Kardiologie/Bildgebende Verfahren - Das messbare Herz

Analyse der regionalen Herzwandbewegung mit MR Tissue Phase Mapping

von Dr. rer. nat. Michael Markl

Die zeitliche Abfolge der komplexen myokardialen Bewegung rückt immer mehr ins Zentrum des kardiologischen Interesses. Die Herzmuskelfunktion im linken Herzen ist für Patienten mit Herzerkrankungen von großer prognostischer Bedeutung. Allerdings können mit der Herzultraschalluntersuchung, mit der die Pumpfunktion üblicherweise bestimmt wird, meist nicht alle Herzwandabschnitte gut eingesehen werden. Zudem können nicht alle Bewegungskomponenten der Herzwandbewegungen analysiert werden.

Daher wurde am Universitätsklinikum Freiburg eine neue Magnet-Resonanz- Tomografie (MRT)-Methodik entwickelt, die es erlaubt, die Herzmuskelgeschwindigkeiten in allen Regionen der Herzwand und in allen Raumrichtungen direkt zu messen.
Die meisten Messsequenzen in der MRT zeigen eine mehr oder weniger starke Sensitivität gegenüber Fluss und Bewegung, die in vielen Anwendungen zu Artefakten führen kann. Die intrinsische Sensitivität des MRT-Signals gegenüber Bewegung oder Fluss kann jedoch auch genutzt werden, um wie in der MR-Angiografie Gefäße darzustellen, aber auch zur Quantifizierung von Blutfluss oder Bewegung von Herzmuskelgewebe.
Diese stellt die Grundlage für ein neues, an der Uniklinik Freiburg (Abteilungen Radiologie, Medizin Physik und Kardiologie) entwickeltes, MRtomografisches Verfahren zur funktionellen Herzuntersuchung dar. Dazu wurde eine MRT-Messmethode (Tissue Phase Mapping) entwickelt, die es erlaubt, die lokale Bewegung des Myokards mit hoher räumlicher (1.5–2 mm) und zeitlicher Auflösung (bis zu 14 ms) zu messen und daraus charakteristische Bewegungsdaten zu berechnen und zu analysieren. Im Vordergrund stand weiterhin die Umsetzung der gemessenen pixelweisen Geschwindigkeiten in Parameter, die einer kompakten und objektivierbaren Charakterisierung der Herzbewegung dienen. Ein zentraler Punkt der Auswertung bestand in der Transformation der Geschwindigkeiten in ein herzinternes polares Koordinatensystem, um eine Beurteilung der tatsächlichen Eigenbewegung des linken Ventrikels zu ermöglichen. Damit lassen sich die komplexen dreidirektionalen Bewegungsabläufe des linken Ventrikels (Kontraktion, Rotation, Verkürzung) als radiale, zirkumferentielle und longitudinale Bewegungsgeschwindigkeiten zeitaufgelöst Erfassen.

Die Methode wurde bereits erfolgreich in mehreren Probanden- und Patientenstudien angewandt. Ein erster Schwerpunkt war die Untersuchung an Patienten mit infarktgeschädigten Herzarealen. Ziel war es, den Zusammenhang von gesunder und pathologischer Herzaktion mit den Bewegungsabläufen der Herzwand besser zu verstehen und die Sensitivität der Methode zur Detektion von Arealen mit pathologischer Herzfunktion zu testen. Insgesamt konnte eine hohe Sensitivität zur Detektion von regionalen Bewegungsstörungen und damit verbundener anomaler linksventrikulärer Wandbewegung nachgewiesen werden, die gut mit den nuklearmedizinisch als pathologisch diagnostizierten Myokardarealen übereinstimmten.
Neue Arbeiten mit weiter verbesserter MRT-Bildgebung zielten auf die genaue Bestimmung der dreidirektionalen Myokardgeschwindigkeiten beim gesunden Herzen. Untersucht wurden 58 Gesunde in drei Altersgruppen, darunter 29 Frauen. Dabei konnten deutliche alters- und auch geschlechtsspezifische Veränderungen der regionalen Herzwandbewegung aufgezeigt werden. Insbesondere auch Bewegungsrichtungen, die mit üblichen diagnostischen Verfahren meist nicht erfasst werden wie die Rotation des Herzmuskels und die Längsbewegung zeigten in der Studie deutliche altersabhängige Änderungen. Überraschenderweise ließen sich auch geschlechtsspezifische Veränderungen im Alter deutlich nachweisen. So scheint beispielsweise die Längsbewegung des Herzmuskels bei Frauen im Verlauf des Älterwerdens deutlicher abzunehmen als bei Männern.

Fazit

Diese Erkenntnisse sind wichtig, um Veränderungen der Herzwandbewegung, die teilweise sogar sehr früh im Verlauf von Herzerkrankungen auftreten, richtig einschätzen zu können. Außerdem unterstreichen sie die Notwendigkeit von Kontrollkollektiven bei klinischen Studien, die nicht nur bezüglich des Alters, sondern auch im Hinblick auf das Geschlecht an die zu prüfende Patientengruppe angepasst sind.

michael.markl@uniklinik-freiburg.de