Using Cardiac Magnetic Resonance Tomography for Assessment of Aortic Valve Area in Aortic Valve Stenosis

Abstract

Calcified aortic valve stenosis (AS) is the most common valvular disease in the elderly population and constitutes a significant health and socioeconomic problem. Doppler echocardiography is the recommended diagnostic tool for the initial evaluation of AS. Transvalvular pressure gradients and aortic valve area have been used as quantitative parameters for grading the severity of AS, but the latter one is less susceptible to changes in flow dynamics and therefore considered the more independent and reliable parameter. The aortic valve area can be assessed directly by transesophageal echocardiography (TEE), which reflects the anatomic or geometric orifice area, or it can be calculated noninvasively by transthoracic echocardiography (TTE) using the continuity equation, or, invasively, by cardiac catheterization (CC) using the Gorlin formula, both reflecting the effective orifice area.

Assessment of aortic valve area by TTE can be limited in some patients due to inadequate acoustic window. Similarly, TEE as a semi-invasive technique is not well tolerated by some patients and the planimetry is limited in patients with heavily calcified aortic valve leaflets. CC is an invasive procedure associated with a substantial risk of cerebral embolism and the Gorlin formula has been shown to be susceptible to changes in flow dynamics.

Cardiac magnetic resonance tomography (CMR) is a new imaging technique capable of imaging the aortic valve with high resolution and has recently been used for assessment of the aortic valve area in AS. This review focuses on the feasibility of CMR for the assessment of aortic valve area in AS compared to current standard techniques and discusses some of the typical pitfalls and the sources for the discrepant results observed between the different techniques for assessment of the aortic valve area.

Zusammenfassung

Die kalzifizierte Aortenklappenstenose ist die häufigste Herzklappenerkrankung des Erwachsenenalters und stellt ein großes medizinisches und sozioökonomisches Problem dar. Die transthorakale Doppler-Echokardiographie ist die diagnostische Methode der Wahl zur primären Beurteilung einer Aortenklappenstenose. Der transvalvuläre Druckgradient und die Klappenöffnungsfläche dienen als quantitative Parameter zur Beurteilung des Schweregrades einer Aortenklappenstenose, wobei die Klappenöffnungsfläche weniger von Veränderungen der flussdynamischen Verhältnisse beeinflusst wird als der Druckgradient und daher als der unabhängigere und zuverlässigere Parameter gilt. Die Bestimmung der Aortenklappenöffnungsfläche kann durch die direkte Planimetrie in der transösophagealen Echokardiographie erfolgen, wobei es sich hier um die geometrische, also um die anatomische Öffnungsfläche handelt. Alternative Techniken zur Ermittlung der Öffnungsfläche sind die transthorakale Echokardiographie mittels der Kontinuitätsgleichung und als invasive Technik die Herzkatheteruntersuchung und Berechnung der Öffnungsfläche mittels der Gorlin-Formel. Beide Parameter stellen die berechnete, d. h. die effektive Klappenöffnungsfläche dar.

Die Bestimmung der Klappenöffnungsfläche in der transthorakalen Echokardiographie ist in manchen Fällen durch die individuelle, konstitutionell bedingte Einschränkung der Schallbarkeit begrenzt. In ähnlicher Weise kann eine erhebliche Verkalkung der Klappentaschen die Quantifizierung der Klappenöffnungsfläche in der transösophagealen Echokardiographie unmöglich machen. Zudem ist die transösophageale Echokardiographie eine semiinvasive Methode und erfordert häufig den Einsatz von Sedativa. Die Bestimmung der Klappenöffnungsfläche während der Herzkatheteruntersuchung ist mit erheblichen Risiken einer zerebrovaskulären/peripheren Embolisierung verbunden. Darüber hinaus kann die Gorlin-Formel durch Änderungen der Hämodynamik stark beeinflusst werden, so dass die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit dieser invasiven Methode fraglich sind.

Die kardiale Magnetresonanztomographie ist eine neue, nichtinvasive, strahlungsfreie Methode, die mit einer hohen Auflösung die strukturelle und funktionelle Beurteilung der Herzklappen zulässt und seit kurzem zunehmend zur Ermittlung der Aortenklappenöffnungsfläche zwecks Quantifizierung einer Aortenklappenstenose eingesetzt wird. In der vorliegenden Übersicht werden die Einsatzmöglichkeiten sowie die Einschränkungen der kardialen Magnetresonanztomographie zur Bestimmung der Aortenklappenöffnungsfläche erläutert. Zudem werden die Ursachen für die diskrepanten Befunde der verschiedenen angewandten Techniken zur Bestimmung der Klappenöffnungsfläche bei einer Aortenklappenstenose diskutiert.