ArchivDeutsches Ärzteblatt31-32/2002Echtzeit-Kontrastechokardiographie zur Beurteilung der Myokardperfusion: Bedeutung bei akutem Koronarsyndrom

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Echtzeit-Kontrastechokardiographie zur Beurteilung der Myokardperfusion: Bedeutung bei akutem Koronarsyndrom

Dtsch Arztebl 2002; 99(31-32): A-2119 / B-1796 / C-1691

Kücherer, Helmut; Korosoglou, Grigorios; Hansen, Alexander

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LNSLNS Zusammenfassung
Neue kontrastechokardiographische Echtzeitverfahren ermöglichen die simultane Beurteilung von Myokardperfusion und regionaler Wandbewegung. In der Übersichtsarbeit werden der Kenntnisstand und potenzielle Applikationen der Kontrastechokardiographie diskutiert. Erste klinische und experimentelle Studien belegen eine akzeptable diagnostische Genauigkeit in der Differenzierung reversibler von irreversiblen Pefusionsdefekten und die Erfassung der mikrovaskulären Integrität bei akutem Koronarsyndrom sowie nach Wiedereröffnung verschlossener Herzkranzgefäße beim akuten Infarkt. Schallabschwächungsartefakte limitieren derzeit die Bewertung der Perfusionsverhältnisse in basalen Myokardsegmenten. Zur Bewertung des klinischen Stellenwertes sind fundierte klinische Validierungsstudien und eine Standardisierung der Methode notwendig.

Schlüsselwörter: koronare Herzkrankheit, Myokardperfusion, Echokardiographie, Kontrastmitteluntersuchung, Ultraschalldiagnostik

Summary
Real-Time Myocardial Contrast Echocardiography for Evaluation of
Myocardial Perfusion: Clinical Value in Acute Coronary Syndrome
Current developments in myocardial contrast echocardiography and its potential clinical application in acute coronary syndrome are presented. The development of real-time myocardial contrast echocardiography is based on harmonic imaging techniques and enables simultaneous evaluation of myocardial perfusion and wall motion. First clinical and experimental studies demonstrate an acceptable diagnostic accuracy in differentiating ischemic from irreversibly damaged myocardium. It is also efficacious in evaluating microvascular integrity in patients with unstable angina and in acute infarction following coronary revascularization. Attenuation artifacts limit accessibility of basal myocardial segments for evaluation of perfusion. Standardization of the method and its clinical validation need to be assessed in future studies.

Key words: coronary artery disease, myocardial perfusion, echocardiography, examination with contrast agent, ultrasound diagnostic

Die echokardiographische Bestimmung der globalen und der regionalen linksventrikulären Funktion ist fester Bestandteil der nichtinvasiven kardialen Funktionsdiagnostik. Die dynamische und pharmakologische Stressechokardiographie sind etablierte Verfahren in der Ischämie- und Vitalitätsdiagnostik und tragen zur Indikationsstellung revaskularisierender Maßnahmen bei chronischer koronarer Herzerkrankung bei. Stabile Linksherzkontrastmittel und kontrastspezifische Bildgebungsverfahren ermöglichen seit kurzem eine Signalverstärkung des intramyokardialen Blutpools, auf deren Basis Aussagen zur Herzmuskeldurchblutung getroffen werden können.
Aktuelle Echtzeitverfahren ermöglichen die gleichzeitige Beurteilung von Wandbewegung und Myokarddurchblutung mit hoher räumlicher Auflösung. In der Übersichtsarbeit werden der Stand der Kontrastechokardiographie und deren potenzielle Applikationen erläutert, unter besonderer Berücksichtigung der Bedeutung der Kontrastechokardiographie für
die Erfassung von Perfusionsstörungen beim akutem Koronarsyndrom.
Methodisches Prinzip der Kontrastechokardiographie
Mikrosphären lungenkapillargängiger Ultraschallkontrastmittel (Tabelle) verhalten sich rheologisch wie rote Blutkörperchen und führen nach der Lungenpassage zu einer Signalintensitätszunahme der arteriellen, arteriolären und kapillären Blutstrombahn (26). Diese Kontrastmittel bestehen aus gasgefüllten Mikrobläschen, die von einer stabilisierenden Hülle umgeben sind. In Abhängigkeit von Schalldruckamplitude und Schallfrequenz (mechanischer Index = Schalldruck/ÖFrequenz) verändern die Mikrobläschen ihren Radius und damit ihre Streuoberfläche. Kontrastspezifische Bildgebungsverfahren beruhen auf der Selektion harmonischer Frequenzen, während vom Gewebe stammende fundamentale Frequenzen unterdrückt werden.
Das erste kontrastechokardiographische Verfahren dieser Art beruht auf einer getriggerten, intermittierenden Bildgebung und auf der Verarbeitung akustischer Signale, die bei der Zerstörung von Mikrobläschen durch hohe Schallenergien (Mechanischer Index > 1,0) entstehen (27) (Grafik 1, Abbildung 1). Aktuellere Echtzeitverfahren erlauben den Einsatz niedriger Schallenergien (mechanischer Index
< 0,2) und vermeiden weitgehend eine Zerstörung der Mikrobläschen (Abbildung 2). Damit ist erstmals eine simultane Beurteilung von Myokardperfusion und regionaler Wandbewegung möglich (1, 31, 32).
Linksherzkontrastmittel für die Perfusionsdiagnostik
Zugelassene Anwendungsbereiche von Linksherzkontrastmitteln sind die Verstärkung primär inadäquater Dopplersignale und die Kontrastanfärbung der linken Herzkammer zur Verbesserung der Endokarderkennung (5, 31). Obwohl Ultraschallkontrastmittel keine nachweisbaren Auswirkungen auf die systemische oder koronare Hämodynamik haben, ist die Myokardkontrastechokardiographie derzeit als experimentelles Verfahren zu betrachten. An klinischen Nebenwirkungen werden im Wesentlichen Missempfindungen im Bereich der Injektionsstelle berichtet. Bei Albuminprodukten wird das allergene Potenzial bei der Aufklärung der Patienten berücksichtigt.
Ultraschallkontrastmittel können als Bolus oder als kontinuierliche Dauerinfusion intravenös verabreicht werden (Tabelle). Zur Beurteilung der Myokardperfusion sind Kontrastkonzentrationen notwendig, die eine nahezu gleichmäßige Kontrastverteilung im Ventrikelkavum bewirken. Die Bolusapplikation ist die praktikablere Applikationsform, scheint aber aufgrund des kürzeren diagnostischen Zeitfensters weniger reproduzierbar zu sein (24). Aus der Verteilung und der Kinetik der Myokardkontrastierung können Aussagen zur Myokarddurchblutung getroffen werden.
Zum Zeitpunkt einer möglichst gleichmäßigen Kontrastmittelverteilung in der linken Herzkammer wird ein hoher mechanischer Index (MI
> 1,0) für die Dauer von drei bis fünf Einzelbildern eingesetzt, der eine Zerstörung des Kontrastmittels im Myokard bewirkt. Danach kommt es in Abhängigkeit von der intramyokardialen Blutflussgeschwindigkeit (die Blutflussgeschwindigkeit in den Kapillaren beträgt circa 1 mm/s) und dem intramyokardialen Blutvolumen, welches zu mehr als 80 Prozent vom Kapillarsystem gebildet wird, zu einer graduellen Zunahme der Myokardkontrastierung.
Die Kinetik der Myokardkontrastierung beschreibt eine nichtlineare, exponentielle Funktion. Die quantitative Analyse dieser Wiederanflutungskinetik ist mittels kommerziell erhältlicher Software möglich. Diese quantitative Analyse erlaubt eine Abschätzung der Blutflussgeschwindigkeit aus der Steilheit des Intensitätsanstiegs und des myokardialen Blutvolumens aus dem Intensitätsmaximum (34).
Stellenwert der Echtzeit-Kontrastechokardiographie
Die echokardiographische Beurteilung der regionalen Wandbewegung ist nur ein indirekter Parameter zur Erfassung von Perfusionsstörungen und kann durch die simultane Untersuchung der Myokardperfusion sinnvoll ergänzt werden. Während bei einer akuten Myokardischämie eine verminderte Perfusion gleichermaßen mit einer gestörten Kontraktion einhergeht (perfusion contraction match), kann bei chronischer Myokardischämie (hibernierendes Myokard) und nach Revaskularisierung im akuten Infarkt (myocardial stunning) die Ruhedurchblutung erhalten aber die Myokardkontraktion deutlich vermindert sein (perfusion contraction mismatch) (11, 15). Zudem kann nach Revaskularisierung im Infarkt eine ischämie- und reperfusionsbedingte Schädigung der Mikrozirkulation (No-reflow-Phänomen) und eine Ausdehnung der Infarktregion beobachtet werden.
Akute Myokardischämie
Erste klinische und experimentelle Studien belegen eine akzeptable diagnostische Genauigkeit in der Differenzierung reversibler von irreversiblen Pefusionsdefekten (2, 9, 14, 18, 25, 26 o. 27, 31). Übereinstimmend mit dem pathophysiologischen Verlauf der Ischämiekaskade wurde im Tierexperiment eine Verminderung der regionalen Perfusion schon vor dem Auftreten von Kontraktionsstörungen gesehen (13, 25). Die Validität der Echtzeit-Kontrastechokardiographie zur Beurteilung einer reversiblen Ischämie ist dagegen in klinischen Arbeiten noch nicht ausreichend untersucht. In Untersuchungen der Autoren wurde die Übereinstimmung zwischen der Echtzeit-Kontrastechokardiographie und der 99mTc-Sestamibi-SPECT-Szintigraphie zur Erfassung der regionalen Perfusion untersucht. Myokardkontrastechokardiogramme wurden mittels Pulsinversionstechnik und kontinuierlicher Infusion von Optison (8 bis 30 mL/h Optison in Serie mit 200 mL/h 0,9 Prozent NaCl) in Ruhe und während Dipyridamol-Injektion bei 40 nicht ausgewählten Patienten (mittleres Alter 59 Jahre, 33 Männer, 7 Frauen, 15 Patienten mit Vorderwandinfarkt, 6 Patienten mit Hinterwandinfarkt) durchgeführt. Von insgesamt 480 Segmenten (6 Segmente pro apikalem Vier- und Zweikammerblick) konnten 62 laterobasale und anterobasale Segmente wegen Artefaktüberlagerung im Kontrastechokardiogramm nicht beurteilt werden. Die generelle Übereinstimmung zwischen den Methoden war gut, wenn nicht auswertbare Segmente vom Vergleich ausgeschlossen wurden (kappa = 0,69) (Konkordanz 76 Prozent für 65 fixierte Defekte, 75 Prozent für 34 reversible Defekte und 83 Prozent für 288 normal perfundierte Segmente). Aufgrund dieser Ergebnisse kann von einer akzeptablen Übereinstimmung der Echtzeit-Kontrastechokardiographie mit der 99mTc-Sestamibi-SPECT-Szintigraphie ausgegangen werden. Eine kritische
Limitierung stellen Schallabschwächungsartefakte dar, welche die Bewertung der Perfusion in basalen Segmenten einschränken.
Mikrovaskuläre Integrität beim akuten Koronarsyndrom
Kontrastechokardiographische Verfahren eignen sich möglicherweise zur
Erfassung der mikrovaskulären Integrität beim akuten Koronarsyndrom (Abbildungen 3, 4) und nach einer koronaren Revaskularisierung im Anschluss an einen akuten Myokardinfarkt (6, 7, 10, 21).
Als akutes Koronarsyndrom wird die Entität aus instabiler Angina, Nicht-ST-Hebungsinfarkt und ST-Hebungsinfarkt bezeichnet. Gemeinsames pathophysiologisches Korrelat ist eine akute Myokardischämie infolge einer Ruptur oder Erosion eines arteriosklerotischen Plaques mit konsekutiver Thrombusbildung, Vasokonstriktion und Koronarembolisation. Bei etwa einem Viertel der Patienten, die sich mit akutem Thoraxschmerz im Notambulanzbereich vorstellen, liegt ein akutes Koronarsyndrom vor (30). Diesen Patienten drohen in etwa elf Prozent der Fälle im Verlauf von sechs Monaten kardiale Komplikationen (Tod, transmuraler Myokardinfarkt) (8), weshalb eine rasche Risikostratifizierung notwendig ist.
Die Diagnostik und Risikostratifizierung von Patienten mit akutem Koronarsyndrom stützen sich neben der klinischen Symptomatik, elektrokardiographischen Veränderungen und dem kardiovaskulären Risikoprofil ganz wesentlich auf die Freisetzung kardialer Markerenzyme (17). Der Nachweis von kardialem Troponin im Serum gilt als hoch sensitives und spezifisches Kriterium für die Diagnosestellung eines akuten Nicht-ST-Hebungsinfarktes und ist richtungsweisend für die Durchführung einer frühen Koronarintervention und den Einsatz von GIIb/IIIa-Antagonisten (4, 23).
Zur Erfassung erhöhter Troponinspiegel sind serielle Messungen notwendig, da die Freisetzung erst vier
bis sechs Stunden nach Schmerzbeginn im Serum nachweisbar wird. Eine frühere Identifizierung solcher Hochrisikopatienten mittels bildgebender Verfahren wäre möglicherweise vorteilhaft. Unter dieser Zielvorstellung wurden bislang die PET-Szintigraphie (11) und die Magnetresonanztomographie (20, 28, 35) in klinisch experimentellen Studien eingesetzt. Aufgrund der logistisch praktikableren Anwendbarkeit und des geringeren Preises hat die Kontrastechokardiographie gegenüber anderen bildgebenden Verfahren möglicherweise einen Vorteil.
Aktuelle Daten von Firschke et al. von 60 Patienten mit akutem Koronarsyndrom (6, 7) zeigten, dass bei etwa drei Viertel der Patienten mit Koronargefässveränderungen aber noch normalem TIMI-Fluss (TIMI, thrombolysis in myocardial infarction classification) dennoch Perfusionsdefekte im getriggerten harmonischen B-Bildverfahren vorlagen.
Bei weniger als der Hälfte (41 Prozent) dieser Patienten war der Troponinstatus positiv. Diese Daten deuten darauf hin, dass bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom eine regionale Durchblutungsstörung mittels Kontrastechokardiogramm erfasst wer-
den kann. Der Zusammenhang zwischen Troponinfreisetzung, Wandbewegungsstörungen und Myokardperfusionsstörungen und der Effekt von GIIb/IIIa-Antagonisten auf diese Parameter muss in künftigen Studien prospektiv untersucht werden; ebenso die Wertigkeit der Echtzeit-Kontrastechokardiographie für diese Fragestellung.
Mikrovaskuläre Integrität nach Revaskularisierung beim akuten Infarkt
Die Beeinträchtigung der mikrovaskulären Integrität in der Reperfusionsphase nach Wiedereröffnung verschlossener Herzkranzgefäße im akuten Myokardinfarkt ist prognostisch bedeutsam und stellt eine weitere
potenzielle Applikation der Kontrastechokardiographie dar. Bei einem Drittel der Patienten mit akutem
Myokardinfarkt ist trotz rascher
(< 6 h) und vollständiger (TIMI-III-Fluss) Revaskularisierung eine persistierende Minderperfusion (no reflow) zu beobachten (16). In Abhängigkeit von der intramuralen Ausdehnung solcher No-reflow-Regionen können Remodellingprozesse zur progredienten Dilatation und Funktionsverschlechterung des linken Ventrikels führen (16, 36,
21).
Die zeitliche und räumliche Ausdehnung der Reperfusionsschädigung konnte im klinischen Bereich erstmals mittels Magnetresonanztomographie erfasst werden (28, 36). Wegen der einfacheren seriellen Anwendbarkeit könnte der Kontrastechokardiographie nach entsprechender Validierung ein besonderer Stellenwert in der Beurteilung der Reperfusionsschädigung zukommen. In klinischen Untersuchungen wurden bisher intermittierende Bildgebungsverfahren zur Beurteilung der mikrovaskulären Dysfunktion nach koronarer Revaskularisierung eingesetzt (6, 7, 10).
Das Ausmaß der residuellen regionalen Durchblutungsstörung nach zwei bis vier Wochen war sehr unterschiedlich ausgeprägt, insgesamt zeigte sich eine Tendenz zur Verbesserung der Myokardperfusion. Potenzielle Erklärungen für die spätere Verbesserung der Mikroperfusion sind reversible funktionelle Störungen der Mikrozirkulation (microvascular stunning) (3) oder eine reversible mikrovaskuläre Obstruktion nach Auflösen von Mikrothromben durch die Gabe von Plättchenaggregationshemmern (29). Diese Befunde unterstreichen die Bedeutung der individuellen Erfassung von Perfusionsstörungen nach Revaskularisierung bei Patienten mit akutem Infarkt. Echtzeit-kontrastechokardiographische Untersuchungen zur Entwicklung von Reperfusionsstörungen wurden am Infarkt-Reperfusionsmodell des Schweines untersucht (Abbildung 5).
An diesem Tiermodell konnte die Ausdehnung der No-reflow-Zone innerhalb der ersten drei Stunden nach Revaskularisierung untersucht werden. Im Wesentlichen wurde eine Zunahme der Größe der No-reflow-Zone beobachtet, erkennbar an einer mittleren Größenzunahme des Anteils der minderperfundierten Region am Risikoareal von 37 Prozent auf 80 Prozent (Grafik 2). An diesem Modell konnte unter Verwendung der Echtzeit-Echokardiographie die kardioprotektive Wirkung eines hochselektiven und hochaffinen Endothelin-A-Antagonisten (BSF 461314, Abbott Laboratories, Knoll GmbH, Ludwigshafen) nachgewiesen werden (12) (Grafik 2). Im klinischen Kontext kann die Echtzeit-Kontrastechokardiographie möglicherweise zur Erfassung von Myokardperfusionsstörungen unmittelbar nach Koronarintervention und zur Steuerung und Überprüfung kardioprotektiver Therapiestrategien eingesetzt werden.
Schlussfolgerung
Neue kontrastechokardiographische Verfahren ermöglichen eine Beurteilung der Myokardperfusion. Erste Studien belegen eine akzeptable diagnostische Genauigkeit zur Erfassung reversibler und irreversibler Pefusionsdefekte und die Erfassung der mikrovaskulären Integrität beim akuten Koronarsyndrom und nach einer koronaren Revaskularisierung im Anschluss an einen akuten Myokardinfarkt.
Die Beurteilung von myokardia-
len Durchblutungsstörungen mittels kontrastechokardiographischer Verfahren setzt die Analyse der Dynamik der regionalen Myokardkontrastierung voraus. Schallabschwächungsphänomene und Bewegungsartefakte erschweren die Beurteilbarkeit der Myokardkontrastierung. Außerdem ist derzeit noch nicht geklärt, welche vergleichende Wertigkeit verschiedenen Applikationsformen (langsame Bolusinjektion versus Dauerinfusion) und den unterschiedlichen Bildgebungsverfahren zukommt. Sowohl Standardisierung, Vereinfachung, Objektivierung und klinische Validierung der Methoden sind notwendig, bevor diese Verfahren in der klinischen Routine verwendet werden können.

Manuskript eingereicht: 19. 2. 2002, revidierte Fassung angenommen: 17. 4. 2002

zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2002; 99: A 2119–2123 [Heft 31–32]

Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über das Internet (www.aerzteblatt.de) erhältlich ist.

Anschrift für die Verfasser:
Priv.-Doz. Dr. med. Helmut Kücherer
Innere Medizin III
Schwerpunkt Kardiologie, Angiologie
und Pulmologie
Bergheimerstraße 58
Ruprecht-Karls-Universität
69115 Heidelberg
E-Mail: helmut_kuecherer@med.uni-heidelberg.de
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