Bewegungskontrolle und Quantifizierung der physiologischen Herz-Lungen-Interaktion mittels Spirometrie-basierter Rekonstruktion kardialer Echtzeit-MRT-Untersuchungen

Einleitung und Ziel: Die Echtzeit-MRT ist eine neue Methode, die eine hohe Abtastrate ermöglicht, während gleichzeitig eine hohe räumliche Auflösung erhalten bleibt. Dadurch wird eine Darstellung von Herzzyklen bei freier Atmung ermöglicht, was sowohl unter dem Aspekt der physiologischen Herz-Lungen-Interaktion als auch für den Patientenkomfort weitreichende Vorteile erzielt. Ziel dieser Studie ist die Entwicklung und Validierung einer Methode zur nicht-invasiven Quantifizierung der physiologischen Herz-Lungen-Interaktion.

Methode: Von Probanden wurden kardiale Echtzeit-MRT-Untersuchungen akquiriert. MRT-kompatible Spirometrie wurde verwendet, um parallel den Atemfluss und das Atemvolumen zu registrieren. Um eine Auswertung der Echtzeit-Volumetrie zu ermöglichen, wurden die Bilder der einzelnen Schichten anschließend anhand der zugeordneten Information über das Lungenvolumen und den Atemfluss sowie über die Information des RR-Intervalls atemabhängig in unterschiedliche Herzzyklen sortiert. Anschließend erfolgte die Auswertung hinsichtlich der erzielten Bewegungskontrolle, sowie die Auswertung der ventrikulären Volumetrie und die Bestimmung des linksventrikulären Exzentrizitätsindex.

Ergebnis: Die Auswertung der Bewegungskontrolle ergab eine signifikante Reduktion der Gesamtbewegung in atemabgängig erstellten Herzzyklen. Der Einfluss des erhöhten Volumens in Inspiration auf den enddiastolischen linksventrikulären Exzentrizitätsindex war signifikant. Die Analyse der ventrikulären Volumetrie zeigte einen großen atemabhängigen Einfluss auf den rechten Ventrikel. Besonders das rechtsventrikuläre enddiastolische Volumen und das Schlagvolumen nahmen in Inspiration signifikant zu. Der Einfluss der Atmung auf die linksventrikulären Volumina war geringer ausgeprägt. Die Beziehung zwischen Schlagvolumen und enddiastolischen Volumen ermöglichten die Ermittlung der bekannten Steigung der Frank-Starling-Kurve.

Schlussfolgerung: Die Datenakquisition der Echtzeit-Volumetrie mit freier Atmung in Kombination mit MRT-kompatibler Spirometrie und retrospektivem Binning verbessert die Bewegungskontrolle, ermöglicht quantitative Bildanalyse und bietet vor allem die einzigartige nicht-invasive Möglichkeit der Quantifizierung der Herz-Lungen-Interaktion.

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Article published online:
19 August 2021