Dobutamin-MRT - Herzzentrum

MRT- Ischämiediagnostik 

Klinik III für Innere Medizin 

Universität zu Köln 

Klinischer Stellenwert der MRT zur Erfassung 

der akuten und chronischen myokardialen Ischämie 

Frank M. Baer


Klinische Fragestellungen 

• Erfassung der koronaren Herzkrankheit 

(Ischämiediagnostik) 

– Lokalisation von Stenosen 

– Hämodynamische Relevanz angiographisch gesicherter 

Stenosen 

– Erfassung von Restenosen 

• Beurteilung der postischämischen myokardialen 

Dysfunktion (Vitalitätsdiagnostik) 

– Differenzierung Narbe / vitales Myokard 

– Funktionelle Erholung nach Reperfusion (akut) 

– Funktionelle Erholung nach Revaskularisation (chronisch)


Welche Verfahren stehen zur Ischämiediagnostik 

auf Perfusionsbasis zur Verfügung? 

• Nicht-invasiv 

invasiv 

– Positronen Emissions Tomographie (PET) 

– Single Photon Emission Tomographie (SPECT) 

– Magnetresonanztomographie (MRT) 

– (Kontrast-Echokardiographie 

Echokardiographie) 

– (EBCT) 

• Invasiv 

– Fremdgasmethoden (Argon,, Helium) 

– Thermodilutionsverfahren


Positronenemissionstomographie (PET) 

• Nicht-invasiver 

invasiver Goldstandard für die quantitative 

Erfassung der regionalen myokardialen Perfusion 

– Validiert im Vergleich zu Mikrosphären 

• Sensitivität für die Erfassung der KHK > 90% bei hoher 

Spezifität (Ruhe+Belastung) 

• Quantitative Ruheblutflußmessungen 

– Reperfusionsmessung nach Infarkt 

– Vitalitätsdiagnostik (2.5 unterer Grenzwert)


Perfusionsmessung mit der 15 O-H 2 O-PET 

LA 

Myocardium


SPECT- 

Vitalitätsdiagnostik 

Zur Anzeige wird der QuickTime 

Dekompressor “Microsoft Video 1” 

benötigt. 

• Bessere Beurteilung der 

Defekte möglich 

• Beurteilung der Kontraktilität 

(auch bei Kardiomyopathien nichtischämischer 

Genese) 

• Zuverlässige Bestimmung der 

EF auch bei echokardiographisch 

schlecht beschallbaren Patienten


Warum MRT-Perfusionsmessung 

zur Erfassung 

der belastungsinduzierten Ischämie? 

• SPECT 

• PET 

• Geringe räumliche 

Auflösung 

• Keine Erfassung 

transmuraler 

(subendokardialer) 

Perfusionsstörungen 

• Strahlenbelastung 

• Abschwächung im Bereich 

der Hinterwand (falsch pos. 

Befunde) 

• Bessere räumliche 

Auflösung als SPECT 

• Keine sichere Erfassung 

transmuraler 

(subendokardialer) 

Perfusionsstörungen 

• Strahlenbelastung 

• Begrenzte Verfügbarkeit


MRT 

ANGINA PECTORIS 

EKG-VERÄNDERUNGEN 

REGIONALE WB-STÖRUNG 

RELAXATIONSSTÖRUNG 

STOFFWECHSELSTÖRUNG 

RUHE 

PERFUSIONSSTÖRUNG 

BELASTUNGSDAUER


9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

MRT - Perfusion 

Segmentale Auswertung 

(epikardial u. endokardial) 

8 

0 

7 

1 

6 

5 

4 

3 

2 

11 

0,8 

0,4 

SI 

[% of Max] 

LV Blut 

Normales Myokard 

Zur 0,6 

Anzeige wird der QuickTime 

Dekompressor “GIF” 

benötigt. 

Signalintensitäts- 

zeitkurven (First-Pass) 

0,2 

00 

Ischämisches Myokard 

Zeit [sec] 

00 22 44 66 88 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30


MR-Perfusionsmessung 

Perfusionsmessung: Analyseparameter 

Maximale Signalintensität, Zeitpunkt des SI-Maximum 

und Mean Transit Time oder 1/MTT 

100 

100 

time to reach maximum 


recirculation 

recirculation 



hypoperfused myocardium 


interpolated 

interpolated downslope 

downslope 

50 

50 

β 

β 

maximal SI 

maximal SI 

α 

α 

maximal SI 

maximal SI 

normally perfused myocardium 


0 10 20 

0 

30 40 50 

10 20 30 40 50


Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379 

∆ slope 

∆ SI-max 

∆ time to peak 

4.0 

3.5 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

control 

p


MRT-Perfusionsmessung 

Perfusionsmessung: Steigung der SI/t-Kurve 

• Keijer et al, , JMRI 11(6): 607-15 (00) 

• Canet et al, , MRM 43(3): 403-9 9 (00) 

• Al-Saadi 

et al, Circulation 28; 101(12): 1379-83 (00) 

100 

100 



recirculation 

recirculation 





interpolated 

interpolated downslope 

downslope 

50 

50 

β 

β 

maximal SI 

maximal SI 

α 

α 

maximal SI 

maximal SI 



0 10 20 

0 

30 40 50 

10 20 30 40 50


MRT-Perfusionsanalyse 

1. Wahl des Segmentmodells: 

Von Einzelpunktanalyse 

(aufwendig, rechner- 

gestützt) bis 4-Segment4 

Segment-Modell 

200 

150 

100 

50 

LV 

0 

0 

10 20 30

100 


LAD 

100 

LCX 

100 

RCA 

50 

50 

50 

0 

0 10 20 30 

0 

0 10 20 30 

0 

0 10 20 30 

Seg. 1 

Seg. 3 

Seg. 5 

200 

150 

100 

50 

0 

0 

LV 

10 20 30 

RV 

5 

6 

4 

1 

3 

2 

1 = LAD 

2 = LAD/LCX 

3 = LCX 

4 = LCX/RCA 

5 = RCA 

6 = LAD 

Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379


MRT-Perfusion 

Zur Anzeige wird der QuickTime 

Dekompressor “GIF” 

benötigt.


Perfusionsreserveindex: Schwellenwertbestimmung 

Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379 

• Absolutwerte SI-Steigung 

Steigung 

ischämischer und normaler 

Segmente in Ruhe und unter 

Dipyridamol-Stress (n=34 Pat.) 

Perfusionsreserve ischämischer 

(1.08±0.23) und normaler Segmente 

(2.33±0.41) (Ausschluß 

KHK+kontralaterale Seg.) 

Schwellenwert: 1.5 (2.33-2SD) 

Sensitivität 90% 

Spezifität 83%



Perfusion: 

keine sichere visuelle Analyse!!! 

Prae PTCA 

Post PTCA 

MIBI 

stress 

MIBI 

rest


5 Schnittebenen x 

6 Segmente x 

30 Einzelbilder x 

Perfusionsdatenanalyse 

=900 Einzelbilder (Ruhe) 

+900 Einzelbilder (Stress) 

=1800 Einzelbilder 

zur Auswertung 

Klinischer Einsatz nur 

mit zuverlässiger 

Analyse-Software



Perfusion: : Qualitative Analyse im Vergleich 

zur Konarangiographie und SPECT 

• Beurteilung der SI- 

Anhebung unter Ruhe u. 

Belastungsbedingungen 

– Bis 9/2000 22 Studien 

– Ca. 600 Patienten 

• Vergleich zur 

Koronarangiographie 

– Sensitivität 74%-92% 

– Spezifität 87%-96% 

• Vergleich zur SPECT 

– Sensitivität 80%-94% 

– Spezifität 88%-98% 


vs. (n=559) 

KORO 

SPECT 

PET 

Sensitivität 

82 ±9% 

84 ±9% 

82 ±3% 

Spezifität 

82 ±8% 

94 ±5% 

87 ±1% 

Wilke, , JMRI 1999;10:676



bei stressinduzierter Ischämie: 

Reif für die Klinik? 

• Einschluß von 140 Pat. . mit V. a. KHK 

— Koronarangiographie (DMR >75%=signifikante Stenose) 

— MRT-Perfusion 

Perfusion: : MPRI < 1.5=Ischämie 

(2 Segmente) 

• Ergebnisse: 

• Fazit: 

— Prävalenz KHK 45% 

— Auswertbare MRT-Perfusionsstudien 

83%, 

— Sensitivität für signifikante Stenosen 90% 

— Spezifität 84% 

— 41 falsch neg. . Segmente: RIVA 24%; RCX 29%; RCA 46% 

— Sichere Diagnose signifikanter Koronarstenosen 

— Hinterwand problematisch 

Al-Saadi et al. Circulation 2000:101:1379


Assessment of myocardial perfusion in CAD by 

MRI - a comparison with PET and CA 

Schwitter et al., 

Circulation 2001;103:2230 

• Anstieg der SI-Zeitkurve 

vs. . PET-Perfusion 

Perfusion und QCA 

• Ergebnis: 

— 48 Patienten mit V.a. KHK; 18 Probanden 

— Ruhe und Hyperämie (DIPI 0.56 mg/kg) / 0.1 mmol/kg 

Ga-DTPA 

— Multi-slice 

Technik, Readout 119ms, Preparation time 120ms 

— MRT-First Pass Perfusionsstudien sind zuverlässig in der Erfassung 

und Quantifizierung von Perfusionsdefekten bei KHK 

— Transmurale Perfusionsunterschiede lassen sich darstellen 

— Im Vergleich zu PET ebenso robuste Technik auch bei per. KM- 

Injektion


Stenosedetektion: : MRT-Perfusion vs. . PET und QCA 

100 

80 

60 

C-MRT vs. PET 

91% 94% 

C-MRT vs. QCA 

87% 85% 

40 

20 

0 

Sensitivität Spezifität Sensitivität Spezifität


MRT - Wandbewegungsanalyse 

Schweregrad 

Dyskinesie 

Akinesie 

Hypokinesie 

Ausdehnung 

Zeitintervall 

Lang 

Anzahl der betroffenen Segmente 

Kurz 

Zeitraum der ischämiefreien Belastung


Dobutamin-Belastungs 

Belastungs-MRT 

Dobutamin-MRT Koronarangiographie Sensitivität Spezifität Patienten Studie 

5-20 mcg/kg/min 

Dobutamin 

Durchmesserreduktion 

70% 

91% 

- 

n=25 

Pennell et 

al., Am J 

Cardiol 1992 




70% 

81% 

100% 

n=45 

van Rugge et 

al., 

JACC 1993 




70% 

84% 

- 

n=35 

Baer et al., 

Radiology 

1994 




50% 

91% 

80% 

n=39 

van Rugge et 

al., 

Circulation 

1994 




70% 

89% 

86% 

n=208 

Nagel et al., 

Circulation 

1999


Sensitivität 

(%) 100 

Adenosin-MRT 

90%/ 84%, (n=140) 

DMR>75% 

80 

60 

40 

20 

0 

• Technik Sen. / Spe. 

• Dobu-TTE 

74% / 70% (n=208) 

• Dobu-MRI 

89% / 86% (n=208) 

• Dobu-Tl-201 (Meta) 

85% / 82% (n=290) 

• Dobu-TTE (Meta) 

84% / 82% (n=942) 

• Ex.-Stress TTE (Meta) 78% / 90% (n=290) 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 

Spezifität (%) 

100 

Dobutamin-MRT 

89%/ 86%, (n=208) 

DMR>70% 

Dipyridamol-MRT 

87%/ 85%, (n=48) 

DMR>50%


Fazit: MRT und stressinduzierbare Ischämie 

• Vergleichbar mit PET, SPECT und ECHO 

• Vorteil 

• Nachteil 

— KHK Detektion (WBS und Perfusionsstörung) 

— Stenose/Restenose Lokalisation 

— Kombination von Wandbewegungsanalyse und 

Perfusionsuntersuchung 

— Beurteilung transmuraler Perfusionsunterschiede 

— Keine Strahlenbelastung 

— Noch wenig standardisierte Untersuchungsprotokolle 

— Komplexe, noch nicht standardisierte Auswertung (Perfusion( 

Perfusion) 

— Noch spärliche Datenlage im Vergleich zu etablierten Verfahren


Stunning 

MRT - Vitalitätsdiagnostik 

Hibernating 

nicht-transmuraler Infarkt (Narbenzone) 

Reperfusion 

Okklusion 

Kollateralen 

reperfundiertes Myokard (vital) 

Definition: 

Reperfusion nach einmaliger oder 

repetitiver Ischämiephase mit 

vorübergehender Kontraktionsstörung 

und spontaner Erholung 

minderperfundiertes Myokard (vital) 

Definition: 

Chronische Minderperfusion mit 

persistierender Kontraktionsstörung, 

die nur nach erfolgreicher 

Revaskularisierung reversibel ist


MRT-Strategien zur Differenzierung 

kontraktionsgestörter, , chronisch ischämischer 

- vitaler und avitaler Myokardregionen 

Messung der diastolischen Wanddicke 

Messung der Kontraktionsreserve im Infarktareal 

Myocardial Tagging and 3-D Strain-Analyse 

Perfusionsmessung (first pass) 

und KM-Anreicherung im Infarktareal 

(late enhancement) 

Zellmembranfunktion 

ATP-Stoffwechsel


Diagnostische Wertigkeit nicht-invasiver invasiver bildgebender Verfahren 

für die Vorhersage einer LV-Erholung nach Revaskularisierung 

Sensitivität 

(%) 100 

80 

60 

40 

20 

0 

• Technik Sen. / Spe. 

• TC-MIBI: 83% / 69% 

• LDDE: 84% / 81% 

• Tl-201re: 86% / 47% 

• FDG-PET: 88% / 73% 

• Tl-201rest: 90% / 54% 

• MRI-SWT: 89% / 94% 

• MRI-DWT: 92% / 56% 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

Spezifität (%) 

Dobu-MRT 

89%/ 94%, (n=43) 

WDZ>2mm 

Baer et al. JACC 1998


Relationship of MRI delayed contrast enhancement to 

irreversible injury, infarct age, and contractile function 

Kim et al., Circulation 1999;100:1992 

• Tierexperimenteller Vergleich (18 Hunde) des "Contrast 

enhancement" bei akuten Infarkten, nach schwerer reversibler 

Ischämie (n=8) und bei chronischen Infarkten 

• Erfassung von WB und Koronarfluss 

• Kontrolle der Infarktausdehnung (n=6) durch TTC-Färbung 

• Gd-DTPA-Gabe (Tag 0, 3, 56) und Messung nach 30 Minuten 

• Vergleich der Signalintensität in der Infarktzone mit dem Ruhewert 

• Vergleich der Ausdehnung von Signalintensität, Nekrosezone (AMI) und 

Nekrosezone (CMI)


Basis 

Quantifizierung der Infarktregion mit Kontrast-MRT 

Apex 

• Ex-vivo-MRT vs. 

TTC-Färbung 3 Tage 

nach exp. VWI 

Kim et al., Circulation 1999;100:1992


MRI charakterization of the peri-infarction infarction zone of reperfused MI 

with necrosis specific and extracellular nonspecific contrast media 

Saeed M et al., 

Circulation 2001;103:871 

• SI-Anhebung durch Gd-DTPA = vollständige Nekrose? 

— Tierexperimentell (16 Ratten) Applikation von Gd-DTPA und 

nekrosespezifischem Mesoporphyrin nach RIVA-Okklusion 

(30 min.) 

und Reperfusion 

— SI und -WDZ-Messungen in normalem und reperfundiertem Myokard 

— Post mortem TTC-Färbungen und Messungen 

• Ergebnisse: 

— SI-Anhebung durch Gd-DTPA beinhaltet vitale und nekrotische 

Infarktareale 

— Gd-DTPA überschätzt die Infarktzone während Mesoporphyrin exakt 

die Nekrose markiert. 

— Die Mismatch-Region beider KM entspricht der potentiell 

erholungsfähigen Peri-Infarktzone


CE-MRT: Doppelkontrast zur Identifizierung der 

Periinfarktzone


Fazit: CE-MRT oder Dobu-MRT bei chronischer Ischämie 

• Was steckt pathophysiologisch hinter dem Phänomen 

„Late Enhancement“? 

— Irreversible Schädigung - Nekrose? -Ödem? 

— Mikrovaskuläre Obstruktion? 

— Überschätzung der Infarktzone? - Kontraktile Erholung trotz „Late„ 

Enhancement“? 

• Kombination von First Pass und Delayed Imaging 

Indikator für postinfarzielle Erholung der LV-Funktion 

— Messungen der Ruheperfusion und der Perfusionsreserve zur 

Differenzierung zwischen Narbe, Stunning und Hibernating Myokard 

• Low-Dose 

Dose-Dobutamin-MRT 

— Robust für den klinischen Einsatz


MRT-Ischämiediagnostik 

Ischämiediagnostik: 

klinische Realität und Zukunftsaspekte 

Multicenter-Studien 

Standardisierte Protokolle 

ONE 

STOP-SHOP 

Innovative Technik/ 

Sequenzen 

(BOLD / TrueFisp) 

Hochfeld? 

KM? 

Quantifizierung der Ruheperfusion 

Differenzierung Nekrose und Periinfarktzone 

Sichere Erfassung transmuraler Perfusionsgradienten 

Semiquantitative Erfassung der Perfusionsreserve bei KHK 

Wandbewegungsanalyse zur Ischämie und -Vitalitätsdiagnostik

Dobutamin-MRT - Herzzentrum

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