Neben konventionellen Röntgenaufnahmen spielen in der postmortalen Diagnostik moderne bildgebende Verfahren, wie Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT), eine zunehmende Rolle. Das Institut für Rechtsmedizin in Bern prägte den Begriff „Virtopsy®“ [21, 22, 23]. Die Erfahrungen der forensischen Radiologie mit postmortal erstelltem Schnittbildmaterial sind aufgrund der wenigen in der Vergangenheit erfolgten CT- und MRT-Untersuchungen an Leichen oder Leichenteilen noch nicht sehr umfangreich und beschränken sich meist auf Fallberichte mit eng begrenzten Fragestellungen, wie dem Fremdkörpernachweis, der Darstellung von Schuss- oder Stichkanälen (postmortal und vital) [12, 21], 3D-Rekonstruktionen der Verletzungen bei Frakturen nach Traumata [10] oder Identifizierungen [18]. Dazu finden sich in der Literatur ausführliche Einzelfallstudien, auch mit zusätzlichen Kontrastmittelinjektionen [20]. Erst seit jüngster Zeit wird sich der Validierung dieser Untersuchungstechniken in der erweiterten postmortalen Befunderhebung systematisch gewidmet [23]. Einen Sonderfall stellt dabei das Visible Human Project® [2] dar, das von der National Library of Medicine (NLM) geplant und realisiert wurde. Grundlage dieses Projektes bilden CT- und MRT-Bilder vollständiger menschlicher Leichen im Vergleich zu Ganzkörpergefrierschnitten in identischer Schnittführung.

Da es nicht ohne weiteres möglich ist, die Erkenntnisse der klinischen Radiologie auf die postmortale Befunderhebung zu übertragen, sind umfangreiche Untersuchungsserien erforderlich. Insbesondere die postmortalen Veränderungen an der Leiche, wie Autolyse, Hypostase, Totenstarre, fehlende Belüftung der Lungen oder Kruorgerinnsel, haben einen erheblichen Einfluss auf die postmortale Diagnostik mit Hilfe der Bildgebung. Das komplette Scannen einer verstorbenen Person mit CT und MRT erfordert einen hohen materiellen, personellen und finanziellen Aufwand. Systematische Untersuchungen einzelner organspezifischer Befunde und der postmortalen Veränderungen erfordern bei diesem Vorgehen eine aufwändige Logistik. Aus diesen Gründen sollten im Rahmen dieser Arbeit isolierte Leichenorgane vergleichend autoptisch und radiologisch untersucht werden. Das Herz stellt ein für diese Anforderungen geeignetes Organ dar. Es bietet ein breites Spektrum organspezifischer Befunde, die von pathologisch-anatomischer und forensischer Relevanz sind [17]. In der vorliegenden Arbeit sollte eine artefaktarme Methode zur Entnahme des Herzens entwickelt werden, die es gestattet, nach durchgeführter CT- und MRT-Untersuchung, die erhobenen Befunde mit makroskopischen und histologischen Veränderungen zu vergleichen.

Material und Methode

Insgesamt wurden bei 34 Leichen im Rahmen gerichtlicher Obduktionen die Herzen entnommen und vor der pathologisch-anatomischen Sektion CT-und MRT-Untersuchungen durchgeführt. Es handelte sich um 22 Männer, 11 Frauen und einen Knaben, die in einem Alter von 4–97 Jahren verstarben. Ein entsprechendes Votum der Ethik-Kommission der Otto-von-Guericke-Universität an der Medizinischen Fakultät liegt unter der Registriernummer 169/01 vor.

Sektionstechnik des Herzens

Nach der äußeren Besichtigung der Leiche wurde in Abweichung vom üblichen Vorgehen der Thorax einschließlich der Entnahme des Sternums eröffnet. Der frei liegende Herzbeutel wurde mit einem y-förmigen Schnitt eröffnet, die Herzbeutelflüssigkeit in einer Spritze zwischenzeitlich asserviert. Es folgte die Abbindung der Aorta und der A. pulmonalis sowie nach stumpfer Präparation der V. cava inferior und der linken Vv. pulmonales. Danach wurden die rechten Vv. pulmonales und die V. cava superior unterbunden. Nach Durchtrennung der Gefäße distal der Unterbindungen wurde das Herz isoliert, gewogen und unverzüglich in einen Plastikbeutel gelegt. Die Herzbeutelflüssigkeit wurde zugegeben und der Beutel weitgehend luftfrei und luftdicht verschlossen. Die CT- und MRT-Untersuchungen fanden 2–6 h danach statt. Am Folgetag wurden die Unterbindungen gelöst, und das Herz, nachdem das Blut abgelaufen war, erneut gewogen. Anschließend wurden die Vorhöfe und die supravalvulären Anteile der Aorta und der A. pulmonalis kurz über der Klappenebene abgesetzt. Im Wasserbad waren funktionelle Untersuchungen der passiven Klappenfunktion durch Aufschwemmen des Präparates möglich. Die Koronarien wurden von den Ostien bis in die Peripherie eröffnet. Für 3–6 Tage erfolgte eine Fixierung in 10-prozentiger gepufferter Formaldehydlösung. Danach wurde das Herz in Anlehnung an die bildgebenden Verfahren, vom Apex beginnend, parallel zur Klappenebene in 5 mm starke Scheiben geschnitten. So konnte ein unmittelbarer morphologischer Vergleich mit den radiologischen Bildern erfolgen. Neben der Durchführung eines standardisierten Histologieschemas (Tabelle 1) wurden alle makroskopisch und radiologisch auffälligen Areale histologisch untersucht (Hämatoxylin-Eosin-, Azan-, Elastica-van-Gieson- und Berliner-Blau-Färbung entsprechend den üblichen Färbeprotokollen).

Tabelle 1 Standardisiertes Histologieschema
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Computertomographie

Alle computertomographischen Untersuchungen wurden an einem Siemens Somatom Plus 4 Spiral-CT vorgenommen. Die Bilder wurden zur besseren Darstellung von Verkalkungen mit einer Weite von 2000 Hounsfield-Einheiten (HE) und einem Center von 200–500 HE gefenstert. Die Untersuchung erfolgte in kontinuierlicher Schichtführung; die Schichtdicke betrug 3 mm.

Magnetresonanztomographie

Die magnetresonanztomographischen Untersuchungen fanden an einem Magnetom Vision 1,5 Tesla der Firma Siemens statt. In einer konventionellen Kopfspule wurden vorwiegend klappenebenenparallele Schichtbilder mit einer Dicke von 4 mm angefertigt. Die Untersuchung erfolgte immer sowohl in T1- als auch in T2-Wichtung. Dabei kamen Spin-Echo- (se-), Turbo-Spin-Echo- (tse-) und Turbo-Inversion-Recovery- (tirm-) Sequenzen zum Einsatz.

Ergebnisse

Postmortale Veränderungen

Die inneren Totenflecke am Herzen waren im Sektionspräparat durch eine dunklere Färbung des Myokards erkennbar. In der MRT-Aufnahme mit T2-Wichtung (tirm) zeigten sich dazu bei Rückenlage der Leiche schwach hypodense Areale im septumnahen und seitenwandnahen Hinterwandbereich. Diese erlaubten die Zuordnung und zeichneten sich histologisch durch eine massive Blutfüllung der intramyokardialen Gefäße aus (Abb. 1). Die verminderten Serumanteile wurden als Ursache für das schwache Signal der inneren Totenflecke in der T2-Wichtung angegeben. In der Bildgebung erschienen die postmortalen Gerinnsel vorwiegend als in den Bluträumen liegende, unregelmäßig geformte Strukturen ohne direkten Wandkontakt (Abb. 2).

Abb. 1
figure 1

Innere Livores am fixierten Präparat und im T2-gewichteten (tirm) MR-Bild an der Hinterwand des linken Ventrikels, histologisch (HE-Färbung) prall mit Erythrozyten gefüllte intramurale Gefäße

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Abb. 2
figure 2

T2-gewichtete MR-Bilder mit rechtsventrikulären postmortalen Gerinnseln (a) und beginnenden Fäulnisgasblasen (b); aus vorwiegend Speckhautanteilen bestehendes, gemischtes postmortales Gerinnsel aus dem rechten Ventrikel und der A. pulmonalis

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Der radiologische Nachweis der frühen Fäulnisveränderungen erfolgte in erster Linie indirekt über die Gasbildung der Fäulnisbakterien und dessen Ansammlung in Form von Gasbläschen im Gewebe. Sie sind radiologisch schon zu einem Zeitpunkt nachweisbar, an dem es noch nicht zum Zusammenfließen der kleineren Gasblasen im Gewebe gekommen ist. Die Gasblasen waren sowohl computertomographisch als auch magnetresonanztomographisch auffällig (Abb. 3).

Abb. 3
figure 3

Von zentral beginnende Fäulnis am fixierten Präparat, im CT mit intrakavitären Fäulnisgasbläschen (b) und konfluierter Gasblase im rechten Ventrikel (c), im MRT T2-gewichtet mit gasbedingten Signalauslöschungen (a) und (c)

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Pathologische Befunde

Unter den 34 isolierten Herzen fanden sich 6 Fälle mit deutlichen Verkalkungen der Aortenklappe und 2-mal der Mitralklappe. Veränderungen der Herzklappen, die mit Kalkeinlagerungen einhergehen, sind in der Computertomographie in einem Fenster mit einer Weite von 2000 HE und einem Center zwischen 200–500 HE sehr zuverlässig nachzuweisen (Abb. 4). Die Klappenverkalkungen konnten exakt lokalisiert und beschrieben werden und zeigten in der Bildgebung eine korrekte Übereinstimmung mit dem makroskopischem Obduktionsbefund.

Abb. 4
figure 4

Aortenklappenverkalkung (a) in der CT (Bild unten links) mit Kalkbetonung an den Klappenrändern und den entsprechenden Signalauslöschungen (d) im MRT-Bild mit T1-Wichtung (Bild unten rechts); Verkalkung des linken Hauptstammes (b) und des R. interventricularis posterior (c); histologisches Bild (HE-Färbung): rechts oben

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Histologisch fanden sich neben den Residuen abgelaufener kardialer Ischämien auch kleinere Areale mit frischen Myokardnekrosen. Es kam in diesen Gebieten zu einer Homogenisierung des Sarkoplasmas mit zunehmendem Verlust der myokardialen Querstreifung, beginnender Karyolyse und verstärkter Eosinophilie. Im gesamten Untersuchungsgut war jedoch kein letaler Myokardinfarkt nachzuweisen, der aufgrund seiner Ausdehnung zu einer akuten linksventrikulären Insuffizienz hätte führen müssen. Es fand sich jedoch auf der Schnittfläche ein ca. 1×1 cm großer frischer Septuminfarkt (Abb. 5), der aufgrund seiner Lokalisation offenbar unter Einbeziehung des HIS-Bündels zu einem AV-Block III mit ventrikulären Frequenzen von <30/min führte und als Todesursache gewertet wurde. In dem T2-gewichteten (tirm) MR-Image fiel dieses Areal durch eine lokale Hypointensität des basisnahen Septums mit signalreicherem Randsaum auf. Dieser Bereich war deutlich gegenüber dem restlichen Myokard abzugrenzen. Die Signalinhomogenitäten sind als Ausdruck der differierenden Flüssigkeitszusammensetzungen anzusehen. Die Areale, in denen sich noch ein Ödem ausbilden konnte, zeigten sich im T2-gewichteten Bild signalreich. Die Gewebeanteile mit vital verringerter Blutzufuhr erzeugten ein deutlich schwächeres Signal. Dazu ließ sich in der makroskopischen Aufarbeitung das gezeigte korrespondierende Infarktgebiet nachweisen, das histologisch geschwollene, kernlose Myozyten und ein interzelluläres Ödem aufwies. Als Zeichen eines prolongierten Infarktgeschehens fanden sich auch Areale mit Granulationsgewebe.

Abb. 5
figure 5

Fixiertes Präparat (links) und T2-gewichtetes (tirm) MR-Bild (Mitte) eines akuten Infarktes (a), Infarktareal in HE-Färbung (rechts) mit kernlosen Kardiomyozyten und verstärkter Zytoplasmaeosinophilie (a), Granulozytose (b) und interstitiellem Ödem (c)

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Beim Nachweis von Kalzifikationen jeglicher Lokalisation und Genese erwies sich die CT als ein hervorragend geeignetes Mittel, auch bei fortgeschrittenen Fäulnisveränderungen. Kalzinosen waren wegen ihrer Fäulnisresistenz als Hyperdensitäten in der CT und als Signalauslöschungen in der MRT noch lange nach Todeseintritt auffällig. So war es möglich, mit der CT einen vollständigen Überblick über den Verkalkungsgrad der Koronarien zu erhalten, ohne jedoch eine Aussage über die resultierenden Lumenreduktionen tätigen zu können. Punktförmige Hyperdensitäten im Lumen des linken Ventrikels erwiesen sich als Papillarmuskelkalzinosen (Abb. 6) mit Betonung der Papillarmuskelspitzen.

Abb. 6
figure 6

Verkalkungen der Papillarmuskelspitzen am fixierten Präparat und in der CT, massive Kalkeinlagerungen im M. papillaris anterior (a und c) und dezent im M. papillaris posterior (b und d), histologisch Papillarmuskelspitzenquerschnitt mit deutlichen Kalkeinlagerungen (a) und angeschnittener Muskulatur (b), beide histologischen Bilder unten (HE-Färbung)

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In 13 Präparaten fielen Myokardbezirke auf, die in unterschiedlicher Lokalisation und Ausbreitung in kollagenes Bindegewebe umgewandelte Areale enthielten. Ihr Erscheinungsbild reichte von kleinen bindegewebigen Schwielen, wie sie im Rahmen der chronischen Koronarinsuffizienz auftreten, bis hin zu kompletten transmuralen kollagenen Narben, ohne Anteile von erhaltenem Restmyokard. Die Variationen des radiologischen Erscheinungsbildes waren entsprechend der unterschiedlichen histologischen Zusammensetzungen weit gefächert. Sie traten in Abhängigkeit von ihrem Kollagen- und Fettanteil und von ihrer Ausdehnung als lokale Hyperintensitäten unterschiedlicher Kontrastierung in der MRT mit T2-Wichtung in Erscheinung, die geeignet waren, in Kombination mit den erhobenen Koronarbefunden einen morphologischen Überblick zu vermitteln, der den pathologisch-anatomischen Befunden entsprach.

Im Untersuchungsgut fand sich kein akuter thrombotischer Verschluss eines Koronargefäßes. Es konnte jedoch ein thrombotischer Verschluss eines solitären Bypassgefäßes nachgewiesen und visualisiert werden. In dem den verkalkten R. interventricularis anterior (RIVA) überbrückenden aortokoronaren Venenbypass fand sich über der linken Vorderwand ein das komplette Bypasslumen ausfüllender Thrombus von 32-mm-Länge (Abb. 7a). In der CT zeigten sich deutliche, zum Teil kreisförmige Hyperdensitäten in atypischer Lage, die nicht einem Koronargefäß zugeordnet werden konnten. Auch am RIVA waren diese Veränderungen nachweisbar (Abb. 7b). In der MRT (T1-gewichtet) erkannte man den Thrombus signalinhomogen, von einer signalleeren Spange umgeben, die den in der CT nachgewiesenen Verkalkungen entsprach.

Abb. 7
figure 7

a Thrombotisch verschlossener Single-Venen-Bypass (a) auf den nahezu verschlossenen RIVA (b), deutliche Kalkeinlagerung in die Venenwand (c), Thrombuslage (d) in verkalktem Veneninterponat (e), Abb. 7b Thrombosierung des Single-Venen-Bypass aus Abb. 7a: links im CT-Bild: Hyperdensität der Venenwand durch Kalkeinlagerung (a) und des RIVA (b). Rechts im MRT-Bild: fehlende Darstellung der Venenwand (c) und des RIVA (d) durch verkalkungsbedingte Signalauslöschung; Leichenblut (e) und Gas im rechten Ventrikel

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Im Rahmen dieser Studie waren 12 Fälle mit z. T. schweren Linksherzhypertrophien oder kombinierten Rechts- und Linksherzhypertrophien aufgefallen. Es zeigten die fixierten Präparate und die T1-gewichteten (se) Aufnahmen eine massive linksventrikuläre Hypertrophie mit Kammerwandstärken bis zu 24 mm und Messwertübereinstimmungen von ±1 mm (Abb. 8). Histologisch fanden sich deutlich hypertrophierte Fasern mit z. T. bizarren Myozytenformationen und vergrößerten, hyperchromatischen Kernen. Hinsichtlich links- und rechtsventrikulärer Dilatation waren sowohl das Ausmaß der Dilatation als auch die Wandausdünnung im MR-Bild beurteilbar.

Abb. 8
figure 8

Massive linksventrikuläre Hypertrophie mit Narben eines Myokardinfarktes; links im fixierten Präparat und rechts im T1-gewichteten (se) MRT-Bild

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Eine in der makroskopischen Aufarbeitung sichtbare subepikardiale Blutung fiel initial aufgrund der sehr dezenten Signalunterschiede im T2-gewichteten (tirm) MRT-Bild nicht auf und konnte erst in der gezielten Suche einem schwach hypointensen Areal der linken Vorderwand zugeordnet werden. Histologisch waren keine Zeichen der Vitalität dieser Blutung im Sinne eines ausgeprägten Fibringerüstes oder Siderophagen zu finden.

Diskussion

Um den hohen materiellen, personellen und finanziellen Aufwand für systematische postmortale CT- und MRT-Untersuchungen zu reduzieren, entschieden wir uns im Gegensatz zu anderen Arbeitsgruppen [13, 23] isolierte Einzelorgane zu scannen.

Da die CT in der klinischen Radiologie bereits zur Quantifizierung koronarer Kalzifikationen etabliert wurde [8], war zu erwarten, dass sie auch postmortal ein sehr sicheres und aussagekräftiges Verfahren darstellt, um den Grad von Kalkeinlagerungen einzuschätzen. Kalk in Form von Kalziumhydroxylapatit ist eine röntgendichte Struktur [19]. Er erscheint deshalb in der CT hyperdens und verursacht ein reduziertes Signal in den MR-Bildern. Dieses Phänomen wurde 2001 von Rodrigez et al. [15] anhand des kalzifizierten myokardialen Tuberkuloms in vergleichbarer Weise beschrieben. Sowohl die Kalzinosen der Koronarien als auch die der Aorten- und Mitralklappe sind forensisch relevant, da der plötzliche Tod kardialer Ursache einen bedeutenden Teil der als natürlich erkannten Todesfälle in der Rechtsmedizin darstellt. Die radiologische Nachweisbarkeit ist exakt in Lokalisation und Ausdehnung und durch Fäulnis nicht limitiert, da die Verkalkungen dieser gegenüber sehr inert sind. Ähnlich wie Bisset [3] und Bisset et al. [4] sahen wir die Grenzen der diesbezüglichen radiologischen Diagnostik in der z. Z. noch fehlenden Aussagekraft über die hämodynamische Relevanz der erhobenen Befunde. Doch konnten in klinischen Studien [19] bei 94% der Patienten mit nachgewiesenen Koronarverkalkungen eine oder mehrere mindestens 75%ige Stenosierungen der Koronarien gefunden werden. Daraus resultiert auch für den postmortalen Kalknachweis eine deutlich erhöhte Wahrscheinlichkeit für relevante Stenosierungen. Da sicher auch in der Klinik die invasive Koronardiagnostik eines Tages durch die nichtinvasiven Verfahren abgelöst werden wird [16], kann diese Lücke in Zukunft wahrscheinlich mit Methoden, wie der Darstellung der Koronarien mit Kontrastmittel im MSCT („multislice computed tomography“) [11], oder die 3D-Rekonstruktion des Koronargefäßsystems [14] mit CT oder mit MRT [1] unter entsprechender Abwandlung auch postmortal zu schließen sein. Weitere Befunde, wie der Nachweis eines akuten Infarktareals, sollten unter Berücksichtigung der gezeigten Verkalkungen ein in sich schlüssiges Gesamtbefundbild ergeben. Vergleichbar verhält es sich mit dem radiologischen Kalknachweis an den Herzklappen.

Die MRT mit vorwiegend T2-Wichtung konnte sehr deutlich den einen akuten Myokardinfarkt dieser Studie zeigen (Abb. 5). Damit stützt unser Ergebnis die von Thali et al. [23] publizierten Ergebnisse, die entgegen Patriquin et al. [13] den Myokardinfarkt auch am kompletten Leichnam deutlich in seiner Lokalisation und Ausdehnung im MR-Bild mit T2-Wichtung abgrenzen konnten. Die entsprechenden Hypodensitäten decken sich auch mit den Ergebnissen von Hsu et al. [7], die myokardiale Infarktareale postmortem am formalinfixierten Präparat in der MRT visualisierten. Hypertrophe und dilatative Veränderungen des Herzmuskels können sehr exakt in der Bildgebung verdeutlicht werden. Sowohl in der CT als auch in der MRT ist die makroskopische Morphe des Herzens ausgezeichnet zu beurteilen. Die möglichen Aussagen beschränken sich nicht nur auf die Angabe von Wanddicken oder das Ausmaß von Dilatationen im Querschnitt des Herzens. Es wurden bereits für die vitalen Messungen Verfahren entwickelt, mit denen man die kardialen Volumina berechnen kann [5].

Für vitale Blutungen konnte von Thali et al. [23] der radiologische Nachweis im Gewebe mit wesentlich höheren Kontrasten in der MRT mit T2-Wichtung geführt werden. Damit ergibt sich aus der Kontrastierung in der T2-Wichtung schon ein erster Anhaltspunkt für die Unterscheidung zwischen vital und postmortal. Auch hier müssen weiterführende Untersuchungen folgen. Schwere kardiale Traumata mit Ausbildung einer Herzbeuteltamponade sollten zweifelsfrei mit der Bildgebung zu diagnostizieren sein. Dieser Nachweis wurde von Uchigasaki et al. [24] schon mit der Ultraschalluntersuchung postmortal geführt.

Mit dieser Studie sollte ein Beitrag zur Evaluation radiologischer Methoden für die postmortale Befunderhebung am Beispiel isolierter Leichenherzen gegeben werden. Es konnten sehr gute Übereinstimmungen zwischen den in der Bildgebung aufgefallenen Veränderungen und den histologisch gesicherten makroskopischen Befunden gezeigt werden. Weiterführend sollen andere isolierte Organe und Organsysteme mit der gleichen Methodik untersucht werden; einige Einzelergebnisse liegen vor [6, 9].