key: cord-0056784-bhvlbslh
authors: Schmermund, Axel; Breitbart, Philipp; Eckert, Joachim; Magedanz, Annett; Schmidt, Marco; Voigtländer, Thomas
title: 2020: Entwicklungen in der kardialen Computertomographie
date: 2021-03-02
journal: Kardiologe
DOI: 10.1007/s12181-021-00454-z
sha: 860a0d4d014649b8e143fa2700c81db2f40651d5
doc_id: 56784
cord_uid: bhvlbslh

The development of cardiac computed tomography (CT) in the year 2020 was characterized by 3 dominant trends in coronary imaging, namely 1) the prognostic importance of coronary plaque formation, 2) the possibilities associated with its volumetric quantification and 3) the increase in importance attributed to coronary CT angiography (CTA) in the current guidelines, enhanced by its increasing use in the treatment of structural heart disease. The publication of the results of the International Study of Comparative Health Effectiveness with Medical and Invasive Approaches (ISCHEMIA) has underlined the importance of anatomic characterization of coronary heart disease by visualizing coronary plaques. Aided by machine learning/artificial intelligence, algorithms have been established for reproducible automated quantitative coronary plaque volumetry. These advances have led to questioning the significance of measuring myocardial ischemia, as it results secondarily from coronary plaque formation. Furthermore, the understanding of the pathophysiology of coronary heart disease has changed: the volume of (noncalcified) coronary plaque formation, its localization and dynamics as characteristics of vulnerability, appear to be more important than the focus on a large atheroma or expansive (outward) remodeling of individual plaques. In the guidelines coronary CTA has been promoted to the first-line diagnostic measure in both chronic and acute coronary syndromes without ST-elevation, with an equal strength of recommendation compared with classical imaging ischemia tests. Apart from this, cardiac CT is increasingly used for treatment planning of diseases, particularly of aortic and tricuspid valves, but also other structural heart diseases e.g. occlusion of the left atrial appendage (LAA).

Die Veröffentlichung der ISCHEMIA(International Study of Comparative Health Effectiveness with Medical and Invasive Approaches)-Ergebnisse hat einen Prozess des Umdenkens eingeleitet, der sicherlich noch nicht abgeschlossen ist. Obwohl der Ischämienachweis eines der Einschlusskriterien war, ergab sich für die Revaskularisation zusätzlich zur optimalen medikamentösen Therapie kein prognostischer Vorteil gegenüber der alleinigen optimalen medikamentösen Therapie [14] . Dies galt zumindest für die bisherige Nachbeobachtung von 2 Jahren und mit der Einschränkung, dass der Ischämienachweis z. T. mittels Belastungs-EKG erfolgte und insgesamt wenige Patienten mit hohem Risiko eingeschlossen werden konnten. Andererseits wiesen Ferraro et al. zu Recht darauf hin, dass schon durch die duale Plättchenhemmung möglicherweise ein Vorteil in der invasiv behandelten Gruppe bestand, so wie in allen ähnlichen randomisierten Studien auch [5] . Ausgeschlossen wurden Patienten mit Hochrisikokriterien wie einer fortgeschrittenen Niereninsuffizienz (berechnete glomeruläre Filtrationsrate [GFR], < 30 ml/min/1,73 m 2 Körperoberfläche), einem kürzlichen akuten Koronarsyndrom (ACS) oder CT(Computertomographie)-angiographischem Nachweis einer > 50 %igen Hauptstammstenose. Die CTA(Computertomographie-Angiographie)-Diagnostik wurde bei ca. 73 % der Studienteilnehmer durchgeführt.

In der COURAGE(Clinical Outcomes Utilizing Revascularization and Aggressive Drug Evaluation)-Studie wurden bei 1370 Teilnehmern die Ischämiediagnostik mittels Myokardszintigraphie und der angiographisch definierte Schweregrad der KHK (koronare Herzkrankheit) anhand einer Nachbeobachtung über knapp 8 Jahre verglichen [18] . Während die angiographische Graduierung prognostisch bedeutsam war, traf dies für den szintigraphischen Ischämienachweis nicht zu. Im kanadischen APPROACH(Alberta Provincial Project for Outcomes Assessment in Coronary Heart Disease)-Register wurden 9016 Patienten mit angiographisch definierter Hochrisikokoronaranatomie beobachtet, 3-Gefäß-Erkrankung oder Hauptstammläsion, von denen 5487 revaskularisiert wurden (davon wiederum 3312 mittels Bypasschirurgie) [2] . Hier fand sich über einen Zeitraum von >6 Jahren ein deutlicher prognostischer Vorteil für die Revaskularisation gegenüber einer rein medikamentösen Therapie. In einer statistischen Analyse, die nach Möglichkeit die Einflussfaktoren angesichts der klinisch und nicht randomisiert zugeteilten Therapie neutralisieren sollte, ergaben sowohl die chirurgische als auch die interventionelle Therapie beeindruckende Hazard Ratios im Bereich von 0,64-0,61, wohlgemerkt im rein observierenden Ansatz ( [2] ; . Abb. 1 und 2).

Zusammenfassend bestätigen die aktuellen Studien die prognostische Wertigkeit der Visualisierung der koronaren Atherosklerose, die sich bereits in den randomisierten, CT-basierten Studien gezeigt hatte -PROMISE (PROspective Multicenter Imaging Study for Evaluation of chest pain) und SCOT-HEART (Scottish COmputed Tomography of the HEART) [1, 8] . Patienten mit stabilem Verlauf können auch bei nachgewiesener milder bis moderater Myokardischämie erfolgreich konservativ medikamentös behandelt werden. Die mittels CTA oder invasiver Angiographie dokumentierte Hochrisikoanatomie hingegen scheint jene Patienten zu identifizieren, die von einer Revaskularisation profitieren.

Gegenüber der invasiven Koronarangiographie hat die CTA den Vorteil, die Gefäßwand zusätzlich zum Lumen abzubilden. Schon früh lag es deshalb nahe, die CTA-Daten über die Graduierung von Stenosegraden hinaus für deskriptive oder quantitative Analysen zu nutzen. Tatsächlich ist die genaue Stenosegraduierung mittels CTA ähnlich schwierig wie mittels der (nichtquantitativen, nicht-QCA (Quantitative Koronarangiographie)) invasiven Koronarangiographie. Andererseits wurden Merkmale hervorgehoben, die mit einer erhöhten Vulnerabilität der Plaque einhergehen können, insbesondere eine große Atheromfläche und expansives Gefäßremodeling. Parallel zu den histopathologischen und IVUS(intravaskulärer Ultraschall)-basierten Untersuchungen blieb aber immer die Frage offen, ob einzelne -identifizierbare -Plaques die Prognose des Patienten bestimmen Abb. 1 oder ob sie nicht vielmehr Ausdruck eines systemisch koronaren Geschehens sind. Im Zuge der automatisierten Analysemöglichkeiten können mittlerweile die systemische und lokale Komponente im Hinblick auf ihre prognostische Bedeutung verglichen werden. So wurde in der SCOT-HEART-Studie der koronare Kalkscore als Maß der verkalkten Plaquelast erhoben und eine Stenosegraduierung in 3 Abstufungen vorgenommen. Neben diesen üblichen Messungen erfolgte zudem eine quantitative Analyse der Gesamtplaquelast sowie ihrer Untergruppen: verkalkte und nicht verkalkte Plaques, Low-attenuation-Plaques (Untergruppe der nicht verkalkten Plaques), als Korrelat der Ge-samtatheromgröße (definiertalseine CT-Dichte < 30 Hounsfield Units [HU]) [19] . Bei 1769 Patienten mit validen Daten zeigte das Volumen der Low-attenuation-Plaques die größte prognostische Bedeutung in der multivariablen Analyse über einen Verlauf von knapp 5 Jahren. Bei Vorliegen eines Low-attenuation-Plaque-Anteils > 4 % war das Myokardinfarktrisiko um den Faktor 5 erhöht [19] . Das PARADIGM(Progression of Atherosclerotic Plaque Determined By Computed Tomographic Angiography Imaging)-Register untersucht serielle CTA-Untersuchungen bei Patienten mit nichtobstruktiven Koronarläsionen (<50 % Stenosegrad). Bei 1297 Patienten konnten volumetrische Plaquebestim-mungen durchgeführt und die Plaques auf das Vorliegen von Hochrisikomerkmalen überprüft werden. Als Hochrisikoplaques galten solche Läsionen, auf die mindestens 2 der 3 folgenden Merkmale zutrafen: expansives Remodeling,Low-attenuation-Bestandteile oder "spotty calcification" (punktförmige Verkalkung) [11] . Insgesamt wurden 425 solcher Hochrisikoläsionen bei 326 Patienten identifiziert. Als Prädiktoren einer KHK-Progression mit Ausbildung von hochgradig stenosierenden Läsionen erwiesen sich in einer multivariaten Analyse v. a. das Gesamtplaquevolumen sowie in zweiter Linie auch der Stenosegrad, nicht aber die Präsenz von Hochrisikoläsionen ( [11] ; . Abb. 3).

Seit einiger Zeit bereits wird auch das perikoronare Fettgewebe ("perivascular adipose tissue" [PVAT]) in der Analyse der CTA berücksichtigt. Die im PVAT lokalisierten Adipozyten sezernieren eine Reihe von biologisch wirksamen Substanzen, die offenbar eine aktive Rolle bei der Entwicklung der koronaren Atherosklerose spielen und nicht nur passive Veränderungen erfahren. Der Krankheitsprozess geht mithin auch vom perivaskulären Fettgewebe und nicht nur von der Gefäßintima aus, entsprechend der "Outside-to-inside"vs. "Inside-to-outside"-Theorie [12] . Fettgewebe hat normalerweise eine sehr niedrige CT-Dichte. Sie kann aber in der Folge von inflammatorischen Prozessen ansteigen, vereinfacht erklärt durch eine vermehrte Flüssigkeitseinlagerung. Tatsächlich hat sich der Nachweis einer erhöhten perikoronaren Fettgewebsdichte ("fat attenuation index" [FAT], höher als -70 HU) als unabhängiger prognostischer Faktor im Hinblick auf kardiale Ereignisse gezeigt [15] . Einen innovativen Impuls hat die diesbezügliche Forschung durch die Vereinigung von histopathologischen Untersuchungen an intraoperativen Gewebeproben mit Genexpressionsanalysen und CT-Bildgebung mittels "machine learning"/ künstlicher Intelligenz erfahren [16] . Eine erhöhte CT-Dichte im Fettgewebe (FAT > -70 HU) korrespondierte mit inflammatorischen Markern wie dem Tumornekrosefaktor α, vermehrte Fibrosierung oder Vaskularität dagegen 

The development of cardiac computed tomography (CT) in the year 2020 was characterized by 3 dominant trends in coronary imaging, namely 1) the prognostic importance of coronary plaque formation, 2) the possibilities associated with its volumetric quantification and 3) the increase in importance attributed to coronary CT angiography (CTA) in the current guidelines, enhanced by its increasing use in the treatment of structural heart disease. The publication of the results of the International Study of Comparative Health Effectiveness with Medical and Invasive Approaches (ISCHEMIA) has underlined the importance of anatomic characterization of coronary heart disease by visualizing coronary plaques. Aided by machine learning/artificial intelligence, algorithms have been established for reproducible automated quantitative coronary plaque volumetry. These advances have led to questioning the significance of measuring myocardial ischemia, as it results secondarily from coronary plaque formation. Furthermore, the understanding of the pathophysiology of coronary heart disease has changed: the volume of (noncalcified) coronary plaque formation, its localization and dynamics as characteristics of vulnerability, appear to be more important than the focus on a large atheroma or expansive (outward) remodeling of individual plaques. In the guidelines coronary CTA has been promoted to the first-line diagnostic measure in both chronic and acute coronary syndromes without ST-elevation, with an equal strength of recommendation compared with classical imaging ischemia tests. Apart from this, cardiac CT is increasingly used for treatment planning of diseases, particularly of aortic and tricuspid valves, but also other structural heart diseases e.g. occlusion of the left atrial appendage (LAA).

Coronary computed tomography angiography · Coronary plaque volume · Chronic coronary syndrome · Structural heart disease · Coronary syndrome mit der Expression anderer Genprodukte. Über "machine learning" gelang es, Bildeigenschaften des PVAT herauszuarbeiten, die mit einem erhöhten Koronarrisiko vergesellschaftet waren [16] . ischen Leitlinie als Klasse-I-Indikation äquivalent zu bildgebenden funktionellen Tests gewichtet, insbesondere bei niedriger bis mittlerer Vortestwahrscheinlichkeit [10] . Überlegungen innerhalb der amerikanischen Fachgesellschaft gehen in eine ähnliche Richtung [17] . Neben der oben beschriebenen Bedeutung, die mittlerweile die Detektion der koronaren Plaquebildung erlangt hat, erklärt sich dies v. a. über die veränderte klinische Präsentation der Patienten. In zeitgenössischen Studien beträgt die mittlere Vortestwahrscheinlichkeit bei symptomatischem KHK-Verdacht nur noch 14,9 % [9] . Die Patienten stellen sich überwiegend mit atypischen pektanginösen Beschwerden vor (59 %), viele leiden auch unter Dyspnoe. Eine relativ hohe Vortestwahrscheinlichkeit > 50 % liegt nur noch bei Männern im Alter > 70 Jahre mit typischer Angina vor [9] . Alle anderen Gruppen mit typischer oder atypischer Angina haben auch im hohen Alter eine Krankheitsprävalenz < 50 %, teilweise < 5 %. Aus der niedrigen Krankheitsprävalenz folgt, dass diagnostische Prozeduren v. a. einen sicheren KHK-Ausschluss ermöglichen sollten ("rule-out") [9, 10] . Hier kann die CTA überzeugen. Zudem werden im Unterschied zur Funktionsdiagnostik auch nicht stenosierende Plaques detektiert, die im Vergleich zum Normalbefund eine prognostische Relevanz haben und die medikamentöse Therapie zugunsten eines besseren Outcomes beeinflussen [1, 8] .

Ähnliche Überlegungengeltenauchbeim akuten Koronarsyndrom (ACS). Während der Anteil der Patienten mit instabiler Angina in der Ära der hochsensitiven Troponine abnimmt, machen Infarkte ohne ST-Hebung (NSTEMI) mittlerweile > 50 % der Fälle aus, Tendenz steigend [4] . In dieser Gruppe hat die Prävalenz von Hypertonie und Diabetes zugenommen. Trotzdem ist, wohl nicht zuletzt dank des gestiegenen Anteils an Revaskularisationen, die Sterblichkeit von ca. 17 auf 6 % zurückgegangen [4] . Auch bei diesen Patienten -ACS ohne ST-Hebung -wird jetzt die CTA als Firstline-Diagnostik empfohlen, um bei unklarer Situation und niedriger bis mittlerer Vortestwahrscheinlichkeit den Koronarstatus abzuklären [4] . Im Rahmen der VERDICT(Very Early Versus Deferred Invasive Evaluation Using Computerized Tomography in Patients With Acute Coronary Syndromes)-Studie konnte bei Patienten mit NSTEMI gezeigt werden, dass die CTA eine valide Ausschlussdiagnostik ("rule out") unabhängig von den Patientencharakteristika oder dem klinischen Risikoprofil ermöglicht [13] .

Die CT-Diagnostik ist in der Planung einer TAVI(transfemorale Aortenklappenimplantation)-Prozedur sowie deren Nachbeobachtung (z. B. Evaluation einer Klappenthrombose) als Goldstandard etabliert (. Abb. 4) . Weitere Anwendungen in der Diagnostik und Behandlung struktureller Herzerkrankungen scheinen nicht zuletzt angesichts der COVID-19-Pandemie noch mehr in den Vordergrund gerückt, da die CT-Analyse im Vergleich zu Stresstests oder transösophagealer Echokardiographie (TEE) infektiologisch unbedenklich ist [20] . Beim Vorhofohrverschluss (LAA-[linkes Vorhofohr]Okklusion) erfolgt, basierend auf der genauen CT-Evaluation der dreidimensionalen LAA-Anatomie, die Optimierung der Eingriffsplanung durch eine entsprechende mathematische Modellierung, wodurch Devicewahl und -größe optimal angepasst werden [3] . Für die Behandlung der Trikuspidalinsuffizienz ist die genaue Erhebung der Anatomie mittels CT besonders wichtig, u. a. um entscheiden zu können, ob ein Clipverfahren infrage kommt [7] . Ähnlich wie die angiographischen Ebenen bei der TAVI-Prozedur können auch hier anhand der CT-Anatomie bereits die besten intraprozeduralen TEE-Blickwinkel bestimmt werden [6] . Die große Stärke der CT-Analyse liegt in der dreidimensionalen Darstellung mit bestmöglicher Ortsauflösung. Auch eine dynamische Komponente ("4-D") ist mittels CT zugänglich, wird aber intraprozedural natürlich mit den anderen Verfahren beleuchtet. In der Vor-und Nachbereitung dagegen erfährt die CT-Diagnostik einen zunehmend hohen Stellenwert.

Das Jahr 2020 hat einen Paradigmenwechsel in der KHK-Diagnostik erlebt. Verantwortlich scheinen die geänderte Epidemiologie zu sein, weil sich in der heutigen Zeit viel häufiger als früher Patienten mit niedrigem Risiko vorstellen, sowie auch die Fortschritte in der medikamentösen Therapie. Zugleich gelingt dank der enormen technischen Entwick- 

Guiding therapy by coronary CT angiography improves outcomes in patients with stable chest pain

Long-term clinical outcomes following revascularization in high-risk coronary anatomy patients with stable ischemic heart disease

Validation of a computational model aiming to optimize preprocedural planning in percutaneous left atrial appendage closure

ESC Guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation

Evaluation and management of patients with stable angina: beyond the ischemia paradigm: JACC state-of-the-art review

Computed tomography-derived transesophageal echocardiographic views: Step forward for procedural planning of transcatheter tricuspid valve annuloplasty

Computed tomography imaging needs for novel transcatheter tricuspid valve repair and replacement therapies

Prognostic value of noninvasive cardiovascular testing in patients with stable chest pain: insights from the PROMISE trial (Prospective Multicenter Imaging Study for Evaluation of Chest Pain)

Impact of a decreasing pre-test probability on the performance of diagnostic tests fort coronary artery disease

ESC Guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes. The Task Force for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes of the European Society of Cardiology (ESC)

Differences in progression to obstructive lesions per high-risk plaque features and plaque volumes with CCTA

Perivascular adipose tissue and coronary atherosclerosis: from biology to imaging phenotyping

Coronary CT angiography in patients with non-STsegment elevation acute coronary syndrome

Initial invasive or conservative strategy for stable coronary disease

Non-invasive detection of coronary inflammation using computed tomography and prediction of residual cardiovascular risk (the CRISP CT study): a post-hoc analysis of prospective outcome data

A novel machine learning-derived radiotranscriptomic signature of perivascular fat improves cardiac risk prediction using coronary CT angiography

Current evidence and recommendations for coronary CTA first in evaluation of stable coronary artery disease

Effect of coronary anatomy and myocardial ischemia on long-term survival in patients with stable ischemic heart disease

Low-attenuation noncalcified plaque on coronary computed tomography angiography predicts myocardial infarction: results from the multicenter SCOT-HEART trial (Scottish Computed Tomography of the HEART)

Multimodality cardiovascular imaging in the midst of the COVID-19 pandemic. Ramping up safely to a new normal