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Methodenartikel

Beurteilung der linksventrikulären Myokardfibrose und des Ödems bei Vorhofflimmern mittels kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie

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DOI:

10.3791/71491

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21. August 2026

 ,  , 
1Radiology Department, China-Japan Union Hospital of Jilin University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt ein standardisiertes, umfassendes kardiovaskuläres MRT-Verfahren (CMR) zur Charakterisierung der Struktur, Funktion und myokardialen Gewebegewebegenschaften des linken Vorhofs und der linken Kammer bei Patienten mit Vorhofflimmern (AF). Es umfasst die Vorbereitung der Patienten, die Bildakquisition sowie die Nachbearbeitung, zusammen mit repräsentativen bildgebenden Befunden bei Patienten mit AF.

Zusammenfassung

Die fortschreitende Alterung der Bevölkerung hat zu einem stetigen Anstieg der Inzidenz von Vorhofflimmern (AF) geführt, wodurch das Management der langfristigen Prognose zu einer zunehmend wichtigen klinischen Herausforderung geworden ist. AF begünstigt neben einem Teufelskreis mit fortschreitender Vorhofdysfunktion auch eine adverse Remodellierung und funktionelle Beeinträchtigung der Ventrikel und erhöht dadurch das Risiko einer Herzinsuffizienz. Die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) ist der Goldstandard zur Beurteilung der Herzfunktion und ermöglicht nicht nur eine genaue Bewertung funktioneller Anomalien der Vorhöfe und Ventrikel, sondern auch durch quantitative Bewertungstechniken wie T1-Mapping, T2-Mapping und extrazelluläre Volumenfraktion (ECV) eine frühe und präzise Quantifizierung der myokardialen Ventrikelpathologie. Das Hauptziel dieser Studie ist es, anhand eines umfassenden, auf einer multiparametrischen quantitativen Myokardanalyse basierenden CMR-Protokolls eine vollständige Beurteilung des linken Vorhofs und des linken Ventrikels bei Patienten mit AF durchzuführen, um zuverlässige Daten für klinische Therapieentscheidungen, die präoperative Beurteilung sowie die langfristige Nachsorge bereitzustellen.

Einleitung

Vorhofflimmern (AF), die häufigste Form einer anhaltenden Arrhythmie, nimmt kontinuierlich an Inzidenz zu1. Diese fortschreitende Erkrankung beginnt typischerweise mit strukturellen und funktionellen Störungen des linken Vorhofs (LA) und führt letztendlich zu einer Dilatation des linken Ventrikels (LV) sowie zu einer Beeinträchtigung der systolischen und diastolischen Funktion, wobei sich die Erkrankung gewöhnlich von einer paroxysmalen zu einer persistierenden Form entwickelt2. AF zeichnet sich durch strukturelle, elektrische und kontraktile Umbauprozesse des Vorhofs aus. Es ist außerdem mit systemischer Entzündung und diffuser Fibrose assoziiert, die letztlich auch zu fibrotischen und entzündlichen Veränderungen im Ventrikel führen3. Eine zunehmende Zahl von Studien zeigt, dass myokardiale Fibrose und Entzündung eng mit der Pathogenese des Vorhofflimmerns verknüpft sind4. Pathologische Untersuchungen haben bestätigt, dass Patienten mit AF eine diffuse myokardiale Fibrose des linken Ventrikels aufweisen5.

Die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) bietet eine multiparametrische, multiplanare und multisequenzielle Bildgebung, die eine umfassende Beurteilung der Herzstruktur, -funktion, des Blutflusses und der Gewebeeigenschaften ermöglicht. Ihr klinischer Anwendungswert erfährt zunehmende Beachtung. Konventionelle Bildgebungsverfahren (späte Gadolinium-Enhancement- und T2-gewichtete Bildgebung) sind überwiegend qualitativ oder semiquantitativ und eignen sich zur Beurteilung fokaler myokardialer Läsionen. Sie weisen jedoch erhebliche Einschränkungen bei diffusen Läsionen und frühen Mikroläsionen auf6. Die quantitativen CMR-Techniken (T1-Mapping, T2-Mapping und ECV) haben diesen Mangel wirksam ausgeglichen. T1- und T2-Mapping sind inhärente Gewebeeigenschaften, die die longitudinalen bzw. transversalen Relaxationszeiten des Gewebes repräsentieren. Der extrazelluläre Volumenanteil (ECV) bezeichnet den prozentualen Anteil des extrazellulären Matrixvolumens am gesamten myokardialen Volumen7. Theoretisch weist gesundes Myokardgewebe unter gleichen Bedingungen feste Werte für T1-Mapping, T2-Mapping und ECV auf. Bei Krankheitszuständen treten pathologische Veränderungen in den myokardialen Zellen und/oder der interstitiellen Matrix auf, wodurch sich auch diese Werte entsprechend verändern. T1-Mapping, T2-Mapping und ECV der CMR ermöglichen eine quantitative Beurteilung myokardialer Fibrose und Entzündungen8,9.

Studien haben gezeigt, dass quantitative CMR-Techniken erheblich von Faktoren wie dem Hersteller der Scanausrüstung, der Feldstärke und sogar der Sequenz beeinflusst werden, weshalb empfohlen wird, normative Referenzwerte zu etablieren, die für dieses Zentrum je nach verwendeter Ausrüstung, Feldstärke und Sequenz geeignet sind7. Untersuchungen10 haben gezeigt, dass die normalen globalen T1- und T2-Referenzwerte auf einem 3,0-Tesla-MR-Scanner bei 1193 ms ± 34 ms bzw. 36 ms ± 2,5 ms liegen. Eine weitere Metaanalyse11 zu nativen T1-Werten und ECV in der gesunden Bevölkerung ergab, dass der gepoolte Mittelwert des nativen T1 bei 1,5 T 976 ms (95-%-Konfidenzintervall [KI]: 969 ms, 983 ms) und bei 3,0 T 1159 ms (95-%-KI: 1143 ms, 1175 ms) betrug; der gepoolte Mittelwert des ECV lag bei 25,9 % sowohl bei 1,5 T (95-%-KI: 25,5 %, 26,3 %) als auch bei 3,0 T (95-%-KI: 25,4 %, 26,5 %). Es wurde über einen inversen linearen Zusammenhang zwischen der postkontrastiven nativen T1-Zeit des linksventrikulären Myokards und dem Ausmaß der myokardialen Fibrose berichtet12,13. Die T1-Mapping des linken Ventrikels kann als quantitativer Indikator für eine erhöhte myokardiale Fibrose bei Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie14, nicht-ischämischer dilatierter Kardiomyopathie15 sowie akutem oder chronischem Myokardinfarkt16 dienen. Weitere Studien haben gezeigt, dass die interstitielle Fibrose des linksventrikulären Myokards bei Patienten mit Vorhofflimmern eng mit einer kardialen Dysfunktion assoziiert ist17,18 und dass Patienten mit Vorhofflimmern höhere T1- und T2-Mapping-Werte aufweisen als solche ohne Vorhofflimmern19. Die vorliegende Studie analysierte quantitativ die Vorhof- und Ventrikelfunktion sowie Gewebeeigenschaften (T1-Mapping, T2-Mapping und ECV) bei Patienten mit Vorhofflimmern und lieferte umfassende quantitative Daten zur Unterstützung von Therapieentscheidungen.

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Protokoll

Diese Studie schloss aufeinanderfolgende Patienten mit paroxysmalem Vorhofflimmern ein, die zwischen Januar 2024 und September 2025 an der China-Japan Union Hospital der Jilin University eine CMR-Untersuchung erhielten. Die Studie wurde vom Ethikkomitee der China-Japan Union Hospital der Jilin University genehmigt (Genehmigungsnummer: 2021092704) und gemäß der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Die Vertraulichkeit der Patientendaten wurde während der gesamten Forschung streng gewahrt.

1. Vorbereitung vor dem Scannen

  1. Notieren Sie genau Herzfrequenz, Blutdruck, Gewicht und Körpergröße.
  2. Schließen Sie Kontraindikationen für eine Magnetresonanztomographie (MRT) aus, einschließlich Niereninsuffizienz, implantierte kardiale elektronische Geräte, andere im Körper implantierte metallische Vorrichtungen, Cochlea-Implantate usw.
  3. Erklären Sie die relevanten Vorsichtsmaßnahmen vor der Untersuchung, und weisen Sie den Probanden an, während der gesamten Aufnahme ruhig liegen zu bleiben.
  4. Weisen Sie den Probanden an, am Ende der Ausatmung die Luft anzuhalten und eine gleichmäßige Atemamplitude beizubehalten, damit die Bildgebungsposition zwischen den einzelnen Aufnahmen reproduzierbar bleibt.

2. CMR-Bildgebung

HINWEIS: Führen Sie alle CMR-Untersuchungen an einem 3,0-T-CMR-System mit einer dedizierten kardialen Phased-Array-Oberflächenspule und einer MR-kompatiblen Elektrokardiographie-(EKG-)Gating-Einheit durch.

  1. Kardiale Cine-Bildgebung
    1. Erwerben Sie Cine-Bilder mit einer balancierten steady-state free precession (bSSFP)-Sequenz während eines endexspiratorischen Atemstillstands unter Verwendung einer retrospektiven EKG-Auslösung.
    2. Schließen Sie drei standardisierte langakziale Ansichten (2-, 3- und 4-Kammer-Ansichten) sowie 12–14 kurzakziale Schichten ein, die das gesamte Ventrikel erfassen, und rekonstruieren Sie 25 Bilder pro Herzzyklus.
    3. Verwenden Sie folgende Hauptaufnahmeparameter: Matrix 216 × 256, FOV 340 mm × 340 mm, TR 3,0 ms, TE 1,7 ms, Flip-Winkel 45°–55°, zeitliche Auflösung 30–55 ms, Schichtdicke 8 mm und Schichtabstand 2 mm.
  2. Späte Gadolinium-Anreicherung (LGE)
    1. Verwenden Sie eine zweidimensionale phasensensitive Inversions-Recovery-Schnellkleinwinkel-Anregungssequenz.
    2. Injizieren Sie das gadoliniumbasierte Kontrastmittel (GBCA) über die Vena mediana cubiti mit einer Flussrate von 2 mL/s und einer Dosis von 0,2 mmol/kg. Stellen Sie sicher, dass die Flussrate nicht zu schnell ist, da dies zu einem Austritt des Kontrastmittels führen kann. Erwerben Sie LGE-Bilder 10–15 Minuten nach der GBCA-Injektion.
    3. Schließen Sie kurzakziale LV- und 2- sowie 4-Kammer-Ansichten ein. Verwenden Sie folgende Hauptaufnahmeparameter: TR 4,1 ms, TE 1,6 ms, TI 300 ms, Flip-Winkel 20°, FOV 260 mm × 350 mm, Matrix 130 × 256 und Schichtdicke 8 mm.
  3. T1-Mapping vor Kontrastmittelgabe
    1. Erwerben Sie native T1-Karten mithilfe der bewegungskorrigierten Spin-Echo-real-steady-state free precession (SSFP)-basierten modifizierten Look-Locker-Inversions-Recovery-(MOLLI)-Sequenz.
    2. Scannen Sie drei kurzakziale LV-Schichten (basale, mittlere und apikale Segmente).
    3. Verwenden Sie folgende Hauptaufnahmeparameter: TR 2,8 ms, TE 1,18 ms, Flip-Winkel 35°, FOV 270 mm × 320 mm, Matrix 144 × 256 und Schichtdicke 10 mm.
  4. T1-Mapping nach Kontrastmittelgabe
    1. Wiederholen Sie das T1-Mapping nach Kontrastmittelgabe an den zuvor aufgenommenen kurzakzialen Schichten etwa 15 Minuten nach intravenöser Injektion des Kontrastmittels. Verwenden Sie dieselben Aufnahmeebenen und -parameter wie beim T1-Mapping vor Kontrastmittelgabe.
      ​ANMERKUNG: Überprüfen Sie jedes T1-Mapping-Bild unmittelbar während der Untersuchung und wiederholen Sie die Aufnahme ohne Verzögerung, falls Artefakte vorliegen. Erwerben Sie prä- und postkontrastmittelverabreichende T1-Karten an identischen Schichtpositionen. Stellen Sie sicher, dass das Myokard in den basalen und apikalen Schichten vollständig und deutlich dargestellt wird. Entnehmen Sie am selben Tag vor der MR-Untersuchung venöses Blut, um den Hämatokritwert zu bestimmen.
  5. Native T2-Mapping
    1. Erwerben Sie native T2-Karten mithilfe der steady-state free precession (SSFP)-Sequenz, die auf T2-Präparationsimpulsen basiert. Verwenden Sie einen Ein-Atemstillstand-Erwerbsmodus und aktivieren Sie die Bewegungskorrektur (MOCO), um Artefakte durch Herzsystole und Atembewegung zu reduzieren.
    2. Scannen Sie drei kurzakziale LV-Schichten, die denjenigen für das T1-Mapping entsprechen.
    3. Verwenden Sie folgende Hauptaufnahmeparameter: TR 207,5 ms, TE 1,3 ms, Flip-Winkel 12°, FOV 360 mm × 360 mm, Schichtdicke 8 mm und Matrix 256 × 166. Erwerben Sie die Ursprungsbilder mit drei unterschiedlichen T2-Präparationszeiten (TET2P = 0 ms, 30 ms, 55 ms) und verwenden Sie diese Bilder für die anschließende Anpassung zur Berechnung der nativen T2-Werte.

3. CMR-Bildanalyse

HINWEIS: Verwenden Sie die cvi42 CMR-Analysesoftware, um die Nachbearbeitung der CMR durchzuführen. Übertragen Sie die Bilddaten auf die CMR-Analysesoftware.

  1. Analysieren Sie das linke Vorhofvolumen sowie die Volumina und Funktionen beider Ventrikel.
    1. Volumina und Funktionen beider Ventrikel
      1. Verwenden Sie das Function SAX-Modul (ventrikuläre Funktionsanalyse anhand kurzsagittaler Bilder), um die Funktion beider Ventrikel zu analysieren.
      2. Wählen Sie die kurzsagittalen Cine-Bilder der Ventrikel aus und klicken Sie auf „Detect LV/RV Contours at ED/ES Phases“. Lassen Sie die Software automatisch die endokardialen und epikardialen Grenzen des linken Ventrikels sowie die endokardiale Grenze des rechten Ventrikels abgrenzen. Passen Sie die Konturen manuell an, falls die automatische Abgrenzung ungenau ist.
      3. Erhalten Sie die automatisch berechneten funktionellen Parameter beider Ventrikel, einschließlich linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF), linksventrikuläres enddiastolisches Volumen (LVEDV), linksventrikuläres enddiastolisches Volumenindex (LVEDVI), linksventrikuläres endsystolisches Volumen (LVESV), linksventrikuläres endsystolisches Volumenindex (LVESVI), rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion (RVEF), rechtsventrikuläres enddiastolisches Volumen (RVEDV), rechtsventrikuläres enddiastolisches Volumenindex (RVEDVI), rechtsventrikuläres endsystolisches Volumen (RVESV) und rechtsventrikuläres endsystolisches Volumenindex (RVESVI).
        ​HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Differenz zwischen den Schlagvolumina des linken und rechten Ventrikels innerhalb von 5 mL liegt.
    2. Volumina und Funktion des linken Vorhofs
      1. Verwenden Sie das Strain-Modul, um die Volumina des linken Vorhofs (LA) anhand der 2- und 4-Kammer-Cine-Bilder des linken Ventrikels zu messen. Begrenzen Sie manuell die endokardialen und epikardialen Ränder des linken Vorhofs in der endsystolischen und enddiastolischen Phase. Schließen Sie die Mündungen der Lungenvenen und das linke Vorhofohr von den Konturen aus.
      2. Lassen Sie die Software die LA-Konturen automatisch über alle Herzzyklusphasen fortpflanzen und die LA-Volumenkurve (LAV) generieren (Abbildung 1). Identifizieren Sie die drei Herzzyklusphasen, die der endsystolischen LV-Phase, der frühen Diastole vor der aktiven Kontraktion des linken Vorhofs und der enddiastolischen LV-Phase entsprechen. Ermitteln Sie das maximale LA-Volumen (Vmax), das Vorhofvolumen vor der atrialen Kontraktion (Vpre-a) und das minimale LA-Volumen (Vmin).
      3. Berechnen Sie die Ejektionsfraktionen des linken Vorhofs (LAEF), einschließlich der totalen LAEF (LAEFtotal), der passiven LAEF (LAEFpassive) und der aktiven LAEF (LAEFactive), anhand der folgenden Formeln:
        Berechnungsformeln:
        LAEF total＝ (Vmax－Vmin) /Vmax；
        LAEF passive＝ (Vmax－Vpre-a) /Vmax；
        LAEF active＝(Vpre-a－ V min) /Vpre-a
  2. Quantitative Analyse der T1-Mapping
    1. Verwenden Sie das Tissue T1-Modul, um prä- und postkontrastverstärkte T1-Werte zu ermitteln. Begrenzen Sie manuell die endokardialen und epikardialen Ränder des linken Ventrikels auf jedem prä- und postkontrastverstärkten Bild. Klicken Sie auf „Create T1 Map“, um die prä- und postkontrastverstärkten T1-Karten zu generieren. Geben Sie den Hämatokritwert im Menü „T1 Options“ ein und klicken Sie auf „Create ECV Map“, um die extrazelluläre Volumenkarte (ECV) zu erzeugen.
      HINWEIS: Vermeiden Sie Bereiche, die die Messungen verfälschen könnten, wie z. B. den LV-Blutpool in der Nähe des Endokards und das umgebende perikardiale Fettgewebe in der Nähe des Epikards.
  3. Quantitative Analyse der T2-Mapping
    1. Verwenden Sie das Tissue T2-Modul, um native T2-Karten zu erhalten. Begrenzen Sie manuell die endokardialen und epikardialen Ränder des linken Ventrikels auf jedem Bild. Klicken Sie auf „Create T2 Map“, um die T2-Karte zu generieren.
      HINWEIS: Vermeiden Sie Bereiche, die die Messungen verfälschen könnten, wie z. B. den LV-Blutpool in der Nähe des Endokards und das umgebende perikardiale Fettgewebe in der Nähe des Epikards.

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Ergebnisse

Statistische Analysen

Alle Analysen wurden mit SPSS 29 durchgeführt. Bei den Basisinformationen und quantitativen Parametern der CMR wurden die Kenngrößen, falls sie einer Normalverteilung folgten, als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben; andernfalls wurden Median und Interquartilbereich verwendet. Der Vergleich von Messdaten oder Zähldaten zwischen den beiden Gruppen erfolgte mittels des Zweistichproben-t-Tests oder des χ2-Tests. Ein P-Wert ...

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Diskussion

Vorhofflimmern (AF) gehört zu den häufigsten Arrhythmien, und seine wesentliche pathologische Grundlage wird allgemein als strukturelle, elektrische und funktionelle Umbildung des linken Vorhofs anerkannt. Aus diesem Grund lag der Fokus traditionell auf strukturellen und funktionellen Veränderungen des Vorhofs. Die schwerwiegendste Folge von AF ist die Induktion einer neuen Herzinsuffizienz oder die Verschlechterung einer bereits bestehenden Herzinsuffizienz, ein Prozess, der mechanistisch mit einer interstitiellen Fibro...

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Offenlegungen

Die Autoren geben keine Interessenkonflikte an.

Danksagungen

Diese Forschung wurde durch das Projekt für Innovation in Gesundheitswissenschaft und Technologie der Jilin Provincial Health Commission finanziert (Förderkennziffer 2020J044). Die Finanzierung hatte keinen Einfluss auf die Planung, Durchführung oder Berichterstattung der Studie.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
cvi42 CMR-Analyse-SoftwareCircle Cardiovascular Imaging (Canada)www.circlecvi.comBildnachbearbeitung, ventrikuläre Funktion, atriale Dehnung, T1/T2-Mapping und ECV-Analyse
Dedizierte kardiale Phased-Array-OberflächenspuleSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.comOberflächenspule für die kardiale Bildgebung
Gadoliniumbasiertes Kontrastmittel (GBCA)Hersteller nicht angegebenN/VIntravenöses Kontrastmittel für LGE-Bildgebung und postkontrastbasierte T1-Mapping
IBM SPSS Statistics Version 29IBMwww.ibm.com/products/spss-statisticsStatistische Analyse
MAGNETOM Spectra 3,0-T-Magnetresonanztomographie-SystemSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.com3,0-T-Kardiovaskulärer Magnetresonanztomograph
MRT-kompatible Elektrokardiographie-(EKG-)Gating-EinheitSiemens Healthineerswww.siemens-healthineers.comEKG-Gating während der CMR-Aufnahme

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