Coronary angiography with four-row multidetector computed tomography

Abstract

BACKGROUND: Coronary artery disease (CAD) is the leading cause of death in the western world, accounting for nearly 2 million deaths in Europe each year. The diagnostic gold standard for CAD is invasive coronary angiography. This is a costly and time intensive procedure which is not without risk for the patient. Multidetector spiral computed tomography (MDCT) with retrospectively ECG-gated image reconstruction permits coronary artery visualization, introducing the option of non-invasive coronary angiography. PURPOSE: The objective of this study is to investigate the potential of high resolution 4-row MDCT angiography with retrospective ECG-gating for detection of coronary artery stenoses. METHODS: A total of 70 patients underwent both conventional and 4-row MDCT coronary angiography. After intravenous injection of non-ionic contrast media the entire heart volume was scanned within a single breath hold with a slice thickness of 1.25mm. All images were reconstructed from the MDCT data sets using retrospective ECG-synchronized gating. Each coronary segment was analyzed for the presence or absence of coronary stenoses and the location and extent of each lesion was recorded. The results were compared with those of invasive coronary angiography and sensitivity, specificity, positive and negative predictive value for the detection of coronary stenoses with MDCT angiography was determined. Further data analyses were performed to demonstrate the potentially interfering influence of variations in lesion size, heart rate, coronary calcification and lesion location within the coronary tree. Additionally, the influence of iodinated contrast media on mean patient heart rate was analyzed. RESULTS: a total of 420 proximal coronary segments (segment 1, 2, 5, 6, 7 and 11) were evaluated with conventional coronary angiography. Of these segments 406 (96%) could be evaluated with MDCT angiography. The remaining 14 segments could not be adequately depicted due to image artifacts. The statistical analysis to determine MDCT performance for the detection of coronary lesions greater 50% of vessel diameter showed the following values: Sensitivity: 0.89, specificity 0.90, positive and negative predictive values: 0.73 and 0.96. The evaluations accounting for lesion size, heart rate, coronary calcification and lesion location within the coronary tree all revealed variations of MDCT angiography performance. The application of iodinated contrast media had no significant influence on the mean patient heart rate (p < 0.05). CONCLUSION: MDCT angiography with retrospective ECG-gating permits the non-invasive detection of coronary artery stenoses and shows a high potential as a diagnostic tool for the detection CAD.

HINTERGRUND: Die koronare Herzerkrankung ist die führende Todesursache in der westlichen Welt. In den europäischen Ländern allein sterben jährlich fast 2 Millionen Menschen daran. Der diagnostische Goldstandard für die koronare Herzerkrankung ist die invasive Koronarangiographie. Diese ist eine zeitintensive und teure Methode, die ein nicht unerhebliches Risiko für den Patienten mit sich bringt. Die Mehrzeilen-Spiral-CT (MDCT) mit retrospektiver EKG-gesteuerter Bildrekonstruktion erlaubt die nicht-invasive Darstellung der Koronarien. ZIELSETZUNG: Das Ziel dieser Studie ist es, Stenosen der koronaren Herzkranzgefässe durch hochauflösende 4-Zeilen-MDCT-Angiographie mit retrospektiver Ekg-Gesteuerter Bildrekonstruktion darzustellen und das Potenzial dieser Methode im Vergleich zur konventionellen Koronarangiographie zu evaluieren. METHODE: 70 Patienten wurden mit konventioneller Koronarangiographie und 4-Zeilen-MDCT-Angiographie untersucht. Nach intravenöser Applikation von nicht-ionischem Kontrastmittel wurde das gesamte Herzareal innerhalb eines Atemzyklus mit einer Schichtdicke von 4 × 1.25mm aufgenommen. Sämtliche Bilder wurden mit der Methode des retrospektiven EKG-Gating aus den MDCT-Datensätzen rekonstruiert. Jedes Koronarsegment wurde auf Stenosen untersucht und Lokalisation und Stenosegrad wurden dokumentiert. Die Ergebnisse wurden mit denen der konventionellen Koronarangiographie verglichen und Sensitivität, Spezifität, positiver und negativer Vorhersagewert für die Detektion von Koronarstenosen mittels MDCT ermittelt. Weitere Auswertungen wurden durchgeführt, um eine mögliche Beeinflussung der Ergebnisse durch Unterschiede im Stenosegrad, der Herzfrequenz, im Ausmaß der Koronarverkalkungen und in der Lokalisation der Stenosen innerhalb des Koronarbaumes aufzuzeigen. Es wurde untersucht, inwieweit die intravenöse Kontrastmittelapplikation die mittlere Herzfrequenz der 70 Patienten beeinflusst. ERGEBNISSE: 420 proximale Koronarsegmente (Segment 1, 2, 5, 6, 7 und 11) wurden mit konventioneller Koronarangiographie untersucht. 406 (96%) dieser Segmente konnten durch MDCT mit ausreichender Bildqualität dargestellt werden. Die übrigen 14 Segmente konnten wegen starker Bildartefakte nicht ausgewertet werden. Die statistische Auswertung zur Leistungsanalyse der MDCT-Detektion von Koronarstenosen größer 50% der Gefäßdiameter ergab folgende Werte: Sensitivität 0.89, Spezifität 0.90, positiver und negativer Vorhersagewert 0.73 und 0.96. Die weiterführende Evaluation mit Berücksichtigung von Stenosegrad, Herzfrequenz, Ausmaß der Koronarverkalkungen und Lokalisation der Stenosen innerhalb des Koronarbaumes ergab Variationen der Ergebnisse als Ausdruck der beeinflussenden Kraft dieser Faktoren. Die intravenöse Verabreichung von nicht-ionischem Kontrastmittel zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die mittlere Herzfrequenz der 70 Patienten (p < 0.05). SCHLUSSFOLGERUNG: Die hochauflösende 4-Zeilen-MDCT-Angiographie mit retrospektiver EKG-gesteuerter Bildrekonstruktion erlaubt die nicht-invasive Darstellung von Stenosen der Koronararterien. Die Methode besitzt ein viel versprechendes Potenzial in der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung.