COVERSTORY II

Karotisdiagnostik: Wer schlägt wen und wohin geht es?


Schnittbilddiagnostik im Vergleich und Ausblick

von D. Beitzke


Einleitung

Für die meisten Erkrankungen der arteriellen supraaortalen Gefäßäste kommen heutzutage sinnvollerweise sowohl der Ultraschall (US) als auch Schnittbildverfahren wie die Magnetresonanztomographieangiographie (MRA) und die CT-Angiographie (CTA) zum Einsatz. Der folgende Artikel gibt zunächst einen Überblick über die Wertigkeit der verschiedenen radiologischen Verfahren in der Stenosequantifizierung und bietet des Weiteren eine Zusammenfassung über Neuerungen im Bereich der Schnittbildverfahren inklusive Hybridverfahren.

Die häufigste Indikation zur Bildgebung der Karotis ist die Abklärung von Stenosen im Rahmen einer systemischen Artherosklerose. Weitere Indikationen sind etwa die Beteiligung im Rahmen von Vaskulitiden, Dissektionen und Bildgebung im präoperativen Bereich (ausgedehnte HNO Tumore, Glomustumore).

Der ischämische Schlaganfall unter anderem basierend auf einer arteriellen Stenose, ist die Ursache für einen aus 19 Todesfällen in der westlichen Welt. Die Beurteilung  der symptomatischen Karotisstenose als eine der Ursachen oder Risikofaktor des ischämischen oder thrombembolischen Insults, ist somit von hoher Relevanz, sowohl um Todesfälle zu vermeiden als auch um optimaler Weise Schlaganfälle zu verhindern1. Sämtliche zur Verfügung stehende radiologischen Modalitäten wurden in der Literatur ausgiebig auf ihre jeweilige Wertigkeit untersucht, dennoch werden in der Praxis oft mehrere radiologische Verfahren an einem Patienten angewandt um divergierende oder von der Klinik abweichende Befunde besser einschätzen zu können. Um Verunsicherung des Patienten zu vermeiden und um Kosten zu sparen sollte dies jedoch möglichst vermieden werden. Hierzu bedarf es jedoch radiologischerseits einer, optimaler Weise auch in den Befund einfließenden Bewertung der Stärken und Schwächen der jeweiligen Modalität (z.b. herabgesetzte Aussagekraft der CTA bei massiven Kalkplaques). Darüber hinaus spielt sowohl im US als auch in den Schnittbildverfahren die Einbeziehung der Plaquemorphologie zur Risikostratifizierung des jeweiligen Patienten zunehmend eine große Rolle.

Stenosequantifizierung
In der Literatur gibt es zahlreiche Publikation über die Wertigkeit der verschiedenen radiologischen Verfahren in der Stenoseabklärung. Die meisten Studien verwenden hierbei die NASCET Graduierung (Durchmesser der A. carotis interna distal der Stenose vs. minimaler Stenosedurchmesser). Im direkten Vergleich der Methoden hat die kontrastverstärkte MRA insgesamt die höchsten Sensitivitätswerte gefolgt vom US und der CTA2. Verglichen wurde dabei jeweils zur invasiven Angiographie. Die höchsten Sensitivitätswerte wurden bei allen Modalitäten insgesamt bei 70-99%igen Stenosen gefunden (US:76%, CTA: 77%; MRA: 91%). Bei mittelgradigen (50-69%) Stenosen wurden niedrigere Sensitivitäten beobachtet, wobei wiederum die kontrastverstärkte MRA die höchste Sensitivität aufweist.

Die CTA bietet insgesamt die höchste Spezifität bei hochgradigen Stenosen, gefolgt wiederum von der kontrastverstärkte MRA. Der US liegt bei hochgradigen Stenosen knapp hinter der kontrastverstärkte MRA zeigt aber sehr niedrige Sensitivitätswerte bei mittelgradigen Stenosen. Interessanterweise führt eine Kombination verschiedener Verfahren wie z.B. US und MRA nicht zu einer Verbesserung der Sensitivität2. Einer Verbesserung kann nur durch eine Messwiederholung derselben Modalität erreicht werden.

Plaque Bildgebung
In den letzten Jahren hat sich, ähnlich wie bei der Herzbildgebung, der Focus neben der Stenosequantifizierung, auch auf die Plaquemorphologie gerichtet. Insbesondere die Identifizierung des vulnerablen Plaques, auch bei nicht höhergradigen Stenosen, bekommt immer mehr therapeutische Relevanz und sollte daher in einen radiologischen Befund eingehen. Instabile, vulnerable Plaques sind mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eines Reinfarktes, mit insgesamt schweren Infarkten und somit einem schlechteren Prognose für Lebensqualität und Überleben assoziert3. Darüber hinaus fallen für diese Patienten konsekutiv auch höhere Kosten im Rahmen eines längeren Spitalsaufenthalts und höherem Pflegeaufwands an4.

Die Charakteristika eines vulnerablen Plaques sind ein deutliche erhöhtes Plaquevolumen, Fett als Plaqueinhalt, eine fibröse Kappe, Einblutungen, Mikrokalzifikationen sowie auch ein erhöhter Stoffwechsel (Entzündung, Hypoxie, Neoangiogenese). Sowohl die MRA als auch die CTA der supraaortalen Gefäßäste können die meisten dieser Veränderungen nachweisen wobei in der MRT neben den „Standard MRA Sequenzen“ noch zusätzlich hochauflösende Sequenzen angefertigt werden müssen. In der CTA werden die Information über den Plaque gleich mitgeliefert, eine native oder venöse Serie sollte aus Gründen der Strahlenhygiene nicht angefertigt werden. Hybridverfahren könnten in Zukunft neben der Abbildung der Pathologie zusätzliche Einblicke in den Plaquestoffwechsel geben, und so zur weiteren Risikostratifizierung des einzelnen Patienten beitragen.

In der MRT haben sich hochauflösende, T1 gewichtete Sequenzen mit Fettunterdrückung vor und nach Kontrastmittelgabe in der Plaquecharakterisierung bewährt. Mittels dieser Sequenzen lassen sich Fett innerhalb des Plaques und Einblutungen im Falle einer Plaqueruptur nachweisen. Diese Veränderungen sind auch bei unter 70%-igen Stenosen mit Mikroembolien assoziiert und sind somit als gesonderte Risikofaktoren für einen zukünftigen Schlaganfall zu werten5.

In der CT Angiographie stellen niedrige HU Werte innerhalb des Plaques (Fett), ein deutlich vermehrtes Plaquevolumen außerhalb des Gefäßlumens (positives Remodeling), und Mikrokalzifikationen die Charakteristika eines vulnerablen Plaques dar (Abb. 1). Neben der Stenosequantifizierung sollte dies ebenfalls in den Befund einfließen, insbesondere, da diese Informationen durch die CTA alleine zur Verfügung stehen. Die MRA mit hochauflösenden Sequenzen ist hierbei allerdings der CTA überlegen6.


Abbildung 1:
CT-Charakteristika eines vulnerablen Plaques an der rechten A. carotis interna mit zusätzlicher höhergradiger Stenose bei einer Patientin mit Minor Stroke: Positives Gefäßremodeling durch hohes Plaquevolumen (Kreis). Niedrige HU Werte hinweisend für Fett als Plaqueinhalt (Pfeil)



Hybridverfahren wie das PET-CT bzw. in neuster Zeit auch das PET-MR, ermöglichen über den Nachweis einer vorhandenen Stoffwechselaktivität einen noch tieferen Einblick in die Pathophysiologie artherosklerotischer Plaques. 18F-FDG als Tracer mit dem Ziel des Nachweises eines erhöhten Gluskosemetabolismus ist bereits sehr etabliert im Nachweis vaskulärer Inflammation im Rahmen einer generalisierten Artherosklerose und kann natürlich auch zur Charakterisierung eines lokalisierten Plaques herangezogen werden. Eine nachgewiesene FDG Aufnahme in einem Karotisplaque ist verbunden mit einer höheren Mikroembolierate und wiederkehrenden neurologischen Symptomen7,8(Abb.2). In diesen Fällen sollte, abhängig vom assoziierten Stenosegrad eine frühzeitige Behandlung entweder mittels Statinen zur Plaquestabilisierung, oder eine Endarteriektomie angestrebt werden.


Abbildung 2:
PET-MR eines vulnerablen Plaques an der linken A. carotis interna: Deutliches Plaquevolumen mit gesteigerter F18-FDG Aufnahme im Bereich des fetthaltigen Kerns direkt unterhalb der fibrösen Kappe.



Neuerungen in den Schnittbildverfahren
Im Bereich der MRT Bildgebung sind neue, kontrastmittelunabhängige Techniken in Entwicklung. Die intrakraniell bewährte Time-of-flight MRA kann leider oft nicht die gesamte Karotisstrombahn abdecken. Dies könnte in Zukunft mit dem sogenannten Arterial Spin labelling (ASL) gelingen. ASL basiert auf der Präperation des Kernspins des in das Untersuchfeld einströmenden Blutes mittels Hochfrequenz-Pulsen. Diese Methode erlaubt es ohne Kontrastmittel, sowohl eine MRA in etwa fünf Minuten, als auch eine MR-Perfusion durchzuführen9. Native T2 gewichtete Bilder könnten zusätzlich in der Stenosequantifizierung und der Abschätzung des Flusses (fehlender flow-void bei subtotaler Stenose) hilfreich sein.

In der Computertomographie konnten, basierend auf der kontinuierlichen technischen Weiterentwicklung der CT Geräte und der Bildverarbeitung, in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der Strahlendosis- und Kontrastmitteldosisreduktion erzielt werden. Durch die Kombination der Anwendung von verringerter Röhrenspannung, einem hohen Tischvorschub und iterativer Rekonstruktionsalgorithmen kann die Strahlendosis einer CTA der supraaortalen Äste mittlerweile auf knapp über 1mSV gesenkt werden10 (Abb. 3).

Daneben kann auch die Kontrastmittelmenge deutlich reduziert werden. Aufgrund von Geschwindigkeit, Robustheit und guter Verfügbarkeit bietet sich die CTA in Kombination mit der CT-Perfusion daher in der Schlaganfalltriage an. In diesem Rahmen konnte bereits gezeigt werden, dass der frühzeitige Einsatz der CTA zu einer raschen Entscheidungsfindung bei Schlaganfallpatienten führt und somit helfen kann, Kosten und Kapazität einzusparen11.


Abbildung 3:
Low Dose CTA der supraaortalen Gefäßäste: CPR und VRT Rekonstruktionen einer CTA mit 1,3 mSv effektiver Dosis. Dual-source-256 Zeilen CT-Scanner, 100 kV Röhrenspannung, Pitch 3,2



Hybridverfahren sind momentan noch weit entfernt kosteneffizient eingesetzt zu werden. Da sie aber erweiterte Einblicke in die Plaquemorphologie ermöglichen, wird hierbei im Speziellen die Entwicklung von neuen Tracern erforscht, welche abseits des recht unspezifischen F18-FDG Uptakes zum Beispiel auf aktivierte Makrophagen oder auf die Entwicklung von Mikrokalzifizikationen gerichtet sind. Hierbei könnten insbesondere Tracer wie zum Beispiel Cu64-Dotatate und F18-Natrium Fluorid von Interesse werden12,13. Letzterer konnte bereits am Herzen sehr gut rupturierte Plaques in Korrelation zum intravaskulären US nachweisen13.

Zusammenfassung
Bei der Stenosequantifizierung, vor allem bei hochgradigen Stenosen hat die MRA was Sensitivität und Spezifität betrifft die höchsten Werte, gefolgt von US und der CTA. Doppeluntersuchungen desselben Patienten mit unterschiedlichen Modalitäten führen nicht zu einer Erhöhung der Treffsicherheit. Die CTA stellt eine robuste, kostengünstigere Alternative im Schnittbildbereich dar, welche sich, auch in Kombination mit einer Perfusion, für die rasche Schlaganfalldiagnostik eignet. Neben der Stenose, im Speziellen wenn diese nicht höhergradig erscheint, sollte zusätzlich die zugrundeliegende Plaquemorphologie in die Befundung eingehen da diese ebenfalls eine zunehmende klinische Relevanz hat. Hybridverfahren sind sicherlich noch entfernt vom Einsatz in der klinischen Routine, werden aber in Zukunft weitere Einblicke in die Plaquemorphologie und Aufschlüsse über eine bessere Risikostratifizierung des einzelnen Patienten geben können.

Literatur:  

  1. Go, A. S. et al. Heart disease and stroke statistics--2014 update: a report from the American Heart Association. Circulation 129, e28–e292 (2014).
  2. Chappell, F. M. et al. Carotid artery stenosis: accuracy of noninvasive tests--individual patient data meta-analysis. Radiology 251, 493–502 (2009).
  3. Howard, D. P. J. et al. Symptomatic carotid atherosclerotic disease: correlations between plaque composition and ipsilateral stroke risk. Stroke. 46, 182–9 (2015).
  4. Buisman, L. R., Tan, S. S., Nederkoorn, P. J., Koudstaal, P. J. & Redekop, W. K. Hospital costs of ischemic stroke and TIA in the Netherlands. Neurology (2015). doi:10.1212/WNL.0000000000001635
  5. Truijman, M. T. B. et al. Intraplaque hemorrhage, fibrous cap status, and microembolic signals in symptomatic patients with mild to moderate carotid artery stenosis: the Plaque at RISK study. Stroke. 45, 3423–6 (2014).
  6. Grimm, J. M. et al. Computed tomography angiography vs 3 T black-blood cardiovascular magnetic resonance for identification of symptomatic carotid plaques. J. Cardiovasc. Magn. Reson. 16, 84 (2014).
  7. Kim, H.-J. et al. Carotid inflammation on 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography associates with recurrent ischemic lesions. J. Neurol. Sci. 347, 242–5 (2014).
  8. Müller, H. F. G. et al. 18FDG-PET-CT: an imaging biomarker of high-risk carotid plaques. Correlation to symptoms and microembolic signals. Stroke. 45, 3561–6 (2014).
  9. Koktzoglou, I. et al. Nonenhanced arterial spin labeled carotid MR angiography using three-dimensional radial balanced steady-state free precession imaging. J. Magn. Reson. Imaging 41, 1150–6 (2015).
  10. Beitzke, D. et al. Low-Dose High-Pitch CT Angiography of the Supraaortic Arteries Using Sinogram-Affirmed Iterative Reconstruction. PLoS One 9, e99832 (2014).
  11. Tholen, A. T. R. et al. Suspected carotid artery stenosis: cost-effectiveness of CT angiography in work-up of patients with recent TIA or minor ischemic stroke. Radiology 256, 585–97 (2010).
  12. Folke Pedersen, S. et al. 64Cu-DOTATATE PET/MRI for Detection of Activated Macrophages in Carotid Atherosclerotic Plaques: Studies in Patients Undergoing Endarterectomy. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. (2015). doi:10.1161/ATVBAHA.114.305067
  13. Joshi, N. V et al. 18F-fluoride positron emission tomography for identification of ruptured and high-risk coronary atherosclerotic plaques: a prospective clinical trial. Lancet 383, 705–13 (2014).

tl_files/banner/News/022015/II/foto_beitzke_final.jpg
Autor:
Dr. Dietrich Beitzke, FA für Radiologie
Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin
Abteilung für Kardiovaskuläre und Interventionelle Radiologie
Medizinische Universität Wien

Tel: +43 1 40400 58010
Fax: +43 1 40400 58300
dietrich.beitzke@meduniwien.ac.at