungen auch
globale Perfusionseinschränkungen zu sehen.
2 Auffällig ist die scheinbar schlechte Spezifität (Anteil der richtig
als negativ erkannten Sachverhalte) des Verfahrens. Nimmt man
aber eine Gruppe von Gefäßgesunden hinzu, stellt man fest, dass
nicht das Verfahren ein Problem hat, sondern dass offensichtlich
diese Patientengruppe sehr viel „Falsch-Positive“ enthält. Wir
haben es also auch mit der mikrovaskulären Komponente zu tun,
die in der Angiographie nicht unbedingt abgebildet wird.
3 Di Carli F, Janisse J, Grunberger G, Ager J: Role of chronic
hyperglicemia in the pathogenesis of coronary microvascular
dysfunction in diabetes. JACC. 2003; 41: 1387-1393.
Symposium 2007
27
9. Wolfgang Burchert
75 jähr. Diabetiker
Hypercholesterinämie
mit niedrigem Risiko und denen mit
einer hohen kardialen Ereignisrate,
bei denen man therapeutisch handeln muss, differenzieren können.
Diese Metaanalyse basierte auf einer Zusammenfassung der Daten von
70.000 Patienten. Aus dieser Analyse
geht hervor, dass wir auch bei Patienten mit Diabetes mellitus einen sehr
wichtigen Beitrag zur Risikostratifizierung leisten können.
ml/g/min
13N-Ammoniak
PET
Perfusion unter Adenosin
Parametrische 3D-Polarmap
Abb. 1: Patient mit Diabetes mellitus: Unauffälliges Koronarangiogramm, aber regionale Regulationsstörung im Ammoniak-PET
Sehr früh Perfusionsstörungen zu diagnostizieren, ist
ein großes Potenzial der PET. Die Aufgabe für die
Zukunft wird sein, diesen Vorteil individuell für den
Patienten nutzbar zu machen und mit therapeutischen
Konzepten zu verknüpfen.
Was können wir nun über die Effektivität der Diagnostik
bei Diabetikern mit der Myokardszintigraphie sagen?
Verglichen mit KHK: Bei Patienten ohne einen Diabetes mellitus finden wir eine vergleichbare diagnostische Genauigkeit zum Nachweis der KHK auch bei
Diabetikern. Die pharmakologische Belastung mit
Vasodilatatoren (Adenosin) liefert äquivalente Ergebnisse wie die Ergometrie. Besonders bei Diabetikern
vom Typ 2, bei denen die ergometrische Belastung aufgrund von Komplikationen nur eingeschränkt einsetzbar
(pAVK, Retinophatie, Gefäßoperationen, Transplantationen) ist, ist die Myokardszintigraphie mit pharmakologischer Belastung eine effiziente Methode zur Abklärung der KHK. Diabetiker zeigen sowohl schon präklinisch als auch bei manifester KHK Störungen der
Gefäßregulation besonders im Bereich der kleinen
Gefäße (Sympathikus, Stoffwechsel, Endothelfunktion)
und damit erhöhte Koronarwiderstände. Aus diesem
Grunde liegen mehr und ausgedehntere Perfusionsstörungen vor als es die Darstellung der epikardialen Gefäße in der Koronarangiographie allein vermuten lässt.
Ich möchte im Folgenden auf das Therapiemanagement, die Risikostratifizierung und die Prognosebeurteilung eingehen. Die Metaanalyse von Leslie Shaw4
zur Risikostratifizierung mit SPECT hat gezeigt, dass
wir über den gesamten Bereich der Prätest-Risikowahrscheinlichkeit5 sehr gut zwischen den Patienten
4 Shaw LJ, Iskandrian AE: Prognostic value of gated myocardial perfusion SPECT. J Nucl Cardiol. 2004; 11: 171-185.
5 von kein Verdacht auf KHK über niedriges Risiko bis hin zu
den Hochrisikopatienten mit abgelaufenen Myokardinfarkten
28
Symposium 2007
Generell gilt, dass wir bei identischem
szintigraphischen Befund bei Diabetikern eine höhere kardiale Ereignisrate als bei NichtDiabetikern beobachten. Bei Diabetikern gibt es also
noch zusätzliche Risikofaktoren, die sich über den
alleinigen Nachweis von Perfusionsstörungen nicht
vollständig erfassen lassen.
Bei der Untersuchung der geschlechtsabhängigen diagnostischen Effektivität ergibt sich der überraschende
Befund, dass Frauen immer ein höheres Risiko eines
kardialen Ereignisses haben als Männer bei einem
gleich ausgeprägten szintigraphischen Befund. Frauen
haben also per se eine etwas schlechtere Prognose
über den gesamten Risikobereich des Diabetes.6
Bei Patienten mit bekannter KHK und ventrikulären
Wandbewegungsstörungen ist – bei geplanter Revaskularisation – der Nachweis der Vitalität des Myokards ein entscheidender prognostischer Parameter.
Da bei Diabetikern eine Stoffwechselstörung der
Glukose vorliegt, wurde der Wert des Vitalitätsnachweises mittels F-18-markierter Glukose in der Literatur
diskutiert. Eine der neueren Studien7 hat mit der FDGSPECT zwei typische Patientengruppen verglichen,
Patienten mit erheblichen ventrikulären Bewegungsstörungen, Diabetiker und Nicht-Diabetiker, die im
Kontext einer geplanten Revaskularisation untersucht
wurden. Sind die Patienten mit Acipimox oder einem
hyperinsulinämischen Clamp gut vorbereitet, so zeigt
sich, dass man identische Werte für Sensitivität und
Spezifität beim Nachweis der myokardialen Vitalität
erhält. Beim Diabetes mellitus ist also eine Vitalitäts6 Berman DS, Kang X, Hayes SW, et al.: Adenosine myocardial perfusion single-photon emission computed tomography
in women compared with men. Impact of diabetes mellitus on
incremental prognostic value and effect on patient management. J Am Coll Cardiol. 2003; 41: 1125-1133.
Die Studie umfasste insgesamt 5333 Patienten, davon waren
1222 Diabetiker.
7 Schinkel AFL, et al.: Impact of Diabetes mellitus on Prediction
of Clinical Outcome After Coronary Revascularization
by 18F-FDG SPECT in Patients with Ischemic Left Ventricular
Dysfunction. J Nucl Med. 2006; 47: 68-73.
Wolfgang Burchert 9.
diagnostik mit der FDG-SPECT problemlos möglich.
Diese Ergebnisse lassen sich natürlich analog auf die
F-18-FDG-Untersuchung mit der Positronen-EmissionsTomographie übertragen.
Es zeigt sich also aus dem bisher Gesagten, dass
die Myokard-Perfusionsszintigraphie zur Risikostratifizierung (Herztod, Myokardinfarkt, Progress der KHK)
eine gute Diskriminierung der Patienten mit hohem
und mit geringerem Risiko für ein kardiales Ereignis
erlaubt. Weiterhin sind die Ausdehnung des ischämischen und infarzierten Areals unabhängige Prädiktoren für Herztod sowie den Myokardinfarkt, egal,
ob eine KHK vorher bekannt war oder nicht.
Diabetische Patientinnen haben beim Auftreten von
szintigraphisch nachgewiesenen Ischämien eine
deutlich schlechtere Prognose als männliche Diabetiker oder Nicht-Diabetikerinnen bei vergleichbarem
Ausprägungsgrad des szintigraphischen Befundes.
Bei Diabetikern macht eine unauffällige Myokard-Perfusionsszintigraphie künftige kardiale Ereignisse unwahrscheinlich, die kardiale Ereignisrate bleibt aber
dennoch höher als bei KHK-Patienten ohne Diabetes.
Ein weiterer bedeutsamer Aspekt ist die stumme Myokardischämie bei asymptomatischen Diabetikern.
Diese kommt recht häufig vor. Nur etwa 50 %
der Diabetiker klagen über eine typische Angina
Pectoris. Trotzdem kann man bei vielen von diesen
Patienten signifikante Ischämien nachweisen. Die
DIAD-Studie8 hat prospektiv mittels der Myokardszintigraphie untersucht, wie häufig stumme Ischämien
bei asymptomatischen Diabetikern ohne Verdacht
auf eine KHK auftreten. Man fand etwa 20 % auffällige Myokardszintigramme, worunter 6 % behandlungspflichtige, pathologische Myokardszintigramme
waren. Im weiteren Verlauf der Studie haben sich die
Häufigkeit und die Schwere der szintigraphischen Befunde interessanterweise gebessert; dieses Ergebnis
wurde gerade aktuell auf dem ICNC 8 vorgestellt.
Dies liegt möglicherweise an einem postreferral-bias,
da nämlich bei der untersuchten Patientengruppe die
Risikofaktor-Modifikation bzw. die medikamentöse
Therapie im Verlauf der Beobachtungszeit optimiert
wurde. Letztlich handelt es sich also eigentlich um
eine ungewollte Therapiestudie. Es bleibt aber der
Befund: Bei komplett asymptomatischen Diabetikern
haben etwa 7 % deutlich ausgeprägte Ischämien.
8 Wackers FJT, et al.: Detection of silent myocardial ischemia
in asymptomatic diabetic subjects: The DIAD study. Diabetes
Care. 2004; 27: 1954-1961.
Ich möchte noch auf einen Punkt eingehen, der die
Therapie betrifft. Es steht ja immer wieder die medikamentöse Therapie versus Revaskularisation zur
Diskussion. Dazu gibt es relativ große retrospektive
Studien, insbesondere zur diagnostischen Bedeutung
der Ausdehnung der myokardszintigraphisch nachgewiesenen Perfusionsdefekte. Diese zeigen, dass eine
Revaskularisation bei kleinen Ischämien auch bei Diabetikern weder bei Männern noch bei Frauen eine
Verbesserung der Prognose bewirkt. Die Ereignisrate
liegt bei Frauen auch hier etwas höher. Wenn ich
allerdings ausgedehnte Befunde habe, ist die Revaskularisation hinsichtlich der Prognose deutlich besser
als die medikamentöse Therapie. Dies gilt sowohl für
Männer als auch für Frauen. Beträgt die Ausdehnung
der Ischämie des linken Ventrikels weniger als 15 %,
ist die medikamentöse Therapie besser; erst bei sehr
ausgedehnten Ischämien oder bei akuten Ereignissen
ist die Revaskularisation vorteilhaft.9
Diabetiker stellen eine sehr große Patientengruppe
dar. Wir würden uns alle wünschen, jeden Patienten
mit der Myokardszintigraphie untersuchen zu können, um eine KHK in einem frühen Stadium zu erkennen. Das kann aber unser Gesundheitssystem nicht
leisten. Wir brauchen daher Selektionskriterien, um
Gruppen mit einem angemessenen Risikoniveau für
die weitere Diagnostik zu erkennen. In der Studie von
Anand et al.10 ist ein sehr interessanter Ansatz dazu
verfolgt worden, der insbesondere mit Hybrid-Geräten (SPECT/CT) sehr effektiv durchzuführen ist. An
der Studie haben 510 nicht-symptomatische Diabetes-mellitus-Typ-2-Patienten teilgenommen, von denen
keiner eine bekannte KHK hatte. Die Patientengruppe
wurde zunächst mittels eines Kalziumscorings über
die CT gescreent. Etwas über 50 % hatten einen sehr
niedrigen Kalziumscore (Agatston), der unter 10 lag.
20 % hatten einen Kalziumscore von 10 bis 100 und
etwa ein Viertel (26 %) der Patienten lag über 100.
Man kann annehmen, dass diese Veränderungen als
postentzündliche Residuen in den Koronarplaques
verbleiben und damit quasi ein Gedächtnis für atherosklerotische Prozesse darstellen. Die Ergebnisse
des Kalziumscorings wurden mit den dazugehörigen
Myokardszintigrammen verglichen. Man kann sehr
schön sehen, dass beim Agatston-Score von Null
9 Hachamovitch R, Hayes SW, Friedman JD, Cohen I, Berman
DS: Comparison of the short-term survival benefit associated
with revascularization compared with medical therapy in
patients with no prior coronary artery disease undergoing
stress myocardial perfusion single photon emission computed
tomography. Circulation. 2003; 107: 2900-2907.
10 Anand DV, Lim E, Lahiri A, Bax JJ: The role of non-invasive
imaging in the risk stratification of asymptomatic diabetic
subjects. Eur Heart J. 2006; 27: 713-721.
Symposium 2007
29
10. W. Burchert/B. Strauer
auch keine Ischämien nachweisbar sind (s. Abb. 2
von Anand et al.). Das bedeutet, dass diese Patienten
nicht behandelt werden müssen, da sie keine aktive
Atherosklerose aufweisen. Dies trifft auf über 50 %
der Patienten dieser Untersuchung zu.
Agatston
Score
Myokardszintigraphie:
CAC > 100 n=127; CAC < 100 n = 53
510 asymptomatische
DM Typ 2 Pat.;
keine bekannte KHK
Anand DV. Eur Heart J 2006; 27: 713
Abb. 2: Agatston-Score
Somit haben wir eventuell eine Strategie, über Vorselektion das Prätest-Risiko entsprechend zu steigern
und mit der Myokardszintigraphie die Gruppe der
therapiepflichtigen Patienten zu identifizieren. Ob die
Therapie letztlich eine medikamentöse oder eine interventionelle sein soll, muss man sicherlich noch diskutieren. Festzuhalten ist, dass die intelligente Kombination
von CT mit einem funktionellen Verfahren Bedeutendes
leisten kann, um betriebswirtschaftlich effizient auch
größere Patientengruppen untersuchen zu können.
Die typischen kardialen Risikofaktoren als Selektionskriterien für die Myokardszintigraphie sind
bisher in der Literatur nicht gut gesichert. Eventuell
sind hier kombinierte Scores hilfreich. Gesichert ist
der klinische Nutzen der Myokardszintigraphie bei
nicht ausreichender ergometrischer Belastbarkeit,
bei pathologischen Ruhe-EKG oder Q-Zacken, beim
Vorliegen einer peripheren arteriellen Erkrankung
(AVK, CV-Erkrankungen), bei Belastungsdyspoe
und bei Patienten, die älter als 65 sind.Ebenfalls
ist eine gestörte kardiale Innervation häufig mit Perfusionsstörungen des Herzens korreliert. Ein vielversprechender Ansatz zur Präselektion von Patienten
für die Zukunft ist das koronare Kalziumscoring. Auch
die Frage der mikrovaskulären oder makrovaskulären
Erkrankung wird in Zukunft mit Kombinationsgeräten
ein vielversprechender Ansatz sein.
Professor Dr. med. Wolfgang Burchert ist Direktor
des Institutes für Radiologie, Nuklearmedizin und molekulare Bildgebung am Herz- und Diabeteszentrum in
NRW, Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum.
10. PET und SPECT in der Diagnostik der Stammzelltherapie bei Myokardinfarkt
Bodo-Eckehard Strauer (in Zusammenarbeit mit Michael Brehm und Christiana Schannwell)
Die therapeutischen Erfolge auf dem Gebiet der
Stammzellforschung eröffnen einer Vielzahl an kardiovaskulären Erkrankungen neue Behandlungsmöglichkeiten, insbesondere mit dem Ziel, die Entwicklung
einer Herzinsuffizienz auf dem Boden eines akuten
Myokardinfarktes oder einer chronisch ischämischen
koronaren Herzkrankheit zu verhindern. Derzeit wird
intensiv die Anwendung von Stammzellen (Knochenmarkstammzellen) und Progenitorzellen (endotheliale
Progenitorzellen) bei akutem Myokardinfarkt als auch
bei chronisch ischämischer Herzkrankheit sowohl
intrakoronar, transendokardial als auch intramyokardial untersucht. Alle Applikationswege verfolgen
das gemeinsame Ziel der Regeneration infarzierten,
narbigen bzw. ischämischen Myokards. Als Wirkmechanismus kommen in Betracht: (I) Transdifferenzierung von autologen Knochenmarkstammzellen und
endothelialen Progenitorzellen in Kardiomyozyten,
30
Symposium 2007
(II) Zytokin-vermittelte Reparatur apoptotischer Herzmuskelzellen und (III) Anreicherung von endogenen
kardialen Stammzellen im infarzierten Myokard. Diese verschiedenen Wirkmechanismen spielen bei den
unterschiedlichen kardialen Krankheitsbildern möglicherweise eine unterschiedliche Rolle und könnten in
der Therapie einen wesentlichen Einfluss haben.
Stammzellen und Progenitorzellen haben die Fähigkeit sich selber wiederholt zu teilen und sich entsprechend ihrer Umgebung (Milieus) in unterschiedliche
kardiale Zellen umzuwandeln (Endothelzellen, glatte
Muskelzellen und Kardiomyozyten), wobei dieser Effekt nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen
eher in geringem Maße stattfindet. Im Gegensatz
dazu werden durch den therapeutischen Einsatz von
Stammzellen und ihrer intrazellulären Zytokine (bspw.
VEGF, SDF, IGF, PDGF) die kardialen Zellen in der
Bodo-Eckhard Strauer 10.
Randzone der Infarktes am apoptotischen Zelltod
gehindert. Zudem wird durch die lokale Applikation
der Stammzellen und Progenitorzellen eine hohe
Konzentration an Zytokinen und Wachstumsfaktoren im Infarkt erzielt. Chemokine steuern dann die
Wanderung von endogenen kardialen Stammzellen
(Cardiac Stem Cells) aus ihren Nischen im Herzen,
z. B. aus den Vorhöfen und der Herzspitze, zum geschädigten Myokardareal. Dieses Konzept der Regeneration wurde 2001 erstmals durch die Anwendung
der konfokalen Lasermikroskopie im Tiermodell an
der Maus histologisch bestätigt.1 Das alte Dogma der
fehlenden Reparaturkapazität des Herzens wurde
dadurch in Frage gestellt und das Konzept der Neomyogenese und Neovaskulogenese hiermit bestätigt.
In einer Vielzahl tierexperimenteller und in einigen
aktuellen klinischen Studien wurde das Konzept der
Myokardregeneration nach Anwendung autologer
Knochenmarkstammzellen oder endothelialer Progenitorzellen nach akutem Myokardinfarkt histologisch,
immunhistologisch, molekularbiologisch und bereits
klinisch bestätigt.2 3 4 Jedoch werden die molekularbiologischen und zellbiologischen Mechanismen weiterhin intensiv erforscht.
farktrandzone und im Zentrum des Infarktes getrennt zu
erfassen. Hiermit lassen sich zellbiologische Prozesse in
der Infarktregion nach autologer Knochenmarkstammzell-Transplantation feststellen. Patienten mit akutem
Herzinfarkt und Patienten mit chronischer koronarer
Herzkrankheit mit altem abgelaufenen Herzinfarkt, die
intrakoronar mit autologen Knochenmarkzellen behandelt wurden, erhielten vor und nach Stammzelltherapie
PET- und SPECT-Untersuchungen. Für die Transplantation werden 80 ml Knochenmarkblut aus dem hinteren
Beckenkammknochen in Lokalanästhesie entnommen.
Nach Separierung der mononuklearen Knochenmarkzellen wird über einen Ballonkatheter, der im Stent oder
in der ehemaligen Dilatationsstelle des Infarktgefäßes
platziert wird, die Zellen während einer Niedrig-Druck
PTCA in die Infarktarterie injiziert, während der Ballon
für 2-4 Minuten inflatiert ist. Dadurch haben die Zellen
ausreichend Zeit am Endothel zu adhärieren und anschließend durch die Endothelzellschicht in die Infarktregion zu migrieren. Die intrakoronare Applikation der
Knochenmarkzellen wird mehrmals wiederholt, wobei
der Vorgang durch eine einminütige Reperfusionsphase
unterbrochen wird.
SPECT-Untersuchungen erfassen die myokardiale Perfusion
im infarzierten Herzgewebe,
während FDG-PET den Glukosemetabolismus im Herzmuskel misst. Somit ist im Herzgewebe nach Herzinfarkt eine
Unterscheidung zwischen reversibel und irreversibel zerstörten Myokardgewebe möglich. Mit beiden Techniken ist
es ebenfalls möglich, Änderungen im Gewebe in der In1 Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, Limana F, Jakoniuk I, Quaini F,
Nadal-Ginard B, Bodine DM, Leri A, Anversa P: Mobilized bone
marrow cells repair the infarcted heart, improving function and
survival. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001; 98: 10344-10349.
2 Strauer BE, Brehm M, Zeus T, Gattermann N, Hernandez A,
Sorg RV, Kögler G, Wernet P: Myocardial regeneration after
intracoronary transplantation of human autologous stem cells
following acute myocardial infarction. Dtsch Med Wochenschr.
2001; 126: 932-938.
3 Strauer BE, Brehm M, Zeus T, Kostering M, Hernandez A,
Sorg RV, Kögler G, Wernet P: Repair of infarcted myocardium by
autologous intracoronary mononuclear bone marrow cell transplantation in humans. Circulation. 2002; 106: 1913-1918.
4 Strauer BE, Brehm M, Zeus T, Bartsch T, Schannwell Ch, Antke
Ch, Sorg RV, Kögler G, Wernet P, Müller HW, Köstering M: Regeneration of human infarcted heart muscle by intracoronary autologous bone marrow cell transplantation in chronic coronary artery.
The IACT Study. J Am Coll Cardiol. 2005; 46: 1651-1658.
Abb. 1: Repräsentative 18F-FDG-PET-Darstellung und SPECT-Darstellung vor (oben) und 3 Monate nach (unten) Zelltherapie in
der transversalen Projektion und im Querschnitt. Erkennbar die
Wiederherstellung des Glukoseuptakes und der Perfusion im
Infarktareal in dem vorher komplett avitalen Herzgewebe bei
einem Patienten mit akutem Herzinfarkt.
Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass die
intrakoronare Transplantation von autologen Knochenmarkzellen bei Patienten mit akutem Infarkt
und bei Patienten mit chronischer koronarer Herzkrankheit zu einer signifikanten Verbesserung der
linksventrikulären Pumpfunktion führt. Ebenfalls
kommt es zu einem Rückgang der akinetischen, hyopkinetischen und dyskinetischen Segmenten des
linken Ventrikels. Parallel verbessert sich signifikant
Symposium 2007
31
10. Bodo-Eckhard Strauer
Abb. 2: Repräsentative 18F-FDG-PET-Darstellung vor (oben) und
3 Monate nach (unten) Zelltherapie in der transversalen Projektion und im Querschnitt. Erkennbar die Wiederherstellung
des Glukoseuptakes in der Infarktnarbe bei einem Patienten mit
einer chronischen koronaren Herzkrankheit.
SPECT – Perfusion im Infarktareal
Tetrofosmin-Uptake, %
60
p=0.02
55
51 ± 9
50
45
44 ± 4
40
35
30
0 Mo
3 Mo
Abb. 3: SPECT-Analyse, dargestellt sind die Mittelwerte des
Tetrofosmin-Uptakes in der Infarktregion vor intrakoronarer
Stammzelltransplantation und 3 Monate nach Zelltransplantation. Erkennbar die Zunahme des Tetrofosmin-Uptakes in der
Infarktregion 3 Monate nach Zelltherapie.
FDG-Glukose-Uptake, %
PET – Metabolismus im Infarktareal
60
p=0.03
55
52 ± 12
50
45
Zusammenfassung
Die Stammzelltherapie bei Patienten mit akutem Herzinfarkt und Patienten mit chronischer koronarer Herzkrankheit mit „altem“ abgelaufenen Infarkt führt zu
einer Verbesserung der Herzfunktion bereits drei Monate später und dieser Effekt hält über Jahre an, sodass das Remodeling des linken Ventrikels (negativer
Umbauprozess) abgeschwächt und sogar verhindert
wird. SPECT- und PET-Untersuchungen stellen wesentliche Bausteine in der Untersuchung der biologischen
Prozesse im Herzen nach Herzinfarkt in der Infarktnarbe nach einer Stammzelltransplantation dar. Beide Untersuchungen geben Aufschluss zum einen über
die myokardiale Perfusion und zum anderen über den
myokardialen Stoffwechsel. Es lassen sich regional verbesserte/reversibel perfundierte Herzmuskelregionen
und ein verbesserter regionaler Glukosestoffwechsel
in der Infarktregion genau erfassen.
42 ± 5
40
35
30
0 Mo
3 Mo
Abb. 4: PET-Analyse, dargestellt sind die Mittelwerte des
Glukose-Uptakes in der Infarktregion vor intrakoronarer Stammzelltransplantation und 3 Monate nach Zelltransplantation.
Erkennbar die Zunahme des Glukose-Uptakes in der Infarktregion
3 Monate nach Zelltherapie.
32
die regionale Kontraktilität der Infarktregion, erfasst
durch die regionale Wandbewegungsgeschwindigkeit in der Infarktregion. Neben diesen geometrischen und hämodynamischen Verbesserungen
des linken Ventrikels nach intrakoronarer Transplantation autologer Knochenmarkzellen werden
Verbesserungen in PET- und SPECT-Untersuchungen
nachgewiesen (s. Abb. 1 und 2). Die Perfusion des
Myokards in der Infarktregion nimmt signifikant in
den 99mTc-Tetrofosmin-SPECT-Untersuchungen zu.
Die weitere Analyse der SPECT-Untersuchungen in
der Patientengruppe mit Infarkt (s. Abb. 3) zeigt
sowohl in der Randzone der Infarktregion als auch
im Zentrum der Infarktregion eine drastische Aufnahme von 99mTc-Tetrofosmin als Indikator für eine
verbesserte myokardiale Perfusion nach Infarkt.
Parallel durchgeführte PET-Untersuchungen fanden
ebenfalls eine eindeutige Zunahme des Glukosestoffwechsels in der Infarktregion (s. Abb. 4). Weitere Analysen ergaben, dass sowohl im Randzonenbereich als auch im Zentrum des Infarktes die
Aufnahme von Glukose zunimmt. Dies kann als
eine Revitalisierung des Infarktgewebes gedeutet.
Symposium 2007
Prof. Dr. med. Bodo-Eckehard Strauer ist Direktor
der Medizinischen Universitätsklinik und Poliklinik
Düsseldorf.
Gustav Hör 11.
11. Schlusswort
Gustav Hör
„PET is alive and well.“ (Henry Wagner 2007)
Das 5. Berliner PET/CT-Symposium hat dieses Zitat auch
für das Herz bestätigt: Auch wenn die „höheren PETWeihen”(PET/Zyklotron) wenigen Institutionen vorbehalten bleiben (s. Abb. 1), zeichnen sich für die klinische
Anwendung mit SPECT/CT und dem PET/CT-64-Zeiler
praktikable Innovationen ab: bei Atherosklerose, einer
Systemerkrankung mit pankoronarem Befall. SPECT,
SPECT/CT, PET, PET/CT erfassen die Teilkomponenten
Ischämie, Inflammation, Hibernation.1
Weitergehende Informationen
Plaquestabilität, Plaqueinstabilität, drohende Ruptur
werden durch die anatometabole Bildfusion präziser
überschaubar im Vorfeld des ICUS (intrakoronarer Ultraschall). Innovative Technikkonzepte ergänzen den
früher exklusiven Begriff der „Culprit Stenosis“ durch
den der „Culprit Plaque“. Mikro-PET und Mikro-PET/CT
liefern im Experiment bereits wesentliche Basen für das
klinische Kardio-PET/CT (16-, genauer 64-Zeiler-Version).
Methodische Spitzenposition bedeutet aber nicht Substitution etablierter (nicht-)invasiver Verfahren (Echo,
Stress-Echo, IVUS/ICUS, MRT, künftig wohl auch PET/
MRT).2 3 4 Bei der Hochrisiko-KHK bleiben Herzkatheter
und selektive Koronarangiographie unverzichtbar, bei
low und intermediate risk eröffnen Verfahren der Nuklearkardiologie beachtliche Einsparpotenziale.5 6
Klinische Optionen
Atherosklerose, Diabetes mellitus („silent ischemia“),
KHK bei Frauen, Adipositas (auch Jugendlicher),
Risikostratifikation (vor größeren Eingriffen, Gefäß-, Tumorchirurgie) werden PET, PET/CT und
SPECT/CT neue Anwendungsfelder erschließen.
1 Bhatia V, et al.: Vulnerable plaques, inflammation, and
newer imaging modalities. J Postgrad. 2003; 49: 361-368.
2 Goldstein JA, Demetriou D, Grines CL, et al.: Multiple
complex coronary plaques in patients with acute myocardial
infarction. N Engl J Med. 2000; 343: 915-922.
3 Ge J, Baumgart D, Haude M, et al.: The role of intravascular
ultrasound imaging in identifying vulnerable plaques. Herz.
1999; 24: 32-41.
4 Fishbein MC, Siegel RJ: How big are coronary arterosclerotic
plaques that rupture? Circulation. 1996; 94: 2662-2666.
5 Ge J, Chirillo F, Schwedtmann, et al.: Screening of ruptured
plaques in patients with coronary artery disease by intravascular
ultrasound. Heart. 1999; 81: 621-627.
6 Asakura M, Ueda Y, Yamaguchi O, et al.: Extensive development of vulnerable plaques as a pan-coronary process in
patients with myocardial infarction: An angioscopic study.
J Am Coll Cardiol. 2001; 37: 1284-1288.
Abb. 4: CT-Angiographie: Kalzifizierung außerhalb der
Bypassgefäße, multiple Plaques in den Koronaranteilen
Die Zukunft der kardiologischen Nuklearmedizin ist
multimodal, multimetabolisch, genbasiert sowie endothel-zentriert. Die PET/MRT-Fusion und die molekulare
MRT werden diesen Aktionsradius ergänzen, aber
nicht ersetzen. Die Forderung nach einer Monopolposition bildgebender Verfahren ist illusorisch im Zeitalter
der intermodalen und molekularen Medizin.7 8 9 10
Zukunftsvisionen der Kardiologie
Unter dieser Perspektive argumentieren auch die Task
Force Groups. Beispielhaft zu nennen wäre hier die
SHAPE. Der Weg führt von der Myokard-Vitalität und
Hibernation zur Vulnerabilität, „ja“ zum Konzept des
„vulnerable patient“: Eine Methode, die alle/viele
Pathogenese-Komponenten gleichzeitig erfasst, gibt
es noch nicht. Diese Kernbotschaft ermutigt Forscher.
Prof. Mohnike gebührt Dank für gezielte Themenauswahl, den Referenten Anerkennung für hochkarätige
Beiträge, den Kolleginnen und Kollegen für Geduld
und aktive Teilnahme.
Prof. em. Dr. med. Gustav Hör ist ehemaliger Direktor der Klinik für Nuklearmedizin und des Zentrums
der Radiologie der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt. Er ist seit 1977 Mitglied der American Society of Nuclear Medicine und Mitglied der
Academy of Molecular Imaging Los Angeles, USA.
7 Becker CR, Nikolaou K, Muders M, et al.: Ex-vivo coronary
atherosclerotic plaque characterization with multi-detector row
CT. Eur Radiol. 2003; 13: 2094-2098.
8 Schepis T, Gaemperli O, Koephli P, et al.: Comparision of
64 slice CT with gated SPECT for evaluation of left ventricular
function. J Nucl med. 2006; 47: 1288-1294.
9 Hausleiter J, Meyer T, Hadamitzky M, et al.: Prevalence
of noncalcified plaques by 64-slice computer tomography in
patients with an intermediate risk for significant artery stenosis.
J Am Coll Cardiol. 2006; 48: 312-318.
10 Ben-Haim S, Kupzow E, et al.: Evaluation of 18F-FDG
update and arterial wall calcification with 18F-FDG-PET/CT.
J Nucl Med. 2004; 45: 1816-1821.
Symposium 2007
33
13. Glossar
13. Glossar
A
Adipositas
Übermäßige Ansammlung von Fettgewebe im
Körper (Fettleibigkeit, Fettsucht)
AICD
Abk. f. Automatischer implantierbarer Defibrillator
D
Dekompensation
(lat. Unausgeglichenheit, Entgleisung) nicht mehr
ausreichender Ausgleich (Kompensation) der Fehlfunktionen eines Organsystems
Dilatation
Aufdehnen von Organen (z. B. krankhaft verengter
Blutgefäße)
E
Angina pectoris
Reduktion des Durchmessers einer Koronararterie
(Herzkranzgefäßverengung)
anteroseptal
der vordere Teil des interventrikulären Septums
Apoptose
Form des programmierten Zelltods, der im Gegensatz
zur Nekrose aktiv von der Zelle durchgeführt wird
Arrhythmie
(griech. für „unrhythmisch“) Herzrhythmusstörung
Arteriosklerose
(auch: Atherosklerose) entzündliche Erkrankung der
Gefäßwand (Gefäßverkalkung)
Assist device
Mechanisches Kreislaufunterstützungssystem bei
Herzinsuffizienz
Atherogenese
atherogen = Gefäßveränderungen fördernd
B
Ejektionsfraktion (EF)
Fraktion des ausgeworfenen Blutes der linken
Herzkammer.
Endokardial
dem Herzmuskel innen anliegend
Endothel
(lat.: endothelium) dünne Zellschicht, die die Blutgefäße innen auskleidet und so das Gewebe vom Blut
trennt
Epikardial
dem Herzmuskel außen anliegend
G
Gating
(engl. getaktet, Steuerung, Synchronisierung)
H
BNP
Abk. f. brain natriuretic peptide, B-Type Natriuretic Peptide,
Hormon, das bei Herzinsuffizienz ausgeschüttet wird und
mit dessen Hilfe der Schweregrad bestimmt werden kann
C
Chemokine
Unterfamilie der Zytokine mit chemotaktischer Aktivität
Culprit vessel
Für die Ischämie- oder Angina-Pectoris-Problematik
verantwortliches Gefäß
Cx
Abk. f. circumflex artery
34
EBT
Abk. f. electronic beam tomography, Elektronenstrahltomographie
Symposium 2007
Hämodynamisch
den Blutfluss in den Blutgefäßen betreffend
Hibernation
Endogener kardioprotektiver Mechanismus zum
Schutz von unzureichend durchblutetem Herzgewebe
Hounsfield-Einheit
Einheit der Röntgendichte, benannt nach Godfrey
N. Hounsfield, der 1968 das erste Computertomographiesystem konstruierte
Glossar 13.
I
IMT
Abk. f. den SPECT-Tracer 123-I-Methylthyrosin
Idiopathisch
Erkrankung unbekannter Ursache
Inflammation
(lat. Inflammatio = Entzündung)
Inhibitoren
Hemmstoffe
Innervation
(lat. nervus = Nerv) Nervenversorgung,
Nervenwirkung
Inzidenz
Anzahl der Neuerkrankungen
Koronarsklerose
chronische Erkrankung des Herzens, die durch atherosklerotische Veränderungen der Herzkranzgefäße
(Koronararterien) ausgelöst wird
L
LAD
Abk. f. left anterior descending artery
Late enhancement
späte Anreicherung von Kontrastmittel
Ligatur
Unterbindung, z.B. von Blut- u. Lymphgefäßen in
Form einer Umschlingungs- od. Durchstichligatur
LM
Abk. f. left main
M
Ischämie
(gr. isch~ - der Halt und häma - das Blut) auch Blutleere, Unterversorgung eines Gewebes bzw. eines
ganzen Organs (z.B. des Herzens) mit Sauerstoff
K
Kalziumscore, auch Kalkscore
zeigt quantitativ den Grad der Verkalkungen der
Herzkranzgefäße an
Kinese
(griech. Kinesis) Bewegung; bei Bewegungsstörungen Unterscheidung zwischen Hypo-, A- und
Dyskinesie
Körperphantom
wird in der Nuklearmedizin zur Simulierung eines
menschlichen Körpers eingesetzt
Konfokal
Übereinander
Koronarangiographie
Angiographie der Herzkranzgefäße: spezielle Form
der Röntgenuntersuchung, bei der die Koronararterien sichtbar gemacht werden
Koronarie, auch Koronararterie
die Herzschlagadern (Arteria coronaria dextra u.
sinistra) einschließlich ihrer Äste
Matrix Metallo-Proteinasen (MMPs)
zinkabhängige Endopeptidasen
Metallo-Proteinasen
Familie von Enzymen aus der Gruppe der Proteinasen (Untergruppen: Metallocarboxypeptidasen und
Metalloendopeptidasen)
MIBI
Abk. f. den SPECT-Tracer 99mTc-Hexakis-Methoxyisobutyl-isonitril
MDCT
Abk. f. Multi Detektor Computertomographie
bei einer Aufnahmedauer von 3-8 Sekunden werden bis zu 1400 Projektionen pro 360°-Drehung
gemacht
MSCT
Abk. f. multislice computertomography, MehrschichtComputertomographie
Myokard
Herzmuskel, Herzmuskelgewebe
Myopathie
Durch Entzündung oder Überbeanspruchung hervorgerufene Erkrankung der Muskelzellen
Myozyte
Muskelzellen
Symposium 2007
35
13. Glossar
N
Nekrose
Absterben von Gewebe
Neomyogenese
Neubildung von Muskelzellen
Neovaskulogenese
Neubildung von Gefäßen
nicht-rigide
elastisch; hier: rechenintensives Verfahren zur Bildregistrierung in der medizinischen Bildverarbeitung
NYHA-Klassifikation
von der New York Heart Association publiziertes
Schema zur Beurteilung des Schweregrades der
Herzinsuffizienz
respiratorisch
durch Atmung
respiratory gating
(engl.: atmungsgesteuert)
retrospektives EKG-Gating
(auch “retrograde Triggerung”) parallel zur Bildgewinnung wird ein EKG durchgeführt. Die Berechnung der Bilder erfolgt im Nachhinein anhand der
Zuordnung zu der jeweils vorliegenden Phase der
Herzerregung im EKG
Revaskularisation
(chir.) Verbesserung der Durchblutung minderversorgter Gewebe durch Verf. der Gefäßchirurgie
S
SA, Abk. f. short axis
P
Perfusion
Durchströmung von Flüssigkeiten durch Organe,
Gewebe, Blutgefäße
Situs
(lat. Lage), die Lageverhältnisse der
inneren Organe zueinander
SRS, Abk. f. summed rest score
Persistierend
(lat. persistere = andauern)
physiologisch
auf normale Lebensvorgänge im Organismus
und auf Abläufe der Körperfunktionen bezogen
posteroseptal
der hintere Teil des interventrikulären Septums
SSS, Abk. f. summed stress score
T
Tachykardie
(griech. tachikardía, wörtl.: „die Schnellherzigkeit“)
Herzrhythmusstörung mit beschleunigter Herzfrequenz
V
Prävalenz
Krankheitshäufigkeit
Progenitorzelle
Vorläuferzelle
Proteinasen
Enzyme, die Proteine spalten
R
RCA
Abk. f. right coronary artery
Vasodilatation
Gefäßerweiterung
VLA, Abk. f. vertical long axis
W
Wash-out-Phänomen
das starke Ansteigen schädlicher Stoffwechselprodukte im strömenden Blut nach Wiederlangen eines
ausreichenden Kreislaufs
Z
Reperfusion
Wiederdurchblutung der Organe oder Gefäße,
z.B. nach einem Herzstillstand
36
Symposium 2007
Zytokine
körpereigener natürlicher Botenstoff mit steuernder
Funktion für Wachstum und Differenzierung von
Körperzellen
Impressum 14.
Impressum
Herausgeber:
Diagnostisch Therapeutisches Zentrum
am Frankfurter Tor
PET/CT-Diagnose-Zentrum
Prof. Dr. Wolfgang Mohnike und
Prof. Dr. Jürgen Schmidt
Kadiner Straße 23, 10243 Berlin
Diese Broschüre ist eine redaktionell bearbeitete
Zusammenfassung des medizinisch-wissenschaftlichen
Symposiums „Arteriosklerose versus Ischämie.
PET/CT 64: Diagnostisches Potenzial bei einem
Paradigmenwechsel in der Kardiologie“
am 9. Mai 2007 in Berlin.
Redaktion:
Dr. Cathrin Brüchmann
Sabine Thürk
Layout und Satz:
Grafikbüro Martin Ryseck
Druck und Verarbeitung:
Offsetdruckerei Holga Wende, Berlin
Symposium 2007
37
Entwicklung der wichtigsten PET-Parameter 1997-2007
1
Auflösung
2
Jahr
Aufnahmezeit
NEC
1997
90
7,0
25
1999
60
6,2
41
2001
45
6,0
50
2003
30
5,9
50
2005
20
4,2
96
2007
15
2,0
165
1
durchschnittliche Messzeit einer 70 cm Rumpfaufnahme in Minuten
2
räumliche Auflösung in mm
3
Die rauschäquivalente Zählrate NEC (Noise Equivalent Countrate) beschreibt die Zählrate bei einer
3
bestimmten Dosis unter Berücksichtigung des Streuanteils und der zufälligen Koinzidenzereignisse.
2000
Glukose-Stoffwechselmessung mit PET
Aufnahme des DTZ aus dem Jahr 2000
2006
CT-Schnittbild mit zusätzlicher PET-Information
Aufnahme des DTZ aus dem Jahr 2006
Ausblick für 2008
Das 6. Berliner PET/CT-Symposium
findet am 7. Mai 2008 in der
Französischen Friedrichstadtkirche statt.