Evaluation of Myocardial Viability by MRI

Abstract

Distinguishing between viable and non-viable myocardium is an important clinical issue. Several magnetic resonance (MR) techniques to address this issue have been proposed. Spectroscopy of phosphorus-31 and hydrogen-1 from creatine as well as imaging of sodium-23 and potassium-39 reflect information related to cellular metabolism. The spatial and temporal resolutions of these techniques are limited, however, by the small magnitude of the MR signal. Proton imaging techniques include examination of pathologic alterations in MR relaxation times (T₁ and T₂), wall thickness and thickening, cine MRI combined with low-dose dobutamine, first-pass contrast enhancement patterns, and delayed contrast enhancement patterns. Of the proton imaging approaches, cine MRI combined with low-dose dobutamine is supported by the largest body of clinical evidence supporting the hypothesis that the technique yields useful information regarding myocardial viability. Recent data suggest that delayed contrast enhancement examines the transmural extent of viable myocardium irrespective of contractile function and that this technique should also be considered in a clinical setting.

Zusammenfassung

Myokardvitalität ist definiert als das Vorliegen lebender Myozyten. Bei Patienten mit ischämischer Herzkrankheit läßt sich die kontraktile Dysfunktion des Herzmuskels sowohl in vitalen als auch in avitalen Gebieten beobachten. In Gebieten mit vitalem Myokard kann sie durch Revaskularisation mit Thrombolytika, perkutaner transluminaler Koronarangioplastie (PTCA) oder koronarer Bypassoperation (CABG) rückgängig gemacht werden. In nekrotischen Arealen ist die kontraktile Dysfunktion dagegen irreversibel, und Revaskularisationsmaßnahmen können aufgrund ihres kleinen, aber eindeutigen Risikos kontraindiziert sein. Die Unterscheidung zwischen vitalen und avitalen Herzmuskelarealen ist daher eine klinisch wichtige Frage.

Eine direkte Untersuchung von Patienten auf das Vorliegen bzw. Fehlen lebender Myozyten ist nicht möglich. Daher wird die Myokardvitalität indirekt mit klinischen Verfahren beurteilt. Beispielsweise erfaßt die Echokardiographie mit Dobutaminen Kontraktilitätsänderungen nach inotroper Stimulation, und die ^99mTc-Sestamibi bestimmt die Myokardperfusion.

Kernspintomographische Methoden zur Vitalitätsprüfung umfassen spektroskopische und bildgebende Verfahren. Die Phosphor-31- und Wasserstoff-1-MR-Spektroskopie aus Kreatin sowie die Natrium-23- und Kalium-29-Bildgebung liefern unmittelbar mit dem Zellstoffwechsel verbundene Informationen. Die räumliche und die zeitliche Auflösung dieser Verfahren sind jedoch aufgrund des schwachen MR-Signals begrenzt. Bei Wasserprotonen ist das MR-Signal dagegen verhältnismäßig stark und ermöglicht eine Darstellung des Herzens mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Die Bildgebung mit Protonenresonanz beinhaltet die Untersuchung von Änderungen der intrinsischen MR-Relaxationszeiten (T₁ und T₂), Wanddicke und Verschwielung, Cine-MRT mit niedrigdosiertem Dobutamin sowie First-pass- und verzögerte Kontrastverstärkungsmuster.

Berichten zufolge kommt es nach ischämischer Schädigung sowohl in vitalen wie in nekrotischen Myokardgebieten zu Änderungen der intrinsischen Relaxationszeiten, was den Nutzen dieses Verfahrens einschränkt. In ähnlicher Weise stehen Änderungen der Wanddicke und/oder Verschwielung nur in begrenztem Zusammenhang mit der Myokardvitalität. Die Cine-MRT mit niedrig dosiertem Dobutamin scheint das intakte Myokard zumindest ebenso gut zu erfassen wie die klinisch bereits etablierte Dobutamin-Echokardiographie. Die regionale Durchblutung, wie sie mittels First-pass-MRT erfasst wird, mag vom Vorhandensein vitalen Myokards abhängen. Die zugrunde liegende Physiologie legt aber nahe, dass Perfusion und Vitalität oft nicht in direkter Beziehung stehen. Neuere Forschungsergebnisse zur verzögerten Kontrastverstärkung weisen auf eine mögliche Definition vitalen Myokards als “Gebiete ohne starke Kontrastmittelaufnahme” hin. Derzeit liegen nur begrenzte klinische Daten vor, die diesen Ansatz unterstützen.

Zusammenfassend liegen die aussagekräftigsten klinischen Daten derzeit für die Cine-MRT mit niedrig dosiertem Dobutamin zur Diagnose vitalen Myokards vor. Neueste Ergebnisse lassen vermuten, dass die verzögerte Aufnahme von Kontrastmitteln die transmurale Ausdehnung vitalen Myokards unabhängig von der kontraktilen Funktion gut abbildet und dass diese Technik auch in der Klinik zum Einsatz kommen sollte.