Minimal-invasive Quantifizierung der myokardialen Mikrozirkulationsfunktion mittels Computertomographie

Summary.

The intramyocardial coronary microvasculature has an important role in regulating regional myocardial perfusion. Pathologic alterations of microvascular function may be present in early stages of coronary artery disease, myocardial hypertrophy, cardiomyopathy or systemic diseases such as arterial hypertension and diabetes mellitus. Fast computed tomography permits noninvasive simultaneous quantitation of regional intramyocardial blood volume and myocardial perfusion using indicator dilution principles. Our data indicate that especially the blood volume-toflow relationship is sensitive enough to characterize and quantitate the functional impact of different pathologies along the coronary tree on microvascular function. This could be demonstrated for 1) acute impairment of microvascular function following coronary microembolization, 2) endothelial dysfunction induced by chronic hypercholesterolemia, 3) chronic epicardial non-significant stenoses, 4) physiologic maturation of the normal microvasculature and 5) quantification of heterogeneity of microvascular function. These findings, the methodological background and the concept itself are presented in this article. Application of the blood volume-to-flow relationship is not limited to fast-CT but may be used in any cross sectional imaging technique, such as MRI or echocardiography, as long as intramyocardial blood volume and perfusion can be quantitated simultaneously. This new noninvasive approach to the quantification of intramyocardial microvascular function may prove a useful adjunct to those imaging techniques that are used to noninvasively quantitate epicardial stenoses or regional wall motion abnormalities.

Zusammenfassung.

Die koronaren intramyokardialen Mikrogefäße sind maßgeblich für die Regulation der regionalen Myokardperfusion verantwortlich. Pathologische Veränderungen der Mikrozirkulation können schon in Frühstadien der koronaren Herzkrankheit, bei Kardiomyopathien, und auch bei Systemerkrankungen wie arterieller Hypertonie und Diabetes mellitus vorhanden sein. Unter Verwendung von Indikatorverdünnungsprinzipien erlaubt die Computertomographie die nicht-invasive simultane Quantifizierung des regionalen intramyokardialen Blutvolumens und der Myokardperfusion. Unsere Daten weisen darauf hin, dass sich insbesondere das Verhältnis von Blutvolumen und Fluss eignet, um die funktionellen Auswirkungen unterschiedlicher pathologischer Veränderungen im Koronarbaum auf die Mikrozirkulation differenziert zu beurteilen. Dies konnte experimentell für 1) akute Mikrozirkulationsstörungen durch koronare Mikroembolisation, 2) für die endotheliale Dysfunktion durch chronische Hypercholesterinämie, 3) für chronische epikardiale nicht-signifikante Stenosen, 4) für die physiologische Reifung der normalen Mikrozirkulation und 5) für die Quantifizierung der Heterogenität der Mikrozirkulationsfunktion gezeigt werden. Diese Ergebnisse, die methodischen Grundlagen und das Konzept selbst werden in dieser Arbeit zur Diskussion gestellt. Die Blutvolumen-Fluss-Beziehung ist nicht auf die Computertomographie begrenzt, sondern eignet sich für alle Schnittbildverfahren, wie die Echokardiographie oder die Magnetresonanztomographie, sofern das intramyokardiale Blutvolumen und die Myokardperfusion quantifiziert werden können. Dieser neue nicht-invasive Ansatz zur Quantifizierung der intramyokardialen Mikrozirkulationsfunktion könnte diejenigen Verfahren sinnvoll ergänzen, die zur nicht-invasiven Quantifizierung epikardialer Stenosen und zur Quantifizierung regionaler Wandbewegungsstörungen eingesetzt werden.