U.J. Schoepf1 · R.D. Brüning1 · C.R. Becker1 · Hita Konschitzky1 · O. Mühling2 · A. Stäbler1
A. Knez2 · T. Helmberger1 · N. Holzknecht1 · R. Haberl2 · M.F. Reiser1
1 Institut für Radiologische Diagnostik, Ludwig-Maximilians-Universität München2 Medizinische Klinik I, Ludwig-Maximilians-Universität München
Diagnostik der Lungen-embolie mit Spiral- undElektronenstrahl-CT
und spezifische Diagnose thrombem-bolischer Veränderungen erlaubt.
Die Pulmonalisangiographie ist miteinem nicht zu vernachlässigenden Ri-siko verbunden [27] und im Nachweiskleiner peripherer Embolien nicht völ-lig fehlerfrei [16, 27, 34]. Zumindest inEuropa bleibt daher die Pulmonalisan-giographie zunehmend Spezialindika-tionen vorbehalten.
Die planare Szintigraphie hat sichals sensitive, jedoch unspezifische Me-thode zur funktionellen Beurteilungder Lungendurchblutung erwiesen [13,18, 22]. Ob neuere Verfahren, wie dieSPECT, eine spezifischere szintigraphi-sche Diagnose der Lungenembolie er-lauben, ist nicht ausreichend belegt. Zu-dem können mit den szintigraphischenVerfahren die differentialdiagnostischwichtigen Erkrankungen nicht erfaßtwerden.
Die hohe Sensitivität und Spezifitätder CT-Angiographie in der Lungen-emboliediagnostik ist dagegen mittler-weile hinlänglich belegt [6, 19, 20, 28, 29,32]. Mittelt man die Daten der vorlie-genden Studien, so liegt die Sensitivitätder CT-Angiographie bei ca. 90%, miteiner Spezifität von ca. 92% [1]. Die ho-he Genauigkeit der LE-Diagnostik mitder CT-Angiograpie geht mit einer
Die Lungenembolie bleibt eine dia-gnostische Herausforderung. Trotz derFortschritte, die in den letzten Jahren inder Erkennung und Behandlung derakuten und chronischen Thrombembo-lie der Lunge erzielt wurden, werdenimmer noch bis zu 40% der tödlich ver-laufenden Lungenembolien nicht antemortem diagnostiziert [15].
Seit den ersten Beschreibungen [3,8, 33] hat die computertomographischeDiagnostik der Lungenembolie in denvergangenen Jahren zunehmend an Be-deutung gewonnen, hauptsächlich auf-grund der Entwicklung schneller vo-lumetrischer Scan-Verfahren, wie derSpiral-CT (SCT) [14] oder der Elektro-nenstrahl-CT (EBT) [7, 24, 25]. Die kon-trastverstärkte CT-Angiographie wirdmittlerweile vielerorts als das Mittelder ersten Wahl in der Diagnostik derakuten und chronischen Lungenembo-lie angesehen. Dies ist z.T. bedingt durchdie weitere Verbreitung und hohe Ver-fügbarkeit der Spiral-CT [1] gegenüberder Szintigraphie und der Pulmonalis-angiographie [4]. Im Vordergrund ste-hen jedoch die klar belegten Vorteileder SCT, die nicht invasiv eine sensitive
günstigen Kosten-Nutzen-Relation ein-her. Bei einem Vergleich verschiedenerVorgehensweisen in der Lungenembo-liediagnostik war die Spiral-CT-Angio-graphie Bestandteil der 5 vorteilhafte-sten Strategien, sowohl im Hinblick aufdie Mortalität, als auch bezüglich derKosten pro gerettetem Leben [31]. Be-sonders wertvoll ist die umfassendediagnostische Information, die bei Pa-tienten mit klinischem Verdacht auf eineLungenembolie durch die SCT gewon-nen werden kann: Andere Ursachen fürdie Beschwerden des Patienten als dieLungenembolie werden zuverlässig er-kannt. Begleiterkrankungen mit Einflußauf die Therapieplanung können erfaßtwerden, und das Ausmaß der progno-stisch bestimmenden kardialen Bela-stung kann abgeschätzt werden, nochbevor der Patient weiteren diagnosti-schen Maßnahmen zugeführt wird.
Als Limitation der SCT ist die ge-ringe Sensitivität im Nachweis isolier-ter, peripherer Embolien zu erwähnen[10, 32]. Es ist allerdings festzustellen,daß die genannten Studien zur Wertig-keit der SCT in der Diagnostik der Lun-genembolie mit Scannern durchgeführtwurden, die nicht mehr dem aktuellenStand der Technik entsprechen.
Der Elektronenstrahl-Scanner ver-fügt, abgesehen vom Patiententisch, überkeine mechanisch beweglichen Bautei-le. Die Röntgenstrahlen werden durchAbbremsung von Elektronen an einemWolfram-Ring erzeugt, der den Patien-ten in einem Winkel von 210° umgibt.Scan-Zeiten von minimal 50 ms werdenso möglich. Hierdurch verfügt der Elek-tronenstrahl-Scanner über theoretischeVorteile gegenüber konventionellenScan-Verfahren, da Bewegungsartefak-te unterdrückt werden und die Bildak-quisition bei der höchsten Kontrastver-stärkung erfolgen kann [5, 24]. Ziel un-serer Untersuchung war ein Vergleichder Subsekunden-Spiral-CT und derElektronenstrahl-CT als den derzeitschnellsten CT-Verfahren für die Dia-gnostik der Lungenembolie.
Material und Methode
Von Juni 1997 bis Juni 1998 wurden 188Patienten mit Verdacht auf akute oderchronische thrombembolische Verände-rungen der Lungenarterien untersucht.Die CT erfolgte bei 108 Patienten mitSpiral-CT (Somatom Plus 4A, Siemens,
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Diagnosis of pulmonary embolismwith spiral and electron-beam CT
Forchheim) und bei 80 Patienten mitEBT (C-150 XP, Imatron, San Francisco,USA). Bei 72 Patienten kam dabei amSpiral-CT zunächst eine Kollimationvon 5 mm mit einem Tischvorschub von9 mm (Pitch 1,8 bei 120 kV und 170 mA)und 0,75 s/U zum Einsatz.Am EBT wur-de bei 54 Patienten zunächst eine Kolli-mation von 6 mm, 6 mm Tischvorschub(Pitch 1,18) und 200 ms Expositionszeitbei 130 kV und 640 mA eingesetzt. Mitdiesen Scan-Protokollen ergab sich anbeiden Scannern eine effektive Schicht-dicke von 6 mm [14]. Die Bildrekon-struktion erfolgte dann an beiden Ge-räten mit einem 3-mm-Rekonstruktions-inkrement aus überlappenden Schich-ten. Die Kollimation von 6 mm warzunächst notwendig, um mit guter Bild-qualität den gesamten Thorax auchgroßer Patienten innerhalb der maxi-malen Scan-Zeit von 17 s am EBT zu er-fassen. Eine Veränderung der Softwaredes EBT-Scanners erlaubte später län-gere Scan-Zeiten, so daß auch mit dün-nerer Kollimation große Organvolumi-na in guter Bildqualität erfaßt werdenkonnten. Um möglichst vergleichbareUntersuchungsparameter zu erreichen,wurden auch am Spiral-CT eine dünne-re Kollimation von 3 mm bei einemTischvorschub von 5 mm bei ansonstenunveränderten Parametern eingesetzt.An beiden Geräten erfolgte mit den ad-aptierten Protokollen die Rekonstruk-tion in 3-mm-Schritten. Für jede Unter-suchung wurden 120 ml eines nichtioni-sches Kontrastmittels (Imagopaque 300,Nycomed, Ismaning) mit einer Flußratevon 4 ml/s injiziert. Aufgrund unsererErfahrungen an größeren Patientenkol-lektiven wurde eine Startverzögerungvon 16 s am EBT und 14 s am SCT einge-stellt. War eine Einschränkung derHerzfunktion bekannt, so wurde dieStartverzögerung entsprechend verlän-gert, und bei zentralvenöser Injektionwurde sie verkürzt. Routinemäßig er-folgte die Ausspielung mit einem fieldof view, das die Beurteilung des gesam-ten Brustraums gestattete, im Weich-teil- (c=70, w=500) und Lungenfenster(c=−400, w=1400).
Ergebnisse
Mit der EBT wurde bei 38 Patienten(47,5%) und mit der Spiral-CT bei 49 Pa-tienten (45%) eine Lungenembolie dia-gnostiziert. Die Auswertung erfolgte
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c
Abb. 1 m Drei Patienten mit ausgeprägten, zentralen Embolien in der rechten Pulmonalarterie (a, b, c),in der linken Unterlappenarterie (a, b), sowie in der linken Oberlappenarterie (b) (Pfeile). Das Ausmaßdes Verschlusses der Lungenstrombahn kann exakt bestimmt, und die Indikation zur Lysetherapiegestellt werden. EBT Untersuchungen (a, b) mit 6 mm Kollimation, 6 mm Schichtdicke, 200 ms Belich-tungszeit und 3 mm Rekonstruktionsinkrement aus überlappenden Schichten. Spiral-CT Untersu-chung (c) mit 3 mm Kollimation, 5 mm Tischvorschub und 3 mm Rekonstruktionsinkrement
prospektiv durch Konsensus von 2 Ra-diologen (UJS, RDB). Kriterien für dasVorliegen einer frischen Lungenembo-lie war eine zentrale Kontrastmittelaus-sparung einer Pulmonalarterie übermehrere Schichten. Zunehmende Wand-adhärenz der vom Kontrastmittelstromausgesparten Areale wurde als ein Hin-weis auf die Organisation von Emboligewertet.
Akute, zentrale Embolien fandensich bei 24 Patienten (30%) mit der EBTund bei 38 Patienten (35,2%) mit derSpiral-CT (Abb. 1). Isolierte, periphereEmboli in segmentalen oder subseg-mentalen Gefäßen wurden mit der EBTbei 9 (11,3%) und mit der Spiral-CT bei8 Patienten (7,4%) diagnostiziert (Abb.5). Chronische thrombembolische Ver-änderungen der Lungenstrombahn fan-den sich bei insgesamt 8 Patienten(4,3%) (Abb. 2a, b) (Tabelle 1).
Bei 56 Patienten, bei denen dasVorliegen einer Lungenembolie mit derSzintigraphie oder der Pulmonalisan-giographie ausgeschlossen worden war,wurde die Analysierbarkeit der peri-pheren Pulmonalarterien von 3 erfah-renen Radiologen verglichen. Jeweilsdie Hälfte der Patienten war mit derEBT und der SCT untersucht worden.Hierbei fand sich eine signifikant bes-sere Analysierbarkeit von Segment-und Subsegmentarterien in den herz-nahen Lungensegmenten mit der EBT.
Bei 112 Patienten (59,6%) wurdenzusätzliche bzw. andere Diagnosen alsdie der LE gestellt (Tabelle 2). Am häu-figsten fanden sich Pleuraergüsse,Lymphadenopathien und Perikarder-güsse bzw. benigne Veränderungen, wieeine Struma. Bekannte maligne Vorer-krankungen lagen bei 57 Patienten (30%)mit Verdacht auf Lungenembolie vor.Bei insgesamt 6 Patienten (3,2%) wur-den jedoch durch die computertomo-graphische Untersuchung bisher un-bekannte maligne Erkrankungen ent-deckt (Abb. 7). Andere schwerwiegendeund differentialdiagnostisch sowie the-rapeutisch bedeutsame Krankheitsbil-der, wie Pneumonien, kardiale Throm-ben (Abb. 4) oder Aortendissekationen(Abb. 6) wurden bei insgesamt 18 Pati-enten (9,6%) diagnostiziert. Unmittel-bar therapierelevante Befunde (punk-tionswürdige Pleuraergüsse, pneumo-nische Infiltrate, Perikardergüsse, kar-diale Thromben, Aortendissekationen,bisher unbekannte Malignome) fanden
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sich bei 25 Patienten (24,8%) ohne com-putertomographischen Hinweis auf ei-ne Lungenembolie und bei 16 Patienten(18,4%) mit computertomographischnachgewiesener Embolie.
Die initiale Untersuchungsmetho-de zum Nachweis oder Ausschluß einerLungenembolie ist vielerorts noch dieVentilations-Perfusions-Szintigraphie.Nur bei wenigen Patienten mit Verdachtauf Lungenembolie ist mit diesem Ver-fahren eine Lungenembolie mit der er-forderlichen Sensitivität und Spezifitätnachzuweisen oder auszuschließen [18].Bei 3/4 aller Patienten reichen die szinti-graphischen Kriterien nicht für eine de-finitive Diagnose aus [18]. Die Genauig-keit anderer nuklearmedizinischer Ver-
Diskussion
Akute Lungenembolien werden in25–30% aller Routineautopsien vorge-funden [9]. Nur bei 1/3 der Patienten, diean einer akuten Lungenembolie ver-sterben, wird hingegen die richtige Dia-gnose ante mortem gestellt [9, 15].
ab
c d
Abb.2 m Zwei Patientinnen mit ausgeprägter Rechtsherzbelastung (b,d) bei pulmonalarteriellem Hy-pertonus mit chronischen, wandständigen Thromben (Pfeile in a) und bei ausgeprägter akuter, zentra-ler Lungenembolie (Pfeile in c). Das Ausmaß der prognostisch entscheidenden Rechtsherzbelastungkann durch das Größenverhältnis zwischen dem rechten und linken Herzen abgeschätzt werden (b,d)
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fahren für die Diagnostik der Lungen-embolie, wie der SPECT, ist bisher nichtausreichend dokumentiert.
Häufig zögern die den Patientenbehandelnden Ärzte, eine Pulmonalis-angiographie anzuordnen, die als inva-siv und aufwendig gilt. Obwohl die Pul-monalisangiographie bisher als Gold-standard in der Diagnostik der LE an-gesehen wurde, können gerade beikleinen peripheren Embolien Fehlbe-urteilungen auftreten [16, 27, 34].
Die CT-Angiographie ist demge-genüber ein kostengünstiges [31] nicht-invasives Verfahren, das den Nachweisoder Ausschluß einer Lungenemboliemit hoher Sensitivität und Spezifität ge-statten [1, 6, 19, 20, 28, 29, 32].
Der Embolus kann mit der CT-An-giographie direkt visualisiert werden(Abb. 1) und das Ausmaß des Verschlus-ses der Lungenstrombahn als wichtig-ster Faktor für die Indikation zur loka-len oder systemischen Lysetherapie be-stimmt werden.
Die CT-Angiographie ermöglichtauch die Beurteilung der rechtsventri-kulären Belastung. Die Prognose einer
denz von rechtsventrikulärer Dilatationund linksventrikulärer Verkleinerunghervor. Dieser Ventrikelindex beträgtbei Normalpersonen 0,86, bei Patientenmit Lungenembolie, die in der Regelnicht lebensbedrohlich ist, 1,26 und beiPatienten mit lebensbedrohlicher, hä-modynamisch erheblich wirksamerLungenembolie 1,61 [26].
Bei rezidiverenden peripheren Em-bolien entsteht infolge der gestörtenLungendurchblutung das Bild der „Mo-saikperfusion“ (Abb. 3).
Thrombotisches Material, das sichnoch im rechten Herzen befindet und indie Lungenstrombahn abgeschwemmtwerden kann, kann ebenfalls dargestelltwerden (Abb. 4c).
Laut Literaturangaben nimmt dieGenauigkeit der CT-Angiographie inden peripheren segmentalen und sub-segmentalen Gefäßen ab [10, 32]. Fürdiese Studien standen jedoch keineSubsekunden-CT-Scanner zur Verfü-gung.Von uns konnten bei insgesamt 17Patienten isolierte periphere Emboliennachgewiesen werden (19% aller Pati-enten mit Lungenembolie) (Tabelle 1,Abb. 5). Abhängig von der Kollimationsind mit der Spiral-CT 84–93% allerSegmentarterien und 61–74% aller Sub-segmentarterien einer genauen compu-tertomographischen Analyse zugäng-lich [21, 23]. Mit der EBT gelingt dies bei
Lungenembolie kann so unmittelbarabgeschätzt werden, zudem wird auchein wichtiges Kriterium zur Therapie-entscheidung geliefert. Wird die Lun-genstrombahn in zunehmenden Maßhämodynamisch wirksam verlegt, füh-ren die rechtsventrikuläre Drucksteige-rung und die Volumenüberlastung zueiner Dilatation des rechten Ventrikels.Der fehlende Übertritt von Blut überdie Lungenvenen zum linken Ventrikelvermindert das linksventrikuläre Pump-volumen und verkleinert das Volumendes linken Ventrikels. Je stärker derrechte Ventrikel dilatiert, desto mehrkollabiert der linke Ventrikel. DiesesPhänomen kann durch eine Bestim-mung der computertomographisch dar-gestellten Fläche des rechten und linkenVentrikels quantifiziert werden. Eineeinfache Bestimmung der dargestelltenBreite des rechten und linken Ventrikelsan seiner jeweils breitesten Stelle naheder Herzklappen kann wegen der gutenKorrelation die Berechnung der Flä-chen ersetzen. Eine VerhältnisbildungBreite rechter Ventrikel:Breite linkerVentrikel hebt die gegenläufige Ten-
Tabelle 1
Akute zentrale, periphere und chronische thromboembolische Veränderungen bei 87 Patienten mit Lungenembolie
Abb. 3 m Patient mit pulmonalarteriellem Hypertonus aufgrund rezidivierender peripherer Embo-lien. Die peripheren Gefäßverschlüsse führen zu Ausfällen in der Lungendurchblutung mit dem Bildder Mosaikperfusion des Parenchyms
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ac
b
Abb. 4 b Drei Patienten mit klinischem Verdacht auf akute Lungenembolie. DieEBT-Angiographie ermöglichte die Diagnose von linksatrialen (a), linksventriku-lären (b) bzw. rechtsatrialen (c) kardialen Thromben (Pfeile)
90% der Segmentarterien und bei 80%der Subsegmentarterien [23]. Eine ge-naue Analyse peripherer Pulmonalarte-rien ist mit modernen CT-Scan-Verfah-ren somit durchaus möglich. Die besse-re Analysierbarkeit peripherer Arterienmit der EBT ist hauptsächlich durch ei-ne signifikant bessere Visualisierungvon Arterien in den besonders von Be-wegungsartefakten betroffenen para-kardialen Lungenabschnitten bedingt[23]. Die Herzpulsation wird in dasLungenparenchym fortgeleitet und be-wirkt selbst bei Scan-Zeiten von 0,75 sdeutliche Bewegungsartefakte der Par-enchymstrukturen. Die EBT ermöglichtaufgrund ihrer kurzen Scan-Zeiten von0,2 s offenbar eine deutliche Reduktionsolcher Bewegungsartefakte [5, 23, 24].Zusätzlich wird ein besseres Kontrast-Enhancement [23, 24] in der gesamtenLungenstrombahn erreicht, da die Da-tenakquisition bei maximaler Kontrast-mittelfüllung der Gefäße erfolgen kann.
Mit gleichen Kontrastmittelmengen undInjektionsprotokollen lassen sich mitder EBT in den zentralen thorakalen Ge-fäßen aufgrund der kurzen Scan-Dauerum durchschnittlich 100 Hounsfield-Einheiten höhere Dichtewerte erreichenals mit der Spiral-CT [23].Als vorteilhaftfür die Analyse kleiner peripherer Pul-monalarterien hat sich eine dünneStrahlenkollimation, wie z.B. 3 mm er-wiesen [21]. Diese Kollimation ist auchfür die spezielle Geometrie des EBT-Scanners am effektivsten [2]. Eine Ver-änderung der Software des EBT-Scan-ners erlaubt mittlerweile längere Scan-Zeiten, so daß auch mit einer dünnerenKollimation der gesamte Thorax in guterBildqualität erfaßt werden kann.
Literaturangaben bezüglich der In-zidenz peripherer Embolien schwankenzwischen 6% und 30% [10, 17, 18], unddie klinische Relevanz isolierter sub-segmentaler Gefäßverschlüsse ist um-stritten. Man nimmt an, daß es zu den
physiologischen Aufgaben der Lungegehört, kleine, auch bei Gesunden ent-stehende Emboli aus dem Blut zu filternund zu lysieren [12, 30]. Diese Auffas-sung konnte bisher jedoch nicht ausrei-chend belegt werden. Eine klinischeRelevanz rezidivierender periphererEmbolien ergibt sich jedoch wahr-scheinlich bei der Entwicklung deschronischen pulmonalen Hypertonus,bei Patienten mit eingeschränkter kar-diopulmonaler Reserve sowie bei vor-bestehender Venenthrombose als Vor-boten schwerwiegender embolischerEreignisse. Bei ansonsten gesunden Pa-tienten dürfte der isolierte Nachweisperipherer Emboli klinisch ohne Be-deutung sein.
Noch wichtiger als die Frage derGenauigkeit der SCT für den Nachweisisolierter peripherer Embolien ist aberdie Möglichkeit, mit der Computerto-mographie andere Ursachen für die Be-schwerden von Patienten mit dem Ver-
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6a b
c d
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dacht auf eine Lungenembolie zu dia-gnostizieren. So fanden wir bei 7 (3,7%)unserer Patienten akut bedrohlicheErkrankungen wie Aortendissekation(Abb. 6) oder kardiale Thromben (Abb.4) (Tabelle 2). Durch die CT konntenicht nur eine Lungenembolie ausge-schlossen, sondern auch die Differenti-aldiagnose geklärt werden. Dies ist der-zeit mit keinem anderen Verfahren soschnell möglich. Wird eine Lungenem-bolie nachgewiesen, so können mit derCT nicht selten andere Erkrankungen,wie z.B. eine bisher unbekannte Tumor-erkrankung festgestellt werden. Bei ins-gesamt 6 Patienten (3,2%) in unseremPatientenkollektiv wurden durch dieCT, die zum Nachweis oder Ausschlußeiner akuten Embolie durchgeführt wur-de, zuvor unbekannte maligne Grund-erkrankungen erkannt (Tabelle 2). Bei5 Patienten lag gleichzeitig eine zentraleLungenembolie vor (Abb. 7). Wäre le-diglich eine Lungenembolie diagnosti-ziert und die Indikation zur lokalenoder systemischen Lysetherapie gestelltworden, so hätte die bis dahin unbe-kannte maligne Grunderkrankung ge-fährliche Konsequenzen haben können.
Insgesamt steht somit mit der CT-Angiographie eine sensitive, spezifi-sche und kostengünstige Methode fürdie Diagnostik der Lungenembolie zurVerfügung. Besonders mit der Elektro-nenstrahl-CT ist eine Beurteilung auchkleiner peripherer Gefäße möglich.
Prognostisch wichtige Faktoren, wiedie akute Rechtsherzbelastung, könnengleichzeitig erfaßt werden. Andere, le-bensbedrohliche Ursachen für die Be-schwerden des Patienten werden zu-verlässig erkannt.
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Abb. 7 m Patient mit zentraler Lungenembolie. Teilweise umspülte Thromben in der intermediärenPulmonalarterie rechts, sowie in der Unterlappenarterie links (Pfeile in a). Zusätzlich Nachweis eines
zuvor unbekannten und später bioptisch gesicherten peripheren Bronchialkarzinoms im rechtenMittellappen (Pfeil in b). Eine lokale oder systemische Lysetherapie ist aufgrund der malignen Grund-
erkrankung kontraindiziert
a
b
Abb.5 b Patient mit isolierten, peripheren Em-bolien in der Segmentarterie RA10, sowie derensubsegmentalen Äste RA10a und RA10b im rech-ten Unterlappen (Pfeile). EBT Untersuchung mit3 mm Kollimation, 3 mm Schichtdicke, 200 msBelichtungszeit und 3 mm Rekonstruktionsin-krement, Kontrastverstärkung durch 120 mleines nichtionischen Kontrastmittels (Imagopa-que 300, Nycomed, Ismaning) mit einer Injek-tionsrate von 4 ml/s und 16 s Startverzögerung
Abb. 6 b Spiral-CT (a, b) und EBT (c, d) Untersu-chungen zweier Patienten mit klinischem Ver-dacht auf Lungenembolie und unauffälligerVentilations-Perfusions-Szintigraphie (a, b). DieCT Angiographie zeigt akute Aortendissekatio-nen mit beginnender Perikardtamponade (a, b).Mit der EBT gelingt eine gute Darstellung desDissektions-Segels (Pfeile in c,d) bei der zweitenPatientin. Untersuchungsparameter: Spiral-CT:5 mm Kollimation, 9 mm Tischvorschub, 3 mmRekonstruktionsinkrement bei 0,75 s/U. EBT:6 mm Kollimation, 6 mm Tischvorschub, 200 msBelichtungszeit, 3 mm Rekonstruktionsinkre-ment aus überlappenden Schichten
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