Diagnose und Vorsorge - Krankheitsbild - Untersuchungen des Herzens

Dr. med. Daniela Katz

Die Magnetfelder des Körpers werden von den Strömen und Geweben im Körperinneren verursacht. Die Magnetkardiographie (MKG) ist eine junge diagnostische Disziplin, die nichtinvasiv, d.h. kontaktlos die magnetische Aktivität des Herzens registrieren kann.
Der Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetismus wurde bereitsa im letzten Jahrhundert durch Ampère und Faraday beschrieben. Erst 1963 waren die messtechnischen Voraussetzungen gegeben, das extrem schwache, vom menschlichen Herzen generierte Magnetfeld, im Bereich von 10-9 Tesla, zu messen (1.000.000 mal geringer als das Erdmagnetfeld; zum Vergleich hat ein Magnetresonanztomograph 1,5 Tesla). Die Quantifizierung dieses Herz-Magnetfeldes ist erst mit der Entwicklung der hochempfindlichen SQUID-Sensoren in Russland Anfang der 70er Jahre möglich geworden. Durch das flüssige Helium werden die Sensoren auf eine Temperatur von 4,2 Kelvin (-269°C) herunter gekühlt und so in einen supraleitenden Zustand versetzt.
Seit 50 Jahren wird die elektrische Aktivität des Herzens in Form des Elektrokardiogramms (EKG) routinemäßig aufgezeichnet, aber nur wenig ist über die magnetische Aktivität des Herzens bekannt. Auf Grund des engen Zusammenhangs von magnetischer und elektrischer Aktivität ist das Magnetokardiogramm dem Elektrokardiogramm sehr ähnlich, aber das MKG liefert zusätzliche Informationen, die mit dem EKG nicht gewonnen werden können.
Das Gerät muss nicht in abgeschirmten Untersuchungsräumen betrieben werden. Es misst mit vier Messkanälen und drei Umgebungskanälen, die Störungen herausfiltern sollen. Der Magnetdetektor hat eine erstaunlich hohe Sensibilität, sodass jeder metallische Gegenstand zu einer gravierenden Abweichung der Magnetkurve führen kann. Deswegen müssen die Patienten sämtliche metallische Gegenstände (Schlüsselbund, Brille, Halskette, Handy u.ä.) ablegen. Bei Patienten mit Schrittmacher oder künstlicher Herzklappe ist es derzeit nicht möglich, ein MKG aufzuzeichnen.

Wie erfolgen die Messungen?

Die Registrierung erfolgt in Rückenlage, kontaktlos über der vorderen Thoraxwand. Es hadelt sich um das erste kardiologische Gerät, das ohne Kabel und Injektion die Herzfunktion erfasst. Durch die verschiebbare Patientenliege wird der  Patient in eine fest definierte Startposition für die Messung gebracht. Für eine Komplettmessung des Magnetfelds des Herzens werden 9 Messpunkte in einem 20 x 20cm großen Raster à 30 Sekunden über dem Brustkorb berührungslos mit je vier Kanälen detektiert, sodass an 36 verschiedenen Positionen
(4 x 9) die Messung erfolgt.Gibt es Risiken?

Die Untersuchungsdauer beträgt ca. 10 Minuten. Die Untersuchung ist mit keinerlei Strahlenbelastung oder Risiko verbunden, da nur ein Feld aufgezeichnet wird, das das Herz natürlicherweise umgibt.

Was leistet die Magnetkardiographie?

Das Magnetfeld des Herzens wird durch die Veränderung der Elektrik während des Herzschlages verändert. Durch Messung der magnetischen Aktivität kann man diese also bildlich darstellen. Das MKG erlaubt die Rekonstruktion der Magnetfeldverteilung zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Herzschlages. Wichtig zu beachten ist, dass die Magnetkardiographie die Funktion der Herzaktivität darstellt und nicht dessen Morphologie repräsentiert. Dies ist der wesentliche Unterschied zu anderen bildgebenden Diagnoseverfahren.
In einer unserer wissenschaftlichen Studien, die die Befunde von MKG und Angiographie bei Patienten mit einer koronaren Herzkrankheit vergleicht, zeigt sich für die Entdeckung einer Verengung der linken Herzkranzarterie eine hohe Sensitivität von 89% und eine Spezifität von 79%.
Die erhaltenen MKG-Karten werden für eine bestimmt Periode der Kammer-Repolarisation (nämlich der T-Welle im EKG) in Intervallen von jeweils 12 ms ermittelt. Dadurch erhält man 15 Karten. Diese werden mit Hilfe eines Klassensystem ausgewertet, wobei die Klasse 0 eine normale und die Klasse 4 eine deutlich pathologische Magnet-Verteilung repräsentieren.
Als Beispiel zeigen wir in der Abbildung 46 einen Normal-Befund (Klasse 0) mit einer homogenen Magnetfeldverteilung: der negative Magnet-Pol (blau) ist rechts oben und der positive Magnet-Pol (rot) links unten; die Trennungslinie (grün) in Richtung des Hauptvektors der Repolarisation liegt zwischen 10° und 80°.
Zum Vergleich zeigen wir in der Abbildung 47 ein pathologisches MKG (Klasse 3). Ein zusätzlicher Pol ist entstanden, die Trennungslinie (grün) in Richtung des Hauptvektors verschwindet, da mehrere Vektoren entstehen.
Das in der Abbildung 48 dargestellte pathologische MKG (Klasse 4), die hoch pathologisch ist, zeigt eine chaotische, inhomogene Verteilung des Magnetfeldes des Herzens mit 4 (oder mehr) magnetischen Polen.

Wann ist die Untersuchung sinnvoll und wird verwandt?

Die Magnetkardiographie ist also eine sinnvolle Untersuchungsmethode, die wichtige Hinweise liefert, ob ein Patient eine Herzkatheteruntersuchung benötigt. Sie wird zum Screening eingesetzt sowie vor und nach einem Herzkatheter. Sie ist aber kein Ersatz für den Herzkatheter. Ihr Hauptwert liegt  darin, dass gut entschieden werden kann, ob die Myokardperfusion verändert ist. Diese neuartige, nicht-invasive und schnelle Untersuchungsmethode wird von den  Patienten gerne in Anspruch genommen, da sie ohne Risiko ist und neue Möglichkeiten bietet.

Dank neuer Entwicklungen ist eine sehr schnelle Umdrehung der Röntgenröhre um den Patienten möglich. Noch vor einigen Jahren dauerte es 1 Sekunde, bis die Röntgenröhre 1 Umdrehung um den Patientengeleistet hatte. Während dieses Zeitraums hatte das Herz bereits einmal geschlagen (bei einer Herzfrequenz von 60/min), und entsprechend unscharf war das Bild. Heute werden lediglich 330 Millisekunden pro Umdrehung benötigt. Zusätzlich kann der Röntgenstrahl dank eines speziell konstruierten Detektorsystems genutzt werden, um zeitgleich mehrere Schichten zu erfassen („Multi- detektor-CT“ oder„Mehrschicht-CT“, MSCT). Die Kombination aus schneller Umdrehung der Röntgenröhre und Aufzeichnung mehrerer Schichten erlaubt es, innerhalb von wenigen Sekunden einen ausreichend großen Bereich des Körpers mit sehr feinen Schichten abzubilden, also mit guter Auflösung. Eine parallel aufgezeichnete Serie von 32 - 64 Schichtbildern kann in 165 Millisekunden erstellt werden. Für den Bildaufbau muss nicht die gesamte Umdrehung der Röntgenröhre (360°) abgewartet werden, sondern bereits eine halbe Umdrehung – oder durch besondere Rechenschritte sogar weniger – reicht aus. In den neuesten Geräten wird die Bildaufnahmezeit durch den Einsatz von zwei Röntgenröhren sogar aufweniger als 100 Millisekunden reduziert.

Durchführung der Untersuchung

Eine kontinuierliche EKG-Aufzeichnung ist notwendig, damit die Bilder genau definierten Abschnitten des Herzzyklus zugeordnet werden können. Durch die während des gesamten Herzzyklus kontinuierliche Rotation der Röntgenröhre und dem entsprechenden Tischvorschub entsteht ein dreidimensionales („volumetrisches“) Abbild des Herzens. Es werden nur Bilder verwendet, die während einer relativen Ruhephase des Herzens entstehen. Durch die EKG-Aufzeichnung können diese Abschnitte gut ausgewählt werden, während in den anderen Phasen des Herzzyklus – in denen keine Bildverwertung stattfindet – die Strahlung herunter geregelt wird. Die Bildqualität ist oft bei niedriger Herzfrequenz am besten,wenn der Puls ungefähr 60/min beträgt. Deshalb wird bei Patienten, bei denen es auf möglichst genaue Bilder ankommt und die einen Puls >70/min haben, in der Vorbereitung ein so genannter Betablocker gegeben. Ein Betablocker ist ein bewährtes Medikament zur Blutdrucksenkung und Verlangsamung der Herzfrequenz, welches langfristig eine Schutzfunktion ausübt. Patienten mit bekannter koronarer Herzkrankheit haben eine bessere Prognose, wenn sie Betablocker einnehmen. Betablocker sind in aller Regel gut verträglich. Nur Patienten mit schwerem allergischen Asthma dürfen sie nicht einnehmen oder Patienten, die ohnehin schon eine sehr langsame Herzfrequenz haben und keinen Herzschrittmacher tragen. Bei Patienten, die nicht daran gewöhnt sind, können Betablocker vorübergehend eine leichte Müdigkeit und Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit nach sich ziehen.

Ähnlich wie bei der Herzkatheteruntersuchung ist es für die Beurteilung des Inneren der Herzgefäße mit der Frage nach Durchgängigkeit bzw. Verengungen notwendig, dass Kontrastmittel gegeben wird. Das Kontrastmittel kann über einen Zugang in einer Arm- oder Handrückenvene gespritzt werden. Aufgrund der großen Schnelligkeit der modernen MSCT-Geräte sind nurnoch vergleichsweise geringe Mengen an Kontrastmittel nötig (ca. 60 mljodhaltiges Kontrastmittel).

Patienten mit einer Allergieneigung, z.B. Heuschnupfen oder Allergien gegen Schmuck oder Nahrungsbestandteile, sind manchmal auch gegen das Kontrastmittel allergisch. Wenn es notwendig ist, kann eine allergische Reaktionmedikamentös unterdrückt werden. Während das Kontrastmittel durchgesunde Nieren problemlos ausgeschieden wird, kann es bei fortgeschrittener Nierenerkrankung zu einer Verschlechterung der Nierenfunktion kommen. Schließlich kann das Kontrastmittel auch bei einer Schilddrüsenüberfunktion zu Problemen führen, weil die jodhaltigen Anteile die Aktivität der Schilddrüse weiter verstärken. Aus diesem Grund ist die Kenntnis der Nieren und Schilddrüsenfunktion vor der Kontrastmittelgabe wichtig.

Röntgenstrahlen

Wie auch die Herzkatheteruntersuchung, ist das MSCT ein Röntgenverfahren und von daher mit einer unterschiedlichen Strahlendosis für denPatienten verbunden. Die Strahlendosis variiert je nach Fragestellung und Untersuchungsprotokoll. Gemeinhin gilt, dass zum Erreichen einer optimalen Bildqualität eine vergleichsweise höhere Strahlendosis erforderlich ist. Auch der Körperbau des Patienten spielt eine Rolle.Weil ein massiger Körper mehr Streustrahlung verursacht als ein schlanker Körper und in manchen Fällen die Intensität der Röntgenstrahlung erhöht werden muss, nimmt die Strahlendosis mit hohemKörpergewicht zu. Die in der Einheit Millisievert (mSv) angegebene biologische Strahlendosis berücksichtigt auch diese patientenseitigen Faktoren. Um ein Gefühl für die Größenordnung der Strahlendosis zu erhalten, sollte man wissen, dass jeder Bundesbürger einer Strahlung aus der Umwelt ausgesetzt ist, die sich im Wesentlichen aus der natürlichen Hintergrundstrahlung sowie aus Strahlung durch Baustoffe zusammensetzt.Diese Strahlung beträgt ungefähr 2,5 mSv pro Jahr. Die nach der aktuellen Röntgenverordnung für das ungeborene Leben zugelassene Strahlung liegt bei 1,0 mSv. Eine einfache Röntgenuntersuchung des Brustkorbs („Röntgen-Thorax in 2 Ebenen“) ist mit einer Strahlendosis von ca. 0,1 mSv verbunden, eine diagnostische Herzkatheteruntersuchung mit 2,5 - 5 mSv. Die durch eine MSCT-Untersuchung ohne Kontrastmittel bedingte Strahlendosis beträgt 1 - 2 mSv, bei Kontrastmittelgabe und komplexeren Untersuchungsprotokollen steigt die Strahlendosis auf 5 -10 mSv an.

Koronarkalkbestimmung

Koronarkalk, also eine Verkalkung der Herzgefäße, entsteht im Zuge der Ausbildung von Ablagerungen (atherosklerotischen Plaques). Koronarkalk ist ein Ausdruck der Herzgefäßerkrankung. Gesunde Herzgefäße weisen keinen Kalkauf. Allerdings können auch Herzgefäße ohne Koronarkalk einige Ablagerungen haben, denn nicht jede Ablagerung ist verkalkt. Bei stärkerer Ausprägung der Ablagerungen findet sich aber fast ausnahmslos auch Koronarkalk. Je mehr Plaques vorliegen, umso größer ist auch das Ausmaß des Koronarkalks.

Die Koronarkalkbestimmung erlaubt es herauszufinden, ob die Risikofaktoren tatsächlich zur Ausbildung einer Herzgefäßerkrankung geführt haben. Dem durch die Risikofaktorenanalyse ermittelten statistischen Risiko steht der direkte Nachweis der verkalkten Ablagerungen gegenüber. Die Verteilung der Ablagerungen kann untersucht und das genaue Ausmaß analysiert werden. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, weil davon die mögliche Gefährdung abhängt. Je mehr Plaques nachgewiesen werden, desto höher ist das Risiko. Im Rahmen der Koronarkalkbestimmung wird deshalb immer auch ein quantitatives Maß für den Koronarkalk angeben, meistens als Kalkscore und Kalkmasse. Die Ausprägung beim einzelnen Patienten wird in Bezug zu Referenzwerten gesetzt, die bei gesunden Männern oder Frauen des gleichen Alters ermittelt wurden. So kann nicht nur das Maß des Koronarkalks abgeschätzt werden, sondern auch die Ausprägung im Vergleich beurteilt werden.

Die Koronarkalkbestimmung dient in erster Linie der Einschätzung des Herz-Kreislaufrisikos. Dies ist bei Patienten sinnvoll, bei denen der behandelnde Arzt trotz genauer Analyse der Vorgeschichte und Risikofaktoren keine Klarheit darüber gewinnen kann, ob eine Behandlung notwendig ist oder nicht. Dazu gehören eine gesunde und ausgewogene Ernährung ebenso wie regelmäßige Bewegung und natürlich für Raucher der sofortige Rauchstopp. Bei einigen Patienten müssen zusätzliche Maßnahmen erwogen werden, etwa Medikamente zur Senkung erhöhter Cholesterinwerte. In manchen Fällen wird man weitere Untersuchungen anschließen wie z.B. einen Belastungstest. Andererseits ist es eine gute Nachricht, wenn kein Koronarkalk gefunden wird. Der Kalkscorebeträgt dann 0. Das Risiko einer Verengung der Herzkranzgefäße oder eines ernsten Ereignisses in der Zukunft ist sehr gering. Auch hier ist aber ein gesunder Lebensstil ausschlaggebend, und insbesondere auf das Rauchen muss unbedingt verzichtet werden.

Nach den aktuellen Leitlinien der amerikanischen und europäischen Fachgesellschaften wird die Koronarkalkbestimmungen für Patienten empfohlen, bei denen das Herz-Kreislaufrisiko auf der Grundlage von medizinischer Vorgeschichte, klinischen Befunden und Risikofaktoranalyse weiterhin unklar bleibt und genauer eingegrenzt werden soll.