Nicht-invasive, ex vivo Differenzierung humaner, atherosklerotischer Plaquemorphologien unter Verwendung der Mehrschicht-Detektor-Computertomographie sowie der Magnetresonanztomographie am Beispiel der A. poplitea

Abstract

Die Ruptur eines atherosklerotischen Plaques ist der häufigste kausale Pathomechanismus eines unvorhersehbaren vaskulären, thrombembolischen Ereignisses. Diesbezüglich ist insbesondere die Plaquezusammensetzung von überragender prognostischer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurden Mehrschicht-Detektor-Computertomographie (MDCT) und Magnetresonanztomographie (MRT) in Bezug auf Detektion und Charakterisierung atherosklerotischer Gefäßalterationen untersucht. Verwendung fand ein unbewegtes Modell. So wurden aus Oberschenkelamputaten entnommene Aa. popliteae mit einer Imeron®-Multihance®-NaCl-Mischung perfundiert und mittels beider Schnittbildverfahren analysiert. Die Ergebnisse wurden mit den ent-sprechenden, histopathologisch aufgearbeiteten Schnitten im Sinne eines Referenzstandards verglichen. Es zeigte sich, dass die Plaquemorphologien okklusiv, konzentrisch, flächig und exzentrisch nach Kontrastmittelapplikation über die MDCT und bedingt auch über die MRT annähernd vollständig voneinander abgrenzbar waren. So betrug der Konkordanzindex Kappa für die MDCT 0,88, für die MRT 0,64. Des Weiteren konnten unter Verwendung beider radiologischer Verfahren sinnvolle quantitative Messungen des Lumen- und Gefäßdurchmessers erzielt werden. Zur Darstellung der Plaquezusammensetzung wurden während der MDCT-Scans Dichtemessungen herangezogen. Histologisch kalzifizierte Läsionen zeigten dabei im Mittel Dichtwerte > 500 Hounsfield Einheiten (HE) und waren hierdurch zuverlässig darstellbar. Nicht-kalzifizierte Plaques wiesen Dichtewerte zwischen 12 und 180 HE auf. Vorherrschend fetthaltiges Gewebe imponierte mit 12 bis 90 HE, vorherrschend fibrotisches Gewebe mit 65 bis 150 HE und thrombotische Veränderungen mit 40 bis 180 HE. Es ist also eine deutliche Überlappung der Dichtewerte innerhalb der nicht-kalzifizierten Entitäten auszumachen, welche somit nicht eindeutig von einander zu unterscheiden waren. Wurden zur magnetresonanztomographischen Plaquediagnostik analog zur MDCT Signalwerte herangezogen, ergaben sich keine sinnvollen Ergebnisse. Die MRT-Bildgebung erlaubte hingegen aufgrund einer deutlich besseren Ortsauflösung im verwendeten Modell eine Differenzierung der Plaquezusammensetzung über eine rein visuelle Auswertung. So wurde mittels einer T1-gewichteten kontrastangehobenen Spin-Echo-Sequenz (t1 se), über die offensichtlich fast selektiv fibrotische Strukturen abgrenzbar waren, die optisch beste Differenzierbarkeit aller vier Plaquekomponenten erzielt. Eine vollständige Klassifikation aller vier Größen gelang allerdings auch über diese Sequenz nicht, da sich sowohl kalzifiziertes als auch thrombembolisches Material episodisch relativ ähnlich signalarm verhielt.

Zusammenfassend zeigte sich, dass MDCT und MRT zu einer Darstellung der Plaquemorphologie und -zusammensetzung, aber auch zu quantitativen Messungen geeignet sind. MDCT-Dichtwerte erlauben einen Hinweis auf das vorherrschende Plaquegewebe, die MRT ermöglicht eine direkt visuelle Darstellung dieser Plaquezusammensetzung.

Atherosclerosis is the primary cause of morbidity and mortality in every industrialized nation. The most common cause of a live threatening unpredictable event in this group of patients is still the rupture of an atherosclerotique plaque. It is shown that the composition of plaques plays an outstanding role in their rupturing and has therefore a high prognostic value. The goal of the present study was to evaluate the diagnostic accuracy of Multislice Spiral Computed Tomography (MSCT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) in the determination of plaque morphology and composition. The popliteal arteries in our study derived from amputated lower extremities. All extremities had been amputated secondary to atherosclerotic disease. We perfused the arteries with a mixture of Imeron®, Multihance® and NaCl while we scanned them with both techniques. The same arteries were examined and classified by histopathological standards. These results of investigated slices were compared and set as reference standard. Both methods were contrast enhanced and found to be a reliable imaging technique for distinguishing between occlusive, concentric, planar and eccentric leasions. The concordance index kappa for the MSCT was 0,88 and for the MRT 0,64. Further more both methods achieved sensible measurements as far as the luminal and vascular diameter were concerned. We used density measurements to evaluate the plaque composition during the MSCT scans. Leasons which had been classified as calcifications by histology showed mean values > 500 HU, non calcified leasons had values between 12 and 180 HU. Predominantly lipid rich tissues came to 12 - 90 HU, predominantly fibrotic alterations to 65 - 150 HU and thrombotic changes to 40 - 180 HU. However correct classification is limited because of overlapping tests in the noncalcified quantities.

If - in comparison to the MSCT investigations - signalvalues were used in the MRT scans in order to distinguish between the four plaque types, we received no valuable results. Yet the magnetic resonance imaging allows a differentiation by a simple visual evaluation. Thus best results were obtained by a T1 wighted contrast enhanced Spin Echo sequence (t1 se) which selectively dyed fibrotic structures in the vessels. Assessing complete differentiation within this sequence failed because calcified as well as thrombembolic matherial presented from time to time hypointens patterns Summary: MSCT and MRT were found to be a reliabel non-invasive technique for assessing atherosclerotic plaque morphology and composition. Also quantitative measurements showed good results. Determing MSCT densities can indicate prevailing plaque tissues. The MRT allows a direct visualisation of the plaque composition.