P . b . b . 0 2 Z 0 3 1 1 0 5 M , V e r l a g s p o s t a m t : 3 0 0 2 P u r k e r s d o r f , E r s c h e i n u n g s o r t : 3 0 0 3 G a b l i t z
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Tl-201 Myokard-SPECT: Verbesserung
der diagnostischen Genaugkeit durch
nichthomogene
Abschwächungskorrektur mittels
simultaner
Emissions-/Gd-153Transmissionsmessung
Gallowitsch HJ, Gomez I, Kresnik E
Lind P, Mikosch P, Molnar M
Sykora J, Unterweger O
Journal für Kardiologie - Austrian
Journal of Cardiology 1999; 6 (2)
Jetzt in 1 Minute
Früh-erkennung der PAVK: boso
ABI-system 100
PAVK – Die unterschätzte Krankheit
Die periphere arterielle
Verschlusskrank-heit (PAVK) ist weitaus gefährlicher und
verbreiteter als vielfach angenommen.
Die getABI-Studie [1] zeigt, dass 20 %
der > 60-Jährigen eine PAVK-Prävalenz
aufweisen. Die PAVK wird oft zu spät
diagnostiziert. Das liegt vor allem
da-ran, dass die Betroffenen lange Zeit
be-schwerdefrei sind und eine
entsprechen-de Untersuchung daher meist erst in
akuten Verdachtsfällen erfolgt. Mit dem
Knöchel-Arm-Index („ankle- brachial
in dex“ [ABI]) ist die Diagnose einer
PAVK durchführbar. Der
Knöchel-Arm-Index (ABI) ist ein wesentlicher Marker
zur Vorhersage von Herzinfarkt,
Schlag-anfall und Mortalität.
PAVK-Früherkennung mit dem boso
ABI-system 100: Ein Gewinn für alle.
Eine präzise und schnelle, vaskulär
orientierte Erst untersuchung.
Der entscheidende Wert für die
Dia-gnose der PAVK ist der
Knöchel-Arm-Index („ankle-brachial index“ [ABI]).
Das boso ABI-system 100 ermittelt
die-sen Wert zeitgleich und oszillometrisch
an allen 4 Extremitäten. Die eigentliche
Messung dauert dabei nur ca. 1
Minu-te. Ein ABI-Wert < 0,9 weist im
Ver-gleich mit dem Angiogramm als
Gold-standard mit einer Sensitivität von bis
zu 95 % auf eine PAVK hin und schließt
umgekehrt die Erkrankung mit nahezu
100 % Spezifität bei gesunden
Perso-nen aus.
Das boso ABI-system 100 wurde
wei-terentwickelt und ist jetzt optional
mit der Messung der
Pulswellenge-schwindigkeit ausgestattet.
Optional ist das boso ABI-system 100
ab sofort auch mit der Möglichkeit zur
Messung der
Pulswellengeschwindig-keit (ba) verfügbar. Mit der Messung
der Pulswellengeschwindigkeit („pulse
wave velocity“ [PWV]) kann eine
arteri-elle Gefäßsteifigkeit diagnostiziert
wer-den. Die Steifigkeit der arteriellen
Ge-fäße nimmt mit einer fortschreitenden
Arteriosklerose zu, was sich durch eine
Erhöhung der
Pulswellengeschwindig-keit darstellt. PWV und ABI-Wert
er-möglichen eine noch fundiertere
Risi-kostratifizierung von kardiovaskulären
Ereignissen.
Literatur:
1. http://www.getabi.de
Weitere Informationen:
Boso GmbH und Co. KG
Dr. Rudolf Mad
A-1200 Wien
Handelskai 94–96/23. OG
E-Mail: rmad@boso.at
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J KARDIOL 1999; Vol. 6, Iss. 2
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ie exzentrische Lage des Herzens im Thorax bedingt infolge von Dichteunterschieden und variierenden Schichtdicken zwischen dem dargestellten Herzmuskel und der Gammakamera unterschiedliche Absorptionseffekte der emittierten Gammastrahlung, die im Bereich der Hinter-wand, welche den größten Abstand zur Kameraoberfläche aufweist, besonders zu tragen kommt. Anders als bei annähernd zentriert gelegenen Organen, wie z.B. dem Gehirn, wo mit konventionellen linearen Korrektur-algorithmen (z.B. Methode nach Chang) [1] das Auslangen gefunden werden kann, ist hier nur eine patientenbezogene, nichthomogene Abschwächungskorrektur zielführend.Bei der Transmissionscomputertomographie (TCT), die entweder konsekutiv oder simultan mit der Akquisition der Emissionsdaten erfolgen kann, werden von einer externen Strahlenquelle, wie Gd-153, Am-241 oder auch Tc-99m, Gammastrahlen emittiert und nach Transmission durch den Thorax des Patienten am gegenüberliegenden Kamerakopf erfaßt. Danach werden wie bei der konventionellen Com-putertomographie transaxiale Schnittbilder der Thorakal-region rekonstruiert, die pixelweise entsprechend den Dichteunterschieden als Matrix zur Korrektur der SPECT-Daten herangezogen werden können.
Die nichthomogene Abschwächungskorrektur mittels simultaner Emissions-/Transmissionsmessung führt durch eine signifikante Reduktion von Abschwächungsartefakten zu einer deutlichen Zunahme der Spezifität und damit zu einer signifikanten Verbesserung der diagnostischen
Genau-Tl-201 Myokard-SPECT: Verbesserung der
diagnostischen Genauigkeit durch nichthomogene
Abschwächungskorrektur mittels simultaner
Emissions-/Gd-153-Transmissionsmessung
H. J. Gallowitsch, P. Mikosch, E. Kresnik, O. Unterweger, J. Sykora, I. Gomez, M. Molnar, P. Lind Die Myokardszintigraphie mittels Tl-201-SPECT unter ergometrischer oder pharmakologischer (Dipyridamol, Dobutamin, Adenosin) Belastung ist eine seit Jahren anerkannte Methode zur nichtinvasiven Abklärung der Myokardperfusion bei suspizierter oder bereits bekannter KHK. Zusätzlich zur SPECT-Technik haben auch semiquantitative Darstellungen und Vergleiche mit Normkollektiven zu einer relativ hohen Sensitivität der Methode beigetragen. Demgegenüber steht die bekannt geringere Spezifität, insbesonders bei geringerer Vor-Testwahrscheinlichkeit einer KHK, die vor allem die Beurteilung der Hinterwand betrifft. Mit Hilfe einer patientenspezifischen nichthomogenen Abschwächungskorrektur mittels der Transmissions-computertomographie werden Abschwächungsartefakte, die durch die exzentrische Lage des Herzens im Thorax und unterschiedliche absorbieren-de Gewebsschichten bedingt sind, weitgehend beseitigt. Durch die Verwendung einer Abschwächungskorrektur ergeben sich absorbieren-deutliche Vorteile im Sinne einer signifikanten Steigerung der Spezifität und der diagnostischen Genauigkeit infolge einer Verringerung der Streubreite der Zählraten-differenzen im Bereich aller myokardialer Wandabschnitte. Auch kann die Ausdehnung und der Schweregrad von Ischämien im Bereich des Septums und der Hinterwand dadurch genauer quantifiziert werden und in manchen Fällen Hinterwandischämien überhaupt erst detektiert werden. Im Falle einer stattgehabten Infarzierung gelingt eine bessere Diskriminierung zwischen Narbe und Periinfarktischämie.
Myocardial perfusion scintigraphy with Tl-201-SPECT after bicycle workload or pharmacological stimulation (dipyridamole, dobutamine, adenosine) is an approved method for non-invasive evaluation of myocardial perfusion in case of suspected or known coronary artery disease since many years. Additionally to the SPECT technique, also semiquantitative analysis and comparisons with normal data bases have contributed to a relative high sensitivity of this method. Nevertheless, the method lacks on specificity, especially in cases with low pre-test-probability according to attenuation artefacts especially in the posterior wall. This is caused by the eccentric cardiac position in the thorax, which leads to different tissue absorption of the emitted photons between the heart and the camera. Using transmission-computerised tomography (TCT), attenuation artefacts can nearly be eliminated by using patient-specific density maps. Using TCT, a significant increase in specificity and diagnostic accuracy has been described by several authors due to a more homogenous count rate distribution in the myocardial wall. Also the extent and severity of ischemia in the posterior and septal wall can be quantified more accurately. In case of previous infarction, attenuation corrected Tl-201 SPECT allows a better discrimination between scar and periinfarct-ischemia. J Kardiol 1999; 6: 69–72.
igkeit der Mykokardszintigraphie, wie kürzlich publizierte Daten von Ficaro mit Tc-99m Sestamibi gezeigt haben [2]. So konnte er mittels TCT und quantitativer Analyse eine deutliche Steigerung der Spezifität auf 82 % gegenüber 46% ohne Transmissionskorrektur erzielen. Interessanterweise konnte Ficaro durch die Transmissionskorrektur nicht nur die Spezifität, sondern auch in geringerem Ausmaß die Sensitivität verbessern. Dies betraf in erster Linie Stenosen im Grenzbereich von 50–70%, wobei eine Steigerung der diagnostischen Genauigkeit von 20 % im Vergleich zu 12% bei über 70 %igen Stenosen demonstriert werden konnte [2]. Eigene Untersuchungen an insgesamt 107 Patienten zeigten in der Gruppe symptomatischer Patienten ohne Infarktanamnese einen signifikanten Anstieg der Spezifität um 20 % von 74,3 auf 94,3 % mit Hilfe der Transmissions-korrektur. In der Personengruppe mit stattgehabter Infar-zierung und/oder Intervention konnte mittels Abschwä-chungskorrektur eine deutlich bessere Diskriminierung zwischen Narbe und reversibler Ischämie gezeigt werden. In einer 31-Segment Analyse konnte auch ein deutlicher Effekt auf Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie ge-zeigt werden. Durch die Anwendung der Transmissions-korrektur zeigten sich vor allem im Bereich der Hinterwand, aber auch des gesamten Septums, signifikant weniger ischämische Segmente sowie eine geringere Ausprägung des Schweregrades der Ischämie [3].
Auch bei gesunden Patienten zeigt sich eine deutliche Reduktion der interindividuellen segmentalen Zählraten-differenzen und der Normalitätsraten [2–5]. Dies bedingt
Eingegangen am 31.08.98, angenommen nach Review am 09.11.98. Von der Abteilung für Nuklearmedizin und Spezielle Endokrinologie, Landeskrankenhaus Klagenfurt
Korrespondenzadresse: EOA Dr. med. Hans-Jürgen Gallowitsch, Abteilung für Nuklearmedizin und Spezielle Endokrinologie, Landeskrankenhaus Klagenfurt, St.-Veiter-Straße 47, A-9020 Klagenfurt, e-mail: H-J.Gallowitsch@lkh-klu.at
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eine bessere diagnostische Genauigkeit auch in der Grup-pe mit niedriger Wahrscheinlichkeit auf das Vorliegen ei-ner koronaren Herzerkrankung.
Methode
Die Tl-201 Myokardszintigraphie erfolgt an unserer Abteilung als Stress/Redistributions-Untersuchung unter Fahrradergometerbelastung (standardisiertes Ergometrie-protokoll) bzw. unter Dipyridamolbelastung nach standar-disiertem Protokoll der Österreichischen Gesellschaft für Nuklearmedizin (ÖNG)[7] mit simultaner Emissions/Trans-missionsmessung mittels einer beweglichen Gd-153 Stab-quelle (Transact®) an einer biplanaren HR-Gammakamera (Apex SP-X Cardia-L, Elscint®). Die Akquisition erfolgt in 6° Winkelschritten zu je 50 s (step and shoot) über 180 Grad in 3 Energiefenstern (70 keV ± 15% und 167 keV ± 10 % für die Emissionsdaten für Tl-201 sowie ein bewegliches 100 keV ± 10 % Transmissionsfenster für Gd-153) in eine 64 x 64 Pixel Matrix (word mode). Im Falle von Tc-99m wird anstatt des zweiten Emissionsfensters ein 100 keV Fenster zur Erfassung des Backscatters von Tc-99m zur Kor-rektur der Transmissionsdaten verwendet. Im Preprocessing erfolgt nach einer Vorfilterung und Normalisierung der Rohdaten die Rekonstruktion der „Attenuation maps“ als Korrekturmatrix, die mit Hilfe eines iterativen Rückprojek-tions-Vorprojektions-Algorithmus zur Errechnung von trans-missionskorrigierten Emissionsschnitten herangezogen werden. Die nachfolgende Reorientierung zu koronalen und sagittalen Schnittebenen erfolgt nach dem üblichen Rekon-struktionsverfahren [8, 9].
Transmissionsquellen Bewegliche Linienquelle
Die von uns verwendete stabförmige Transmissions-quelle (Gd-153, 300 mCi, physikalische HWZ 242 d,
γ-Komponenten mit 97 und 103 keV) ist inkorporiert in eine zylindrische Perspex-Röhre, umgeben von einer Blei-ummantelung (7 mm, 3/10-Wertsdicke für Tc-99m) und einem Aluminiumgehäuse. Die Kollimierung der Quelle erfolgt mittels eines speziellen Doppelschlitzbleikollimators (Schlitzbreite 1 mm) bei einer Gesamtlänge von 50 cm. Dies führt zu einem rektangulären bestrahlten Feld von weniger als 10% des Gesichtsfeldes der Kamera in y-Rich-tung, entsprechend einer Breite von 44 mm. Während der Akquisition wird die Quelle mittels eines eigenen bidirek-tionalen Motors entlang der y-Achse des FOV bewegt. Gleichzeitig mit der physikalischen Fensterung durch die enge Kollimierung wird simultan ein bewegliches elektro-nisches Energiefenster von 100 keV am gegenüberliegen-den Detektor geöffnet. Der momentan nicht erfaßte Teil des FOV steht zur Erfassung der Emissionsdaten von Tl-201 bzw. Tc-99m zur Verfügung. Dies führt zu einer geringfügi-gen Verlängerung der Aufnahmezeit von 10%. Die Orts-dosisleistung beträgt laut Herstellerangaben bei nicht akti-viertem Zustand weniger als 1 µGy/h, bei aktiakti-viertem Zustand weniger als 100 µGy/h.
Vorteile der beweglichen Linienquelle bestehen darin, daß das gesamte Gesichtsfeld der Kamera erfaßt wird und durch die Parallelloch Kollimierung – im Gegensatz zur fan-beam-Kollimierung bei statischen Transmissionsquellen – mit Ausnahme von extrem adipösen Personen keine par-tiellen Volumseffekte auftreten. Durch die Kombination aus physikalischer und elektronischer Fenstertechnik ist wie im Falle von Tl-201 die Möglichkeit der Kombination einer niederenergetischeren Emissions- und höherenergetischeren Transmissionsquelle möglich, da die Rückstreuung von
Gd-153 in das 70 keV-Fenster von Tl-201 vernachlässigbar wird. Die Rückstreuung des 167 keV Peaks von Tl-201 in das 100 keV-Fenster fällt aufgrund der geringen Quantität nicht ins Gewicht. Im Falle einer höherenergetischen Emissions-quelle wie Tc-99m (140 keV) kann die Rückstreuung im 100 keV Emissionsfenster direkt gemessen und korrigiert werden. Durch die simultane Akquisitionstechnik ist gegen-über der aufeinanderfolgenden Emissions- und Transmis-sionsmessung nicht nur die Aufnahmezeit verkürzt, son-dern es können auch Bewegungsartefakte reduziert werden.
Statische Transmissionsquellen
Diese sind bei Doppelkopfkameras exzentrisch ange-bracht, bei Dreikopfkameras wird ein Kopf zur primären Transmissionsmessung unter gleichzeitiger Erfassung der Emissions- sowie der rückgestreuten Transmissionsdaten verwendet, während die Transmissionsquelle gegenüber, zwischen den anderen beiden Kameraköpfen, die zur Akquisition der Emissionsdaten sowie rückgestreuter Trans-missionsdaten dienen, fixiert wird. Um das gesamte Ge-sichtsfeld des gegenüberliegenden Detektors gleichmäßig zu bestrahlen, ist eine radiale Fan-Beam-Kollimierung not-wendig. Durch den Strahlenkegel können einerseits Ver-größerungseffekte entstehen, andererseits periphere Thorax-anteile partiell abgeschnitten werden (truncation effect), was zu Partialvolumseffekten bei der Rekonstruktion führen kann.
Zusammenfassung
Zusammenfassend ergeben sich durch die Verwendung einer patientenspezifischen Abschwächungskorrektur Vor-teile im Sinne einer deutlichen Steigerung der Spezifität und der diagnostischen Genauigkeit infolge einer Verrin-gerung der Streubreite der Zählratendifferenzen im Bereich aller myokardialen Wandabschnitte. Auch kann die Aus-dehnung und der Schweregrad von Ischämien im Bereich des Septums und der Hinterwand dadurch genauer quanti-fiziert und in manchen Fällen Hinterwandischämien über-haupt erst detektiert werden. Im Falle einer stattgehabten Infarzierung gelingt eine bessere Diskriminierung zwischen Narbe und Periinfarktischämie.
Nachteile ergeben sich bei Verwendung einer bewegli-chen Linienquelle in einer geringeren Verlängerung der Aufnahmezeiten um ca. 10 %. Durch die Halbwertszeit von Gd-153 von 242 d ist ein jährlicher Ersatz der Transmissions-quellen erforderlich, welcher zusätzliche, nicht unbeträcht-liche Kosten verursacht.
Noch zu lösende Probleme bestehen in der teilweisen Unterkorrektur im Bereich der Vorderwand mit einer Unter-betonung der Herzspitze sowie eine Betonung der Streu-strahlung des Hintergrundes. Hier wäre eine simultane Abschwächungs- und Streustrahlenkorrektur zu fordern.
Literatur:
1. Chang LT. A method for attenuation correction in radionuclide computed tomotgraphy. IEEE Trans Nucl Sci 1978; 25: 638–43. 2. Ficaro EP, Fessler JA, Shreve PD Kritzman JN, Rose PA, Corbett JR.
Simultaneous transmission/emission myocardial perfusion tomo-graphy. Diagnostic accuracy of attenuation-corrected Tc-99m Sestamibi SPECT. Circulation 1996; 93: 463–73. 3. Gallowitsch HJ, Sykora J, Mikosch P, Kresnik E, Unterweger O, Grimm
G, Lind P. Attenuation corrected Tl-201 SPECT using a Gd-153 moving line source. Clinical value and the impact of attenuation correction on the extent and severity of perfusion abnormalities. Eur J Nucl Med 1998; 25: 220–8.
4. Ficaro EP, Fessler JA, Ackermann RJ; Rogers WL, Corbett JR, Schwaiger M. Simultaneous transmission-emission thallium-201 cardiac SPECT:
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effect of attenuation correction on myocardial tracer distribution. J Nucl Med 1995; 36 (6): 921–31. 5. Kluge R, Seese A, Sattler B, Knapp WH. Non-uniform attenuation
correction for myocardial SPECT using two Gd-153 line sources. Nu-klearmedizin 1996; 35 (6): 201–11. 6. Knesewitsch P, Walser R, Kantlehner R, Munzing W, Hahn K. Tl-201
myocardial SPECT. First experiences with a simultaneous transmis-sion-emission acquisition protocol for patient-specific attenuated correction. Nuklearmedizin 1996; 35 (3): 78–85.
Addendum: Beispiele Beispiel 1: Patient mit geringer Vortest-Wahrscheinlich-keit
Ein 43-jähriger Patient mit atypischer Angina pectoris und negativer Ergometrie wies sowohl in den Stress-, als auch in den Ruheaufnahmen eine deutliche Minder-speicherung im Bereich der Hinterwand auf. Nach durch-geführter Transmissionskorrektur zeigt sich eine deutliche Zunahme der relativen Zählraten im Bereich der Hinter-wand und somit eine Bestätigung eines Abschwächungs-artefaktes (Abb. 1).
Beispiel 2: Patient mit mittlerer KHK-Wahrscheinlichkeit
Ein 57-jähriger Patient mit grenzwertig signifikanter Ergometrie, jedoch typischer Angina pectoris zeigt in der konventionellen Tl-201 Emissionsstudie eine nicht eindeutig reversible Minderspeicherung im Bereich der Hinterwand, so daß primär an einen Abschwächungsartefakt in diesem Bereich gedacht wurde. Die Transmissionskorrektur demas-kierte in diesem Fall jedoch eine signifikante reversible Minderspeicherung im Bereich der Inferoseptalwand, der koronarangiographisch eine signifikante RCA-Stenose zu-geordnet werden konnte (Abb. 2).
7. Fritzsche H, Bergmann H, Fridrich L, Köhn H, Lind P, Mlczoch J, Mostbeck H, Porenta G. Die Thallium-Szintigraphie des Myokards: Einheitliches Untersuchungsprotokoll der österreichischen Gesell-schaft für Nuklearmedizin. Nuklearmedizin 1995; 34 (1): 61–7. 8. Tan P, Bailey D, Meikle S Eberl S, Fulton RR, Hutton BF. A scanning
line source for simultaneous emission and transmission measurements in SPECT. J Nucl Med 1993; 34: 1752–60. 9. TransACT Operation Manual. Technical Writing Department. Elscint®,
Haifa, Israel , 1996; 2: 1–5.
Beispiel 3: Patient mit bekannter KHK
Die Vorstellung dieses Patienten erfolgte nach durchge-führter Koronarangiographie zur Lokalisation und Quanti-fizierung der Ischämie bei KHE III. Infolge zusätzlicher Abschwächungseffekte zeigt sich hier eine wesentlich grö-ßere Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie als nach durchgeführter Abschwächungskorrektur (Abb. 3).
Beispiel 4: Persistierende Abschwächung im Bereich der Mamma
Eine 44-jährige Patientin mit geringer KHE-Wahrschein-lichkeit zeigt in der Emissionstudie eine nicht reversible Minderspeicherung im Bereich der Vorderwand und Herz-spitze, als Abschwächungsartefakt durch die Mamma in-terpretierbar. Man würde sich nun wie im Falle der HW eine Angleichung der Zählraten nach erfolgter Korrektur erwarten, die allerdings nur zum Teil im Bereich der Vor-derwand gelingt, darüber hinaus zeigt sich sogar eine zu-nehmende Minderbelegung im Bereich der Herzspitze (Abb. 4). Als Grund dafür wird zum einen eine physiologi-sche Verdünnung des Myokards in diesem Bereich, zum anderen Bewegungseffekte in der Systole vermutet. Bei entsprechend zentraler Positionierung des Herzens ist ein Truncation-Effekt, ein Abschneiden der Herzspitze durch die Bewegung in der Systole, nicht zu erwarten.
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Beispiel 5: Betonung der Streustrahlung
Durch die relative Betonung der Hinterwand kann es auch zu unerwünschten Effekten kommen. In Abbildung 5 zeigt sich eine unauffällige Dipyridamol Studie in Emissions-technik, die durch Transmissionskorrektur zu einer deutli-chen Verstärkung der Streustrahlung im Hintergrund und damit zu beeinträchtigter Bildqualität führt.
Beispiel 6: Auswirkung der Abschwächungskorrektur auf Ausdehnung und Schweregrad der Ischämie
Durch die Anwendung der Transmissionskorrektur zeigt sich eine deutliche Auswirkung auf Ausdehnung und Aus-prägung des ischämischen Areals, das durch zusätzliche Abschwächungsartefakte in den unkorrigierten Aufnahmen deutlich größer und schwerer imponiert.
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