Institut für Molekulare Biophysik, Radiopharmazie und Nuklearmedizin
PET des Herzens
E. Fricke
32. Jahrestagung der Rheinisch-Westfälischen Gesellschaft für Nuklearmedizin
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Einfluss der Neuromodulation auf den myokardialen Blutfluss bei Patienten mit
therapierefraktärer Angina pectoris
Spinal Cord Stimulation (SCS)
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Indikation zur Neuromodulation bei Patienten mit refraktärer Angina pectoris-Symptomatik
Entnommen aus: Deutsches Ärzteblatt, Jg. 100, Heft 15, 11. April 2003
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Abbildungen entnommen aus: Deutsches Ärzteblatt, Jg. 100, Heft 15, 11. April 2003
Implantation des Neurostimulators
Punktion des Periduralraumes in Höhe BWK 8 bis BWK 10Vorschub der Elektrode epidural unter Bildwandlerkontrolle bis auf Höhe HWK 7 /BWK 1Ermittlung der Elektrodenposition durch Austestung des SchmerzarealsÜberdeckung des Schmerzgebietes mit elektrisch induzierten Parästhesien
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Wirkungsmechanismen der Neuromodulation
Wirkungsmechanismus der Neuromodulation
Antinozizeptiver EffektEffekte auf den
Sympathikotonus
Antiischämischer Effekt?
„Gate-Control-Theorie“Beeinflussung zentraler
Neurotransmitter
Einfluss auf diemyokardiale Sauerstoffbilanz
GABA-Freisetzungß-Endorphine
„Gate-Control-Theorie“: die selektive Aktivierung sensibler afferenter Fasern (A-Fasern) führt im Bereich des Rückemarkhinterhorns (Gate) zu einer konsekutiven präsynaptischen Hemmung nozizeptiver Afferenzen (A- und C-Fasern).
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Klinische Erfahrungen mit der Neuromodulation
0
51015
20253035
4045
Patienten
vor nach 6Monaten
n=56
nach 12Monaten
n=51
nach 24Monaten
n=46
CCS 0
CCS 1
CCS 2
CCS 3
CCS 4
05
101520253035404550
Patienten
vor nach 6Monaten
n=56
nach 12Monaten
n=51
nach 24Monaten
n=46
Nitrat/Woche
0<33-7>7
Die Graphiken wurden freundlich überlassen von Herrn Dr. med. S. Eckert, Kardiologische Klink im HDZ-NRW.
Angina pectoris - Anfälle pro Wochevor und unter SCS
Nitratverbrauch pro Wochevor und unter SCS
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PET-Studie
23 Patienten mit fortgeschrittener KHKdynamische PET-Akquisitionen mit N-13-Ammoniak in Ruhe und unter Adenosinbelastung vor und 12 ± 3 Monate nach Implantation des epiduralen Neurostimulatorsbei der Ausgangsuntersuchung zusätzlich eine FDG-PET
Patientenbezogene AuswertungMittelwerte der segmentalen Blutflüssevernarbte Segmente wurden von der Auswertung ausgeschlossen (FDG-Uptake im Segment < 70 % bezogen auf das Segment mit dem maximalen Ruhefluss)segmentale Auswertung (20-Segment-Modell)
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Ruheuntersuchung : patientenbezogene Auswertung
72
76
80
84
88
92
R h RPP RPP R h t6668
7072
7476
7880
vor SCS unter SCS vor SCS unter SCS
mittlere Ruheperfusionml/(100 g*min)
rate-pressure product*
* Systolischer Blutdruck x Herzfrequenz / 100
75,8 ± 17,4 auf 71,6 ± 20,1 ml/(100 g*min)p = 0,07 (n.s.)
85,6 ± 24,5 auf 78,4 ± 22,0 p = 0,25 (n.s.)
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Belastungsuntersuchung: patientenbezogene Auswertung
145150
155160
165170
175180
W n 0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
n n 2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
mittlere Belastungsflüsseml/(100 g*min)
mittlereminimale Koronarwiderstände
(mmHg*100g*min)/ml)
mittlere Flussreserve
vor SCS unter SCS vor SCS unter SCS vor SCS unter SCS
160,6 ± 55,3 auf 165,5 ± 55,4 ml/(100 g*min)p = 0,41 (n.s.)
0,61 ± 0,27 auf 0,60 ± 0,24 (mmHg*100g*min)/ml p = 0,71 (n.s.)
2,2 ± 0,7 auf 2,4 ± 0,9p = 0,1 (n.s.)
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Belastungsuntersuchung: segmentale Auswertung
(mmHg*100g*min)ml
220
225
230
235
240
245
250
S S
vor SCS unter SCS
0,32
0,34
0,36
0,38
0,4
0,42
0,44
vor SCS unter SCS
110
115
120
125
130
135
140
S S
vor SCS unter SCS
0,68
0,7
0,72
0,74
0,76
0,78
0,8
S S
vor SCS unter SCS
ml/(100 g*min) ml/(100 g*min)
(mmHg*100g*min)ml
Normale Segmente (n = 129)Belastungsfluss > 180 ml/(100 g*min)
Ischämische Segmente (n = 215)Belastungsfluss < 180 ml/(100 g*min)Vernarbte Segmente ausgeschlossen
p < 0,05
p < 0,05
p < 0,05
n.s.
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Homogenisierung der Myokardperfusion?
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
. .
intraindividuelle Variationskoeffizientender Belastungsflüsse
vor SCS unter SCS
n.s.
Unterschied der Gruppen n.s.
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8S S
vor SCS unter SCS
(mmHg*100g*min)ml
BefundverschlechterungBefundbesserung
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Patientenbeispiel
62-jährige Patientinhochgradig eingeschränkte LV-Funktion bei fortgeschrittener koronarer DreigefäßerkrankungZ.n. zweifachem MyokardinfarktZ.n. zweimaliger operativer MyokardrevaskularisationZ.n. mehrfachen Katheterinterventionentherapeutische Optionen vollständig ausgeschöpftAP bei leichter körperlicher Belastung
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Patientenbeispiel
FDGrelativer Uptake
Ruheperfusionml/(g*min)
auf 1 skaliert
Belastungsperfusionml/(g*min)
auf 2 skaliert
SL21021942
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Patientenbeispiel
Belastungsperfusionml/(g*min)
auf 2 skaliert
AusgangsuntersuchungArterieller Mitteldruck 69 mmHg
Belastungsperfusionml/(g*min)
auf 2 skaliert
JahreskontrolleArterieller Mitteldruck 79 mmHg
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Schlussfolgerungenbei geringerem rate-pressure product zeigen sich im Verlauf niedrigere Ruheperfusionswerte (n.s.)Abnahme der Sympathikusaktivierung?Abnahme des myokardialen Sauerstoffverbrauchs?
SCS erhöht die myokardiale Belastungsperfusion in vitalen, unter Belastung minderperfundierten Segmenten.Homogenisierung der myokardialen Perfusion?Verbesserung der Mikrozirkulation?Verbesserte Kollateralisierung durch eine gesteigerte Belastbarkeit?
der positive Effekt der SCS auf den myokardialen Blutfluss scheint bei Patienten mit initial deutlich erhöhten minimalen Koronarwiderständen größer zu sein
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Flussabhängigkeit der sympathischen Innervation des LV- Myokards bei Patienten
mit koronarer Herzerkrankung (KHK)
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PET-Diagnostik der sympathischen Innervation
C-11-Hydroxyephedrin (HED)„uptake 1“aktiver Transport an der präsynaptischen Membran und intraneuronale Akkumulation in den VesikelnHED - Retention Maß für die Intaktheit der NeuroneBestimmung der HED - RetentionDivision der mittleren Aktivität im Segment durch das Integral der arteriellen Blutkurve
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Hypothese / Zielsetzung der Studie
Es besteht eine größere Empfindlichkeit sympathischer Nervenendigungen gegenüber einer ischämischen Schädigung im Vergleich zu Myozyten.Existiert ein Schwellenwert für die Perfusionsstörung, ab der eine Schädigung der Nervenendigungen auftritt oder besteht eine Korrelation zwischen Ausmaß der Perfusionsstörung und ischämischer Schädigung?Ist HED als Ischämiemarker geeignet mit der Möglichkeit, auf eine Belastungsuntersuchung zu verzichten?Zukunftsprojekt: klinische Bedeutung der ischämiebedingten
Inhomogenität der Innervation in Bezug auf die Prognose?
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PET-Studie
39 Patienten mit fortgeschrittener KHK34/39 Patienten 3-Gefäß-KHK26/39 anamnestisch bekanntes InfarktereignisFDG-PET zur Vitalitätsbeurteilungdynamische PET-Akquisitionen mit N-13-Ammoniak in Ruhe und unter Adenosinbelastungdynamische PET-Akquisition mit C-11-HED
segmentale Auswertung (20-Segment-Modell)vernarbte Segmente wurden von der Auswertung ausgeschlossen (FDG-Uptake im Segment < 70 % bezogen auf das Segment mit dem maximalen Ruhefluss)
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Korrelation der HED-Retention mit der myokardialen Perfusion?
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
20 40 60 80 100 120 140 160
Y = 1,425 + ,001 * X; R^2 = ,003
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Y = 1,267 + ,002 * X; R^2 = ,051
Ruheperfusion Belastungsperfusion
HED/min
HED/min
ml/(100 g*min) ml/(100 g*min)
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HED - Retention in Abhängigkeit von derBelastungsperfusion
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3HED-Retention/min Belastungsperfusion
[ml/(100g*min)]> 180< 180 > 140< 140 > 100< 100
signifikanter Unterschied zu den übrigen Gruppenp < 0,05
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ml/(g*min)
ml/(g*min)
rel. Uptake
/min
FDG Ruheperfusion
HEDBelastungsperfusion
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ml/(100 g*min)
rel. Uptake
/min
FDG Ruheperfusion
HEDBelastungsperfusion
ml/(g*min)
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Schlussfolgerungen
Bei deutlich eingeschränkter Belastungsperfusion zeigt sich im Durchschnitt eine Minderung der HED-Retention als Ausdruck der ischämischen Schädigung der sympathischen Neurone.
Im individuellen Fall kann auch bei deutlicher Perfusionsstörung die HED-Retention erhalten sein, so dass sich HED nicht als Tracer für die individuelle Ischämiediagnostik anbietet.
Möglicherweise spielen neben dem Ausmaß der Ischämie auch die Dauer und der zeitliche Verlauf des Auftretens eine Rolle.
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Kardiale Effizienz und Sauerstoffverbrauch nach Langzeit – Resynchronisationstherapie
bei Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz und Linksschenkelblock
Eine Untersuchung mittels C-11-Acetat-PET
Dr. Oliver Lindner in Zusammenarbeit mit der Universität Uppsala
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PET - Studie
16 Patienten mit idiopathischer dilatativer Kardiomyopathie (DCM) und Linksschenkelblock (LSB)
Vergleichskollektiv: 13 Patienten mit leichter DCM ohne LSB
dynamische PET-Akquisition mit C-11-Acetat in Ruhe vor, 4 Monate und 13 Monate nach Implantation eines biventrikulären Schrittmachersystems
Bestimmung des Herzauswurfvolumens und der kardialen Effizienz(nach Steward-Hamilton-Verfahren)
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Bestimmung des Herzauswurfvolumens nach demSteward-Hamilton-Prinzip
RV
0
50000
100000
150000
200000
250000
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
RVdownslopeExponentiell (downslope)
ab hier rezikulierender Bolus
Zeitaktivitätskurve über dem rechten Ventrikellumenmonoexponentielle Kurvenanpassung (Korrektur für Rezirkulation)Herzauswurfvolumen: injizierte Dosis / Integral der Ventrikelkurve
Schlagvolumenindex (SVI):
Herzauswurfvolumen KOF x Herzfrequenz
Sörensen et al., J Nucl Med 2003; 44; 1176-1183
Kardiale Effizienz:
Schlagvolumenindex x HF x RRsystol.
myokardiale O2-Utilisation
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Myokardiale Sauerstoffutilisation Heterogenität derMyokardiale Sauerstoffutilisation
Schlagvolumenindex Kardiale Effizienz
Mittelwert des Vergleichskollektivs± SD des Vergleichskollektivs
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Ergebnisse
Unter Resynchronisationstherapie ändert sich die globale Sauerstoffutilisation des linksventrikulären Myokards im Verlauf nicht wesentlich.Es zeigt sich jedoch eine Verbesserung der kardialen Effizienz sowie eine Homogenisierung der Sauerstoffutilisation auf das Niveau des Vergleichskollektivs.Die positiven Effekte zeigen sich unverändert 4 und 13 Monate nach Beginn der Resynchronisationstherapie.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Ich bedanke mich bei den Mitarbeitern und ehemaligen Mitarbeitern unseres
Institutes, die an den vorgestellten Projekten mitgewirkt haben.