Vergleich zweier Computertomographie-Angiographie-Protokolle hinsichtlich Strahlenexposition, Reproduzierbarkeit und Bildqualität zur Planung von Transkatheter-Aortenklappenimplantationen

Abstract

Die computertomographische Angiographie (CTA) stellt das Mittel der Wahl in der Planung der Transkatheter-Aortenklappen-Implantation (TAVI) dar. Bisher gibt es noch keinen klaren wissenschaftlichen Konsens über das dazu am besten geeignete Untersuchungsprotokoll. In der vorliegenden Arbeit wurden daher retrospektiv zwei verschiedene CTA-Protokolle mit Fokus auf Strahlenbelastung, Bildqualität und Reproduzierbarkeit untersucht, die unter klinischen Bedingungen durchgeführt wurden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden 51 Patienten mit Protokoll 1 untersucht, welches eine kontrastmittelgestützte CTA des Thorax (P1-Scan1, das Herz während Systole und Diastole darstellend) mit retrospektivem EKG-Gating und darauffolgend eine abdominopelvine CTA (P1-Scan2) ohne EKG-Gating umfasste. Weitere 49 Patienten wurden mit Protokoll 2 untersucht, wobei zwei konsekutive High-Pitch-CTAs mittels prospektiver EKG-Triggerung innerhalb eines einzigen Herzschlages durchgeführt wurden und welche so das Herz während der Systole (P2-Scan1) sowie den Thorax, das Abdomen und das Becken während der Diastole (P2-Scan2) erfasste. Um die Strahlenexposition zu analysieren wurden die CT-Dosisindizes für Volumenaufnahmen (CTDIvol), das Dosis-Längen-Produkt (DLP) und die effektive Dosis für jede Akquisition eruiert. Weiterhin wurden für den Bildvergleich der beiden Protokolle die Kontrastmitteldichte der Gefäße, die Bildqualität und die Reproduzierbarkeit der Messungen von Aortenannulusdurchmesser und den Abständen der Koronararterien zum Aortenannulus analysiert. Die Ergebnisse zeigten signifikant (p<0,001) höhere CTDIvol-Werte für den P1-Scan1 (36,0 +/- 21,7 mGy) im Vergleich zum P2-Scan1 (3,1 +/- 1,2 mGy). Auch das mittlere DLP war signifikant (p<0,001) höher für Protokoll 1 (1257 +/- 694 mGy • cm) als für Protokoll 2 (301 +/- 112 mGy • cm). Dementsprechend lag die mittlere effektive Dosis mit 4,5 +/- 1,7 mSv für Protokoll 2 deutlich unter der von Protokoll 1 mit 18,5 +/- 10,1 mSv bei einem Signifikanzniveau von p<0,001. Die Bildqualität wurde auf allen analysierten Schnittebenen für beide Protokolle als hoch klassifiziert. Es zeigte sich für beide Protokolle eine gute Kontrastierung aller Gefäßabschnitte der arteriellen Zugangswege mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) und hohem Kontrast-9 Rausch-Verhältnis (KRV). Weiterhin zeigten beide Protokolle eine hohe Reproduzierbarkeit und Interobserver-Korrelation in Bezug auf die durchgeführten Größen- und Abstandsmessungen. Die gewonnenen Erkenntnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass der Einsatz moderner High-Pitch CTAs mit prospektiver EKG-Triggerung eine signifikante Reduktion der Strahlenexposition im Rahmen der TAVI-Planung ermöglicht und dabei gleichzeitig eine hohe Bildqualität und Reproduzierbarkeit der Datensätze gewährleistet.

Comparison of two Computed Tomography angiography protocols regarding radiation exposure, reproducibility and image quality for transcatheter aortic valve replacement planning. Computed tomography angiography (CTA) is the method of choice for planning of transcatheter aortic valve replacement (TAVR). So far, there is no consistent scientific consensus about the standardized and most suited CTA protocol for this purpose. Therefore, this dissertation was implemented to analyse retrospectively two different multi-phasic CTA protocols performed under clinical conditions with focus on radiation exposure, image quality and reproducibility of the sizing measurements. 51 patients were included, who were examined with Protocol 1 that included a retrospectively ECG-gated CTA of the thorax displaying systole and diastole (P1- Scan1) followed by an abdominopelvic CTA without ECG-synchronisation (P1-Scan2). Protocol 2 was used in 49 patients and included two prospectively ECG-triggered high pitch CTAs consecutively capturing the heart at systole (P2-Scan1) and the thorax, abdomen and pelvis at diastole (P2-Scan2). To analyse the radiation exposure of each scan the computed tomography volume dose indices (CTDIvol), the dose length products (DLP) and the effective doses were analysed. Furthermore, vessel contrast attenuation, image quality and reproducibility of aortic annulus diameter and coronary artery distance measurements were evaluated for both protocols. The results showed a significantly (p<0,001) higher mean CTDIvol for P1-Scan 1 (36,0 +/- 21,7 mGy) compared to P2-Scan 1 ((3,1 +/- 1,2 mGy). Also mean total DLP was significantly (p<0,001) higher for Protocol 1 (1257 +/- 694 mGy • cm) versus Protocol 2 (301 +/- 112 mGy • cm). Equivalent to that mean effective dose was significantly (p<0,001) lower for Protocol 2 with 4,5 +/- 1,7 mSv in comparison to Protocol 1 with 18,5 +/- 10,1 mSv. The quality was rated excellent or good for the majority of the images of both protocols and all vascular territories showed a good contrast attenuation with high values of signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR). In addition, both protocols provided a high reproducibility and interobserver correlation for the performed sizing and distance measurements.11 The findings of this dissertation show that radiation exposure in TAVR sizing can be significantly reduced using modern high-pitch CTA protocols with prospective ECG triggering while at the same time providing a high image quality and reproducibility of the data sets.