April 2014: T1-Mapping des Herzens: Technik und mögliche Anwendungen
eine Rezension von Dr. Katja Hüper, Hannover
Titel: Myocardial T1 Mapping: Technique and Potential Applications
Autoren: Jeremy R Burt, Stefan L Zimmerman, Ihab R Kamel, Mark Halushka, David A Bluemke
In: Radiographics. 2014;34:377-95.
„Ein umfangreicher und einfach geschriebener Überblick über die Technik des myokardialen T1-Mappings und Anwendungsmöglichkeiten der nicht-invasiven Bestimmung der Myokardfibrose“
Kurzbeschreibung
In dem Übersichtsartikel, der in der Radiographics März/April 2014 erschienen ist, beschreiben die Autoren der Johns Hopkins University (Baltimore, USA) die innovative Kardio-MRT-Technik des T1-Mappings zur nicht-invasiven Bestimmung der fokalen und diffusen Myokardfibrose. Es werden drei MRT-Sequenzen vorgestellt, die für das T1-Mapping eingesetzt werden. Die Berechnung der T1-Parameterkarten sowie der extrazellulären Volumenfraktion (ECV) als standardisierter Parameter mit enger Korrelation zur Myokardfibrose werden erläutert. Darüber hinaus weisen die Autoren auf die Vorteile der Technik gegenüber der invasiven Endomyokardbiopsie und der bereits etablierten MRT-Technik des Late Gadolinium Enhancement hin. Mögliche Anwendungen zur Diagnose von Kardiomyopathien, entzündlichen Veränderungen, Herzinsuffizeinz und Herzinfarkt sowie zur Abschätzung der Prognose werden diskutiert.
Hintergrund
Die Myokardfibrose tritt im Rahmen einer Vielzahl von Erkrankungen wie zum Beispiel der myokardialen Ischämie, dem Infarkt, den Kardiomyopathien, der Sarkoidose aber auch im Rahmen von Hypertonie und Diabetes auf. Außerdem bildet die Myokardfibrose die Endstrecke vieler Erkrankungen und ist ein unabhängiger Risikofaktor für eine fortschreitende Herzinsuffizienz und letztlich das Herzversagen. Die Quantifizierung der Myokardfibrose war lange nur mittels Endomyokardbiopsie möglich. Dieses Verfahren ist jedoch invasiv, hat ein Risiko für Komplikationen und die Aussagekraft ist dadurch begrenzt, dass nur eine sehr kleine Probe des Herzmuskels untersucht werden kann.
Die Möglichkeit, die Fibrose des Herzmuskels im MRT nachweisen zu können, beruht darauf, dass die Gewebeeigenschaften und die Gewebezusammensetzung im Rahmen der Fibrose verändert sind. In der nativen, kontrastmittelfreien Untersuchung ist die longitudinale Relaxationszeit T1 im fibrosierten Myokard verlängert. Nach Kontrastmittelgabe dagegen ist die T1-Zeit erniedrigt, da der Extrazellularraum durch die Kollagenablagerung vergrößert ist und mehr Kontrastmittel zurück gehalten wird und länger im Myokard verbleibt. Auf Grund der Tatsache, dass Gadolinium-haltiges Kontrastmittel die T1-Zeit verkürzt ist daher die T1-Zeit des fibrosieren Myokards in den Spätaufnahmen nach Kontrastmittelgabe im Vergleich zum normalen Myokard reduziert.
Wichtige Vorteile des T1-Mappings gegenüber der zur visuellen Infarktdiagnostik bereits seit langem eingesetzten Late Enhancement-Untersuchung sind die Möglichkeit des Nachweises diffuser Myokardveränderungen sowie die Quantifizierbarkeit, was eine inter- und intraindividuelle Beurteilung des Herzmuskels erlaubt.
Inhalt
Im ersten Abschnitt des Übersichtsartikels werden die Ursachen und die Pathogenese für die Entwicklung der Myokardfibrose beschrieben. Außerdem werden die Vorteile einer nicht-invasiven und quantitativen Erfassung der Myokardfibrose gegenüber der Endomyokardbiopsie und der MRT-Late Enhancement-Untersuchung erläutert. Die Late Enhancement-Untersuchung beruht auf dem Prinzip, dass das MRT-Kontrastmittel aus Narbenarealen, die ein erhöhtes Extrazellularvolumen haben, langsamer als aus dem gesunden Myokard ausgewaschen wird. Fibroseareale sind daher in der späten Aufnahme (in der Regel nach ca. 10 Minuten) anhand einer erhöhten Kontrastmittelspeicherung (hohe Signalintensität/weiß im Late Enhancment) vom gesunden Myokard (schwarz im Late Enhancement) zu unterscheiden. Da die Beurteilung auf dem visuellen Kontrast zwischen Narbe und gesundem Myokard beruht, ist lediglich die fokale, nicht aber die diffuse Myokardfibrose nachzuweisen.
Als T1-Mapping bezeichnet man die Quantifizierung der T1-Relaxationszeit des Gewebes. Die T1-Zeiten werden in Parameterbildern (Karten/ Maps) dargestellt. T1-Zeiten sind absolute Werte, die in Millisekunden angegeben werden. In dem Artikel werden drei Inversion Recovery-Sequenzen zur Bestimmung der T1-Zeiten vorgestellt: die Look-Locker Sequenz (LL), die modifizierte Look-Locker Inversion-Recovery Sequenz (MOLLI) und die gekürzte MOLLI Sequenz (ShMOLLI). Die Autoren schlagen ein standardisiertes Protokoll zur Durchführung des T1-Mappings vor mit T1-Messungen vor Kontrastmittelgabe sowie 12 und 25 Minuten nach Kontrastmittelgabe (0,15 mmol/kgKG). Die LL-Sequenz entspricht dem aus der kardialen MRT bekannten „TI-Scout“. Sie ist EKG-getriggert, allerdings werden die Bilder bei verschiedenen Inversionszeiten nicht in derselben Herzzeitphase aufgenommen. Die MOLLI-Sequenz erlaubt die Messung innerhalb einer vorgegebenen Herzzeitphase (z.B. der Diastole) über mehrere Herzschläge, so dass die Herzbewegung „eingefroren“ wird und die Genauigkeit der T1-Messung besser ist. Da für diese Sequenz ein relativ langer Atemstillstand notwendig ist (je nach Herzfrequenz manchmal über 20 Sekunden), wird an kürzeren Sequenzen zur Bestimmung der T1-Zeit gearbeitet (ShMOLLI). Im fibrosierten Myokard ist die T1-Zeit vor Kontrastmittelgabe verlängert und nach Kontrastmittel verkürzt.
Da die T1-Zeiten auch abhängig sind von Herzfrequenz, Kontrastmitteldosis, Zeitpunkt nach der Kontrastmittelgabe, Hämatokrit, Magnetfeldstärke und Nierenfunktion wurde die extrazelluläre Volumenfraktion (ECV) als unabhängiger Parameter der Myokardfibrose eingeführt. Berechnet wird die ECV aus der Differenz der T1-Zeiten im Myokard und im Blut vor und nach Kontrastmittelgabe sowie dem Hämatokrit des Patienten.
Es besteht eine enge Korrelation des ECV mit dem histologischen Ausmaß der Myokardfibrose.
Im letzten Abschnitt gibt der Artikel einen Überblick über die bislang noch begrenzten klinische Studien zum Einsatz des myokardialen T1-Mappings und weist auf die möglichen Einsatzgebiete der neuen Technik für Diagnostik, Prognoseabschnätzung und Therapiemonitoring von Herzerkrankungen hin.
Konzeption und Benefit
Der Artikel ist gut strukturiert und auch für den unerfahrenen Leser gut verständlich geschrieben. Er bietet eine gute Einführung in das T1-Mapping zur Quantifizierung der Myokardfibrose. Technische Details der Sequenzen, die für den fortgeschrittenen und erfahrenen Leser interessant sein könnten, sind jedoch relativ kurz gehalten.
Fazit
Der Übersichtsartikel ist lesenswert, da er detailliert und einfach verständlich die Technik des myokardialen T1-Mappings und Anwendungsmöglichkeiten der nicht-invasiven Bestimmung der Myokardfibrose beschreibt. Bislang wird die Technik zwar noch nicht in der Routinediagnostik eingesetzt, sie gewinnt aber in Studien zunehmend an Bedeutung. Auf Grund der engen Korrelation von T1-Relaxationszeiten und ECV mit dem Ausmaß der Myokardfibrose könnten diese nicht-invasiven MRT-Parameter in Zukunft als nicht-invasive Biomarker zur Diagnostik, Prognoseabschätzung und zum Therapiemonitoring von Herzerkrankungen eingesetzt werden. Daher ist das Verständnis der Techniken von großer Bedeutung.