Intravaskuläre Bildgebung und Integration in die moderne Herzkatheterdiagnostik

Zusammenfassung

Trotz bedeutender Fortschritte, die die nicht-invasive Diagnostik in den letzten Jahren erreicht hat, stellt die Koronarangiographie immer noch den Goldstandard für die Beurteilung der Herzkranzgefäße dar. Die Weiterentwicklung der diagnostischen und interventionellen Möglichkeiten stellen jedoch immer höhere Ansprüche, die die Koronarangiographie als zweidimensionale luminographische Methode nicht ausreichend erfüllen kann. Intravaskuläre Bildgebungsmethoden wie der Intravaskuläre Ultraschall (IVUS), die Optische Kohärenztomographie (OCT) oder die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) sind hier bedeutende Entwicklungen, auf die in diesem Übersichtsartikel eingegangen wird.

Der IVUS ist bereits seit Mitte der 1990er Jahre für die Interventionelle Kardiologie verfügbar. Mit ihm war es erstmals möglich, ein tomographisches Abbild der koronaren Pathologien zu erhalten sowie die Ergebnisse interventioneller Verfahren (Angioplastie, Stentimplantation) zu untersuchen. Über die Nutzung der Radiofrequenzdaten des IVUS („Virtuelle Histologie“) wird heute versucht zumindest eine basale Gewebeklassifizierung koronaren Plaques zu erreichen. Durch die Verwendung von nahe kohärentem Licht im Rahmen der Optischen Kohärenztomographie (OCT) anstatt der Nutzung von Schallwellen konnte das Auflösungsvermögen nochmals um den Faktor 10 gegenüber dem IVUS verbessert werden. Dieses hohe Auflösungsvermögen ermöglicht neben der peri- und postprozeduralen Kontrolle interventioneller Verfahren auch die Erkennung möglicher vulnerablen Läsionen oder der Intimaüberdeckung von Stentstreben.

Mit der Nahinfrarotspektroskopie steht uns ein Verfahren zur Verfügung, mithilfe dessen Einblicke in die stoffliche Zusammensetzung von koronaren Plaques in vivo erhalten werden können.

Durch die Nutzung neuer Bildverarbeitungsalgorithmen können die Vorteile der Angiographie und der intravasalen Bildgebungsmethoden kombiniert und die Verfahren synergistisch genutzt werden.

Abstract

Despite technical innovations of non-invasive coronary imaging modalities, coronary angiography still remains the standard of reference for the assessment of CAD.

The advances in interventional cardiology require also increased imaging capabilities, which cannot be fully addressed by conventional coronary angiography. Intravascular ultrasound (IVUS) and optical coherence tomography (OCT) as well as near infrared spectroscopy (NIRS) are important developments and will be covered in this review article.

IVUS was already around in interventional cardiology since the 90ies. It was the first to offer a high resolution tomographic image of the coronary arteries in vivo. Beyond that, it is also frequently used for peri- and postprocedural imaging. Furthermore, the radiofrequency information (“virtual histology”) can be applied to perform a basic tissue characterization.

Using near coherent light instead of ultrasound, optical coherence tomography (OCT) is able to deliver a 10 fold higher resolution compared to IVUS when imaging coronary plaques.

This allows also for the detection of potential vulnerable lesions as well as for the detection of neo-intimal stent strut coverage following stent placement.

Using near infrared spectroscopy (NIRS) even insights into the chemical composition of coronary plaques can be achieved.

The development of advanced image acquisition technologies enables us to combine modern intravascular imaging technologies and conventional coronary angiography and hereby achieve additional benefit.

Schlüsselwörter

IVUS - OCT - Intravaskuläre Bildgebung - Integration - Co-Registrierung

Keywords

IVUS - OCT - intravascular imaging - integration - co-registration

• Literatur

• 1 Bamberg F, Sommer WH, Hoffmann V et al. Meta-analysis and systematic review of the long-term predictive value of assessment of coronary atherosclerosis by contrast-enhanced coronary computed tomography angiography. J Am Coll Cardiol 2011; 57: 2426-2436
• 2 Bezerra HG, Costa MA, Guagliumi G et al. Intracoronary optical coherence tomography: a comprehensive review clinical and research applications. JACC Cardiovasc Interv 2009; 2: 1035-1046
• 3 Bom N, Lancée CT, Van Egmont FC. An ultrasonic intracardiac scanner. Ultrasonics 1972; 10: 72-76
• 4 Brezinski ME, Tearney GJ, Bouma BE et al. Imaging of coronary artery microstructure (in vitro) with optical coherence tomography. Am J Cardiol 1996; 77: 92-93
• 5 Brezinski ME, Tearney GJ, Weissman NJ et al. Assessing atherosclerotic plaque morphology: comparison of optical coherence tomography and high frequency intravascular ultrasound. Heart 1997; 77: 397-403
• 6 Cook S, Wenaweser P, Togni M et al. Incomplete stent apposition and very late stent thrombosis after drug-eluting stent implantation. Circulation 2007; 115: 2426-2434
• 7 Gardner CM, Tan H, Hull EL et al. Detection of lipid core coronary plaques in autopsy specimens with a novel catheter-based near-infrared spectroscopy system. JACC Cardiovasc Imaging 2008; 1: 638-648
• 8 Garg S, Serruys PW, van der Ent M et al. First use in patients of a combined near infra-red spectroscopy and intra-vascular ultrasound catheter to identify composition and structure of coronary plaque. EuroIntervention 2010; 5: 755-756
• 9 Gruentzig AR, Senning A, Siegenthaler WE. Non-operative dilation of coronary artery stenosis: precutaneous transluminal angioplasty. N Engl J Med 1979; 301: 61-68
• 10 Huang D, Swanson EA, Lin CP et al. Optical coherence tomography. Science 1991; 254: 1178-1181
• 11 Jang IK, Bouma BE, Kang DH et al. Visualization of coronary atherosclerotic plaques in patients using optical coherence tomography: comparison with intravascular ultrasound. J Am Coll Cardiol 2002; 39: 604-609
• 12 Kubo T, Ino Y, Tanimoto T et al. Optical coherence tomography imaging in acute coronary syndromes. Cardiol Res Pract 2011; 2011: 312978
• 13 Li X, Wu W, Chung Y et al. 80-MHz intravascular ultrasound transducer using PMN-PT free-standing film. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control 2011; 58: 2281-2288
• 14 Matsumoto D, Shite J, Shinke T et al. Neointimal coverage of sirolimus-eluting stents at 6-month follow-up: evaluated by optical coherence tomography. Eur Heart J 2007; 28: 961-967
• 15 Nair A, Klingensmith JD, Vince DG. Real-time plaque characterization and visualization with spectral analysis of intravascular ultrasound data. Stud Health Technol Inform 2005; 113: 300-320
• 16 Nair A, Kuban BD, Tuzcu EM et al. Coronary plaque classification with intravascular ultrasound radiofrequency data analysis. Circulation 2002; 106: 2200-2206
• 17 Parise H, Maehara A, Stone GW et al. Meta-analysis of randomized studies comparing intravascular ultrasound versus angiographic guidance of percutaneous coronary intervention in pre-drug-eluting stent era. Am J Cardiol 2011; 107: 374-382
• 18 Regar E, Werner F, Klauss V et al. IVUS analysis of the acute and long-term stent result using motorized pullback: intraobserver and interobserver variability. Catheter Cardiovasc Interv 1999; 48: 245-250
• 19 Regar E, Werner F, Siebert U et al. Reproducibility of neointima quantification with motorized intravascular ultrasound pullback in stented coronary arteries. Am Heart J 2000; 139: 632-637
• 20 Rieber J, Meissner O, Babaryka G et al. Diagnostic accuracy of optical coherence tomography and intravascular ultrasound for the detection and characterization of atherosclerotic plaque composition in ex-vivo coronary specimens: a comparison with histology. Coron Artery Dis 2006; 17: 425-430
• 21 Rieber J, Rohkohl C, Lauritsch G et al. Kardiale Anwendung der C-Arm-Computertomographie. Radiologe 2009; 49: 862-867
• 22 Serruys PW, Garcia-Garcia HM, Buszman P et al. Effects of the direct lipoprotein-associated phospholipase A(2) inhibitor darapladib on human coronary atherosclerotic plaque. Circulation 2008; 118: 1172-1182
• 23 Smith Jr SC, Feldman TE, Hirshfeld Jr JW et al. ACC/AHA/SCAI 2005 guideline update for percutaneous coronary intervention: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (ACC/AHA/SCAI Writing Committee to Update 2001 Guidelines for Percutaneous Coronary Intervention). Circulation 2006; 113: e166-e286
• 24 Sones Jr FM. Selective cine coronary arteriography in the diagnosis and evaluation of medical and surgical treatment of coronary atherosclerosis. Nihon Igaku Hoshasen Gakkai Zasshi 1968; 28: 714-719
• 25 Sones Jr FM, Shirey EK. Cine coronary arteriography. Mod Concepts Cardiovasc Dis 1962; 31: 735-738
• 26 Tahara S, Chamie D, Baibars M et al. Optical coherence tomography endpoints in stent clinical investigations: strut coverage. Int J Cardiovasc Imaging 2011; 27: 271-287
• 27 Tearney GJ, Yabushita H, Houser SL et al. Quantification of macrophage content in atherosclerotic plaques by optical coherence tomography. Circulation 2003; 107: 113-119