Volumetrische Quantifizierung koronarer atherosklerotischer Plaques mittels Mehrzeilen-Computertomographie: Vergleich zum intravaskulären Ultraschall
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Background Due to its high temporal and spatial resolution, multidetector computed tomography (MDCT) has become an important method of cardiovascular imaging. MDCT-coronary angiography (MDCT-CA) makes it possible not only to detect, but also to quantify single atherosclerotic plaques in the vessel wall. It was the aim of this study to investigate the accuracy of the quantification of coronary plaques by MSCT. Intravascular ultrasound (IVUS), reference method for plaque quantification in vivo, was used to validate the MDCT-based results. Methods The data sets of 40 patients were analyzed. The patients underwent MDCT-CA followed by invasive coronary angiography and IVUS due to suspected coronary artery disease. 58 plaques were identified and manually quantified. To evaluate CT data, multiplanar reformations of the regions of interest were reconstructed. Subsequently, serial cross-sectional images (slice thickness 0.75 mm, increment 0.5 mm) of the plaques were used to determine the plaque area in each image by manually tracing plaque borders. By multiplying the total measured plaque area by the slice increment, the plaque volume was determined. The corresponding axial, serial IVUS-images (slice thickness 0.5 mm) were analyzed accordingly. The results of the MDCT-based measurements were validated by comparison to the plaque volumes determined by IVUS. Results The mean plaque volume was 0.097+/-0.06 cm³ in MDCT and 0.101+/-0.074 cm³ in IVUS. Plaque volumes in CT and IVUS showed a close correlation (r=0.83, p< 0.001). The mean difference between the MDCT-based volumetric measurements and those of the IVUS was 0.031+/-0.028 cm³, with a relative difference of 35+/-31%. Plaque volume had a significant influence on the accuracy of MDCT: The 58 plaques were divided in two groups according to the the median of the plaque volume (0.077 cm³). The relative difference of the plaque volumes between MDCT and IVUS was 27+/-16% for plaques above the median (>0,077 cm³) and 44+/-39% for the plaques with a volume below the median (<0,077 cm³). Bland-Altman analysis showed no systematic deviation of the MDCT from the reference method IVUS. Conclusions MDCT allows volumetric measurement of atherosclerotic plaques in data sets with sufficient image quality. Plaque size has a significant influence on the accuracy of the measurements. The results of this study may be relevant for risk stratification concerning future cardiac events and also for the monitoring of interventions to lower cardiovascular risk.
Abstract
Hintergrund und Ziele Durch ihre hohe räumliche und zeitliche Auflösung hat sich die Computertomographie des Herzens zur einer etablierten Methode kardialer Bildgebung entwickelt. Im Rahmen der CT-gestützten Koronarangiographie ist es möglich, einzelne atherosklerotische Plaques der Koronargefäße darzustellen und diese volumetrisch zu vermessen. Ziel dieser Arbeit war es, die Genauigkeit der Quantifizierung atherosklerotischer Plaques mittels Cardio-CT zu untersuchen. Als Vergleichsmethode diente der intravaskuläre Ultraschall (IVUS), dieser gilt als Goldstandard der Plaquedarstellung in vivo. Methoden Die Datensätze von insgesamt 40 Patienten wurden analysiert. Bei den Patienten wurde wegen des Verdachts auf Vorliegen einer koronaren Herzerkrankung eine Untersuchung mittels 64-Zeilen-CT und anschließend im Rahmen einer invasiven Koronarangiographie ein IVUS durchgeführt. Es wurden insgesamt 58 Plaques identifiziert und planimetrisch volumetriert. Mit Hilfe der Computertomographie erfolgten hierzu multiplanare Rekonstruktionen entlang des zu untersuchenden Koronargefäßes. Mit einer Schichtdicke von 0,75 mm und einem Schichtabstand von 0,5 mm wurden serielle axiale Schnittbilder durch das Gefäß angelegt und die Plaques manuell planimetriert. Ebenso wurden die korrespondieren seriellen IVUS-Schnittbilder (0,5 mm Schichtabstand) durch manuelle Planimetrie vermessen. Somit konnte unter Kenntnis der vermessenen Plaquefläche und des Schichtabstandes das Volumen der Plaques mittels CT und IVUS berechnet werden. Die Ergebnisse der CT-Auswertung wurden mittels IVUS validiert. Ergebnisse Das mittlere Plaquevolumen betrug 0,097+/-0,06 cm³ im CT und 0,101+/-0,074 cm³ im IVUS. Es ergab sich eine gute Korrelation der Messverfahren (r = 0,83, p< 0,001). Die Abweichung der 58 mittels CT ermittelten Volumina von den IVUS-Werten betrug durchschnittlich 0,031+/-0,028 cm³, dies entspricht einer relativen Abweichung von 35+/-31%. Es zeigte sich ein signifikanter Einfluss der Plaquegröße auf die Messgenauigkeit des CT: Die 58 Plaques wurden anhand des Medians der Plaquevolumina (0,077 cm³) in zwei Gruppen unterteilt. Die relative Differenz der Plaquevolumina zwischen CT und IVUS betrug für Läsionen oberhalb des Medians 27+/-16%, bei Läsionen unterhalb des Medians 44+/-39% (p < 0,0012, Mann-Wilcoxon-Test). Die Bland-Altmann-Analyse ergab keine systematische Abweichung der Computertomographie vom Referenzstandard. Praktische Schlussfolgerungen Die Mehrzeilen- Computertomographie des Herzen erlaubt bei ausreichender Bildqualität die Abschätzung des Volumens atherosklerotischen Plaques in den Koronararterien. Die Plaquegröße hat hierbei einen signifikanten Einfluss auf die Messgenauigkeit. Die erhaltenen Ergebnisse sind hinsichtlich der Risikostratifizierung zukünftiger koronarer Ereignisse und gegebenenfalls auch bezüglich des Monitorings von Interventionen zur Risikomodifikation relevant.