Achtergrond en toepassing van 'multi-slice'-CT in de diagnostiek van coronairlijden

Zie ook de artikelen op bl. 799 en 821.

Een recent ontwikkelde CT-techniek maakt het niet-invasief afbeelden van de kransslagaderen mogelijk.1-3 Deze techniek is een doorbraak in het visualiseren van kransvatafwijkingen en wordt door velen beschouwd als een revolutie in de diagnostiek van atherosclerose met mogelijk een verschuiving naar de detectie van vroege subklinische coronairatherosclerose tot gevolg.

De kransvatafbeeldingen, in het bijzonder de driedimensionale, zijn soms zo indrukwekkend dat ze een prikkel zijn voor cardiologen en radiologen om de nieuwste CT-scanner aan te schaffen. Dit wordt versterkt door advertenties waarin deze scanner omschreven wordt als een gemakkelijke, patiëntvriendelijke techniek voor de dagelijkse praktijk. Dit kan leiden tot de vraag: moeten wij nu een CT-scanner aanschaffen of kunnen wij wachten op de ontwikkeling van een betere CT-scanner? Of de nog ingrijpender vraag: moeten wij onze kathetherisatiekamer inruilen voor een CT-scanner?

In dit artikel ga ik nader in op de achtergrond van ‘multi-slice’-CT, waarbij ik de recentste literatuur bespreek en zal trachten de soms wat ‘oververhitte’ verwachtingen in het juiste perspectief te plaatsen.

multi-slice-ct-scanner

Een CT-scanner is opgebouwd uit een röntgenbuis en een er tegenover geplaatste rij detectoren, die om de patiënt draaien (figuur 1). De röntgenbuis produceert een smalle waaiervormige röntgenbundel die door de patiënt gezonden wordt naar de detector, waarbij attenuatie (verzwakking) optreedt: absorptie van röntgenstralen door weefsels gedurende de passage door het lichaam tot het orgaan van onderzoek. Deze attenuatie is verschillend voor de diverse weefsels en wordt weergegeven in hounsfield-eenheden. De door de ronddraaiende röntgenbuis uitgezonden röntgenstralen worden verzwakt door de individuele weefsels die gesitueerd zijn in de af te beelden doorsnede. Met een computer worden de individuele attenuatiewaarden van de weefsels in de doorsnede per pixel nauwkeurig berekend. Hieruit kan een afbeelding worden gereconstrueerd. CT-beeldvorming is rekenen en de computer is dan ook onmisbaar vanwege de vele berekeningen die in korte tijd moeten worden verricht.

CT-coronairangiografie bestaat uit een scan met spiraal-CT waarbij de röntgenbuis continu ronddraait om de patiënt, terwijl de patiënt met een constante bewegingssnelheid door de scanner wordt geschoven. Hierdoor maakt de röntgenbuis een spiraalvormige of ‘kurkentrekker’-beweging rond de patiënt, waarmee een 3D-dataset wordt verkregen. Met multi-slice-CT worden gedurende één rotatie van de röntgenbuis meerdere coupes, met een dikte van 0,5 of 0,6 mm, afhankelijk van het merk van de scanner, tegelijkertijd verkregen, waardoor het mogelijk is het hart in minder dan 10 seconden te scannen.

achtergrond van multi-slice-ct-coronairangiografie

Het niet-invasief afbeelden van de kransslagaderen is moeilijk omdat de klinisch relevante kransslagaderen klein zijn, met een diameter van 2,0-4,5 mm, en voortdurend bewegen met de hartspiercontractie en de ademhaling. Dit vereist het uiterste van een afbeeldingstechniek waarbij maximale eisen gesteld worden aan de duur van de scantijd en beeldkwaliteit.

Scanduur

Een korte scantijd is noodzakelijk omdat, teneinde ademhalingsartefacten te vermijden, de hartscan moet worden gemaakt gedurende één ademhalingsstilstand. Het hart is van basis naar hartpunt gemeten 12-14 cm lang. De huidige 64-slice-scanners kunnen het hart scannen in 5-12 s.

Bewegingsonscherpte

De bewegingsonscherpte van de CT-beelden die veroorzaakt wordt door de continue hartspiercontractie is een groot probleem bij CT-coronairangiografie. Daarom worden de beelden van de kransvaten gereconstrueerd uit de data die verkregen zijn in de relatief bewegingsarme mid- tot einddiastolische fase van de hartcyclus. Dit betekent dat de CT-data moeten worden gesynchroniseerd met de hartcyclus. Dit kan men bereiken door retrospectieve ecg-koppeling (‘gating’) (figuur 2). Door deze koppeling aan een gelijktijdig opgenomen ecg kan het reconstructie-interval in de diastolische fase geplaatst worden.

De bewegingsonscherpte is afhankelijk van de rotatiesnelheid van de röntgenbuis. Met een snellere rotatie is de kans op bewegingsartefacten minder; snellere CT-scanners produceren scherpere beelden. De huidige CT-scanners hebben een rotatiesnelheid van 330-450 ms per rotatie. Er is een grens aan het opvoeren van de rotatiesnelheid doordat de middelpuntvliedende krachten oncontroleerbaar worden met het sneller ronddraaien van de röntgenbuis en doordat de transmissiesnelheid van data ook begrensd is.

Hartfrequentie

De hartfrequentie speelt ook een rol bij bewegingsonscherpte. Naarmate de hartfrequentie toeneemt, wordt de relatief bewegingsarme periode in de diastolische hartfase korter en is de kans op een bewegingsartefact groter. De hartfrequentie wordt voor het CT-onderzoek dan ook gereduceerd bij patiënten met een hoge hartfrequentie door het toedienen van een ?-blokker.

Spatiële resolutie

De spatiële resolutie is de mate waarin details kunnen worden onderscheiden. Een hoge spatiële resolutie is noodzakelijk om de kransvaten te visualiseren en stenosen te detecteren. Hoe hoger de spatiële resolutie, des te kleiner de te onderscheiden details, maar ook des te langer de scanduur.

Röntgencontrast

De verschillen in weefselcontrast tussen de slagaderwand, de coronairplaque en het bloed in het coronairvat zijn relatief gering en deze zijn daardoor moeilijk van elkaar te onderscheiden. Het contrast van het lumen van het kransvat wordt versterkt door intraveneuze toediening van röntgencontrastmiddel.

coronairangiografie met een 64-slice-ct-scanner

De eerste afbeeldingen van de coronairvaten werden gemaakt met de 4-slice- en later met de 16-slice-CT-scanners. De resultaten waren bemoedigend, maar al snel bleek dat de CT-techniek tekortschoot om de kransvaten betrouwbaar af te beelden. Echter, de CT-techniek maakte een snelle ontwikkeling door en de recentste scanner is de 64-slice-CT-scanner (figuur 3).

De spatiële resolutie van de 64-slice-CT-scanner is ongeveer 0,4 × 0,4 mm met coupes van 0,5-0,6 mm. De bewegingsonscherpte is verminderd doordat de rotatiesnelheid van de röntgenbuis is toegenomen tot 350-420 ms. De scantijd bedraagt 6-12 s, zodat de hartscan kan worden gemaakt gedurende één ademhalingsstilstand in dit tijdsbestek, terwijl ongeveer 80-100 ml röntgencontrast wordt toegediend in de arm. De bewegingsonscherpte ten gevolge van de hartspiercontractie wordt onderdrukt door vóór het scanonderzoek aan patiënten met een hartfrequentie boven de 70/min een ?-blokker te geven (oraal of intraveneus).

De diagnostische waarde van 64-slice-CT-coronairangiografie wordt weergegeven in tabel 1 en 2.4-12 De sensitiviteit en de specificiteit van CT-coronairangiografie op segmentniveau voor een belangrijke coronairvernauwing, dat wil zeggen > 50 vernauwing, in vergelijking met conventionele invasieve coronairangiografie, zijn respectievelijk 90 en 96 (zie tabel 1). Met de patiënt zelf als onderzoeksmaat, dat wil zeggen al of niet aanwezigheid van een klinisch relevante stenose op een willekeurige locatie in de coronaire vaatboom, zoals wordt vastgesteld met conventionele coronairangiografie, is de sensitiviteit 96 en de specificiteit 90 (zie tabel 2). In slechts 3 van de 9 gerapporteerde studies konden alle klinisch relevante delen van de coronaire boom worden bestudeerd; gemiddeld 5,6 van de coronaire segmenten moest wegens slechte beeldkwaliteit door bewegingsonscherpte of uitgebreide verkalking van de kransvaten worden geëxcludeerd voor verdere analyse. Een techniek ter vervanging van de conventionele coronairangiografie als klinische toepassing moet uiteraard bij alle patiënten de gehele coronairboom betrouwbaar afbeelden.

bypasstransplantaten

Het afbeelden van bypasstransplantaten is wat makkelijker dan het afbeelden van kransvaten, voornamelijk doordat de transplantaten minder beweeglijk en vaak wat groter zijn. Een probleem zijn de metalen clips die gebruikt worden om de zijtakken van de transplantaten te sluiten, omdat deze een CT-artefact veroorzaken waardoor de beoordeling van de transplantaten wordt bemoeilijkt. De diagnostische waarde van 16- en 64-slice-CT voor de detectie van afwijkingen aan de bypasstransplantaten of natieve kransvaten wordt weergegeven in tabel 3;13-19 occlusies kunnen bijna altijd worden vastgesteld, de detectie van niet-occlusieve stenosen is moeilijker en de beoordeling van de natieve kransvaten is moeilijk omdat ze vaak klein en verkalkt zijn.

coronairstents

Coronairstents veroorzaken een artefact, waardoor ze groter worden afgebeeld dan ze in werkelijkheid zijn. Dit maakt de beoordeling van het lumen van de stent moeilijk en van een stent met een kleine diameter, 20-24 Met de 64-slice-CT-scan is het echter mogelijk om stents met een grotere diameter, > 3,5 mm, te beoordelen op de aanwezigheid van restenose. In een recente studie met 70 patiënten die een stentimplantatie van de coronaire hoofdstam hadden ondergaan, bleek dat een CT-scan zonder afwijkingen 6 maanden na stentimplantatie betrouwbaar is voor het uitsluiten van restenose in de stenose, hetgeen een invasief diagnostisch coronairangiogram overbodig maakt.25

Echter, de positief voorspellende waarde van de CT-scan was onvoldoende, zodat in geval van afwijkingen op de CT-scan toch een coronairangiogram gemaakt moet worden om de aanwezigheid van restenose in de stent te bevestigen. Toekomstige CT-scanners met een hogere resolutie kunnen wellicht het stentartefact beter onderdrukken, zodat kleinere stents beter beoordeeld kunnen worden.

beperkingen van multi-slice-ct-coronairangiografie

CT-coronairangiografie kan niet worden toegepast bij patiënten met onregelmatige hartslag zoals boezemfibrilleren of frequente extrasystolen. Dit komt doordat een onregelmatig hartritme leidt tot acquisitie van scandata tijdens variërende einddiastolische vullingtoestanden van het hart, wat resulteert in een discontinuïteit van de tomogrammen.

Uitgebreide verkalkingen van de kransvaten veroorzaken artefacten van de CT-beelden, waardoor de verkalkte plaque groter wordt afgebeeld dan deze in werkelijkheid is. Dit kan leiden tot overschatting van de ernst van een stenose ten gevolge van een verkalkte plaque of de beoordeling van het lumen van het kransvat onmogelijk maken.

De stralingsbelasting die gepaard gaat met 64-slice-CT-coronairangiografie is aanzienlijk. De geschatte effectieve stralingsdosis is voor mannen 15,2 millisievert (mSv) en voor vrouwen 21,4 mSv. Dit is ruim 2,5 maal zo hoog als de stralingsbelasting van een invasief diagnostisch coronairangiogram. De stralingsbelasting kan met ongeveer 40 worden gereduceerd door het gebruik van een speciale CT-techniek, dosismodulatie, waarbij de röntgenstraling alleen maximaal is gedurende de mid- tot einddiastolische fase waarin data worden verzameld voor de reconstructie van de kransvaten. Dit is echter alleen mogelijk bij een stabiel, regelmatig hartritme, wat niet altijd het geval is.

diagnostische waarde van multi-slice-ct-coronairangiografie

De verwachtingen van de klinische inzetbaarheid van de 64-slice-CT-coronairangiografie kunnen leiden tot een minder kritische opstelling tegenover deze techniek. Echter, men moet bedenken dat de hoeveelheid bewijs beperkt is tot 9 publicaties (zie tabel 1 en 2).4-12 De beschikbare gegevens zijn vrij eensluidend en geven aan dat de diagnostische waarde van 64-slice-CT-coronairangiografie voor het vaststellen van een klinisch relevante stenose goed is en dat een CT-scan zonder afwijkingen met een hoge mate van betrouwbaarheid een klinisch relevante kransvatvernauwing uitsluit.

Deze studies zijn verricht onder geselecteerde patiënten met angina pectoris, met een hoge prevalentie van klinisch relevante coronairstenose, die verwezen waren voor een invasief diagnostisch coronairangiogram. De diagnostische waarde van CT-onderzoek in populaties met een lage of intermediaire prevalentie van coronairstenosen zou anders kunnen uitvallen en laat zich, zonder onderzoeksgegevens, maar moeilijk voorspellen. De rol van CT in de diagnostiek van coronairlijden is nog niet duidelijk en is op dit moment onderwerp van lopende studies. Met name de discussie omtrent het belang van het vaststellen van een functionele afwijking door een coronairstenose (ischemie) met behulp van inspanningselektrocardiografie, SPECT, of echocardiografie versus de anatomische informatie die verkregen wordt met CT dient nog gevoerd te worden.

Desalniettemin kan men, op basis van de robuustheid van CT en de snelle ontwikkelingen van de CT-hard- en -software, met redelijke betrouwbaarheid voorspellen dat CT-coronairangiografie een belangrijke rol zal gaan spelen in de diagnostiek van coronairlijden.

beoordeling van het ct-coronairangiogram

Een belangrijke vraag is: wie beoordeelt het CT-coronairangiogram: de cardioloog of de radioloog? Beide specialisten hebben recht van spreken gezien ieders specifieke expertise. De cardioloog heeft expertise wat betreft de indicatiebepaling voor CT-angiografie en vertaling van de uitslag van de CT-scan naar de behandeling. De radioloog heeft expertise wat betreft kwaliteitsbewaking van de CT-opname en -afbeelding en ervaring met de beoordeling van driedimensionale beelden en van de hartscan en van delen van het mediastinum en longen, hetgeen tot toevalsbevindingen kan leiden. Het ligt dan ook voor de hand dat beide specialisten samenwerken om een optimale beeldkwaliteit en beoordeling van het CT-coronairangiogram te waarborgen. Immers, de patiënt heeft recht op optimale diagnostiek naar kransvatafwijkingen, gevolgd door optimale behandeling.

toekomstige klinische toepassingen

Een belangrijke vraag is: welke rol zal multi-slice-CT-coronairangiografie gaan spelen in de diagnostiek en de behandeling van ischemische hartziekten?

Deze techniek kan gebruikt worden voor vroegdiagnostiek en voor het vaststellen van de prognose bij hoogrisicopersonen zonder symptomen of bij patiënten met diabetes mellitus of perifeer vaatlijden die niet bekend zijn wegens coronaire afwijkingen. Er is al aangetoond dat een CT-coronair-kalkscan prognostische waarde heeft onafhankelijk van en additioneel aan bekende risicofactoren.26 De risicostratificatie kan wellicht nog verbeteren door de CT-kalkscan en het CT-coronairangiogram te combineren; toekomstige studies zullen hierover meer duidelijkheid moeten brengen.

De CT-scan zou kunnen worden gebruikt voor het uitsluiten van ernstig coronairlijden bij patiënten met symptomen en een lage of intermediaire voorafkans op coronairlijden, hetgeen verwijzing van deze patiënten voor invasieve coronairangiografie overbodig maakt. Ook zou de CT-scan een rol kunnen spelen in het geval dat andere niet-invasieve tests, zoals inspannings-ecg, SPECT-scan of echogram, niet te beoordelen zijn of indien de uitkomst daarvan dubieus is. Tenslotte zou de CT-scan kunnen dienen als alternatief voor invasieve coronairangiografie.

Het lijkt onwaarschijnlijk dat de spatiële resolutie van CT-coronairangiografie de gedetailleerde beeldkwaliteit van invasieve coronairangiografie zal evenaren. Een gelijkwaardige beeldkwaliteit is niet noodzakelijk indien men van mening is dat CT-coronairangiografie een alternatief is voor diagnostische coronairangiografie. Van belang is dat de CT-beeldkwaliteit zodanig moet zijn dat alle coronairstenosen betrouwbaar gedetecteerd kunnen worden, zodat men op grond van het CT-coronairangiogram een besluit kan nemen voor verwijzing van de patiënt voor een bypassoperatie, een percutane coronaire interventie of medicamenteuze behandeling.

De huidige CT-techniek schiet nog tekort om op grond van het CT-angiogram een klinisch betrouwbare beslissing te kunnen nemen. Met name de nog steeds bestaande onscherpte van de coronairafbeeldingen ten gevolge van de hartcontractie en coronaire kalkafzettingen vormt een belemmering.

Gezocht wordt naar technische oplossingen die de bewegingsonscherpte kunnen verminderen. De bewegingsonscherpte kan deels verbeterd worden door een nieuwe CT-scanner die uitgerust is met 2 röntgenbuizen waardoor de effectieve rotatietijd wordt verdubbeld: de ‘dual source’-CT-scanner. De eerste resultaten met deze scanner zijn bemoedigend, maar verdere studies moeten aantonen hoe betrouwbaar deze is.27 28 Een andere technische oplossing is vergroting van het aantal detectoren. Onlangs is een prototype CT-scanner gebouwd met 256 detectoren, waardoor een scanbereik ontstaat van 12 cm, hetgeen het mogelijk maakt het hart in één hartslag te scannen.29 Deze CT-scanner wordt klinisch getest en de eerste resultaten worden spoedig verwacht.

De problemen van kransslagaderverkalking voor de beoordeling van de kransvaten en de relatief hoge röntgenstralingsbelasting dienen nog opgelost te worden, hetgeen niet gemakkelijk zal zijn.

Ik concludeer dat CT-coronairangiografie een niet-invasieve patiëntvriendelijke techniek is, die betrouwbaar is voor het uitsluiten van ernstig coronairlijden, maar die verder getest moet worden in patiëntengroepen met een lage of intermediaire prevalentie van coronairafwijkingen voordat deze techniek ingezet kan worden voor routinegebruik in de kliniek. De techniek is nog in ontwikking en verdere verbeteringen lijken binnen afzienbare tijd te verwachten.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: geen gemeld.