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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

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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.

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.

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 < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Typische bildgebende Merkmale der Vorhofflimmern

Zu den typischen Befunden der kardialen MRT bei Vorhofflimmern gehören eine vergrößerte linke Vorhöhle mit geschwächter und dys-synchroner Vorhofkontraktion und -relaxation; gelegentlich ist entlang der hinteren Wand des linken Vorhöfen ein dünner Strang der Kontrastmittelaufnahme sichtbar. Die diastolische Funktion des linken Ventrikels ist deutlich beeinträchtigt, und im schweren Fall kann auch die globale systolische Funktion des linken Ventrikels reduziert sein. Die späte Gadolinium-Anreicherung zeigt im Allgemeinen keine signifikante verzögerte Kontrastmittelaufnahme in der Wand des linken Ventrikels; bei einigen Patienten sind jedoch die Werte der T1- und T2-Mapping sowie des ECV im linken Ventrikel erhöht (Abbildung 2).

Repräsentative bildgebende Befunde und deren Interpretation

Zwischen Januar 2024 und September 2025 wurden 1376 Patienten, die in unserem Krankenhaus eine MRT-Untersuchung durchliefen, gescreent, wobei letztendlich 134 Patienten mit Vorhofflimmern in die Studie eingeschlossen wurden. Die Ausschlusskriterien waren nicht-ischämische Kardiomyopathie (n = 23); Myokardinfarkt (bestätigt durch CMR-Untersuchung) (n = 14); unzureichende Bildqualität aufgrund schwerer CMR-Artefakte (n = 2); persistierendes Vorhofflimmern (n = 24) sowie Vorhofflimmern während der CMR-Untersuchung (n = 3). Schließlich rekrutierten wir 68 Patienten mit Vorhofflimmern als paroxysmale AF-Gruppe und 34 Probanden mit normalen CMR-Befunden als Kontrollgruppe. Das Flussdiagramm zur Patientenauswahl unserer Analyse ist in Abbildung 3 dargestellt.

Alle CMR-Daten wurden auf eine kardiologische Nachbearbeitungsworkstation übertragen und von zwei Radiologen analysiert, von denen jeder über mehr als fünf Jahre Erfahrung in der kardiologischen Nachbearbeitung verfügt. Die Messungen beider Auswerter wurden gemittelt, und Fälle mit erheblichen Abweichungen wurden erneut gemessen. Frühere Studien7 haben gezeigt, dass die quantitative CMR-Analyse eine gute Reproduzierbarkeit aufweist. Daher wurden in dieser Studie keine Bewertungen der Inter- und Intra-Beobachter-Konsistenz durchgeführt.

Die Basischarakteristika und CMR-Parameter der AF- und Kontrollgruppen sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 zusammengefasst.

Kardiale MRT-Analyse; segmentierte Herzkonturen; Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm; hämodynamische Beurteilung.
Abbildung 1: Nachbearbeitung des linken Vorhofvolumens und der Funktion mittels kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie. (A) Endokardiale Konturen des linken Vorhofs, die im linksventrikulären End-Systole und End-Diastole auf den Cine-Bildern der Vierkammer- und Zweikammeransicht zur Bestimmung des linken Vorhofvolumens und der Funktionsanalyse nachgezeichnet wurden. (B) Beispiele für Volumen-Zeit-Kurven des linken Vorhofs. Die grüne Linie stellt die epikardiale Volumenkurve dar, die rote Linie die endokardiale Volumenkurve. Abkürzungen: Vmax, maximales linkes Vorhofvolumen; Vmin, minimales linkes Vorhofvolumen; Vpre-a, linkes Vorhofvolumen unmittelbar vor der Vorhofkontraktion. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Kardiale MRT mit quantitativen Datenkarten; T1-Relaxation, ECV-Index, T2-Mapping; Herzanalyse.
Abbildung 2: Repräsentative kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie-Befunde bei einem 65-jährigen Mann mit Vorhofflimmern. Vierkammer- (A) und Zweikammer-Cine-Bilder (B), die eine Linksatrialvergrößerung zeigen. (C) Bild der späten Gadolinium-Anreicherung mit linearer Anreicherung am linken Atriumdach und am interatrialen Septum. (D,E) Native T1- und T2-Mapping-Bilder, die Werte im normalen Bereich zeigen. (F) Extrazellulärer-Volumen-(ECV-)Map, die ein erhöhtes ECV aufzeigt, was auf myokardiale Fibrose und Entzündung hindeutet. Falls myokardiale Fibrose und Entzündung nicht histologisch oder durch einen anderen Referenzstandard bestätigt wurden, sollte statt „hindeutend auf“ besser „suggerierend für“ oder „verträglich mit“ verwendet werden, da bildgebende Befunde allein diese pathologischen Prozesse nicht endgültig belegen können. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Flussdiagramm der kardiovaskulären MRT-Studie an Patienten mit Vorhofflimmern; eingeschlossene Diagnoseaufschlüsselung.
Abbildung 3: Flussdiagramm der Patientenauswahl. Abkürzungen: CMR, kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie; AF, Vorhofflimmern. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Grundlegende MerkmaleAF-GruppeKontrollgruppeP-Wert
(n = 68)(n = 34)
Alter (Jahre)63,37±16,1636,31±15,33<0,0001*
Geschlecht (männlich, %)38, 55,88%18, 52,94%0,231
BMI (kg/m2)26,38±5,1325,62±3,140,742
Hypertonie (n, %)16, 23,53%0,0-
Diabetes (n, %)19, 27,94%4, 11,76%<0,05*
CHD (n, %)18, 26,47%0, 0-
Calciumkanalblocker (n, %)23, 33,82%0, 0-
Betablocker (n, %)40, 58,82%0, 0-
Renin-Angiotensin-System-Medikation (n, %)16, 23,53%0, 0-
Antiarrhythmika (n, %)35, 51,47%0, 0-
Die Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben. AF, Vorhofflimmern; BMI, Body-Mass-Index; CHD, koronare Herzkrankheit; *: P<0,05.

Tabelle 1: Baseline-Charakteristika der Vorhofflimmer- und Kontrollgruppen.

CMR-ParameterAF-GruppeKontrollgruppeP-Wert
(n = 68)(n = 34)
LVEF (%)48.72±15.5261.09±4.96<0.0001*
LVEDV (ml)149.69±49.30134.58±25.470.052
LVEDVI (ml/m²)2)81.68±22.2075.66±11.530.085
LVESV (ml)80.54±51.0052.23±11.180.0001*
LVESVI (ml/m²)2)43.53±24.0829.46±5.94<0.0001*
LAEFgesamt (%)50.61±14.5064.27±6.76<0.0001*
LAEFpassiv (%)26.08±9.4232.28±9.330.003
LAEFaktiv (%)33.87±13.8447.07±8.51<0.0001*
RVEF (%)49.65±14.1057.04±4.790.0003*
RVEDV (mm3)143.11±42.49143.96±30.150.911
RVEDVI (ml/m²)2)78.05±19.1380.77±13.340.421
RVESV (ml)73.47±39.8362.10±15.720.051
RVESVI (ml/m²)2)40.05±17.9234.81±7.420.048
LV T1 (ms)1221.81±83.281203.25±69.090.253
LV T2 (ms)42.76±3.5041.31±4.130.108
LV EDSV (%)31.67±4.7530.78±2.560.241
Die Daten stellen Mittelwerte ± Standardabweichung dar. CMR, kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie; AF, Vorhofflimmern; LVEF, linksventrikuläre Ejektionsfraktion; LVEDV, linksventrikuläres enddiastolisches Volumen; LVEDVI, linksventrikulärer enddiastolischer Volumenindex; LVESV, linksventrikuläres endsystolisches Volumen; LVESVI, linksventrikulärer endsystolischer Volumenindex; LAEFtotal, totale linksatriale Ejektionsfraktion; LAEFpassive, passive linksatriale Ejektionsfraktion; LAEFactive, aktive linksatriale Ejektionsfraktion; RVEF, rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion; RVEDV, rechtsventrikuläres enddiastolisches Volumen; RVEDVI, rechtsventrikulärer enddiastolischer Volumenindex; RVESV, rechtsventrikuläres endsystolisches Volumen; RVESVI, rechtsventrikulärer endsystolischer Volumenindex; ECV, extrazellulärer Volumenanteil. *:P<0.05.

Tabelle 2: Kardiovaskuläre MRT-Basisparameter der Vorhofflimmer- und Kontrollgruppen.

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 Fibrose und Entzündung des linken Ventrikels verknüpft sein könnte20. Da eine ventrikuläre diastolische Dysfunktion in den frühen Stadien der Arrhythmie umkehrbar sein kann21, ist die frühzeitige nichtinvasive Identifizierung von myokardialer Fibrose und Entzündung von erheblicher Bedeutung. T1-Mapping, T2-Mapping und ECV, abgeleitet aus der KMR, ermöglichen eine quantitative Beurteilung von myokardialer Fibrose und Entzündung8,9, und es wurde über eine inverse lineare Beziehung zwischen der postkontrastfreien nativen T1-Zeit des Myokards des linken Ventrikels und dem Gesamtausmaß der myokardialen Fibrose berichtet12,13. Durch die Möglichkeit einer umfassenden Einzelsitzungsuntersuchung liefert die KMR umfassende Informationen über die Struktur, Funktion und die Gewebestruktur des Myokards sowohl des Vorhofs als auch des Ventrikels und bietet damit günstige Voraussetzungen für eine individualisierte Therapie und prognostische Beurteilung bei Patienten mit AF.

Obwohl die Beziehung zwischen Vorhofflimmern und myokardialer Fibrose und Ödem sowie die Richtung der Kausalität zwischen ihnen weiterhin unklar ist, gelten myokardiale Fibrose und Ödem als etablierte unabhängige Prädiktoren für unerwünschte Ereignisse bei Vorhofflimmern22,23. In der vorliegenden Studie waren die Werte für LVEF, RVEF, LAEFtotal und LAEFactive in der Vorhofflimmern-Gruppe signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe (p < 0,05), was mit früheren Berichten übereinstimmt. Im Gegensatz dazu zeigten native T1-, T2-Mapping- und ECV-Werte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, was von einigen früheren Studien abweicht. Diese Diskrepanz könnte auf die geringe Stichprobengröße und die daraus resultierende Selektionsbias zurückzuführen sein, ebenso wie darauf, dass die meisten Patienten noch keine strukturelle Pathologie entwickelt hatten und lediglich funktionelle, möglicherweise reversible Veränderungen aufwiesen. Bemerkenswerterweise zeigten Patienten mit stärkerer Vorhof- und Ventrikeldysfunktion in Einzelanalysen erhöhte Werte im T1-Mapping, T2-Mapping und ECV. Die Einbeziehung von T1-Mapping, T2-Mapping und ECV in die klinische Beurteilung von Patienten mit Vorhofflimmern wird daher voraussichtlich zuverlässigere Daten für eine individualisierte Therapie und prognostische Einschätzung liefern.

Während der CMR-Untersuchung sollte die Herzfrequenz und der Herzrhythmus des Patienten kontrolliert werden, da das Auftreten von AF die Bildqualität beeinträchtigen und die Messergebnisse beeinflussen kann. Die T1-Mapping-Aufnahmen vor und nach Kontrastmittelgabe müssen an konsistenten Schichtpositionen durchgeführt werden, und das Myokard in den basalen und apikalen Schichten sollte vollständig und deutlich dargestellt sein. Der Hämatokritwert sollte am selben Tag vor der MR-Untersuchung bestimmt werden.

Bei der Analyse der ventrikulären Funktion sollte der Unterschied im Schlagvolumen zwischen dem linken und rechten Ventrikel innerhalb von 5 mL liegen. Bei der Analyse der atrialen Funktion und Morphologie sollte die Kontur des linken Vorhofs die Mündungen der Lungenvenen und das linke atriale Anhängsel ausschließen, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Bei der Analyse von T1- und T2-Mapping sollten Regionen vermieden werden, die die Messung verfälschen könnten, beispielsweise der Blutpool des linken Ventrikels (angrenzend an das Endokard) und das perikardiale Fettgewebe (angrenzend an das Epikard). In Gegenwart von Artefakten sollten die Konturen so gezogen werden, dass betroffene Bereiche ausgeschlossen werden, um die Zuverlässigkeit des Gesamtergebnisses zu bewahren.

Während der Datenaufnahme und der anschließenden Verarbeitung können mehrere praktische Probleme auftreten, deren Vorhersehung die Datenqualität verbessert. Überwachen Sie während der kardialen MR-Untersuchung Herzfrequenz und -rhythmus des Patienten, da eine Vorhofflimmer-Episode während der Aufnahme die Bildqualität beeinträchtigt und die Mapping-Werte verfälscht. Bei unregelmäßigem Rhythmus verwenden Sie eine Arrhythmie-Ausschlussfunktion oder Echtzeit-Triggerung und verschieben die Durchführung der Mapping-Aufnahme, falls klinisch angezeigt, bis eine Rhythmuskontrolle erreicht ist. Erstellen Sie prä- und postkontrastverstärkte T1-Maps in identischen Schichtpositionen und stellen Sie sicher, dass das basale und apikale Myokard vollständig und scharf dargestellt wird; wiederholen Sie jede Schicht, die durch Bewegungen senkrecht zur Schichtebene beeinträchtigt ist. Bestimmen Sie das Hämoglobin am selben Tag und vor der Untersuchung, da ein zeitlich versetzter Hämoglobinwert eine häufige Ursache für fehlerhafte ECV-Werte darstellt.

Neben Bilddarstellungsartefakten gehören häufige Fallstricke unvollständige Atemanhaltephasen, Off-Resonanz- und Suszeptibilitätseffekte in der Nähe der posterolateralen Wand und der Herzkranzvenen, ungenaue Bewegungskorrektur sowie Fehler bei der inkrementellen Kartenrekonstruktion. Beugen Sie Atemanhaltefehlern vor, indem Sie den Patienten anleiten, und verwenden Sie sequenzielle Bewegungskorrektur; vermuten Sie Off-Resonanz, wenn sich regionale T1- oder T2-Werte abrupt von benachbarten Segmenten unterscheiden, und wiederholen Sie die Aufnahme gegebenenfalls nach Neujustierung des Magnetfeldes (Shimming). Überprüfen Sie während der Nachbearbeitung, ob sich automatische Konturfortpflanzungen nicht über Schichten oder Phasen hinweg verschoben haben, korrigieren Sie Partialvolumeneffekte durch das Blutpool- und Perikardfettgewebe und stellen Sie sicher, dass die für die ECV-Berechnung verwendeten Werte des Hämatokrits sowie der native und kontrastmittelverstärkte T1-Werte des Blutpools untereinander konsistent sind.

Bei der Analyse der ventrikulären Funktion sollte der Unterschied im Schlagvolumen zwischen linkem und rechtem Ventrikel als interne Konsistenzprüfung innerhalb von 5 mL gehalten werden. Bei der Analyse der atrialen Funktion und Morphologie sind die Mündungen der Lungenvenen und das linke atriale Anhängsel von der Kontur des linken Vorhofs auszuschließen, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Bei der Analyse von T1- und T2-Maps sind Bereiche zu vermeiden, die die Messung verfälschen könnten, wie beispielsweise der linke ventrikuläre Blutpool in der Nähe des Endokards und das perikardiale Fettgewebe in der Nähe des Epikards. Bei Vorliegen von verbleibenden Artefakten sind Konturen so zu zeichnen, dass die betroffenen Bereiche ausgeschlossen werden, während die Zuverlässigkeit des Gesamtergebnisses erhalten bleibt.

Die CMR-Mapping-Technik weist inhärente technische Einschränkungen auf, die unabhängig vom Studiendesign sind. Absolute T1-, T2- und ECV-Werte sind empfindlich gegenüber der Magnetfeldstärke, dem Hersteller, der Implementierung der Pulsequenz und der Nachbearbeitungssoftware, weshalb Referenzbereiche nicht direkt zwischen verschiedenen Plattformen übertragbar sind und plattformspezifische Normalwerte erforderlich sind. Der native T1-Wert und das ECV spiegeln eine Kombination aus diffuser Fibrose, Ödembildung und einer Vergrößerung des extrazellulären Raums wider, nicht jedoch einen einzelnen Gewebeprozess, was ihre pathologische Spezifität einschränkt. Das Mapping verfügt außerdem über eine begrenzte räumliche Auflösung und ist anfällig für Partialvolumeneffekte in der dünnen Atriumwand, wodurch die Charakterisierung des Vorhofgewebes schwieriger ist als die des Ventrikelfellgewebes. Schließlich hängt die ECV-Quantifizierung von stabilen Kontrastmitteldynamiken und einem exakt zeitlich bestimmten Hämatokritwert ab, und ihre Genauigkeit kann bei Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion oder veränderter Hämodynamik vermindert sein.

Im Vergleich zur Echokardiographie, die weiterhin die bildgebende Methode der ersten Wahl bei Vorhofflimmern (AF) darstellt, weist die kardiale Magnetresonanztomographie (CMR) trotz ihrer überlegenen Bildqualität, Gewebecharakterisierung und Reproduzierbarkeit mehrere inhärente praktische Nachteile auf. Die Untersuchung ist deutlich zeitaufwändiger und erfordert typischerweise 30–60 Minuten Tischzeit, wiederholte Atemanhaltephasen sowie EKG-Triggerung, während eine gezielte Echokardiographie innerhalb weniger Minuten am Bettplatz abgeschlossen werden kann. Die enge Untersuchungsröhre, der akustische Lärm und die erforderliche längere Immobilität beeinträchtigen das subjektive Empfinden des Patienten und werden von Patienten mit Klaustrophobie, Dyspnoe oder kritischem Allgemeinzustand schlecht toleriert. Zudem ist die Bildqualität besonders anfällig für unregelmäßige RR-Intervalle während des Vorhofflimmerns. Die CMR ist außerdem kostspieliger, weniger verbreitet verfügbar, nicht portabel und bei Patienten mit bestimmten implantierten Geräten, schwerer Nierenfunktionsstörung (die eine Gabe von Gadolinium ausschließt) oder Unfähigkeit, Atemanhaltephasen durchzuführen, kontraindiziert oder eingeschränkt. Aufgrund dieser Limitationen eignet sich die CMR am besten als ergänzende, problemlösende Methode zur individualisierten Gewebecharakterisierung und nicht als routinemäßiger Ersatz der Echokardiographie in der allgemeinen AF-Population.

Eine zentrale Stärke dieses Protokolls besteht darin, dass es die strukturelle, funktionelle und gewebliche Charakterisierung beider Vorhöfe und Ventrikel in einer einzigen, umfassenden KMR-Untersuchung kombiniert und dadurch die Ablaufeffizienz verbessert, indem wiederholte oder ergänzende Bildgebungsuntersuchungen vermieden werden. Die Datenaufnahme folgt einer standardisierten, reproduzierbaren Sequenz, und der Einsatz einer speziellen Software für die Nachbearbeitung – zur Konturenabgrenzung, halbautomatischen Konturenweitergabe und direkten Karten­erstellung – verringert die Abhängigkeit vom Untersucher und verkürzt die Analysezeit. Standardisierte Platzierung der interessierenden Bereiche (Regionen) sowie die oben beschriebenen internen Konsistenzprüfungen tragen zusätzlich zur inter- und intraobserverlichen Reproduzierbarkeit bei. Da der Arbeitsablauf auf weit verbreiteten Mapping-Sequenzen und kommerzieller Analysesoftware basiert, lässt er sich leicht auf andere Zentren übertragen, sobald zentrumsspezifische Referenzwerte etabliert wurden.

In Zukunft ergeben sich aus diesem Protokoll mehrere Ansatzpunkte für zukünftige Anwendungen und methodische Weiterentwicklungen. Es werden prospektive, ausreichend powerstarke, multizentrische Studien mit standardisierten Referenzbereichen benötigt, um die zeitliche und kausale Beziehung zwischen Vorhofflimmern und myokardialer Fibrose sowie Ödem aufzuklären und zu überprüfen, ob eine serielle Kartierung die umgekehrte Remodelung nach einer Rhythmuskontrolltherapie oder einer Katheterablation verfolgen kann. Die Kombination der ventrikulären Kartierung mit spezifischer atrialer T1-Kartierung, der späten Gadolinium-Anreicherung und der Dehnungsanalyse könnte die individuelle Risikostratifizierung verbessern, während neuartige Techniken wie die atemfreie, bewegungskorrigierte und beschleunigte Kartiersequenzen die Anwendbarkeit auf Patienten erweitern könnten, die Atemanhalte nicht durchführen können. Die Integration maschineller Lernverfahren zur Segmentierung und automatisierten Qualitätskontrolle wird voraussichtlich die Reproduzierbarkeit und Effizienz weiter steigern und die Einbindung der CMR-Kartierung in das routinemäßige, individuelle Management von Patienten mit Vorhofflimmern unterstützen.

Zusammenfassend wird erwartet, dass die umfassende und genaue Beurteilung sowohl der Vorhöfe als auch der Herzkammern mittels KMR eine wichtige Rolle bei der individualisierten Vorhersage, Diagnose und prognostischen Bewertung von Vorhofflimmern spielen wird.

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.

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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