Übersicht | Review article
S 121
Moderne bildgebende Verfahren im Management der pulmonalen Hypertonie Modern imaging methods in the management of pulmonary hypertension
Autoren
Institutsangaben am Ende der Arbeit
Einleitung ▼
Neue echokardiographische Methoden ▼
In den letzten Jahren hat die Bedeutung der modernen bildgebenden Verfahren (neue echokardiographische Methoden, Computertomographie, Kernspintomographie, PET) in vielen Bereichen der Medizin zugenommen und oft sogar die der invasiven Untersuchungen relativiert (z. B. High-resolution-Computertomographie bei der Diagnostik der idiopathischen Lungenfibrose). Im Management der pulmonalen Hypertonie (PH) spielten dagegen die nichtinvasiven Methoden nur bei speziellen Fragestellungen eine entscheidende Rolle (z. B. Diagnose einer pulmonalen venookklusiven Erkrankung). Derzeit sind die bildgebenden Verfahren bei der Diagnose und dem klinischen Management der PH noch von limitierter Bedeutung.
Die Echokardiographie gilt seit Jahren als das wichtigste nicht-invasive, bildgebende Verfahren für die pulmonale Hypertonie. Neben seiner etablierten Rolle im diagnostischen Algorithmus und bei den klinischen Verlaufskontrollen von PH-PatientInnen wurden aktuell neue Methoden zur Erkennung von Frühformen der Erkrankung sowie zur Beschreibung der rechtsventrikulären Funktion entwickelt.
Dennoch wurden in den letzten Jahren zahlreiche Studien mit modernen bildgebenden Verfahren durchgeführt, die zeigen, dass die bildgebenden Verfahren eine präzise anatomische und funktionelle Darstellung des Herzens und der pulmonalen Zirkulation erlauben. Es ist zu erwarten, dass die Bedeutung dieser Methoden in den kommenden Jahren deutlich zunehmen wird. Wegen der noch relativ dünnen Datenlage und der fehlenden prospektiven Studien wurden diese neuen Möglichkeiten in der vor kurzem erschienenen Empfehlung zur Diagnostik der PH von der Weltkonferenz in Nizza nicht ausführlich dargestellt [1]. Mit diesem Manuskript verfolgen wir das Ziel, die aktuellen Studien im Bereich der PH darzustellen, die auf modernen bildgebenden Verfahren beruhen und die mögliche zukünftige Rolle dieser Untersuchungsmethoden anzusprechen.
■
Belastungsechokardiographie In den letzten Jahren hat die Bedeutung der hämodynamischen Messungen bei Belastung zugenommen. Insbesondere bei PatientInnen mit einer Risikoerkrankung für die pulmonale Hypertonie (z. B. Sklerodermie) scheint ein überproportionaler pulmonaler Druckanstieg bei Belastung prognostische Relevanz zu haben und könnte sogar die Entwicklung einer manifesten PH vorhersagen [2, 3]. Der pulmonale Druckanstieg bei Belastung kann mittels Belastungsechokardiographie nicht-invasiv erfasst werden. In den letzten Jahren wurden Normwerte für die Belastungshämodynamik der gesunden Bevölkerung erarbeitet [4], sodass man einen physiologischen und pathologischen pulmonalen Druckanstieg mittels Echokardiographie voneinander unterscheiden kann. Es konnte gezeigt werden, dass bei Gesunden bei einem Herzzeitvolumen von 10 l/min (ca. 50 Watt auf dem Fahrradergometer) der mittlere Pulmonalisdruck die 30 mmHgGrenze nur sehr selten überschreitet [5, 6]. Das kann in Grenzwerte für den systolischen PADruck umgerechnet werden [7]. Eine interessante Gruppe sind die PatientInnen, die in Ruhe eine „Borderline-Erhöhung des pulmonalen Druckes“ (mittlerer pulmonal arterieller Druck: 21–24 mmHg) aufweisen und auch bei Belastung einen steileren Druckanstieg zeigen als PatientInnen mit einem normalen pul-
Pneumologie Übersicht | Review article
Schlüsselwörter Pulmonale Hypertonie Diagnostik Echokardiographie Computertomographie Kernspintomographie
q q q q q
Keywords pulmonary hypertension diagnosis echocardiography computertomography magnetic resonance imaging
q q q q q
eingereicht 17.10.2014 akzeptiert 23.10.2014 Bibliografie DOI 10.1055/s-0034-1387484 Dtsch Med Wochenschr 0 2014; 139: S121–S125 · © Georg Thieme Verlag KG · Stuttgart · New York · ISSN 0012-04721439-4 13 Korrespondenz PD Dr. med. Gabor Kovacs Abt. für Pneumologie Universitätsklinikum Graz Auenbruggerplatz 15 8036 Graz Österreich Tel. +43 316/385-80748 Fax +43-316/385-7034 eMail gabor.kovacs@ klinikum-graz.at
Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt! ■
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
Institut
G. Kovacs1,2 M. Pienn2 E. Grünig3 D. Mereles4 M. Claussen5 M. Dandel6 D. Dumitrescu7 I. Kruck8 L. Bruch9 R. Blindt10 S. Holt11 L. Sinn12 S. Sorichter13 J. Winkler14 H. Olschewski1,2
Übersicht | Review article
monalen Druck in Ruhe (ca. 5 mmHg/l/min vs. 3 mmHg/l/min) [8]. Diese hämodynamische Veränderung kann unter anderem durch eine beginnende pulmonale Vaskulopathie bedingt sein, kann aber auch als Begleiterscheinung bei einer kardialen oder pulmonalen Erkrankung auftreten. Eine spezielle, neue Einsatzmöglichkeit der Belastungsechokardiographie zur Untersuchung der pulmonalen Zirkulation ist die Erfassung der kontraktilen Reserve bei PatientInnen mit schwerer pulmonaler Hypertonie. Im Gegensatz zu PatientInnen mit leichten pulmonal vaskulären Veränderungen, bei denen ein steiler pulmonaler Druckanstieg ein schlechtes prognostisches Zeichen darstellt, ist ein deutlicher pulmonaler Druckanstieg bei PatientInnen mit einer schweren pulmonalen Hypertonie ein Zeichen der erhaltenen rechtsventrikulären kontraktilen Reserve, welches mit einem besseren Überleben assoziiert und von großer klinischer und prognostischer Relevanz ist [9].
Familiäre (genetische) Studien zu Stressechokardiographie Auch bei gesunden Familienmitgliedern von PatientInnen mit idiopathischer pulmonal arterieller Hypertonie (IPAH) zeigte sich gehäuft ein übermäßiger Anstieg des systolischen pulmonal arteriellen Drucks unter Belastung [10, 11]. Bei Familienmitgliedern von IPAH-PatientInnen wurde in über 30 % der Fälle ein übermäßiger Druckanstieg unter Belastung gemessen, wohingegen gesunde Kontrollpersonen nur in 10 % gesteigerte Druckwerte aufwiesen [11]. Dieser klinische Phänotyp war mit einem signifikant häufigeren Auftreten einer BMPR2-Mutation assoziiert und stellt daher möglicherweise einen zusätzlichen Risikofaktor für die Entwicklung einer pulmonal arteriellen Hypertonie dar [11]. Diese Annahme wird unterstützt durch eine Verlaufsuntersuchung einer großen Familie mit hereditärer pulmonal arterieller Hypertonie (HPAH) mit einem mittleren Beobachtungszeitraum von 12±6.6 Jahren. In diesem Zeitraum entwickelten nur die Familienmitglieder eine manifeste HPAH, die sowohl die BMPR2-Mutation als auch einen überschießenden Druckanstieg unter Belastung aufwiesen [12].
Neue Darstellung und Erfassung der rechtsventrikulären Funktion Die mittels Gewebedoppler erfassten rechtsventrikulären Funktionsparameter gehören zu den vielversprechenden neuen echokardiographischen Methoden. Sie stellen die Bewegung verschiedener Segmente der rechtsventrikulären Wand während des Herzzyklus dar. In den aktuellen Studien konnten Zusammenhänge bei PatientInnen mit pulmonaler Hypertonie zwischen dem rechtsventrikulären longitudinalen Strain (longitudinale Verkürzung der Herzmuskulatur) und den invasiven rechtsventrikulären Funktionsparametern sowie dem Überleben beschrieben werden [13, 14]. Eine aktuelle Studie fand bei PAH-PatientInnen eine gute Korrelation zwischen dem rechtsventrikulären longitudinalen Strain und der mittels MRI gemessenen rechtsventrikulären Ejektionsfraktion [15]. Ein weiterer Parameter ist die Strainrate, welche den zeitlichen Verlauf des Strains darstellt. Die longitudinale Verkürzung des rechten Ventrikels wird zusätzlich durch die Höhe der S‘-Welle erfasst, welche einen einfachen neuen Gewebedopplerfunktionsparameter darstellt [16]. Die isovolumetrische Kontraktionsgeschwindigkeit [17] ist ein weiterer leicht erfassbarer Gewebedopplerparameter der rechtsventrikulären Funktion, welcher in einer aktuellen Studie einen Zusammenhang mit dem Überleben von PAHPatientInnen zeigte. Dieser neue Parameter könnte in Zukunft
zu den routinemäßig bestimmten Funktionswerten zählen. Das rechtsventrikuläre Speckle-tracking [18] stellt die segmentale Heterogenität der rechtsventrikulären Kontraktion dar und gibt genaue Information über die komplexe Bewegung des rechten Ventrikels. Eine prospektive Studie untersuchte das dreidimensionale Speckle-tracking bei 97 PatientInnen mit PH und konnte eingeschränkte Strain-Werte (areal, longitudinal, radial, circumferential) im Vergleich zu Kontrollen nachweisen [19]. Arealund Circumferential-Strain-Werte zeigten eine starke Korrelation mit der rechtsventrikulären Ejektionsfraktion; areal, circumferential und longitudinal Strain sowie die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion zeigten in der Studie eine prognostische Relevanz. Die rechtsventrikuläre Ejektionseffizienz [20] spiegelt die rechtsventrikuläre Mechanik und Plastizität wieder und ist durch das Verhältnis zwischen der mittels TAPSE (tricuspid annular plain systolic excursion) erfassten rechtsventrikulären Funktion und dem echokardiographisch erfassten pulmonalen Gefäßwiderstand definiert. Diese Studie zeigte, dass die Ejektionseffizienz bereits bei einem leichten Anstieg des pulmonalen Drucks deutlich abnimmt. Daher könnte diese Methode zukünftig eine Rolle in der frühen Diagnostik der PH spielen. Eine weitere vielversprechende Methode ist die dreidimensionale Echokardiographie, welche in den kommenden Jahren bei der Erfassung der rechtsventrikulären Funktion eine wichtige Rolle spielen könnte. Die ersten Studien bei PatientInnen mit PH wurden bereits erfolgreich durchgeführt [21, 22] und die Ergebnisse korrelierten signifikant mit der als Goldstandard dienenden Kernspintomographie.
Echokardiographische Normwerte des rechten Herzens Um pathologische Veränderungen von physiologischen Varianten unterscheiden zu können, ist die Beschreibung von Normwerten von großer Wichtigkeit. Vor einigen Jahren wurde die Hämodynamik im kleinen Kreislauf von gesunden ProbandInnen unterschiedlicher Altersgruppen in Ruhe und bei Belastung beschrieben [23, 24]. Dadurch wurde es möglich, dass auch diskrete hämodynamische Veränderungen in der pulmonalen Zirkulation identifiziert werden. Eine ähnlich wichtige Funktion hatte aktuell die Beschreibung der normalen Echokardiographie-Parameter des rechten Herzens und der rechtsventrikulären Funktion in der gesunden Bevölkerung [25, 26]. Dies wurde kürzlich im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit publiziert und ermöglicht die Erfassung bereits kleinerer Abweichungen von der Norm.
Limitierungen der Echokardiographie Neben seinen eindeutigen Vorzügen in der Diagnostik der PH hat die Echokardiographie auch Limitierungen. Diese wurden z. B. in der DETECT-Studie klar beschrieben, bei welcher die Echokardiographie bei Sklerodermiepatienten eine enttäuschend niedrige Sensitivität und Spezifizität zur Diagnose einer pulmonal arteriellen Hypertonie aufwies [27]. Eine etwas frühere Studie zeigte bereits, dass die Echokardiographie zwar im Allgemeinen eine gute Korrelation der abgeschätzten systolischen PA-Druckwerte mit RHK Messungen aufweist, dass im individuellen Fall aber große Abweichungen auftreten können [28]. Eine neue Studie hingegen zeigt, dass die Zuverlässigkeit der CW-Dopplerechokardiographie bedeutend sein kann, wenn bestimmte methodische Fallstricke vermieden werden [29]. Nichtsdestotrotz ist die Durchführung einer Rechtsherzkathete-
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
S 122
Übersicht | Review article
Computertomographie ▼ Im Diagnosealgorithmus der PH wird die Computertomographie (CT) relativ früh eingesetzt, um Erkrankungen wie interstitielle Lungenkrankheiten oder die pulmonale venookklusive Erkrankung auszuschließen. Zusätzlich wurden in den letzten Jahren mehrere Parameter aus statischen oder dynamischen CT Untersuchungen beschrieben, welche die Erkennung einer PH oder sogar eine hämodynamische Charakterisierung der PatientInnen ermöglichen. Die einfachsten und am häufigsten untersuchten Parameter sind der Durchmesser der Pulmonalarterie und dessen Verhältnis zum Durchmesser der Aorta. Aktuelle Studien schlagen Grenzwerte von 29 mm für den Durchmesser der Pulmonalarterie und 1 für das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Pulmonalarterie und der Aorta vor [30] und konnten basierend auf diesen einfachen Messwerten PatientInnen mit einer PH mit guter Sensitivität und Spezifizität erfassen [31]. In einigen Studien übertraf diese Methode sogar die Spezifität der Echokardiographie [32]. Ein neuer Ansatz ist die Quantifizierung der 3-dimensionalen Krümmung der pulmonalen Gefäße (tortuosity). In einer kürzlich veröffentlichen Studie konnte eine signifikante Korrelation zwischen der über einen automatisierten Algorithmus errechneten Krümmung von Gefäßsegmenten und dem pulmonalen Mitteldruck nachgewiesen werden [33]. Mit modernen Computertomographen kann aufgrund einer hervorragenden zeitlichen Auflösung der Bilder auch die Morphologie des Herzens genau evaluiert werden. Ähnlich wie mit dem MRI können die durch Volumen- oder Druckbelastung hervorgerufenen Änderungen, etwa ein vergrößerter rechter Ventrikel oder ein gerades oder linksseitig gebogenes Ventrikelseptum, bei PatientInnen mit PH erkannt und analysiert werden [34]. Neuerdings wurden dynamische CT-Untersuchungen beschrieben, bei denen nach der Injektion des Kontrastmittels wiederholte CT Bilder erstellt werden. Aus diesen dynamischen CT Untersuchungen können funktionelle Information über die pulmonale Hämodynamik gewonnen werden. So kann beispielsweise das Herzzeitvolumen nichtinvasiv bestimmt werden [35]. Zusätzlich liefert die dynamische Beurteilung des Kontrastmittelflusses durch die Pulmonalarterien wertvolle Informationen, welche auf eine PH hindeuten können. Besonders die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Kontrastmittels vom Pulmonalishauptstamm in die rechte bzw. linke Pulmonalarterie ermöglicht die Erkennung eines pulmonalen Mitteldrucks > 25 mmHg [36]. Diese Ergebnisse müssen allerdings erst durch prospektive Studien abgesichert werden.
Kernspintomographie ▼ In der PH wird die Kernspintomographie seit Jahren als Goldstandardmethode zur Erfassung der rechtsventrikulären Funktion [37] eingesetzt. Nach mehreren kleineren monozentrischen Untersuchungen konnte kürzlich in einer großen internationalen Studie bei PH PatientInnen, die eine gezielte PAH-Therapie erhalten haben, die Besserung der rechtsventrikulären Funktion [38] mittels MRI nachgewiesen werden. Die Kernspintomographie konnte mittels einer 4-dimensionalen Kodierung von Wirbeln in der zentralen Pulmonalarterie zusätzlich die pulmonale Hämodynamik (u. a. auch den mittleren pulmonal arteriellen Druck) mit großer Sicherheit erfassen und erlaubt durch neuere Sequenzen sogar eine gute Darstellung der Lungenperfusion und der chronischen Perfusionsdefekte [39, 40]. Die mit Rechtsherzkatheter kontrollierten hämodynamischen Studien sind sehr vielversprechend [41–43]. Deswegen könnte die Methode in der nahen Zukunft eine fast komplette anatomische und funktionelle Darstellung des Herzens und des kleinen Kreislaufs anbieten.
PET ▼ Die Positronen-Emissionstomographie (PET) wird vor allem bei onkologischen Erkrankungen mit Erfolg eingesetzt. Sie zeigt einen gesteigerten Glucosemetabolismus der anatomischen Strukturen an. Die Annahme ist, dass der zelluläre Metabolismus bei PAH-Patienten abnormal ist und anaerobe Prozesse mit erhöhtem Glukosebedarf in der Pathogenese der Erkrankung eine Rolle spielen. In den letzten Jahren wurden ersten Studien mit der PET-Technik durchgeführt. In einer der ersten Studien wurde bei PatientInnen mit idiopathischer pulmonal arterieller Hypertonie ein erhöhter Glucosemetabolismus im rechten Ventrikel nachgewiesen [44], welcher mit der Druckbelastung des Ventrikels assoziiert war. Nach gezielter Therapie wurde die Glukoseaufnahme reduziert. Eine weitere PET-Studie konnte in der Ratte nachweisen, dass die mittels PET detektierte erhöhte Glukoseaufnahme in PAH auf einen erhöhten Glucosemetabolismus in den proliferierenden vaskulären Zellen hinweist und nach Einleitung einer effektiven Therapie reversibel ist [45]. Dies könnte bedeuten, dass die Methode die Monitorisierung der spezifischen Krankheitsaktivität erlauben könnte. Eine weitere Studie untersuchte das rechtsventrikuläre Volumen und die Auswurffraktion bei PH-PatientInnen mittels PET, MRI und CT und zeigte moderate bis hohe Korrelationen zwischen den Methoden [46]. Daher scheint es möglich zu sein, mittels PET den Glucosemetabolismus und die Funktion des rechten Ventrikels gleichzeitig zu erfassen. Eine aktuelle Analyse bietet sogar Hinweise dafür, dass eine erhöhte Glukoseaufnahme eine prognostische Relevanz haben könnte [47]. Natürlich müssen diese vielversprechenden frühen Ergebnisse erst durch prospektive Studien bestätigt werden, bevor die Methode in der Routine eingesetzt wird.
SPECT-CT ▼ Eine weitere neue und vielversprechende Methode zur Erkennung einer pulmonalen Hypertonie ist die SPECT-CT, welche bei PatientInnen mit einer präkapillären pulmonalen Hypertonie
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
runtersuchung zur Diagnose einer pulmonalen Hypertonie nach wie vor unverzichtbar – und das wird in den nächsten Jahren sicherlich so bleiben. Für Verlaufskontrollen und zur Messung der rechtsventrikulären Funktion sind die beschriebenen neuen echokardiographischen Methoden sehr vielversprechend, müssen aber vor ihrer finalen Beurteilung noch prospektiv evaluiert werden.
S 123
Übersicht | Review article
eine fehlende schwerkraftabhängige Redistribution des pulmonalen Flusses anzeigte und so in der Lage war, PatientInnen mit einer präkapillären pulmonalen Hypertonie von Kontrollpersonen zu unterscheiden [48]. Zusätzlich zeigte die Redistribution der pulmonalen Durchblutung eine Korrelation mit prognostisch relevanten Parametern wie dem 6-Minuten-Gehtest, der WHO funktionellen Klasse oder TAPSE. Nach dieser ersten Erfahrung müssen weitere Studien mit SPECT-CT entscheiden, welchen Platz die Methode im Management von PatientInnen mit pulmonaler Hypertonie einnehmen wird.
Insitutsangaben 1 Abt. für Pneumologie, Universitätsklinikum Graz, Österreich 2 Ludwig Boltzmann Institut für Lungengefäßforschung, Graz,
Österreich 3 Zentrum für pulmonale Hypertonie, Thoraxklinik am Universitäts-
klinikum Heidelberg, Deutschland 4 Abt. Kardiologie, Medizinische Universitätsklinik Heidelberg,
Deutschland 5 LungenClinic Großhansdorf, Deutschland 6 Deutsches Herzzentrum Berlin, Deutschland 7 Klinik III für Innere Medizin, Herzzentrum der Universität zu Köln,
Deutschland
Zusammenfassung ▼
8 Cardio-Centrum Ludwigsburg Bietigheim, Ludwigsburg, Deutschland 9 Abt. Kardiologie, Klinik für Innere Medizin, Unfallkrankenhaus Berlin
Die modernen bildgebenden Verfahren spielen im Management der PH eine zunehmende Rolle. Die neuen echokardiographischen Methoden ergänzen die klassischen Echo Messungen und tragen wesentlich zur Beschreibung der rechtsventrikulären Funktion bei. Die Belastungsechokardiographie scheint bei Risikoerkrankungen (z. B. Sklerodermie) zur Vorhersage einer manifesten PH sowie bei der schweren PH zur Beschreibung der kontraktilen Reserve eine große Relevanz zu haben. Diese neuen Verfahren werden in PH-Zentren zunehmend eingesetzt, prospektive Analysen werden helfen, ihren Stellenwert genau einzuschätzen.
10Kardio Bremen, kardiovaskuläres Zentrum, Bremen, Deutschland
Die Kernspintomographie gilt bereits als Goldstandard-Untersuchungsmethode der rechtsventrikulären Funktion. Zusammen mit der CT bietet sie nicht nur eine anatomische, sondern auch eine funktionelle Darstellung des Herzens und des kleinen Kreislaufs, mit vielversprechender Erfassung der Hämodynamik. Die Limitierungen der Kernspintomographie sind die längere Untersuchungszeit und die Ausschlusskriterien (Metallimplantate, Klaustrophobie) und die der CT sind die Strahlenbelastung und die Notwendigkeit einer Kontrastmittelgabe mit renaler Belastung. PET und SPECT sind ganz neue Methoden im Bereich der PH und müssen noch als experimentell gelten. Beide Verfahren sind technisch aufwändig, und mehr Erfahrung muss mit ihnen gesammelt werden, bevor ihr Platz im alltäglichen Management von PAH-PatientInnen definiert werden kann. Autorenerklärung: GK ist Teilzeit-Angestellter des LudwigBoltzmann Institute for Lung Vascular Research. Er erhielt Honorare für Vortragstätigkeit und Reisekostenerstattungen von Actelion, Bayer, Chiesi, Boehringer-Ingelheim, AOP, GSK, Novartis, und Pfizer. EG erhielt Honorare für Vorträge bzw. Konsultationen von Bayer HealthCare, Novartis, Actelion, Pfizer, GlaxoSmithKline, United Therapeutics, Gilead. SH erhielt Honorare für Fortbildungen und Studienunterstützung von Actelion, Bayer und GSK. HO ist Teilzeit-Angestellter des Ludwig-Boltzmann Institute for Lung Vascular Research. Er erhielt Forschungsförderung von Actelion und Bayer und Honorare für Vortragstätigeit von Actelion, Bayer, Gilead, GSK, Novartis, und Pfizer. MP, DM, MC, MD, DD, IK, LB, RB, LS, SS, JW: keine Interessenkonflikte.
11Bethanien Krankenhaus Solingen, Institut für Pneumologie der
Universität Witten/Herdecke Solingen, Deutschland 12Kardiologische Praxis Bad Säckingen, Deutschland 13Klinik für Pneumologie im St. Josefskrankenhaus, Freiburg,
Deutschland 14Praxis für Pneumologie, Leipzig, Deutschland
Referenzen 1 Hoeper MM, Bogaard HJ, Condliffe R et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol 2013; 62(25): D42–50 2 Condliffe R, Kiely DG, Peacock AJ et al. Connective tissue disease-associated pulmonary arterial hypertension in the modern treatment era. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179: 151–7 3 Kovacs G, Maier R, Aberer E et al. Borderline pulmonary arterial pressure is associated with decreased exercise capacity in scleroderma. Am J Respir Crit Care Med 2009; 180: 881–6 4 Argiento P, Vanderpool RR, Mule M et al. Exercise stress echocardiography of the pulmonary circulation: limits of normal and sex differences. Chest 2012; 142: 1158–65 5 Naeije R, Vanderpool R, Dhakal BP et al. Exercise-induced pulmonary hypertension: physiological basis and methodological concerns. Am J Respir Crit Care Med 2013; 187: 576–83 6 Lewis GD, Bossone E, Naeije R et al. Pulmonary vascular hemodynamic response to exercise in cardiopulmonary diseases. Circulation 2013; 128: 1470–9 7 Chemla D, Castelain V, Humbert M et al. New formula for predicting mean pulmonary artery pressure using systolic pulmonary artery pressure. Chest 2004; 126: 1313–7 8 Kovacs G, Maier R, Aberer E et al. Assessment of pulmonary arterial pressure during exercise in collagen vascular disease: echocardiography vs right-sided heart catheterization. Chest 2010; 138: 270–8 9 Grunig E, Tiede H, Enyimayew EO et al. Assessment and prognostic relevance of right ventricular contractile reserve in patients with severe pulmonary hypertension. Circulation 2013; 128: 2005–15 10 Grunig E, Janssen B, Mereles D et al. Abnormal pulmonary artery pressure response in asymptomatic carriers of primary pulmonary hypertension gene. Circulation 2000; 102: 1145–50 11 Grunig E, Weissmann S, Ehlken N et al. Stress Doppler echocardiography in relatives of patients with idiopathic and familial pulmonary arterial hypertension: results of a multicenter European analysis of pulmonary artery pressure response to exercise and hypoxia. Circulation 2009; 119: 1747–57 12 Hinderhofer K, Fischer C, Pfarr N et al. Identification of a new intronic BMPR2-mutation and early diagnosis of heritable pulmonary arterial hypertension in a large family with mean clinical follow-up of 12 years. PLoS One 2014; 9: e91374 13 Sachdev A, Villarraga HR, Frantz RP et al. Right ventricular strain for prediction of survival in patients with pulmonary arterial hypertension. Chest 2011; 139: 1299–309
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
S 124
14 Haeck ML, Scherptong RW, Marsan NA et al. Prognostic value of right ventricular longitudinal peak systolic strain in patients with pulmonary hypertension. Circulation Cardiovascular Imaging 2012; 5: 628–36 15 Freed BH, Tsang W, Bhave NM et al. Right Ventricular Strain in Pulmonary Arterial Hypertension: A 2D Echocardiography and Cardiac Magnetic Resonance Study. Echocardiography (Mount Kisco, NY) 2014 16 Rajagopalan N, Saxena N, Simon MA et al. Correlation of tricuspid annular velocities with invasive hemodynamics in pulmonary hypertension. Congestive heart failure (Greenwich, Conn) 2007; 13: 200–4 17 Ernande L, Cottin V, Leroux PY et al. Right isovolumic contraction velocity predicts survival in pulmonary hypertension. J Am Soc Echocardiogr 2013; 26: 297–306 18 Li Y, Xie M, Wang X et al. Right ventricular regional and global systolic function is diminished in patients with pulmonary arterial hypertension: a 2-dimensional ultrasound speckle tracking echocardiography study. Int J Cardiovasc Imaging 2013; 29: 545–51 19 Smith BC, Dobson G, Dawson D et al. Three-dimensional speckle tracking of the right ventricle: toward optimal quantification of right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension. J AmColl Cardiol 2014; 64: 41–51 20 Lopez-Candales A, Lopez FR, Trivedi S et al. Right ventricular ejection efficiency: a new echocardiographic measure of mechanical performance in chronic pulmonary hypertension. Echocardiography 2014; 31: 516–23 21 Grapsa J, Gibbs JS, Cabrita IZ et al. The association of clinical outcome with right atrial and ventricular remodelling in patients with pulmonary arterial hypertension: study with real-time three-dimensional echocardiography. European heart journal cardiovascular Imaging 2012; 13: 666–72 22 Zhang QB, Sun JP, Gao RF et al. Feasibility of single-beat full-volume capture real-time three-dimensional echocardiography for quantification of right ventricular volume: validation by cardiac magnetic resonance imaging. Inte J Cardiol 2013; 168: 3991–5 23 Kovacs G, Berghold A, Scheidl S et al. Pulmonary arterial pressure during rest and exercise in healthy subjects: a systematic review. Eur Respir J 2009; 34: 888–94 24 Kovacs G, Olschewski A, Berghold A et al. Pulmonary vascular resistances during exercise in normal subjects: a systematic review. Eur Respir J 2012; 39: 319–28 25 D'Andrea A, Naeije R, Grunig E et al. Echocardiography of the pulmonary circulation and right ventricular function: exploring the physiologic spectrum in 1,480 normal subjects. Chest 2014; 145: 1071– 8 26 Grunig E, Henn P, D'Andrea A et al. Reference values for and determinants of right atrial area in healthy adults by 2-dimensional echocardiography. Circ Cardiovasc Imaging 2013; 6: 117–24 27 Coghlan JG, Denton CP, Grunig E et al. Evidence-based detection of pulmonary arterial hypertension in systemic sclerosis: the DETECT study. Ann Rheum Dis 2014; 73: 1340–9 28 Fisher MR, Forfia PR, Chamera E et al. Accuracy of Doppler echocardiography in the hemodynamic assessment of pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179: 615–21 29 Greiner S, Jud A, Aurich M et al. Reliability of noninvasive assessment of systolic pulmonary artery pressure by Doppler echocardiography compared to right heart catheterization: analysis in a large patient population. J Am Heart Assoc 2014; 3 30 Truong QA, Massaro JM, Rogers IS et al. Reference values for normal pulmonary artery dimensions by noncontrast cardiac computed tomography: the Framingham Heart Study. Circulation Cardiovasc Imaging 2012; 5: 147–54 31 Dornia C, Lange TJ, Behrens G et al. Multidetector computed tomography for detection and characterization of pulmonary hypertension in consideration of WHO classification. J Comp Assist Tomogr 2012; 36: 175–80 32 Iyer AS, Wells JM, Vishin S et al. CT scan-measured pulmonary artery to aorta ratio and echocardiography for detecting pulmonary hypertension in severe COPD. Chest 2014; 145: 824–32 33 Helmberger M, Pienn M, Urschler M et al. Quantification of tortuosity and fractal dimension of the lung vessels in pulmonary hypertension patients. PLoS One 2014; 9: e87515
34 Hoey ET, Gopalan D, Agrawal SK et al. Cardiac causes of pulmonary arterial hypertension: assessment with multidetector CT. European Radiology 2009; 19: 2557–68 35 Pienn M, Kovacs G, Tscherner M et al. Determination of cardiac output with dynamic contrast-enhanced computed tomography. Int J Cardiovasc Imaging 2013; 29: 1871–8 36 Pienn M, Kovacs G, Tscherner M et al. Non-invasive determination of pulmonary hypertension with dynamic contrast-enhanced computed tomography: a pilot study. European radiology 2014; 24: 668–76 37 Kovacs G, Reiter G, Reiter U et al. The emerging role of magnetic resonance imaging in the diagnosis and management of pulmonary hypertension. Respiration; Int RevThorac Dis 2008; 76: 458–70 38 Peacock AJ, Crawley S, McLure L et al. Changes in right ventricular function measured by cardiac magnetic resonance imaging in patients receiving pulmonary arterial hypertension-targeted therapy: the EURO-MR study. Circulation Cardiovasc Imaging 2014; 7: 107– 14 39 Rajaram S, Swift AJ, Telfer A et al. 3D contrast-enhanced lung perfusion MRI is an effective screening tool for chronic thromboembolic pulmonary hypertension: results from the ASPIRE Registry. Thorax 2013; 68: 677–8 40 Wirth G, Bruggemann K, Bostel T et al. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH) – potential role of multidetector-row CT (MD-CT) and MR imaging in the diagnosis and differential diagnosis of the disease. RoFo 2014; 186: 751–61 41 Reiter U, Reiter G, Kovacs G et al. Evaluation of elevated mean pulmonary arterial pressure based on magnetic resonance 4D velocity mapping: comparison of visualization techniques. PLoS One 2013; 8: e82212 42 Kreitner KF, Wirth GM, Krummenauer F et al. Noninvasive assessment of pulmonary hemodynamics in patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension by high temporal resolution phasecontrast MRI: correlation with simultaneous invasive pressure recordings. Circulation Cardiovasc Imaging 2013; 6: 722–9 43 Swift AJ, Rajaram S, Hurdman J et al. Noninvasive estimation of PA pressure, flow, and resistance with CMR imaging: derivation and prospective validation study from the ASPIRE registry. JACC Cardiovasc Imaging 2013; 6: 1036–47 44 Oikawa M, Kagaya Y, Otani H et al. Increased [18F]fluorodeoxyglucose accumulation in right ventricular free wall in patients with pulmonary hypertension and the effect of epoprostenol. J Am Coll Cardiol 2005; 45: 1849–55 45 Marsboom G, Wietholt C, Haney CR et al. Lung (1)(8)F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography for diagnosis and monitoring of pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Crit Care Med 2012; 185: 670–9 46 Wang L, Zhang Y, Yan C et al. Evaluation of right ventricular volume and ejection fraction by gated (18)F-FDG PET in patients with pulmonary hypertension: comparison with cardiac MRI and CT. J Nucl Cardiol 2013; 20: 242–52 47 Tatebe S, Fukumoto Y, Oikawa-Wakayama M et al. Enhanced [18F]fluorodeoxyglucose accumulation in the right ventricular free wall predicts long-term prognosis of patients with pulmonary hypertension: a preliminary observational study. Europ Heart J Cardiovasc Imaging 2014; 15: 666–72 48 Lau EM, Bailey DL, Bailey EA et al. Pulmonary hypertension leads to a loss of gravity dependent redistribution of regional lung perfusion: a SPECT/CT study. Heart 2014; 100: 47–53
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
S 125
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
Übersicht | Review article
S 121
Moderne bildgebende Verfahren im Management der pulmonalen Hypertonie Modern imaging methods in the management of pulmonary hypertension
Autoren
Institutsangaben am Ende der Arbeit
Einleitung ▼
Neue echokardiographische Methoden ▼
In den letzten Jahren hat die Bedeutung der modernen bildgebenden Verfahren (neue echokardiographische Methoden, Computertomographie, Kernspintomographie, PET) in vielen Bereichen der Medizin zugenommen und oft sogar die der invasiven Untersuchungen relativiert (z. B. High-resolution-Computertomographie bei der Diagnostik der idiopathischen Lungenfibrose). Im Management der pulmonalen Hypertonie (PH) spielten dagegen die nichtinvasiven Methoden nur bei speziellen Fragestellungen eine entscheidende Rolle (z. B. Diagnose einer pulmonalen venookklusiven Erkrankung). Derzeit sind die bildgebenden Verfahren bei der Diagnose und dem klinischen Management der PH noch von limitierter Bedeutung.
Die Echokardiographie gilt seit Jahren als das wichtigste nicht-invasive, bildgebende Verfahren für die pulmonale Hypertonie. Neben seiner etablierten Rolle im diagnostischen Algorithmus und bei den klinischen Verlaufskontrollen von PH-PatientInnen wurden aktuell neue Methoden zur Erkennung von Frühformen der Erkrankung sowie zur Beschreibung der rechtsventrikulären Funktion entwickelt.
Dennoch wurden in den letzten Jahren zahlreiche Studien mit modernen bildgebenden Verfahren durchgeführt, die zeigen, dass die bildgebenden Verfahren eine präzise anatomische und funktionelle Darstellung des Herzens und der pulmonalen Zirkulation erlauben. Es ist zu erwarten, dass die Bedeutung dieser Methoden in den kommenden Jahren deutlich zunehmen wird. Wegen der noch relativ dünnen Datenlage und der fehlenden prospektiven Studien wurden diese neuen Möglichkeiten in der vor kurzem erschienenen Empfehlung zur Diagnostik der PH von der Weltkonferenz in Nizza nicht ausführlich dargestellt [1]. Mit diesem Manuskript verfolgen wir das Ziel, die aktuellen Studien im Bereich der PH darzustellen, die auf modernen bildgebenden Verfahren beruhen und die mögliche zukünftige Rolle dieser Untersuchungsmethoden anzusprechen.
■
Belastungsechokardiographie In den letzten Jahren hat die Bedeutung der hämodynamischen Messungen bei Belastung zugenommen. Insbesondere bei PatientInnen mit einer Risikoerkrankung für die pulmonale Hypertonie (z. B. Sklerodermie) scheint ein überproportionaler pulmonaler Druckanstieg bei Belastung prognostische Relevanz zu haben und könnte sogar die Entwicklung einer manifesten PH vorhersagen [2, 3]. Der pulmonale Druckanstieg bei Belastung kann mittels Belastungsechokardiographie nicht-invasiv erfasst werden. In den letzten Jahren wurden Normwerte für die Belastungshämodynamik der gesunden Bevölkerung erarbeitet [4], sodass man einen physiologischen und pathologischen pulmonalen Druckanstieg mittels Echokardiographie voneinander unterscheiden kann. Es konnte gezeigt werden, dass bei Gesunden bei einem Herzzeitvolumen von 10 l/min (ca. 50 Watt auf dem Fahrradergometer) der mittlere Pulmonalisdruck die 30 mmHgGrenze nur sehr selten überschreitet [5, 6]. Das kann in Grenzwerte für den systolischen PADruck umgerechnet werden [7]. Eine interessante Gruppe sind die PatientInnen, die in Ruhe eine „Borderline-Erhöhung des pulmonalen Druckes“ (mittlerer pulmonal arterieller Druck: 21–24 mmHg) aufweisen und auch bei Belastung einen steileren Druckanstieg zeigen als PatientInnen mit einem normalen pul-
Pneumologie Übersicht | Review article
Schlüsselwörter Pulmonale Hypertonie Diagnostik Echokardiographie Computertomographie Kernspintomographie
q q q q q
Keywords pulmonary hypertension diagnosis echocardiography computertomography magnetic resonance imaging
q q q q q
eingereicht 17.10.2014 akzeptiert 23.10.2014 Bibliografie DOI 10.1055/s-0034-1387484 Dtsch Med Wochenschr 0 2014; 139: S121–S125 · © Georg Thieme Verlag KG · Stuttgart · New York · ISSN 0012-04721439-4 13 Korrespondenz PD Dr. med. Gabor Kovacs Abt. für Pneumologie Universitätsklinikum Graz Auenbruggerplatz 15 8036 Graz Österreich Tel. +43 316/385-80748 Fax +43-316/385-7034 eMail gabor.kovacs@ klinikum-graz.at
Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt! ■
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
Institut
G. Kovacs1,2 M. Pienn2 E. Grünig3 D. Mereles4 M. Claussen5 M. Dandel6 D. Dumitrescu7 I. Kruck8 L. Bruch9 R. Blindt10 S. Holt11 L. Sinn12 S. Sorichter13 J. Winkler14 H. Olschewski1,2
Übersicht | Review article
monalen Druck in Ruhe (ca. 5 mmHg/l/min vs. 3 mmHg/l/min) [8]. Diese hämodynamische Veränderung kann unter anderem durch eine beginnende pulmonale Vaskulopathie bedingt sein, kann aber auch als Begleiterscheinung bei einer kardialen oder pulmonalen Erkrankung auftreten. Eine spezielle, neue Einsatzmöglichkeit der Belastungsechokardiographie zur Untersuchung der pulmonalen Zirkulation ist die Erfassung der kontraktilen Reserve bei PatientInnen mit schwerer pulmonaler Hypertonie. Im Gegensatz zu PatientInnen mit leichten pulmonal vaskulären Veränderungen, bei denen ein steiler pulmonaler Druckanstieg ein schlechtes prognostisches Zeichen darstellt, ist ein deutlicher pulmonaler Druckanstieg bei PatientInnen mit einer schweren pulmonalen Hypertonie ein Zeichen der erhaltenen rechtsventrikulären kontraktilen Reserve, welches mit einem besseren Überleben assoziiert und von großer klinischer und prognostischer Relevanz ist [9].
Familiäre (genetische) Studien zu Stressechokardiographie Auch bei gesunden Familienmitgliedern von PatientInnen mit idiopathischer pulmonal arterieller Hypertonie (IPAH) zeigte sich gehäuft ein übermäßiger Anstieg des systolischen pulmonal arteriellen Drucks unter Belastung [10, 11]. Bei Familienmitgliedern von IPAH-PatientInnen wurde in über 30 % der Fälle ein übermäßiger Druckanstieg unter Belastung gemessen, wohingegen gesunde Kontrollpersonen nur in 10 % gesteigerte Druckwerte aufwiesen [11]. Dieser klinische Phänotyp war mit einem signifikant häufigeren Auftreten einer BMPR2-Mutation assoziiert und stellt daher möglicherweise einen zusätzlichen Risikofaktor für die Entwicklung einer pulmonal arteriellen Hypertonie dar [11]. Diese Annahme wird unterstützt durch eine Verlaufsuntersuchung einer großen Familie mit hereditärer pulmonal arterieller Hypertonie (HPAH) mit einem mittleren Beobachtungszeitraum von 12±6.6 Jahren. In diesem Zeitraum entwickelten nur die Familienmitglieder eine manifeste HPAH, die sowohl die BMPR2-Mutation als auch einen überschießenden Druckanstieg unter Belastung aufwiesen [12].
Neue Darstellung und Erfassung der rechtsventrikulären Funktion Die mittels Gewebedoppler erfassten rechtsventrikulären Funktionsparameter gehören zu den vielversprechenden neuen echokardiographischen Methoden. Sie stellen die Bewegung verschiedener Segmente der rechtsventrikulären Wand während des Herzzyklus dar. In den aktuellen Studien konnten Zusammenhänge bei PatientInnen mit pulmonaler Hypertonie zwischen dem rechtsventrikulären longitudinalen Strain (longitudinale Verkürzung der Herzmuskulatur) und den invasiven rechtsventrikulären Funktionsparametern sowie dem Überleben beschrieben werden [13, 14]. Eine aktuelle Studie fand bei PAH-PatientInnen eine gute Korrelation zwischen dem rechtsventrikulären longitudinalen Strain und der mittels MRI gemessenen rechtsventrikulären Ejektionsfraktion [15]. Ein weiterer Parameter ist die Strainrate, welche den zeitlichen Verlauf des Strains darstellt. Die longitudinale Verkürzung des rechten Ventrikels wird zusätzlich durch die Höhe der S‘-Welle erfasst, welche einen einfachen neuen Gewebedopplerfunktionsparameter darstellt [16]. Die isovolumetrische Kontraktionsgeschwindigkeit [17] ist ein weiterer leicht erfassbarer Gewebedopplerparameter der rechtsventrikulären Funktion, welcher in einer aktuellen Studie einen Zusammenhang mit dem Überleben von PAHPatientInnen zeigte. Dieser neue Parameter könnte in Zukunft
zu den routinemäßig bestimmten Funktionswerten zählen. Das rechtsventrikuläre Speckle-tracking [18] stellt die segmentale Heterogenität der rechtsventrikulären Kontraktion dar und gibt genaue Information über die komplexe Bewegung des rechten Ventrikels. Eine prospektive Studie untersuchte das dreidimensionale Speckle-tracking bei 97 PatientInnen mit PH und konnte eingeschränkte Strain-Werte (areal, longitudinal, radial, circumferential) im Vergleich zu Kontrollen nachweisen [19]. Arealund Circumferential-Strain-Werte zeigten eine starke Korrelation mit der rechtsventrikulären Ejektionsfraktion; areal, circumferential und longitudinal Strain sowie die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion zeigten in der Studie eine prognostische Relevanz. Die rechtsventrikuläre Ejektionseffizienz [20] spiegelt die rechtsventrikuläre Mechanik und Plastizität wieder und ist durch das Verhältnis zwischen der mittels TAPSE (tricuspid annular plain systolic excursion) erfassten rechtsventrikulären Funktion und dem echokardiographisch erfassten pulmonalen Gefäßwiderstand definiert. Diese Studie zeigte, dass die Ejektionseffizienz bereits bei einem leichten Anstieg des pulmonalen Drucks deutlich abnimmt. Daher könnte diese Methode zukünftig eine Rolle in der frühen Diagnostik der PH spielen. Eine weitere vielversprechende Methode ist die dreidimensionale Echokardiographie, welche in den kommenden Jahren bei der Erfassung der rechtsventrikulären Funktion eine wichtige Rolle spielen könnte. Die ersten Studien bei PatientInnen mit PH wurden bereits erfolgreich durchgeführt [21, 22] und die Ergebnisse korrelierten signifikant mit der als Goldstandard dienenden Kernspintomographie.
Echokardiographische Normwerte des rechten Herzens Um pathologische Veränderungen von physiologischen Varianten unterscheiden zu können, ist die Beschreibung von Normwerten von großer Wichtigkeit. Vor einigen Jahren wurde die Hämodynamik im kleinen Kreislauf von gesunden ProbandInnen unterschiedlicher Altersgruppen in Ruhe und bei Belastung beschrieben [23, 24]. Dadurch wurde es möglich, dass auch diskrete hämodynamische Veränderungen in der pulmonalen Zirkulation identifiziert werden. Eine ähnlich wichtige Funktion hatte aktuell die Beschreibung der normalen Echokardiographie-Parameter des rechten Herzens und der rechtsventrikulären Funktion in der gesunden Bevölkerung [25, 26]. Dies wurde kürzlich im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit publiziert und ermöglicht die Erfassung bereits kleinerer Abweichungen von der Norm.
Limitierungen der Echokardiographie Neben seinen eindeutigen Vorzügen in der Diagnostik der PH hat die Echokardiographie auch Limitierungen. Diese wurden z. B. in der DETECT-Studie klar beschrieben, bei welcher die Echokardiographie bei Sklerodermiepatienten eine enttäuschend niedrige Sensitivität und Spezifizität zur Diagnose einer pulmonal arteriellen Hypertonie aufwies [27]. Eine etwas frühere Studie zeigte bereits, dass die Echokardiographie zwar im Allgemeinen eine gute Korrelation der abgeschätzten systolischen PA-Druckwerte mit RHK Messungen aufweist, dass im individuellen Fall aber große Abweichungen auftreten können [28]. Eine neue Studie hingegen zeigt, dass die Zuverlässigkeit der CW-Dopplerechokardiographie bedeutend sein kann, wenn bestimmte methodische Fallstricke vermieden werden [29]. Nichtsdestotrotz ist die Durchführung einer Rechtsherzkathete-
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
S 122
Übersicht | Review article
Computertomographie ▼ Im Diagnosealgorithmus der PH wird die Computertomographie (CT) relativ früh eingesetzt, um Erkrankungen wie interstitielle Lungenkrankheiten oder die pulmonale venookklusive Erkrankung auszuschließen. Zusätzlich wurden in den letzten Jahren mehrere Parameter aus statischen oder dynamischen CT Untersuchungen beschrieben, welche die Erkennung einer PH oder sogar eine hämodynamische Charakterisierung der PatientInnen ermöglichen. Die einfachsten und am häufigsten untersuchten Parameter sind der Durchmesser der Pulmonalarterie und dessen Verhältnis zum Durchmesser der Aorta. Aktuelle Studien schlagen Grenzwerte von 29 mm für den Durchmesser der Pulmonalarterie und 1 für das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Pulmonalarterie und der Aorta vor [30] und konnten basierend auf diesen einfachen Messwerten PatientInnen mit einer PH mit guter Sensitivität und Spezifizität erfassen [31]. In einigen Studien übertraf diese Methode sogar die Spezifität der Echokardiographie [32]. Ein neuer Ansatz ist die Quantifizierung der 3-dimensionalen Krümmung der pulmonalen Gefäße (tortuosity). In einer kürzlich veröffentlichen Studie konnte eine signifikante Korrelation zwischen der über einen automatisierten Algorithmus errechneten Krümmung von Gefäßsegmenten und dem pulmonalen Mitteldruck nachgewiesen werden [33]. Mit modernen Computertomographen kann aufgrund einer hervorragenden zeitlichen Auflösung der Bilder auch die Morphologie des Herzens genau evaluiert werden. Ähnlich wie mit dem MRI können die durch Volumen- oder Druckbelastung hervorgerufenen Änderungen, etwa ein vergrößerter rechter Ventrikel oder ein gerades oder linksseitig gebogenes Ventrikelseptum, bei PatientInnen mit PH erkannt und analysiert werden [34]. Neuerdings wurden dynamische CT-Untersuchungen beschrieben, bei denen nach der Injektion des Kontrastmittels wiederholte CT Bilder erstellt werden. Aus diesen dynamischen CT Untersuchungen können funktionelle Information über die pulmonale Hämodynamik gewonnen werden. So kann beispielsweise das Herzzeitvolumen nichtinvasiv bestimmt werden [35]. Zusätzlich liefert die dynamische Beurteilung des Kontrastmittelflusses durch die Pulmonalarterien wertvolle Informationen, welche auf eine PH hindeuten können. Besonders die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Kontrastmittels vom Pulmonalishauptstamm in die rechte bzw. linke Pulmonalarterie ermöglicht die Erkennung eines pulmonalen Mitteldrucks > 25 mmHg [36]. Diese Ergebnisse müssen allerdings erst durch prospektive Studien abgesichert werden.
Kernspintomographie ▼ In der PH wird die Kernspintomographie seit Jahren als Goldstandardmethode zur Erfassung der rechtsventrikulären Funktion [37] eingesetzt. Nach mehreren kleineren monozentrischen Untersuchungen konnte kürzlich in einer großen internationalen Studie bei PH PatientInnen, die eine gezielte PAH-Therapie erhalten haben, die Besserung der rechtsventrikulären Funktion [38] mittels MRI nachgewiesen werden. Die Kernspintomographie konnte mittels einer 4-dimensionalen Kodierung von Wirbeln in der zentralen Pulmonalarterie zusätzlich die pulmonale Hämodynamik (u. a. auch den mittleren pulmonal arteriellen Druck) mit großer Sicherheit erfassen und erlaubt durch neuere Sequenzen sogar eine gute Darstellung der Lungenperfusion und der chronischen Perfusionsdefekte [39, 40]. Die mit Rechtsherzkatheter kontrollierten hämodynamischen Studien sind sehr vielversprechend [41–43]. Deswegen könnte die Methode in der nahen Zukunft eine fast komplette anatomische und funktionelle Darstellung des Herzens und des kleinen Kreislaufs anbieten.
PET ▼ Die Positronen-Emissionstomographie (PET) wird vor allem bei onkologischen Erkrankungen mit Erfolg eingesetzt. Sie zeigt einen gesteigerten Glucosemetabolismus der anatomischen Strukturen an. Die Annahme ist, dass der zelluläre Metabolismus bei PAH-Patienten abnormal ist und anaerobe Prozesse mit erhöhtem Glukosebedarf in der Pathogenese der Erkrankung eine Rolle spielen. In den letzten Jahren wurden ersten Studien mit der PET-Technik durchgeführt. In einer der ersten Studien wurde bei PatientInnen mit idiopathischer pulmonal arterieller Hypertonie ein erhöhter Glucosemetabolismus im rechten Ventrikel nachgewiesen [44], welcher mit der Druckbelastung des Ventrikels assoziiert war. Nach gezielter Therapie wurde die Glukoseaufnahme reduziert. Eine weitere PET-Studie konnte in der Ratte nachweisen, dass die mittels PET detektierte erhöhte Glukoseaufnahme in PAH auf einen erhöhten Glucosemetabolismus in den proliferierenden vaskulären Zellen hinweist und nach Einleitung einer effektiven Therapie reversibel ist [45]. Dies könnte bedeuten, dass die Methode die Monitorisierung der spezifischen Krankheitsaktivität erlauben könnte. Eine weitere Studie untersuchte das rechtsventrikuläre Volumen und die Auswurffraktion bei PH-PatientInnen mittels PET, MRI und CT und zeigte moderate bis hohe Korrelationen zwischen den Methoden [46]. Daher scheint es möglich zu sein, mittels PET den Glucosemetabolismus und die Funktion des rechten Ventrikels gleichzeitig zu erfassen. Eine aktuelle Analyse bietet sogar Hinweise dafür, dass eine erhöhte Glukoseaufnahme eine prognostische Relevanz haben könnte [47]. Natürlich müssen diese vielversprechenden frühen Ergebnisse erst durch prospektive Studien bestätigt werden, bevor die Methode in der Routine eingesetzt wird.
SPECT-CT ▼ Eine weitere neue und vielversprechende Methode zur Erkennung einer pulmonalen Hypertonie ist die SPECT-CT, welche bei PatientInnen mit einer präkapillären pulmonalen Hypertonie
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
runtersuchung zur Diagnose einer pulmonalen Hypertonie nach wie vor unverzichtbar – und das wird in den nächsten Jahren sicherlich so bleiben. Für Verlaufskontrollen und zur Messung der rechtsventrikulären Funktion sind die beschriebenen neuen echokardiographischen Methoden sehr vielversprechend, müssen aber vor ihrer finalen Beurteilung noch prospektiv evaluiert werden.
S 123
Übersicht | Review article
eine fehlende schwerkraftabhängige Redistribution des pulmonalen Flusses anzeigte und so in der Lage war, PatientInnen mit einer präkapillären pulmonalen Hypertonie von Kontrollpersonen zu unterscheiden [48]. Zusätzlich zeigte die Redistribution der pulmonalen Durchblutung eine Korrelation mit prognostisch relevanten Parametern wie dem 6-Minuten-Gehtest, der WHO funktionellen Klasse oder TAPSE. Nach dieser ersten Erfahrung müssen weitere Studien mit SPECT-CT entscheiden, welchen Platz die Methode im Management von PatientInnen mit pulmonaler Hypertonie einnehmen wird.
Insitutsangaben 1 Abt. für Pneumologie, Universitätsklinikum Graz, Österreich 2 Ludwig Boltzmann Institut für Lungengefäßforschung, Graz,
Österreich 3 Zentrum für pulmonale Hypertonie, Thoraxklinik am Universitäts-
klinikum Heidelberg, Deutschland 4 Abt. Kardiologie, Medizinische Universitätsklinik Heidelberg,
Deutschland 5 LungenClinic Großhansdorf, Deutschland 6 Deutsches Herzzentrum Berlin, Deutschland 7 Klinik III für Innere Medizin, Herzzentrum der Universität zu Köln,
Deutschland
Zusammenfassung ▼
8 Cardio-Centrum Ludwigsburg Bietigheim, Ludwigsburg, Deutschland 9 Abt. Kardiologie, Klinik für Innere Medizin, Unfallkrankenhaus Berlin
Die modernen bildgebenden Verfahren spielen im Management der PH eine zunehmende Rolle. Die neuen echokardiographischen Methoden ergänzen die klassischen Echo Messungen und tragen wesentlich zur Beschreibung der rechtsventrikulären Funktion bei. Die Belastungsechokardiographie scheint bei Risikoerkrankungen (z. B. Sklerodermie) zur Vorhersage einer manifesten PH sowie bei der schweren PH zur Beschreibung der kontraktilen Reserve eine große Relevanz zu haben. Diese neuen Verfahren werden in PH-Zentren zunehmend eingesetzt, prospektive Analysen werden helfen, ihren Stellenwert genau einzuschätzen.
10Kardio Bremen, kardiovaskuläres Zentrum, Bremen, Deutschland
Die Kernspintomographie gilt bereits als Goldstandard-Untersuchungsmethode der rechtsventrikulären Funktion. Zusammen mit der CT bietet sie nicht nur eine anatomische, sondern auch eine funktionelle Darstellung des Herzens und des kleinen Kreislaufs, mit vielversprechender Erfassung der Hämodynamik. Die Limitierungen der Kernspintomographie sind die längere Untersuchungszeit und die Ausschlusskriterien (Metallimplantate, Klaustrophobie) und die der CT sind die Strahlenbelastung und die Notwendigkeit einer Kontrastmittelgabe mit renaler Belastung. PET und SPECT sind ganz neue Methoden im Bereich der PH und müssen noch als experimentell gelten. Beide Verfahren sind technisch aufwändig, und mehr Erfahrung muss mit ihnen gesammelt werden, bevor ihr Platz im alltäglichen Management von PAH-PatientInnen definiert werden kann. Autorenerklärung: GK ist Teilzeit-Angestellter des LudwigBoltzmann Institute for Lung Vascular Research. Er erhielt Honorare für Vortragstätigkeit und Reisekostenerstattungen von Actelion, Bayer, Chiesi, Boehringer-Ingelheim, AOP, GSK, Novartis, und Pfizer. EG erhielt Honorare für Vorträge bzw. Konsultationen von Bayer HealthCare, Novartis, Actelion, Pfizer, GlaxoSmithKline, United Therapeutics, Gilead. SH erhielt Honorare für Fortbildungen und Studienunterstützung von Actelion, Bayer und GSK. HO ist Teilzeit-Angestellter des Ludwig-Boltzmann Institute for Lung Vascular Research. Er erhielt Forschungsförderung von Actelion und Bayer und Honorare für Vortragstätigeit von Actelion, Bayer, Gilead, GSK, Novartis, und Pfizer. MP, DM, MC, MD, DD, IK, LB, RB, LS, SS, JW: keine Interessenkonflikte.
11Bethanien Krankenhaus Solingen, Institut für Pneumologie der
Universität Witten/Herdecke Solingen, Deutschland 12Kardiologische Praxis Bad Säckingen, Deutschland 13Klinik für Pneumologie im St. Josefskrankenhaus, Freiburg,
Deutschland 14Praxis für Pneumologie, Leipzig, Deutschland
Referenzen 1 Hoeper MM, Bogaard HJ, Condliffe R et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol 2013; 62(25): D42–50 2 Condliffe R, Kiely DG, Peacock AJ et al. Connective tissue disease-associated pulmonary arterial hypertension in the modern treatment era. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179: 151–7 3 Kovacs G, Maier R, Aberer E et al. Borderline pulmonary arterial pressure is associated with decreased exercise capacity in scleroderma. Am J Respir Crit Care Med 2009; 180: 881–6 4 Argiento P, Vanderpool RR, Mule M et al. Exercise stress echocardiography of the pulmonary circulation: limits of normal and sex differences. Chest 2012; 142: 1158–65 5 Naeije R, Vanderpool R, Dhakal BP et al. Exercise-induced pulmonary hypertension: physiological basis and methodological concerns. Am J Respir Crit Care Med 2013; 187: 576–83 6 Lewis GD, Bossone E, Naeije R et al. Pulmonary vascular hemodynamic response to exercise in cardiopulmonary diseases. Circulation 2013; 128: 1470–9 7 Chemla D, Castelain V, Humbert M et al. New formula for predicting mean pulmonary artery pressure using systolic pulmonary artery pressure. Chest 2004; 126: 1313–7 8 Kovacs G, Maier R, Aberer E et al. Assessment of pulmonary arterial pressure during exercise in collagen vascular disease: echocardiography vs right-sided heart catheterization. Chest 2010; 138: 270–8 9 Grunig E, Tiede H, Enyimayew EO et al. Assessment and prognostic relevance of right ventricular contractile reserve in patients with severe pulmonary hypertension. Circulation 2013; 128: 2005–15 10 Grunig E, Janssen B, Mereles D et al. Abnormal pulmonary artery pressure response in asymptomatic carriers of primary pulmonary hypertension gene. Circulation 2000; 102: 1145–50 11 Grunig E, Weissmann S, Ehlken N et al. Stress Doppler echocardiography in relatives of patients with idiopathic and familial pulmonary arterial hypertension: results of a multicenter European analysis of pulmonary artery pressure response to exercise and hypoxia. Circulation 2009; 119: 1747–57 12 Hinderhofer K, Fischer C, Pfarr N et al. Identification of a new intronic BMPR2-mutation and early diagnosis of heritable pulmonary arterial hypertension in a large family with mean clinical follow-up of 12 years. PLoS One 2014; 9: e91374 13 Sachdev A, Villarraga HR, Frantz RP et al. Right ventricular strain for prediction of survival in patients with pulmonary arterial hypertension. Chest 2011; 139: 1299–309
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
S 124
14 Haeck ML, Scherptong RW, Marsan NA et al. Prognostic value of right ventricular longitudinal peak systolic strain in patients with pulmonary hypertension. Circulation Cardiovascular Imaging 2012; 5: 628–36 15 Freed BH, Tsang W, Bhave NM et al. Right Ventricular Strain in Pulmonary Arterial Hypertension: A 2D Echocardiography and Cardiac Magnetic Resonance Study. Echocardiography (Mount Kisco, NY) 2014 16 Rajagopalan N, Saxena N, Simon MA et al. Correlation of tricuspid annular velocities with invasive hemodynamics in pulmonary hypertension. Congestive heart failure (Greenwich, Conn) 2007; 13: 200–4 17 Ernande L, Cottin V, Leroux PY et al. Right isovolumic contraction velocity predicts survival in pulmonary hypertension. J Am Soc Echocardiogr 2013; 26: 297–306 18 Li Y, Xie M, Wang X et al. Right ventricular regional and global systolic function is diminished in patients with pulmonary arterial hypertension: a 2-dimensional ultrasound speckle tracking echocardiography study. Int J Cardiovasc Imaging 2013; 29: 545–51 19 Smith BC, Dobson G, Dawson D et al. Three-dimensional speckle tracking of the right ventricle: toward optimal quantification of right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension. J AmColl Cardiol 2014; 64: 41–51 20 Lopez-Candales A, Lopez FR, Trivedi S et al. Right ventricular ejection efficiency: a new echocardiographic measure of mechanical performance in chronic pulmonary hypertension. Echocardiography 2014; 31: 516–23 21 Grapsa J, Gibbs JS, Cabrita IZ et al. The association of clinical outcome with right atrial and ventricular remodelling in patients with pulmonary arterial hypertension: study with real-time three-dimensional echocardiography. European heart journal cardiovascular Imaging 2012; 13: 666–72 22 Zhang QB, Sun JP, Gao RF et al. Feasibility of single-beat full-volume capture real-time three-dimensional echocardiography for quantification of right ventricular volume: validation by cardiac magnetic resonance imaging. Inte J Cardiol 2013; 168: 3991–5 23 Kovacs G, Berghold A, Scheidl S et al. Pulmonary arterial pressure during rest and exercise in healthy subjects: a systematic review. Eur Respir J 2009; 34: 888–94 24 Kovacs G, Olschewski A, Berghold A et al. Pulmonary vascular resistances during exercise in normal subjects: a systematic review. Eur Respir J 2012; 39: 319–28 25 D'Andrea A, Naeije R, Grunig E et al. Echocardiography of the pulmonary circulation and right ventricular function: exploring the physiologic spectrum in 1,480 normal subjects. Chest 2014; 145: 1071– 8 26 Grunig E, Henn P, D'Andrea A et al. Reference values for and determinants of right atrial area in healthy adults by 2-dimensional echocardiography. Circ Cardiovasc Imaging 2013; 6: 117–24 27 Coghlan JG, Denton CP, Grunig E et al. Evidence-based detection of pulmonary arterial hypertension in systemic sclerosis: the DETECT study. Ann Rheum Dis 2014; 73: 1340–9 28 Fisher MR, Forfia PR, Chamera E et al. Accuracy of Doppler echocardiography in the hemodynamic assessment of pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179: 615–21 29 Greiner S, Jud A, Aurich M et al. Reliability of noninvasive assessment of systolic pulmonary artery pressure by Doppler echocardiography compared to right heart catheterization: analysis in a large patient population. J Am Heart Assoc 2014; 3 30 Truong QA, Massaro JM, Rogers IS et al. Reference values for normal pulmonary artery dimensions by noncontrast cardiac computed tomography: the Framingham Heart Study. Circulation Cardiovasc Imaging 2012; 5: 147–54 31 Dornia C, Lange TJ, Behrens G et al. Multidetector computed tomography for detection and characterization of pulmonary hypertension in consideration of WHO classification. J Comp Assist Tomogr 2012; 36: 175–80 32 Iyer AS, Wells JM, Vishin S et al. CT scan-measured pulmonary artery to aorta ratio and echocardiography for detecting pulmonary hypertension in severe COPD. Chest 2014; 145: 824–32 33 Helmberger M, Pienn M, Urschler M et al. Quantification of tortuosity and fractal dimension of the lung vessels in pulmonary hypertension patients. PLoS One 2014; 9: e87515
34 Hoey ET, Gopalan D, Agrawal SK et al. Cardiac causes of pulmonary arterial hypertension: assessment with multidetector CT. European Radiology 2009; 19: 2557–68 35 Pienn M, Kovacs G, Tscherner M et al. Determination of cardiac output with dynamic contrast-enhanced computed tomography. Int J Cardiovasc Imaging 2013; 29: 1871–8 36 Pienn M, Kovacs G, Tscherner M et al. Non-invasive determination of pulmonary hypertension with dynamic contrast-enhanced computed tomography: a pilot study. European radiology 2014; 24: 668–76 37 Kovacs G, Reiter G, Reiter U et al. The emerging role of magnetic resonance imaging in the diagnosis and management of pulmonary hypertension. Respiration; Int RevThorac Dis 2008; 76: 458–70 38 Peacock AJ, Crawley S, McLure L et al. Changes in right ventricular function measured by cardiac magnetic resonance imaging in patients receiving pulmonary arterial hypertension-targeted therapy: the EURO-MR study. Circulation Cardiovasc Imaging 2014; 7: 107– 14 39 Rajaram S, Swift AJ, Telfer A et al. 3D contrast-enhanced lung perfusion MRI is an effective screening tool for chronic thromboembolic pulmonary hypertension: results from the ASPIRE Registry. Thorax 2013; 68: 677–8 40 Wirth G, Bruggemann K, Bostel T et al. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH) – potential role of multidetector-row CT (MD-CT) and MR imaging in the diagnosis and differential diagnosis of the disease. RoFo 2014; 186: 751–61 41 Reiter U, Reiter G, Kovacs G et al. Evaluation of elevated mean pulmonary arterial pressure based on magnetic resonance 4D velocity mapping: comparison of visualization techniques. PLoS One 2013; 8: e82212 42 Kreitner KF, Wirth GM, Krummenauer F et al. Noninvasive assessment of pulmonary hemodynamics in patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension by high temporal resolution phasecontrast MRI: correlation with simultaneous invasive pressure recordings. Circulation Cardiovasc Imaging 2013; 6: 722–9 43 Swift AJ, Rajaram S, Hurdman J et al. Noninvasive estimation of PA pressure, flow, and resistance with CMR imaging: derivation and prospective validation study from the ASPIRE registry. JACC Cardiovasc Imaging 2013; 6: 1036–47 44 Oikawa M, Kagaya Y, Otani H et al. Increased [18F]fluorodeoxyglucose accumulation in right ventricular free wall in patients with pulmonary hypertension and the effect of epoprostenol. J Am Coll Cardiol 2005; 45: 1849–55 45 Marsboom G, Wietholt C, Haney CR et al. Lung (1)(8)F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography for diagnosis and monitoring of pulmonary arterial hypertension. Am J Respir Crit Care Med 2012; 185: 670–9 46 Wang L, Zhang Y, Yan C et al. Evaluation of right ventricular volume and ejection fraction by gated (18)F-FDG PET in patients with pulmonary hypertension: comparison with cardiac MRI and CT. J Nucl Cardiol 2013; 20: 242–52 47 Tatebe S, Fukumoto Y, Oikawa-Wakayama M et al. Enhanced [18F]fluorodeoxyglucose accumulation in the right ventricular free wall predicts long-term prognosis of patients with pulmonary hypertension: a preliminary observational study. Europ Heart J Cardiovasc Imaging 2014; 15: 666–72 48 Lau EM, Bailey DL, Bailey EA et al. Pulmonary hypertension leads to a loss of gravity dependent redistribution of regional lung perfusion: a SPECT/CT study. Heart 2014; 100: 47–53
Dtsch Med Wochenschr 2014; 139: S121–S125 · G. Kovacs et al., Moderne bildgebende Verfahren …
S 125
Heruntergeladen von: University of Pennsylvania Libraries. Urheberrechtlich geschützt.
Übersicht | Review article
