Assessment of Ischemic Heart Disease Using Magnetic Resonance First-Pass Perfusion Imaging

Methods:

Cardiovascular magnetic resonance (MR) perfusion imaging has matured to a point where it can be routinely applied to assess patients with coronary artery disease and ischemic cardiomyopathy. The method has been compared to invasive, catheter-based as well as other noninvasive imaging modalities (echocardiography, single-photon emission computed tomography [SPECT], and positron emission tomography [PET]) for the evaluation of patients with coronary artery disease. Besides qualitative evaluation of MR perfusion images, an absolute quantification of global, regional and transmural myocardial perfusion is possible. A relative or absolute myocardial perfusion reserve has been determined noninvasively with MR perfusion imaging, and can provide good agreement with the invasive assessment. Based on the perfusion reserve, the severity of an epicardial coronary stenosis can be evaluated in patients with known or suspected coronary artery disease. Besides the absence of radiation exposure, MR perfusion imaging offers good temporal and excellent spatial resolution. In particular, the spatial resolution increases the sensitivity and specificity for the detection of coronary artery disease. New parameters such as the “endo-/epimyocardial resting perfusion ratio”, may under some circumstances sufficiently enhance the sensitivity for detecting an abnormal perfusion, and thus avoid potentially harmful and expensive stress testing in patients with suspected ischemic heart disease. New revascularization modalities such as therapeutic angiogenesis need to be matched by sensitive imaging tools to prove their benefits. Thus, the optimization of therapeutic angiogenesis may profit from the diagnostic advantages provided by MR perfusion imaging. Furthermore, MR might yield new insights into the pathophysiology of cardiac diseases such as “syndrome X”, or might help in the repetitive assessment of heart transplant recipients, possibly obviating the need for further invasive testing.

Conclusion: The breadth of cardiac MRI allows the combined noninvasive assessment of myocardial perfusion, function, as well as myocardial viability. The combination gives MRI a unique and strong position in the field of noninvasive diagnostic cardiology.

Methodik:

Die beschleunigte Bildakquisition der Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht die Darstellung der Durchblutung des schlagenden menschlichen Herzens. Ein routinemäßiger Einsatz bei der Diagnostik von Patienten mit Verdacht auf oder gesicherter myokardialer Durchblutungsstörung ist vorstellbar. Vergleiche mit klinisch etablierten invasiven Verfahren, wie der Koronarangiographie, und nichtinvasiven nuklearmedizinischen Verfahren, wie der Single-Photon-Emissionscomputertomographie (SPECT), Positronenemissionstomographie (PET) oder Echokardiographie, zeigten bereits das Einsatzgebiet und den Stellenwert der Herz-MRT bei der Diagnostik von Patienten mit koronarer Herzerkrankung. Neben der rein qualitativen Beurteilung der Bilder ist auch eine quantitative Beurteilung sowohl der transmuralen als auch getrennt der endo- und epimyokardialen Durchblutung mit der Methode möglich. Die Bestimmung der relativen oder absoluten myokardialen Perfusionsreserve wurde mit der MR-First-Pass-Technik durchgeführt. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung mit der invasiv bestimmten koronaren Flussreserve. Basierend auf diesen quantitativen Werten lassen sich auch mit nichtinvasiven Methoden Aussagen über den Schweregrad epikardialer Koronarstenosen oder anderer Ursachen für eine Perfusionsminderung treffen. Dadurch kann möglicherweise die Häufigkeit wiederholter invasiver Untersuchungen,beispielsweise von Transplantationspatienten, reduziert werden. Neben der fehlenden Strahlenbelastung gewährleistet die MRT eine gute zeitliche und exzellente örtliche Bildauflösung. Es konnte gezeigt werden, dass vor allem die gute Bildauflösung unter selektiver Beurteilung der endomyokardialen Schicht die Sensitivität und Spezifität zur Erkennung der koronaren Herzerkrankung steigert. Die hohe Ortsauflösung ermöglichte es auch, neue Parameter bei der Herzperfusionsmessung zu bestimmen. Das endo-/epimyokardiale Perfusionsverhältnis, gemessen unter Ruhebedingungen, erlaubt es möglicherweise, auf einen Teil der sonst aufwendigen und mit etwaigen Komplikationen vergesellschafteten Stressuntersuchungen zu verzichten. Des Weiteren gewährt der Einsatz eines endomyokardialen Perfusionsindex neue Einblicke in die Pathophysiologie des kardialen Syndrom X. Zudem ist die MR-First-Pass-Perfusionsbildgebung, mit der eine nichtinvasive, strahlenfreie und sensitive Beurteilung der myokardialen Durchblutung gelingt, geeignet, die Wertigkeit neuer Therapieansätze zur Verbesserung der myokardialen Durchblutung (z.B. therapeutische Angiogenese) zu überprüfen.

Schlussfolgerung: Zusätzlich zur Untersuchung der Herzperfusion können Funktion und Vitalität mit der Herz-MRT beurteilt werden. Die Kombination aller Untersuchungen gibt der Methode ein breites Einsatzgebiet in der nichtinvasiven kardiologischen Diagnostik.