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Subspezialisierung Kardiale Radiologie

Das menschliche Herz

Das menschliche Herz

Magnetresonanztomographie (MRT) des Herzens

Was ist speziell an der MRT des Herzens?

Prinzipiell unterscheidet sich die MRT des Herzens nicht von der MRT des Gehirns oder des Kniegelenks. Erschwerend kommt hier jedoch die Bewegung des Herzens hinzu. Während Gehirn und Knie reglos und ohne Bewegung problemlos untersucht werden können, ist das Herz in zweifacher Hinsicht in Bewegung: zum einen verschiebt sich das Herz mit jedem Atemzug und es pumpt kontinuierlich Blut in den Körper- und Lungenkreislauf. Dies stellt eine spezielle technische Herausforderung dar und erfordert eine besonders schnelle Bildaufnahme.

Um die Bewegung durch die Atmung zu reduzieren, muss der Patient / die Patientin während die Bilder aufgenommen werden immer wieder für ca. 10-15 Sekunden die Luft anhalten. Hierzu bekommt er / sie entsprechende Instruktionen per Kopfhörer.

Um die Bewegung durch das Pumpen des Herzens zu reduzieren wird die Aufnahme der Bilder auf das Elektrokardiogramm (EKG) abgestimmt (daher werden dem Patienten / der Patientin zur Untersuchung EKG-Elektroden auf den Oberkörper geklebt). Dies gewährleistet, dass die Bilder immer zur gleichen Herzphase aufgenommen werden; in der Regel zu dem Zeitpunkt, an dem die Herzkammern maximal mit Blut gefüllt sind, da hier für wenige Millisekunden eine nur sehr geringe Bewegung vorliegt. Bei Patienten/ -innen mit einem unregelmässig pumpenden Herz (Herzrhythmusstörung, z.B. Vorhofflimmern) kann es daher zu technischen Problemen bei der Bildaufnahme kommen.

Die Durchführung und Beurteilung der Herz-MRT erfolgt in Zusammenarbeit von Radiologen und Kardiologen. Während der Untersuchung ist in der Regel je ein Vertreter beider Disziplinen anwesend und der Befund wird gemeinsam erstellt. Der Patient / die Patientin profitiert von der Erfahrung beider Fächer und dem Zusammenspiel von technischem und klinischem Wissen.

Anforderungen an den Patienten / die Patientin:
Neben den Voraussetzungen, die generell für eine MRT-Untersuchung gelten (keine „Platzangst“, keine Metallteile im Körper etc.) und für die Dauer der Untersuchung ruhig und ohne Bewegung liegen zu können, gibt es spezielle Anforderungen für eine MRT des Herzens. Das Anhalten der Atmung während der Aufnahme der Bilder ist sehr wichtig. Wie bei der normalen Fotografie sind die Bilder „verwackelt“, falls sich der Patient bewegt bzw. nicht den Atem anhalten kann (siehe Abb. 1).

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Abb. 1: Während der Aufnahme der Bilder hat der Patient zunächst die Luft nicht angehalten, die Pathologie ist wegen Atemartefakten („Bilder verwackelt“) nicht eindeutig zu erkennen (A). Bei der Wiederholung der Aufnahmen hat der Patient die Luft angehalten (B). Die Bildqualität ist sehr gut, die Pathologie (Herzmuskelentzündung) erkennbar (Pfeile).

Wie läuft eine MRT-Untersuchung des Herzens ab?

Je nach Fragestellung dauert die Untersuchung ca. 60 Minuten. In dieser Zeit muss der Patient immer wieder für ca. 10-15 Sekunden die Luft anhalten. Zwischen den einzelnen Atemkommandos und während der Planung der Untersuchungsschritte besteht immer wieder Zeit sich davon zu erholen.

Die Aufnahme der Bilder wird von einem/ -r speziell ausgebildeten Röntgenassistenten/-in durchgeführt. Während der Untersuchung sind ausserdem in der Regel ein Radiologe und ein Kardiologe anwesend, welche unmittelbar mit der Auswertung der zahlreichen Bilder beginnen und die Qualität der aufgenommenen Bilder ständig überprüfen.

Der Patient liegt zur Untersuchung flach auf dem Rücken im Magnetresonanztomographen („lange Röhre“). Damit die Aufnahme der Bilder auf die Pumpbewegung des Herzens abgestimmt werden kann, werden EKG-Elektroden auf den Oberkörper geklebt. Bei Männern mit behaartem Oberkörper müssen evtl. zuvor die Haare entfernt werden. Eine Spule wird auf den Oberkörper gelegt, welche Radiowellen sendet und die vom Körper daraufhin abgegebene Signale empfängt und zur Bildverarbeitung weiterleitet.

Da das Gerät bei der Aufnahme der Bilder sehr laute Geräusche verursacht, trägt der Patient während der Untersuchung zum Lärmschutz Kopfhörer. Über diese bekommt er auch die Anweisungen des /-r Röntgenassistenten /-in zum Anhalten der Atmung. Zwischen den Kommandos kann der Patient / die Patientin über die Kopfhörer Musik/Radio hören.

Über einen Gummiball in der Hand, der zusammengedrückt ein akustisches Alarmsignal bei dem /-r Röntgenassistenten /-in auslöst, kann sich der Patient / die Patientin jederzeit während der Untersuchung bei Problemen, bemerkbar machen. Über ein daraufhin eingeschaltetes Mikrofon kann er / sie mit dem/ -r Röntgenassistenten/ -in kommunizieren.

Bei den meisten Untersuchungen wird ein spezielles MRT-Kontrastmittel (Gadolinium) in eine Vene am Arm injiziert. Daher erhält der Patient / die Patientin vor der Untersuchung einen sogenannten venösen Zugang, ähnlich einer Blutentnahme. Über diesen werden während der Untersuchung wenige Milliliter des Kontrastmittels verabreicht.

In Abhängigkeit von den Beschwerden des Patienten / der Patientin und der klinischen Fragestellung kann ausserdem über diesen venösen Zugang für eine kurze Zeit (ca. 4 Minuten) ein Medikament (Adenosin) verabreicht werden, welches dazu dient die Durchblutung des Herzmuskels zu untersuchen. In diesen Fällen dürfen Patienten /-innen vor der Untersuchung keine koffein-, theobromin- oder theophyllinhaltigen Substanzen (Kaffee, Tee, Energy Drinks, z.B. Red Bull und Schokolade) zu sich nehmen, da diese die Wirkung des Medikamentes beeinflussen und so das Untersuchungsergebnis verfälschen können.

Was lässt sich mit der MRT des Herzens beurteilen?

Die MRT des Herzens hat den grossen Vorteil, dass ohne den Einsatz von Röntgenstrahlen mit einer einzigen Untersuchung viele verschiedene Informationen erhoben werden können: 

Beurteilung von Form und Gestalt
Beurteilung von Form und Gestalt des Herzens und der Aorta (Hauptschlagader): Die Volumina der Vorhöfe und Hauptkammern zu verschiedenen Zeitpunkten des „Pumpvorgangs“, können präzise ausgemessen werden, ebenso wie die Dicke des Herzmuskels (s. Abb. 2). Zudem lassen sich Raumforderungen wie ein Tumor oder Thrombus (Blutgerinnsel) untersuchen. Ausserdem können Bilder von der Aorta aufgenommen werden, die ein präzises Ausmessen des Durchmessers erlauben. Dies ist wichtig bei Patientin mit einem vergrösserten Durchmesser der Aorta.

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Abb. 2: Bilder eines "normalen Herzens" aufgenommen im sogenannten 4-Kammerblick (A), 2-Kammerblick (B) und 3-Kammerblick (C)

Funktion:
Es können Bilder vom pumpenden Herzen aufgenommen werden, die eine genaue Analyse der globalen und regionalen Funktion ermöglichen. Nach einem Herzinfarkt z.B. kann die Funktion beeinträchtigt sein.

Nachweis von Ödem (Flüssigkeit im Gewebe):
Bei einem akuten Herzinfarkt oder einer akuten Herzmuskelentzündung bildet sich ein Ödem im Herzmuskel (s. Abb 3).

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Abb. 3: Aufnahme in der kurzen Achse mit einer speziellen Sequenz zur Darstellung eines Ödems (Flüssigkeit) im Herzmuskel, welches als hyperintense (helle) Flecken (Pfeile) zur Darstellung kommt.

Beurteilung der Durchblutung des Herzmuskels:
Eine Verengung der Herzkranzgefässe führt zu einer verminderten Durchblutung des Herzmuskels. Mit einer speziellen Untersuchung bei der das Medikament Adenosin (s.o.) verabreicht wird, lässt sich nach Gabe eines Kontrastmittels (s.o.) eine geringere Durchblutung in solchen Abschnitten des Herzmuskels nachweisen, welche mit Blut aus einem eingeengten Herzkranzgefäss versorgt werden.

Nachweis von Gewebeuntergang oder Narbengewebe:
Z.B. bei einer Herzmuskelentzündung oder einem Herzinfarkt kommt es akut zum Untergang von Herzmuskelzellen und später zur Bildung einer Narbe. Der Defekt kann im akuten Stadium und im Spätstadium nach Gabe eines Kontrastmittels (s.o.) sichtbar gemacht werden.

Funktion der Herzklappen:
Die Herzklappen erfüllen die Funktion von Ventilen zwischen den Vorhöfen und den Hauptkammern sowie zwischen den Hauptkammern und den grossen Gefässen, über die das Blut in den Lungenkreislauf und den Körperkreislauf gelangt. Mit der Herz-MRT kann untersucht werden, ob die Klappen richtig öffnen und schliessen und eine Beurteilung des Ausmasses einer Klappenerkrankung erfolgen.

Krankheitsbilder

Herzinfarkt
Der akute Verschluss eines Herzkranzgefässes führt zum Absterben von Herzmuskelzellen in einem Areal, welches von diesem Herzkranzgefäss mit Blut versorgt wird.
Später werden die abgestorbenen Herzmuskelzellen durch Narbengewebe ersetzt. Kontrastmittel (s.o) reichert sich im Narbengewebe an. So lässt sich das Ausmass eines Herzinfarktes beurteilen und eine geeignete Therapie wählen.

Da die Blutversorgung des Herzmuskels von aussen nach innen erfolgt, sterben zunächst die Zellen an der Innenseite des Herzmuskels ab, was zu einer charakteristischen länglichen Narbe an der Innenseite führt (siehe Abb. 4).
Das betroffene Herzmuskelareal pumpt häufig weniger gut als ein gesunder Herzmuskel, was sich ebenfalls mit der Herz-MRT untersuchen lässt. 

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Abb. 4: Narbe nach Herzinfarkt im 4- (A) und 2-Kammerblick (B): Hyperintense (helle) Veränderungen der Innenseite des Herzmuskels bzw. der gesamten Dicke des Herzmuskels (Pfeile) im Vergleich zum normalen hypointensen (schwarzen) Herzmuskel.

Durchblutung des Herzmuskels
Durch Verengung der Herzkranzgefässe kommt es zu einer geringeren Durchblutung des versorgten Herzmuskels. Mittels der MRT können solche geringer durchbluteten Areale identifiziert werden (siehe Abb. 5).

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Abb. 5: Aufnahme zur Durchblutung des Herzmuskels. Hypointense (dunkle) Veränderung des Herzmuskels (Pfeil) im Vergleich zum übrigen Herzmuskel, einer verminderten Durchblutung entsprechend.

Herzmuskelentzündung
Während der akuten Entzündung des Herzmuskels kommt es zur Einlagerung von Flüssigkeit im entzündeten Gewebe (Ödem) und zum Absterben von Herzmuskelzellen. Wie beim Infarkt werden die Herzmuskelzellen später durch Narbengewebe ersetzt. Die Kontrastmittelaufnahme des Herzmuskels ist bei einer Herzmuskelentzündung typischerweise fleckig in der Mitte des Herzmuskels oder an der Aussenseite (siehe Abb. 6).

Kardiologische RadiologieBild vergrößern

Abb. 6: In A fleckige hyperintense (helle) Veränderungen des Herzmuskels (Pfeil) als Zeichen eines Ödems (Flüssigkeit im Gewebe). In B und C zeigt sich an dieser Stelle eine Kontrastmittelaufnahme (Pfeile) in einem für eine Herzmuskelentzündung typischen Muster.

Andere Erkrankungen des Herzmuskels sogenannte Kardiomyopathien
Es gibt mehrere verschiedene Kardiomyopathien, welche verschiedene Abschnitte des Herzens, z.B. nur die linke oder rechte Hauptkammer oder auch die Vorhöfe betreffen können. Dabei kann es z.B. zu einer übermässigen Verdickung des Herzmuskels (sog. Hypertrophe Kardiomyopathie), zu einer Vergrösserung der linken Hauptkammer (sog. Dilatative Kardiomyopathie) oder zu einer Störung von Aufbau und Funktion des Herzmuskels der rechten Hauptkammer (Arrhythmogene Rechtsventrikuläre Kardiomyopathie) kommen (siehe Abb. 7).
Die Herz-MRT ist hilfreich bei der Diagnose dieser Erkrankungen sowie bei der Beurteilung des Ausmasses und der Entwicklung im Verlauf.

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Abb. 7: Vergrösserte linke Herzkammer bei dilatativer Kardiomyopathie (B). Verdickter Herzmuskel der linken Kammer bei hypertropher Kardiomyopathie (C). Zum Vergleich normales Herz (A).

Raumforderungen / Tumor des Herzens
Die häufigste Raumforderung des Herzens ist der Thrombus (Blutgerinnsel), welcher sich z.B. bilden kann, wenn das Herz weniger kräftig pumpt. Solche Thromben können sich lösen und Gefässe verschliessen, welche das Gehirn mit Blut versorgen. Dies führt zu einem Schlaganfall. Mit der MRT können solche Thromben identifiziert werden. Tumoren des Herzens kommen im Vergleich zu anderen Organen eher selten vor. Die Herz-MRT ist in diesen Fällen hilfreich bei der Beurteilung der Art des Tumors, der Ausdehnung sowie der Beeinträchtigung der Funktion des Herzens.

Angeborene Fehlbildungen des Herzens
Auch bei der Beurteilung angeborener Fehlbildungen des Herzens und des Verlaufs nach Operation ist die Herz-MRT sehr hilfreich. Die Beschreibung der Art des Herzfehlers sowie die Beurteilung der Funktion des Herzens und Identifikation von Komplikationen nach einer Operation ermöglicht die Herz-MRT.

Computertomogaphie (CT) des Herzens

Was ist speziell an der CT des Herzens?

Prinzipiell unterscheidet sich die CT des Herzens nicht von der CT anderer Körperregionen. Erschwerend kommt hier jedoch die Bewegung des Herzens hinzu, welches kontinuierlich Blut in den Körper- und Lungenkreislauf pumpt. Um die Bewegung durch das Pumpen des Herzens zu reduzieren wird die Aufnahme der Bilder auf das Elektrokardiogramm (EKG) abgestimmt (daher werden dem Patienten / der Patientin zur Untersuchung EKG-Elektroden auf den Oberkörper geklebt). Dies gewährleistet, dass die Bilder immer zur gleichen Herzphase aufgenommen werden; in der Regel zu dem Zeitpunkt, an dem die Herzkammern maximal mit Blut gefüllt sind, da hier für wenige Millisekunden eine nur sehr geringe Bewegung vorliegt. Bei Patienten /-innen mit einem unregelmässig pumpenden Herz (Herzrhythmusstörung, z.B. Vorhofflimmern) kann es daher zu technischen Problemen bei der Bildaufnahme kommen. Die Durchführung und Beurteilung der CT des Herzens erfolgt in Zusammenarbeit von Radiologen und Kardiologen. Auf diese Weise profitiert der Patient / die Patientin von der Erfahrung beider Disziplinen.

Wie läuft eine CT-Untersuchung des Herzens ab?

Die Aufnahme der Bilder selbst dauert nur wenige Sekunden. Hinzu kommt die Vorbereitungszeit.
Zur Darstellung des Herzens und der Gefässe wird ein reguläres CT-Kontrastmittel in eine Vene am Arm injiziert. Daher erhält der Patient / die Patientin vor der Untersuchung einen sogenannten venösen Zugang, ähnlich einer Blutentnahme. Über diesen werden während der Untersuchung einige Milliliter des Kontrastmittels verabreicht.

Der Patient / die Patientin liegt zur Untersuchung auf dem Rücken im Computertomographen („kurze Röhre“).
Damit die Aufnahme der Bilder auf die Pumpbewegung des Herzens abgestimmt werden kann, werden EKG-Elektroden auf den Oberkörper geklebt. Bei Männern mit behaartem Oberkörper müssen evtl. zuvor die Haare entfernt werden.

Eine niedrige, regelmässige Herzfrequenz ist eine wichtige Voraussetzung für eine gute Qualität der Untersuchung. Daher erhalten Patienten mit einer zu hohen Herzfrequenz ein Medikament (Betablocker), das über den venösen Zugang gespritzt wird und die Herzfrequenz verringert.

Die Aufnahme der Bilder wird von einem /-r speziell ausgebildeten Röntgenassistenten /-in durchgeführt. Während der Untersuchung sind ausserdem in der Regel ein Radiologe und ein Kardiologe anwesend, welche die Qualität der aufgenommenen Bilder überprüfen und später die Auswertung vornehmen.

Was lässt sich mit der CT des Herzens beurteilen?

Die Hauptanwendung des Herz-CT besteht in einer Beurteilung der Herzkranzgefässe. Darüberhinaus lässt sich die Grösse, Form und Gestalt des Herzens sowie der mündenden und abgehenden Gefässe beurteilen (siehe Abb. 8).
Bei spezieller Fragestellung kann auch die Pumpfunktion untersucht werden.

Verkalkungen und Wandauflagerungen können zu einer Einengung der Herzkranzgefässe führen.
Nach Verabreichung des Kontrastmittels können diese Einengungen dargestellt und der Schweregrad beurteilt werden.

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Abb 8: CT-Untersuchung der Herzkranzgefässe nach Kontrastmittelgabe. Die spezielle Nachverarbeitung der Bilder mittels der sogenannten VRT-Technik (volume rendering) ermöglicht eine 3-dimensionale Darstellung der Herzkranzgefässe (A) und des gesamten Herzens inkl. der Herzkranzgefässe (B).