Diagnosis of Myocardial Diseases Applying Cardiac Magnetic Resonence

HabilitationsschriftIn der Kardiologie stellt die nichtinvasive Differenzierung von Myokardschäden noch immer eine diagnostische Herausforderung dar. In dieser Arbeit wurde die kardiale Magnetresonanztomographie genutzt, um Myokardschäden zu differenzieren und Zusammenhänge zu funktionellen Veränderungen, insbesondere bei primären und sekundären Kardiomyopathien zu untersuchen. Es ist gelungen, Einsatzmöglichkeiten der Methode aufzuzeigen, die bereits auch Verbreitung in der klinischen Routine gefunden haben. Bei der Hypertrophischen Kardiomyopathie führten wir die Planimetrie der Fläche des linksventrikulären Ausflusstraktes zur Quantifizierung der Obstruktion ein und konnten nicht nur Patienten nach Septumablation kontrollieren, sondern erstellten auch Normwerte zur Differenzierung der Obstruktion. Nach der Intervention wurden im zeitlichen Verlauf die Evolution des peri-infarziellen Ödemes und der Infarktnarbe, einschließlich des Zusammenhanges zur funktionellen und klinischen Verbesserung untersucht. Durch die Anwendung einer Kombination von T2-gewichteten und kontrastverstärkten T1-gewichteten Sequenzen im zeitlichen Verlauf konnten sowohl die sehr frühen als auch die späten Myokardveränderungen dargestellt werden. Da die therapeutisch indizierte Intervention ohne Induktion einer alkoholbedingten Kolliquationsnekrose mit Schaumstoffpartikeln durchführt wurde, ist das Ergebnis mit einer nicht iatrogenen akuten Koronararterienokklusion vergleichbar. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Darstellung eines akuten Infarkt mittels Magnetresonanztomographie. Der echokardiographische Nachweis von Wandbewegungsstörungen ist eine grundlegende diagnostische Information, allerdings ist die Unterscheidung zwischen einer entzündlichen oder ischämischen Genese nicht möglich. Diese Lücke kann nunmehr durch die kardiale Magnetresonanztomographie geschlossen werden. Das von uns eingeführte multisequentielle Protokoll führte zum Beispiel bei der Myokarditis zu einer Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit der magnetresonanztomographischen Untersuchungen. Ebenso konnte eine myokardiale Mitbeteiligung bei Sarkoidose bereits bei normaler linksventrikulärer Funktion gezeigt werden. Für die Darstellung der Koronararterien wurde eine 3D-Steady-State-Free-Precession- Sequenz bei gesunden Probanden und in klinischer Umgebung geprüft, sie erwies sich als verlässlich, muss aber noch weiter evaluiert werden. Die kardiale MRT hat in einigen kardiologischen Bereichen bereits Eingang in die Routine gefunden. Die Methode hat das Potenzial, prospektiv reversible und irreversible myokardiale Veränderungen zu unterscheiden und sie darüber hinaus im Verlauf zu untersuchen. Es ist zu erwarten, dass auf dem Gebiet der myokardialen Erkrankungen nichtinvasive bildgebende Differenzierungen zur Charakterisierung des klinischen Status und Therapieerfolges beitragen werden. Weitere Studien werden gestatten, die prognostische Relevanz frühzeitig erfasster Veränderungen zur bewerten.Non-invasive differentiation of myocardial injury is an ongoing diagnostic challenge in cardiology. We used cardiac magnetic resonance to characterize myocardial injuries and to investigate their relations to functional changes, especially in primary and secondary cardiomyopathies. We were able to describe novel applications of CMR, which are currently used in routine settings. The planimetry of the left ventricular outflow tract area to quantify obstruction was developed to characterize hypertrophic cardiomyopathies (HCM). We applied the method in patients after septal artery embolization to monitor the success of the intervention. We then extended our observations to establish cut-off values to differentiate between the obstructive and non-obstructive forms of HCM and to provide the first reference standard for planimetric values in healthy volunteers. After intervention infarct related edema and fibrosis was detected during follow-up and correlated to functional and clinical improvement of the patients. Combining of T2-weighted and contrast-enhanced T1-weighted images allowed the detection of very early and late myocardial changes during follow-up. As the intervention was performed using foam gel instead of alcohol, the therapeutically induced infarction was similar to an abrupt coronary occlusion in the clinical setting in contrast to the non- physiological alcohol-like colliquation-necrosis. As such, we were able not only to monitor the intervention-related tissue injuries but also to gain novel insights into the very early myocardial tissue injuries in acute myocardial infarction Assessment of wall motion abnormalities applying echocardiography is a basic diagnostic information, but it is not possible to differentiate between e.g. inflammatory or ischemic aetiologies. Applying cardiac magnetic resonance (CMR), this information can be provided. Exploiting the unique tissue characterization capabilities of CMR, we introduced a multi- sequential approach, which was shown to increase the diagnostic accuracy of magnetic resonance imaging to detect myocarditis. Applying a similar approach we were able to detect myocardial involvement in sarcoidosis even when left ventricular function was still preserved. A 3D-steady-state-free-precession pulse sequence was applied in volunteers and patients and could be shown to be applicable, but has to be improved. Cardiac magnetic resonance is routinely applied in many areas of cardiology. The method has the potential to differentiate prospectively between reversible and irreversible myocardial injuries. The changes can be detected during follow-up. One could expect, that in the field of myocardial diseases the differentiation by non-invasive imaging modalities will improve clinical characterization and monitor the success of therapy or (therapeutic success). Further studies will allow identifying the prognostic values of the early-detected injuries