PET-Scan zur Myokard-Perfusionsprüfung: Pharmakologischer Stresstest des Herzens
Durchblutungsstörungen des Herzmuskels (Myokard) lassen sich teilweise erst unter Belastung nachweisen, wenn der Sauerstoffbedarf des Herzens steigt. Die myokardiale Perfusionsmessung mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) gehört zu den Verfahren der Nuklearmedizin, die in diesem Fall zum Einsatz kommen. Der Vorteil: Das Verfahren eignet sich zur Beurteilung der Durchblutung (Perfusion) in Ruhe und unter Stress. Dadurch ergeben sich auch Hinweise auf ein etwaiges Vorliegen der koronaren Herzkrankheit.
Allerdings gibt es Patientengruppen, bei denen die Erzeugung einer körperlichen Belastung auf dem Ergometer oder Laufband kontraindiziert ist. In diesem Fall bietet der pharmakologische Stresstest – eine medikamentös induzierte Belastungssituation – eine Alternative. Durch die Gabe gefäßerweiternder Medikamente (Vasodilatation) oder Herzfrequenz-steigernder Wirkstoffe wird eine Belastungssituation simuliert, um damit die Durchblutungsdefizite sichtbar zu machen.
Was ist ein PET-Scan zur Myokard-Perfusionsprüfung?
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Die PET-Myokard-Perfusionsuntersuchung nutzt radioaktiv markierte Tracer zur Darstellung der Herzdurchblutung.
- Mit dem pharmakologischen Stresstest wird eine Belastungssituation durch Medikamente simuliert.
- Mit dem Verfahren ist die Messung des myokardialen Blutflusses und der koronaren Flussreserve möglich.
Die Kombination aus PET-Scan und Stresstest ermöglicht eine quantitative Beurteilung des Blutflusses im Myokard (Myocardial Blood Flow, MBF). Aus diesem lassen sich Informationen für die Diagnose und Planung von Therapien bei Herzerkrankungen ableiten. Im Vergleich zu herkömmlichen SPECT-Myokardszintigraphie bietet die PET-Technik eine höhere diagnostische Genauigkeit bei einer geringeren Strahlenbelastung.
Für die Perfusionsuntersuchung mittels PET werden radioaktiv markierte Tracer verwendet. Die Methode ermöglicht eine quantitative Bestimmung des myokardialen Blutflusses in ml/min/g und der koronaren Flussreserve. Für die Untersuchung werden hauptsächlich Rubidium-82 (82Rb) und Stickstoff-13-Ammoniak (13N-Ammoniak) eingesetzt.
Rubidium hat eine sehr kurze Halbwertszeit und wird durch einen Generator vor Ort produziert. Stickstoff-13-Ammoniak besitzt eine Halbwertszeit von mehreren Minuten und wird nach einer Aufnahme in die Zellen enzymatisch umgewandelt.
Wie wird eine Stresssituation für das Herz medikamentös ausgelöst?
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- In der Untersuchung kommen sogenannte „Vasodilatatoren“ (bewirken eine Erweiterung der Blutgefäße) zum Einsatz.
- Das Verfahren wird bei Personen eingesetzt, bei denen reale Belastungsszenarien kontraindiziert sind.
- Bei Asthma oder einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung müssen einige besondere Aspekte beachtet werden.
Der pharmakologische Stresstest simuliert eine Belastungssituation des Herzens, ohne dass eine körperliche Aktivität erforderlich ist. Eingesetzt wird das Verfahren bei Patienten mit eingeschränkter Belastbarkeit. Dies kann beispielsweise aufgrund von
- Gelenkbeschwerden,
- peripherer arterieller Verschlusskrankheit (pAVK),
- neurologischen Erkrankungen,
- Adipositas,
- leistungsmindernden Atemwegsbeschwerden oder
- nach Operationen
der Fall sein. Auch bei Patienten mit niedrigem Leistungsniveau oder wenn keine Zielherzfrequenz durch Ergometrie erreicht werden kann, ist der pharmakologische Stresstest indiziert bzw. als Alternative anwendbar. Dabei werden zwei Wirkstoffe besonders häufig angewendet: Adenosin und Regadenoson.
Adenosin wird über einen Zeitraum von mehreren Minuten kontinuierlich intravenös verabreicht. Es kommt zu einer ausgeprägten Erweiterung der Koronargefäße. In diesem Zusammenhang kann die Durchblutung gesunder Gefäßabschnitte um das Drei- bis Vierfache steigen [1]. Bei Koronarstenosen führt dies zum sogenannten „Steal-Phänomen“: Während sich gesunde Gefäße stark erweitern, kann das verengte Gefäß nicht entsprechend reagieren. Die Auswirkungen auf den Blutfluss machen sich als Perfusionsdefizit in der Bildgebung bemerkbar. Zu den typischen Nebenwirkungen bei der Verabreichung von Adenosin gehören ein Wärmegefühl, das Auftreten von Hautrötungen (Flush) sowie mitunter leichte Atemnot und Herzklopfen. Allerdings sind diese Erscheinungen nur vorübergehend.
Regadenoson wirkt als hochselektiver Adenosin-A2A-Rezeptor-Agonist und wird als einmalige Injektion verabreicht. Die Vorteile liegen in der einfacheren Handhabung und der Möglichkeit der Anwendung bei Patienten mit Asthma oder einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) (es treten weniger bronchospastische Nebenwirkungen auf, die aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden können) [2]. Die maximale Wirkung tritt innerhalb weniger Minuten ein.
Als Alternative bei Kontraindikationen für Vasodilatatoren kommt Dobutamin zum Einsatz, das die Herzfrequenz und die Kontraktionskraft steigert. Die Dosis wird in Stufen gesteigert – bis die Zielherzfrequenz erreicht ist.
Das Auslösen einer kardialen Stressbelastung mit Medikamenten wird während der gesamten Untersuchung mittels EKG (Elektrokardiogramm), Blutdruck- und Sauerstoffsättigungsmessung überwacht. Bei schweren Nebenwirkungen werden Antagonisten der Vasodilatatoren (wie Aminophyllin oder Theophyllin) eingesetzt, um die Wirkung aufzuheben.
Indikationen der PET-Myokard-Perfusionsuntersuchung
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Eine relevante Indikation ist der Verdacht auf Vorliegen der koronaren Herzkrankheit (KHK).
- Die Untersuchung dient der Risikoeinschätzung und Therapieplanung bei Herzerkrankungen.
- Auch die Vitalitätsdiagnostik nach einem Herzinfarkt gehört zum Einsatzspektrum.
Der PET-Scan zur Untersuchung der Myokarddurchblutung wird bei verschiedenen kardiologischen Fragestellungen in Betracht gezogen. Einer der häufigsten Fälle ist der Verdacht auf das Vorliegen einer koronaren Herzkrankheit (KHK). Bei der KHK führen atherosklerotische Veränderungen zu Verengungen der Herzkranzgefäße. Unter Belastung entsteht ein Missverhältnis zwischen dem Angebot und dem Bedarf an Sauerstoff. Die Folge sind Kurzatmigkeit, Herzrhythmusstörungen und Müdigkeit.
Nicht-invasive bildgebende Verfahren werden bei Patienten mit einer mittleren Vortestwahrscheinlichkeit für die KHK angewendet. Sofern die Erkrankung bereits bekannt ist, können die Untersuchungen Informationen zur hämodynamischen Relevanz von nachgewiesenen Stenosen liefern. Hintergrund: Nicht jede in der Angiographie sichtbare Verengung führt auch zu einer funktionell bedeutenden Durchblutungsstörungen (dieser Effekt tritt in der Regel erst ab einem höheren Stenosegrad unter Belastung ein) [3].
Die Methode dient außerdem nach einer Revaskularisation (Wiederherstellung der Durchblutung) zur Verlaufskontrolle und Risikostratifizierung. Letztere bedeutet: Treten bei Patienten ausgeprägte Perfusionsdefizite auf oder ist eine eingeschränkte koronare Flussreserve nachweisbar, lässt sich aus diesen Ergebnissen ein statistisch erhöhtes Risiko (in Abhängigkeit vom Grad der verminderten Durchblutung) für kardiovaskuläre Ereignisse wie einen Herzinfarkt (Myokardinfarkt) ableiten.
Ein weiteres Einsatzgebiet des PET-Stress-Scans ist die Vitalitätsdiagnostik nach einem Infarkt. Dabei gehört die Unterscheidung zwischen irreversibel geschädigtem Narbengewebe und vitalem, aber chronisch minderdurchblutetem Herzmuskel (hibernierendes Myokardgewebe) zu den zentralen Säulen und spielt für die Therapieentscheidungen eine Rolle. Während vitales Herzmuskelgewebe von einer Wiederherstellung der Durchblutung profitiert, ist bei Narbengewebe keine Verbesserung zu erwarten.
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Ablauf der PET-Myokard-Perfusionsuntersuchung
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Die Untersuchung teilt sich in eine Ruhe- und eine Stressmessung auf.
- Je nach stressauslösendem Medikament sieht der Ablauf im Detail etwas anders aus.
- Patienten müssen in der Vorbereitung einige spezielle Regeln einhalten.
Die Untersuchung setzt eine sorgfältige Vorbereitung des Patienten voraus. Bereits zwölf bis 24 Stunden vorher müssen koffeinhaltige Substanzen (Kaffee, Tee, Cola, Schokolade, bestimmte Schmerzmittel) vermieden werden, da Koffein als Adenosin-Antagonist wirkt und die Belastung blockieren kann. Theophyllinhaltige Medikamente sollten ebenfalls pausiert werden. Am Untersuchungstag soll der Patient zudem nüchtern erscheinen.
Nach der Patientenaufklärung und dem Ausschluss des Vorliegens von Kontraindikationen (dazu gehören ein akuter Herzinfarkt, die instabile Angina pectoris sowie schwere Herzrhythmusstörungen und höhergradige AV-Blockierungen ohne Herzschrittmacher) werden Venenverweilkanülen gelegt und EKG-Elektroden platziert. Die Untersuchung selbst setzt sich aus der Bildaufnahme in Ruhe und unter dem Stressregime zusammen.
Der genaue Ablauf unterscheidet sich sowohl im Hinblick auf das Verabreichen der Medikamente als auch in Bezug auf die Dauer der Untersuchung je nach dem verwendeten Tracer und dem eingesetzten Vasodilatator. Unterschiede ergeben sich im Hinblick auf die Verteilungsgeschwindigkeit und den Wirkmechanismus. Die Intensität der Strahlenbelastung ist vom eingesetzten Tracer abhängig.
Auswertung der PET-Myokard-Perfusionsuntersuchung und Interpretation der Ergebnisse
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Im Rahmen der Befundung werden die Aufnahmen verglichen.
- Je nach Darstellung der Durchblutungsmuster kann auf ischämische Defekte oder Narben geschlossen werden.
- Die koronare Flussreserve liefert wichtige Informationen zur Dehnungsfähigkeit der Gefäße.
Die eigentliche Befundung der Stressuntersuchung mittels PET erfolgt durch den Vergleich der Aufnahmen in Ruhe und unter Belastung. Bei einem Normalbefund reichert sich der radioaktiv markierte Tracer in allen Abschnitten des Myokards gleichmäßig an. Tritt dagegen ein pathologisch relevanter Befund in Erscheinung, zeigen sich regional unterschiedliche Muster – es kommt zu einer verminderten Anreicherung (sogenannte „Perfusionsdefekte“) in einigen Arealen des Herzmuskels.
Ein reversibler Durchblutungsdefekt – mit einer verringerten Perfusion unter Stress, aber einer Normalisierung in Ruhe – weist auf eine belastungsinduzierte Ischämie bei hämodynamisch relevanter Koronarstenose hin. Irreversible Defekte in Ruhe und Stress sprechen für Narbengewebe nach Herzinfarkt (der Aspekt des hibernierenden Myokards ist differenzialdiagnostisch zu berücksichtigen). Die Unterscheidung kann durch eine zusätzliche Stoffwechselabbildung mit 18F-FDG (radioaktiv markiertes Glukoseanalogon) erfolgen [4]. Ergibt der Befund eine KHK, würde die Behandlung unter anderem aus einer medikamentösen Therapie mit
- Thrombozytenaggregationshemmern,
- Statinen,
- Betablockern und
- ACE-Hemmern
bestehen. Bei höhergradigen Stenosen oder ausgeprägten Durchblutungsstörungen ist eine Revaskularisation mittels perkutaner Koronarintervention (PCI) oder per Bypass-Operation indiziert. Im Rahmen der Behandlung sind außerdem relevante Risikofaktoren zu berücksichtigen und – soweit möglich – abzustellen (zum Beispiel durch Lebensstiländerungen).
Die PET ermöglicht zudem die quantitative Bestimmung des myokardialen Blutflusses (MBF, Menge an Blut, die je Minute durch ein Gramm Herzmuskelgewebe fließt) in ml/min/g für Ruhe- und Stresszustände. Daraus errechnet sich die koronare Flussreserve (Verhältnis Stress-MBF zu Ruhe-MBF). Bei gesunden Gefäßen sollten Werte von mindestens 2,0 erreicht werden [5]. Eine reduzierte Flussreserve weist auf eine eingeschränkte Dehnungskapazität der Blutgefäße hin. Dies kann durch epikardiale (in der äußeren Schicht der Herzwand) Stenosen oder mikrovaskuläre Dysfunktion (Fehlfunktionen der kleinen Blutgefäße im Herzmuskel) ausgelöst werden.
Fazit: Stress-PET ermöglicht die schonende Suche nach der KHK und die Vitalitätsdiagnostik nach einem Herzinfarkt
Beim Verdacht auf eine KHK oder nach einem Herzinfarkt ist es für die Behandlung hilfreich, das Durchblutungsszenario des Herzmuskels zu kennen. Gerade die Perfusionsunterschiede in Ruhe und unter Belastung liefern wichtige Einblicke. Allerdings sind bei Patienten mit schweren körperlichen Einschränkungen Belastungstest oft kontraindiziert. Alternativ können Medikamente eingesetzt werden, um die erforderliche Stressreaktion auszulösen, ohne dass dabei der Körper zu stark belastet wird. Die Ergebnisse der PET-Untersuchung machen Durchblutungsstörungen und eine verminderte Flussreserve erkennbar.
FAQ zur PET-Myokard-Perfusionsuntersuchung: Die wichtigsten Fragen und Antworten
Kann die Untersuchung auch bei Diabetikern durchgeführt werden?
Ja, die Perfusionsuntersuchung mittels PET unter Verwendung der Tracer Rubidium-82 oder Stickstoff-13-Ammoniak ist auch bei Diabetikern möglich. Beim Einsatz des Glucoseanalogons FDG zur Vitalitätsdiagnostik sind besondere Vorbereitungen zur Optimierung des Glukosestoffwechsels erforderlich, die mit dem behandelnden Arzt abzusprechen sind.
Wie lange darf man nach der Untersuchung ein Auto nicht selbst steuern?
Nach einer Stress-PET zur Untersuchung der Perfusion des Herzmuskels ohne Sedierung bestehen keine Einschränkungen der Fahrtüchtigkeit. Die radioaktive Substanz und die kurzzeitige Wirkung der Belastungsmedikamente beeinträchtigen die Verkehrstauglichkeit allgemein nicht. Besteht seitens des Patienten diesbezüglich jedoch eine Unsichheit, sollte dies mit der durchführenden Praxis besprochen werden.
Kann die Untersuchung bei bekanntem Asthma durchgeführt werden?
Bei Patienten mit Asthma bronchiale oder einer diagnostizierten COPD ist im Hinblick auf die Untersuchung besondere Vorsicht geboten. Adenosin kann Bronchospasmen (Krämpfe der glatten Muskulatur in den Atemwegen, die zu deren Verengung führen) auslösen. In diesen Fällen ist der Einsatz von Regadenoson zu bevorzugen, das selektiver wirkt und bronchiale Nebenwirkungen in geringerem Ausmaß verursacht.
[1] Alzahrani T, Khiyani N, Zeltser R. Adenosine SPECT Thallium Imaging. [Updated 2024 Dec 11]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
[2] Lak HM, Ranka S, Goyal A. Pharmacologic Stress Testing. [Updated 2023 Jul 31]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
[3] Saraste A, Knuuti J. ESC 2019 guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes: Recommendations for cardiovascular imaging. Herz. 2020 Aug;45(5):409-420. doi: 10.1007/s00059-020-04935-x. PMID: 32430520; PMCID: PMC7391397.
[4] Dilsizian V. Interpretation and clinical management of patients with “Fixed” myocardial perfusion defects: A call for quantifying endocardial-to-epicardial distribution of blood flow. J Nucl Cardiol. 2021 Apr;28(2):723-728. doi: 10.1007/s12350-020-02492-8. Epub 2021 Jan 7. PMID: 33415645.
[5] Patel KK, Spertus JA, Chan PS, Sperry BW, Al Badarin F, Kennedy KF, Thompson RC, Case JA, McGhie AI, Bateman TM. Myocardial blood flow reserve assessed by positron emission tomography myocardial perfusion imaging identifies patients with a survival benefit from early revascularization. Eur Heart J. 2020 Feb 1;41(6):759-768. doi: 10.1093/eurheartj/ehz389. PMID: 31228200; PMCID: PMC7828468.
