Kardiovaskuläre Bildgebung

• PD Dr. Axel Schmid
• Prof. Dr. Matthias May
• PD Dr. Martin Zeilinger
• Dr. Konstantin Hellwig
• Dr. Marcel Schneider
• Sebastian Breuninger
• Simon Mayr

Die kardiale Magnetresonanztomographie (cMRT) ist ein zentrales bildgebendes Verfahren zur Beurteilung kardiovaskulärer Erkrankungen und aus der klinischen Routine nicht mehr wegzudenken. Mit moderner cMRT-Technik lassen sich Anatomie, Klappenbeschaffenheit, Blutfluss sowie quantitative funktionelle Parameter des Herzens präzise erfassen. Darüber hinaus ermöglichen multiparametrische Mapping-Methoden eine detaillierte Charakterisierung des Herzmuskelgewebes.

Da die Verfügbarkeit der cMRT bislang stark eingeschränkt ist, leistet das Radiologische Institut Erlangen in Kooperation mit Siemens wichtige Pionierarbeit mit dem Einsatz eines 0,55T Niedrigfeld-MRT Systems, welches den Deutschen Zukunftspreis 2023 erhalten hat. Aufgrund des schwächeren Magnetfelds und der größeren Öffnung eignen sich diese Systeme besonders für die Untersuchung von Kindern, Patienten mit Implantaten, klaustrophobischen und adipösen Patienten. Gleichzeitig eröffnen die geringeren Kosten und die flexible Standortwahl das Potenzial, die medizinische Versorgung weltweit zu verbessern.

Die Forschungsgruppe Kardiovaskuläre Bildgebung konnte trotz der technischen Einschränkungen eines Niedrigfeld-MRT vollständige cMRT-Untersuchungen an Patienten durchführen und zeigen, dass die Ergebnisse mit konventionellen 1,5 T-Untersuchungen vergleichbar sind.

Das Untersuchungsprotokoll der Studie umfasste Compressed Sensing beschleunigte Cine-Sequenzen zur funktionellen Analyse, sowie das Mapping nativer T1- und T2-Relaxationszeiten zur Gewebecharakterisierung des Herzmuskels.

Die Studie wurde mit Unterstützung des Universitätskliniken-Netzwerks RACOON durchgeführt, das eine deutschlandweite Kooperation in zahlreichen radiologischen Studien ermöglicht.

Das Mapping nativer T1-, T2- und T2* Relaxationszeiten ist eine vielversprechende neue Methode Pathologien zu erfassen, die diffus den gesamten Herzmuskel betreffen. Die Einführung kardialer Mapping-Methoden in die klinische Routine wird jedoch nach wie vor limitiert durch signifikante inter- und intraindividuelle Varianz der Relaxationszeiten. Die Reproduzierbarkeit von Mapping Ergebnissen wird beeinflusst durch Scanner-Hardware, Sequenz-Software und Patienten-abhängige Faktoren. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigte sich mit dem Einfluss des Scanner Systems auf T1-, T2- und T2*-Relaxationszeiten durch Ermittlung der Robustheit und Homogenität von Mapping Werten, die bei gesunden Probanden in drei identischen 1.5T Scannern gemessen wurden um die Inter-Scanner Reproduzierbarkeit zu erfassen.

Compressed Sensing wird als moderne Schlüsseltechnologie bezeichnet zur Beschleunigung der MR-Daten-Akquisition. Bei der kardialen MR-Bildgebung wird die Methode derzeitig in einer Vielzahl von Anwendungen evaluiert. Unsere Arbeitsgruppe untersuchte compressed sensing basierte MR-Protokolle zur Adenosin-Stress-MRT in freier Atmung sowie zur hochaufgelösten 3D-Wasser-Fett Dixon Late Enhancement Bildgebung.

In enger Kooperation mit der Medizinischen Klinik IV (Nephrologie und Hypertensiologie) nimmt unsere Arbeitsgruppe teil an einer Vielzahl von internationalen Multizenterstudien zur Radiofrequenz-, Ultraschall- und Alkohol-basierten renalen Sympathikusdenervation zur Behandlung der therapierefraktären Hypertonie (z.B. Spyral HTN On-Med study, Spyral HTN Off-Med study, Spyral distal study, Radiance II study, Peregrine Post-Market Study).

Ausgewählte Publikationen:

1. Mayr S, Zicha S, Giese D, Kopp M, Schmidt S, Arndt S, Sommerfeld L, Kleiß JM, Uder M, May MS. Cardiac Magnetic Resonance Imaging at Lower Field Strength: A Comparison of Biventricular Cine and Quantitative T1 and T2 Maps at 0.55T and 1.5T. Invest Radiol. 2025 Jul 22. doi: 10.1097/RLI.0000000000001225. Epub ahead of print. PMID: 40692436.
2. Zeilinger MG, Wiesmüller M, Forman C, Schmidt M, Munoz C, Piccini D, Kunze KP, Neji R, Botnar RM, Prieto C, Uder M, May M, Wuest W. 3D Dixon water-fat LGE imaging with image navigator and compressed sensing in cardiac MRI. Eur Radiol. 2020 Dec 2. doi: 10.1007/s00330-020-07517-x.
3. Wuest W, May MS, Wiesmueller M, Uder M, Schmid A.  Effect of long term CPAP therapy on cardiac parameters assessed with cardiac MRI. Int J Cardiovasc Imaging. 2020 Sep 14. doi: 10.1007/s10554-020-02024-y.
4. Wiesmueller M, Wuest W, Heiss R, Treutlein C, Uder M, May M. Cardiac T2 mapping: robustness and homogeneity of standardized in-line analysis. J Cardiovasc Magn Reson. 2020 May 28;22(1):39. doi: 10.1186/s12968-020-00619-x.
5. Treutlein C, Wiesmüller M, May M, Heiss R, Hepp T, Uder M, Wuest W. Complete Free-breathing Adenosine Stress Cardiac MRI Using Compressed Sensing and Motion Correction: Comparison of Functional Parameters, Perfusion, and Late Enhancement with the Standard Breath-holding Examination. Radiology: Cardiothoracic Imaging 2019; 1(3):e180017 • https://doi.org/10.1148/ryct.2019180017
6. Nau D, Wuest W, Rompel O, Hammon M, Gloeckler M, Toka O, Dittrich S, Rueffer A, Cesnjevar R, Lell MM, Uder M, May MS. Evaluation of ventricular septal defects using high pitch computed tomography angiography of the chest in children with complex congenital heart defects below one year of age. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2019 Jul-Aug;13(4):226-233. doi: 10.1016/j.jcct.2019.01.023.
7. Heiss R, Wiesmueller M, Treutlein C, Seuss H, Uder M, May M, Wuest W. Cardiac T2 star mapping: standardized inline analysis of long and short axis at three identical 1.5 T MRI scanners. Int J Cardiovasc Imaging. 2019 Apr;35(4):695-702. doi: 10.1007/s10554-018-1503-1.
8. Heiss R, Wiesmueller M, Uder M, May MS, Wuest W. Native cardiac T1 Mapping: Standardized inline analysis of long and short axis at three identical 1.5 Tesla MRI scanners. Eur J Radiol. 2018 Oct;107:203-208. doi: 10.1016/j.ejrad.2018.09.009.
9. Böhm M, Kario K, Kandzari DE, Mahfoud F, Weber MA, Schmieder RE, Tsioufis K, Pocock S, Konstantinidis D, Choi JW, East C, Lee DP, Ma A, Ewen S, Cohen DL, Wilensky R, Devireddy CM, Lea J, Schmid A, Weil J, Agdirlioglu T, Reedus D, Jefferson BK, Reyes D, D'Souza R, Sharp ASP, Sharif F, Fahy M, DeBruin V, Cohen SA, Brar S, Townsend RR; SPYRAL HTN-OFF MED Pivotal Investigators.  Efficacy of catheter-based renal denervation in the absence of antihypertensive medications (SPYRAL HTN-OFF MED Pivotal): a multicentre, randomised, sham-controlled trial. Lancet. 2020 May 2;395(10234):1444-1451. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30554-7.