Beurteilung der Relevanz von Koronarstenosen anhand anatomischer und funktioneller Informationen durch die koronare computertomografische Angiografie

Abstract

Die koronare CT-Angiografie ist ein sehr gut geeignetes nichtinvasives Verfahren zum Ausschluss einer KHK bei ausgewählten Patientinnen und Patienten mit niedrigem bis intermediärem Risiko. Die diagnostische Genauigkeit der Untersuchungsmethode nimmt bei höherer KHK-Prävalenz aufgrund einer Häufung falsch positiver Ergebnisse ab. Ein Grund hierfür sind die Limitationen der subjektiven Interpretation anatomischer CT-Datensätze. Gerade bei kalzifizierten Plaques unterliegt die Stenosenbeurteilung einer Tendenz zur Überschätzung. Indessen hat sich mit der invasiven FFR ein neuer Referenzstandard zur Erfassung hämodynamischer Relevanz von Koronarstenosen durchgesetzt, an dem sich auch die koronare CT-Angiografie messen lassen muss. Zielsetzung der vorliegenden kumulativen Habilitationsschrift war es, anhand einer Auswahl der eigenen Publikationen die Entwicklung der CT-Angiografie von einem visuell-anatomischen Verfahren über quantitative Stenosemarker und transkoronare KM-Abschwächung bis hin zur Anwendung von Prinzipien der numerischen Strömungsmechanik als auch ML- Algorithmen zwecks Beurteilung der funktionellen Relevanz von Koronarstenosen, darzustellen. Zunächst zeigte sich durch die Einführung iterativer CT- Rekonstruktionsverfahren im Vergleich zur traditionellen Rohdatenrekonstruktion FBP eine bessere Bildqualität und geringere Überstrahlungseffekte von koronaren Stents und Kalk. Dies ließ sich in eine signifikante Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit übersetzen, wobei der Auswertungsvorteil vornehmlich auf eine signifikante Steigerung von Spezifität und positiv prädiktivem Wert zurückzuführen war. Im nächsten Schritt wurden verschiedene quantitative Stenosenmarker wie LL, MLD, MLA, %APV, Remodeling-Index, LL/MLD4 und die KM-Abschwächungsbestimmung CCO aus Routinedatensätzen der koronaren CT-Angiografie erhoben. Es konnte gezeigt werden, dass diese die diagnostische Genauigkeit der koronaren CT-Angiografie für den Nachweis hämodynamischer Relevanz verbessern können. Hierfür erschien der untersuchte morphologische Stenosen-Index LL/MLD4 und der transkoronare KM-Gradient CCO geeigneter als die anderen Marker. Des Weiteren wurde die CTMP beleuchtet und deren Potenzial für eine verbesserte Erfassung hämodynamisch relevanter Stenosen beschrieben – wobei hier eine zusätzliche Strahlenbelastung, KM und pharmakologische Stress-Agenzien erforderlich sind. Zudem wurde die CT-basierte FFR vorgestellt. Diese geht auf die Anwendung von Erkenntnissen der numerischen Strömungsmechanik in der computerbasierten Flusssimulation zurück. Hierbei sind zwei unterschiedliche Herangehensweisen zu unterscheiden: der kommerzielle Algorithmus FFRCT (erfordert einen Datentransfer nach extern) und der Prototyp-Algorithmus cFFR (zeiteffizient intrahospital an einem regulären Befundungsrechner anwendbar durch Integration von Rechenoperationen niedrigerer Ordnung). Bezüglich diagnostischer Genauigkeit zeigte sich eine Überlegenheit der CT-basierten FFR im Vergleich zur visuell-anatomisch interpretierten koronaren CT-Angiografie, welche insbesondere auf die verbesserte Spezifität zurückzuführen ist. Hierbei handelt es sich offenbar um einen systematischen Effekt, da sich die Ergebnisse in einer Metaanalyse gleichermaßen für FFRCT und cFFR zeigten. In einer Subgruppenanalyse für die am schwersten hinsichtlich hämodynamischer Relevanz einzuschätzenden intermediären Stenosen konnte eine ebenfalls signifikant verbesserte diagnostische Genauigkeit der CT-basierten FFR gegenüber der koronaren CT-Angiografie gezeigt werden. Zuletzt wurde ein auf artifizieller Intelligenz beruhender ML-Algorithmus zur praktisch instantanen Vorhersage der funktionellen Relevanz von Koronarstenosen untersucht. Hiermit konnte eine im Vergleich zur konventionellen koronaren CT-Angiografie signifikant verbesserte diagnostische Genauigkeit nachgewiesen werden - unabhängig von der Lage der Koronarstenosen. Die vorgestellten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass sich die koronare CT-Angiografie parallel zur Entwicklung der invasiven Koronardiagnostik von rein visuell-anatomischer Interpretation zu einer umfassenderen Beurteilung der funktionellen Relevanz von Koronarstenosen verändert hat. Insbesondere die CT-basierte FFR erscheint praktikabel für die klinische Routine, da im Gegensatz zur CTMP auf eine zusätzliche Anwendung von Röntgenstrahlung, KM oder pharmakologische Belastung verzichtet werden kann. Bei Anwendung von ML-Algorithmen kann hierbei weitere Berechnungszeit eingespart werden.