Der akute Thoraxschmerz ist aufgrund der häufig unspezifischen Klinik weiterhin eine der großen klinischen Herausforderungen in der Notfalldiagnostik. Verschiedene Differenzialdiagnosen müssen bedacht werden, einige davon sind potenziell lebensbedrohlich. Eine CT-basierte Abklärung vaskulärer thorakaler Notfälle kann in 3 Kategorien unterteilt werden: Lungengefäße (Lungenembolie), Aortenpathologie (akutes Aortensyndrom) sowie koronare Herzerkrankung (KHK). Alle Krankheitsbilder erfordern eine rasche, verlässliche und effektive Diagnostik als Basis für weiterführende Therapieentscheidungen.

Bildgebung

Ein einfaches, rund um die Uhr verfügbares und objektives Schnittbildverfahren steht mit der neuesten Mehrschicht-Spiral-CT-(MSCT-)Generation zur Verfügung. Diese sog. „Ein-Stopp-Strategie“ wird im angloamerikanischen Sprachraum auch unter dem Schlagwort „triple rule-out™“ subsummiert [1]. Bereits 2005 wurden Untersuchungsprotokolle für 16-Schicht-Scanner vorgeschlagen, um eine nichtinvasive kardiale Bildgebung auch unter Notfallbedingungen zu etablieren [2]. Mittlerweile kann die Abklärung koronarer Fragestellungen mit Hilfe von Geräten, die weniger als 16 Schichten simultan akquirieren, aufgrund der vorliegenden Daten aus Metaanalysen als obsolet angesehen werden [3]. In jedem Fall sollte daher im Vorfeld grundsätzlich abgeklärt werden, ob eine CT-Angiographie (CTA) der Koronarien mit der zur Verfügung stehenden Technologie auch unter Notfallbedingungen möglich ist.

Die Wahl des aufwendigeren Untersuchungsprotokolls mit EKG-Synchronisation (synonym werden EKG-Gating, -Triggerung und -Abgleich verwendet) wird durch die Frage bestimmt, ob eine KHK bzw. eine Pathologie der Aorta ascendens in der Differenzialdiagnostik zu berücksichtigen sind. Dies erfordert eine enge Abstimmung zwischen klinischen Zuweisern und Radiologen, um auch unter Strahlenschutzgesichtspunkten eine optimale und individuelle Triage der Patienten vorzunehmen.

Akute Lungenembolie

Eine akute Lungenembolie (LE) kann schnell und unvorhersehbar eintreten und ist eine diagnostische Herausforderung, nicht zuletzt aufgrund der häufig unspezifischen Klinik der Patienten [4]. Verschiedene klinische Scores sind entwickelt worden, um eine individuelle Einschätzung des aufnehmenden Arztes zu objektivieren, z. B. mittels des etablierten Wells-Score [5]. Eine CTA der Pulmonalgefäße unter Notfallbedingungen wird heute als Methode der Wahl für Patienten mit einer mittleren und hohen klinischen Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer LE angesehen [6]. Für ambulante Patienten mit einer niedriggradigen Wahrscheinlichkeit beinhaltet die kosteneffizienteste Methode eine vorgeschaltete Bestimmung von Fibrinspaltprodukten (D-dimere aus dem Plasma des Patienten [7]).

Für die CT-Abklärung der LE besteht generell keine Notwendigkeit einer EKG-Synchronisation, alle Fragestellungen sind hinreichend mit einer Standarduntersuchung zu beantworten [8, 9]. Bereits für 4-Schicht-Scanner wurden exzellente negative Vorhersagewerte berichtet. Neben dem direkten Embolusnachweis können auch sekundäre Veränderungen im Rahmen dieses Krankheitsbildes nachgewiesen werden (Abb. 1). Dies beinhaltet Abschnitte erhöhter Transparenz als auch Bereiche mit erhöhter Dichte im Lungenparenchym [10]. Rechtsherzbelastungszeichen können indirekt aus einer Erweiterung des rechten Vorhofs und des rechten Ventrikels abgeleitet werden [11]. Als weiteres Zeichen wird die paradoxe Septumbeweglichkeit angesehen, diese äußert sich in der CT als Streckung des interventrikulären Septums bzw. als eine Ausbiegung in den rechten Ventrikel [12]. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Methode ergibt sich aus der häufig unspezifischen Klinik der Patienten. Während die szintigraphischen und angiographischen Verfahren primär auf den Embolienachweis fokussieren, können mit der CT auch alternative Diagnosen wie beispielsweise Pneumonien, Tumoren, Oberbauchprozesse zusätzlich zu oder statt einer LE abgebildet werden [13].

Abb. 1
figure 1

Ausgedehnte zentrale und segmentale Lungenembolie (weiße Pfeile) mit nachgeschaltetem pleuraständigem Infiltrat im linken Unterlappen (Asterix). Zusätzliche Zeichen der Rechtsherzinsuffizienz mit paradoxer Septumbeweglichkeit (schwarze Pfeile)

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Akutes Aortensyndrom

Im klinischen Alltag ist die MSCT in vielen Zentren Untersuchungsverfahren der ersten Wahl zur Abklärung akuter Aortenpathologien. Plötzlich auftretender Schmerz wird als klinisches Zeichen angeführt. Meist liegen zusätzlich ein schlecht eingestellter Hypertonus oder eine bekannte Bindegewebeerkrankung vor (Marfan, Ehlers-Danlos). Diese sind die Basis für intramurale Hämatome, Dissektionen und Aortenaneurysmata und -rupturen. Die MSCT gilt als Goldstandard zur nichtinvasiven Abklärung dieser Fragestellungen. Allerdings ist die Pathologie in der Regel nicht auf die thorakale Aorta beschränkt; so ist beispielsweise eine Abbildung der iliakalen und femoralen Strombahn, auch im Hinblick auf eine eventuelle endovaskuläre Therapieoption, gefordert. Weitere Vorteile einer kombinierten Abklärung der thorakalen und abdominellen Aorta sind eine nur einmalige Kontrastmittelapplikation sowie die vollständige Abbildung dieser funktionellen Einheit in einer Untersuchung.

Auch hierbei gilt, dass dies bereits mit 4-Schicht-Scannern unter Anwahl entsprechender Akquisitionsparameter technisch umgesetzt werden kann und mit 16-Schicht-Geräten die Abklärung in Submillimeterkollimation während einer Atemanhaltephase möglich ist.

Eine EKG-Synchronisation vermindert die Problematik fortgeleiteter Herzpulsationen, was insbesondere bei Dissektionen, auch in Abhängigkeit von der jeweiligen Herzphase (Diastole, Systole) und dem damit verbundenen Füllungszustand im wahren und falschen Lumen hilfreich sein kann.

Allerdings wird das Untersuchungsvolumen in der z-Achse speziell für ≤16-Schicht-Scanner durch die niedrige Tischvorschubgeschwindigkeit limitiert. So benötigt man für 30 cm Scanlänge abhängig von der Herzfrequenz des Patienten mindestens 33 s, wobei dann auch entsprechende Atemartefakte zu erwarten sind.

Ein pragmatischer Ansatz sieht vor, für Fragestellungen, die dezidiert die Aorta ascendens betreffen, eine EKG-Synchronisation zu prüfen (Abb. 2). Unter Gesichtspunkten des Strahlenschutzes und praktischer Überlegungen hinsichtlich des Scanprotokolls, insbesondere der Scanlänge, sind in der Regel alle klinischen Fragestellungen, die den Aortenbogen, die Aorta descendens sowie die abdominelle Aorta betreffen, auch ohne EKG-Synchronisation zu beantworten (Abb. 3).

Abb. 2
figure 2

Retrospektiv gegateter Datensatz zur Darstellung der Aorta ascendens. Nachweis einer Aortendissektion Grad Stanford A mit Nachweis einer Kommunikation zwischen wahrem und falschem Lumen (sog. „entry“, Pfeile)

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Abb. 3
figure 3

Gedeckte thorakale Aortenruptur mit ausgedehntem frischem Wandhämatom. Diese Untersuchung mit einer Standarddatenakquisition an einem 16-Schicht-Scanner ermöglicht eine genaue Beurteilung der anatomischen Verhältnisse mittels individuell angepasster Nachverarbeitung, z. B. anhand parasagittaler und parakoronarer multiplanarer Reformationen (MPR). Auch ohne EKG-Abgleich des Datensatzes sind nahezu keine fortgeleiteten Herzpulsationen im Aortenbogen und in der deszendierenden thorakalen Aorta sichtbar. Lediglich im Bereich der Aorta ascendens und kardial finden sich einzelne Pulsationsartefakte (Pfeile)

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Grundsätzlich hat sich die CTA als verlässliches und akkurates Verfahren für aortale Fragestellungen bewährt und ist speziell unter Notfallbedingungen die Methode der Wahl [14, 15].

Bei einer EKG-Synchronisation unterscheidet man prinzipiell 2 verschiedene Techniken: Bei der prospektiven Triggerung (sog. „Step-and-shoot“-Technik) erfolgt eine sequenzielle Datenakquisition (im Idealfall in der Ruhephase des Herzens). Der Zeitpunkt des Scans wird zuvor vom Anwender festgelegt, hierzu erfolgt eine semiautomatische Vorhersage des optimalen Zeitpunkts anhand des bis dato aufgezeichneten EKGs. Das retrospektive Gating erlaubt hingegen eine nachträgliche Bildrekonstruktion eines akquirierten Spiraldatensatzes. Durch die überlappende Datenakquisition mit extrem niedrigen Pitchwerten ist so eine Rekonstruktion zu jedem Zeitpunkt der Herzphase und damit ein direkter Bezug zum EKG des Patienten möglich, allerdings auf Kosten einer höheren Strahlenexposition.

Ausschluss KHK

Die Indikationsstellung zur Untersuchung erfordert ein Umdenken von Zuweisern und Radiologen, da es primär um den Ausschluss einer signifikanten KHK, insbesondere bei Patienten mit einer niedrigen Prätestwahrscheinlichkeit, geht (Abb. 4, Abb. 5).

Abb. 4
figure 4

38-jährige weibliche Patientin mit Schwindel und akutem Thoraxschmerz. Ausschluss einer hämodynamisch relevanten KHK. Unauffällige Darstellung der Koronararterien (<65 Schläge/min). Obere Reihe: LAD, untere Reihe links LCX, rechts RCA. LAD „left anterior descending artery“ – R. interventricularis anterior der A. coronaria sinistra,, LCX „left circumflex coronary artery“ – R. circumflexus der A. coronaria sinistra, RCA „right coronary artery“ – A. coronaria dextra

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Abb. 5
figure 5

68-jährige weibliche Patientin mit Myelofibrose. Im Rahmen der initialen Tumorabklärung wurden subjektive AP-Beschwerden geäußert. Obere Reihe links LAD, Mitte RCA, rechts LCX; untere Reihe: RCA. Nachweis einer mäßiggradigen Stenose der RCA im mittleren Abschnitt (weiße Pfeile, 50–70%). Zusätzlich Nachweis einzelner, hämodynamisch nicht relevanter Koronarkalzifikationen in der LAD und RCA (schwarze Pfeile). Unauffällige Darstellung des LCX (<65 Schläge/min). Konservative Therapie. AP Angina pectoris, RCA „right coronary artery“ – A. coronaria dextra, LAD „left anterior descending artery“ – R. interventricularis anterior der A. coronaria sinistra, LCX „left circumflex coronary artery“ – R. circumflexus der A. coronaria sinistra

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Ein retrospektiver gegateter Datensatz ist nach heutigem Stand der Literatur erforderlich, ggf. kann diese Ausschlussdiagnostik in naher Zukunft auch durch prospektiv getriggerte Datensätze erfolgen [16].

Eine Kombinationsuntersuchung zur Analyse des Lungenparenchyms, der Gefäßdarstellung des Brustkorbs sowie der Koronarien und des Herzens ist mit der neuesten Scannertechnologie auch außerhalb spezialisierter Zentren möglich (256-Schicht-, 320-Schicht-MSCT; Dual-source-Technologie [17, 18]). Die minimale räumliche Auflösung beträgt in allen 3 Raumebenen jeweils ca. 0,5–0,6 mm, die zeitliche Auflösung 83–180 ms bei Detektorbreiten von 1,9–16 cm. Kritisch bleibt weiterhin die minimale zeitliche Auflösung kleinster bewegter Strukturen wie der Koronarien: Diese ist selbst mit modernsten Scannern (im Vergleich zu den Ruhezeiten des Herzens) immer noch limitiert [19]. Der Einsatz von Betablockern ist erforderlich, um die Herzfrequenz auf etwa 60–65 Schläge/min zu beschränken. Unter echten Notfallbedingungen ist andererseits nicht immer genug Zeit, um eine solche vergleichsweise zeitintensive Prämedikation vorzunehmen, und es sind die üblichen Kontraindikationen für eine Betablockergabe zu berücksichtigen (z. B. dekompensierte Herzinsuffizienz, starke Hypotonie, Bradykardie, AV-Block >1. Grades, Asthma bronchiale).

Für eine kombinierte Abklärung kommen insbesondere Patienten mit einer intermediären Pre-test-Wahrscheinlichkeit für eine KHK in Frage [20]. Vor kurzem wurde hierzu ein Flussdiagramm in einem Konsensuspapier der North American Society of Cardiac Imaging und der European Society of Cardiac Imaging vorgestellt [21]. Demnach ist die MSCT speziell dann sinnvoll, wenn es um einen Ausschluss einer KHK bei Patienten mit normalen bzw. inkonklusiven Laborbefunden und negativem EKG geht, bei denen klinisch weiterhin der Verdacht auf eine KHK besteht (Abb. 6 a, b). Andererseits ist es ebenfalls wichtig zu betonen, dass die CTA der Koronarien keinen Informationsgewinn bei Patienten mit bereits bekannter KHK oder einer hohen Pre-test-Wahrscheinlichkeit bietet [22].

Abb. 6
figure 6

a Flussdiagramm für Patienten mit einem unklaren thorakalen Schmerzereignis, bei denen eine KHK differenzialdiagnostisch zu berücksichtigen ist. Für Patienten mit einer bekannten KHK bzw. einer hohen Pre-test-Wahrscheinlichkeit ist eine Herzkatheteruntersuchung in Interventionsbereitschaft empfohlen. Bei nichtspezifischen Symptomen und Befunden kann eine MSCT-Angiographie der Koronarien zum Ausschluss einer KHK erfolgen. b Abhängig von den Ergebnissen der koronaren CTA kann der Patient entweder entlassen werden (Ausschluss einer relevanten KHK) oder sollte beim Nachweis einer hämodynamisch relevanten Stenose für eine weiterführende Diagnostik und evtl. Therapie (stationär) aufgenommen werden. Bei nichtdiagnostischen Untersuchungen oder inkonklusivem Ergebnis wird ein weiterführender Stresstest angeraten. (Mod. nach [21]). NSTEMI „non-ST-segment elevation myocardial infarction“, STEMI „ST-segment elevation myocardial infarction“

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Kontrastmittelapplikation

Die Kontrastmittelgabe und speziell das Kontrastmitteltiming sollten an die verschiedenen Differenzialdiagnosen, die beantwortet werden müssen, angepasst werden. Für die Abklärung des unklaren Thoraxschmerzes ist zu berücksichtigen, dass sich durch die EKG-Synchronisation noch verhältnismäßig lange Untersuchungszeiten ergeben (ca. 20 s). Weiterhin sollten sowohl die pulmonale als auch die Aortenstrombahn gut, d. h. mit einem Zielwert von 300 HE, kontrastiert sein. Die Kontrastmittelgabe sollte über einen längeren Zeitraum erfolgen (ca. 30 s), eine individuelle Anpassung der Flussrate (z. B. in Abhängigkeit vom Körpergewicht) kann zusätzlich erfolgen. Eine Jodapplikationsrate von 1,5 g/s und mehr ist hierbei wünschenswert, ein 18-G-Zugang daher erforderlich.

Die individuelle Anpassung der Kontrastmittelgabe ist neben der Regulation der Herzfrequenz des Patienten die größte Fehlerquelle der Untersuchung. Die individuelle Anpassung kann entweder über einen Testbolus oder mit einer ROI- (Region-of-interest-)Messung in der Aorta ascendens erfolgen. Doppelkopf-Powerinjektoren sind hierbei sinnvoll, um auch einen NaCl-Bolus ergänzend einsetzen zu können. Ein solches Vorgehen ermöglicht auch unter Notfallbedingungen eine adäquate Bildqualität. Kontrastmittelprotokolle für die Abklärung des akuten Thoraxschmerzes können noch weiter verfeinert werden, beispielsweise über bi- und multiphasische Injektionsprotokolle sowie eine körpergewichtsadaptierte Anpassung der Injektionsraten und des Gesamtvolumens bei gleich bleibender Injektionszeit [23, 24].

Eine hohe Jodapplikationsrate kann mit verschiedenen Jodkonzentrationen (in der Regel 300–400 mg Jod/ml) erzielt werden, lediglich eine Berechnung der Flussrate/des Gesamtvolumens in Bezug auf die gewünschte Jodapplikationsrate ist notwendig. So wurden von Johnson et al. [25] 130 ml KM (370 mg Jod/ml) bzw. 160 ml (300 mg Jod/ml) bei einer Jodapplikationsrate von 1,7 g/s vorgeschlagen. Weiterhin sollte für eine Vasodilatation der Koronarien während der Datenakquisition eine Standardgabe von Nitroglycerin (GLN, 2 Hübe) sublingual unmittelbar vor der Untersuchung auf dem CT-Tisch erfolgen [19]. Das Atemkommando erfolgt dahingehend, dass eine tiefe Einatmung und damit die Effekte eines Valsalva-Manövers mit konsekutiv zweigeteiltem Kontrastmittelbolus in den Lungengefäßen vermieden werden. Ein solch kurzfristig verminderter Kontrast in den Pulmonalarterien wird pathophysiologisch über einen gesteigerten Rückfluss aus der V. cava inferior zum rechten Herzen erklärt [26]. Eine mittlere Atemanhaltephase ist demnach ausreichend.

CT-Untersuchungsprotokolle

Fragestellungen, die isoliert die Lungengefäße, den Aortenbogen bzw. die deszendierende Aorta betreffen, können bereits mit einer herkömmlichen Datenakquisition, im Idealfall mit (Sub-)millimeterkollimation beantwortet werden (Tab. 1). Der Einsatz eines EKG-Abgleichs ist jedoch auf wirkliche Notfälle zu beschränken – z. B. mit der Differenzialdiagnose KHK bzw. akute Pathologie der Aorta ascendens (Tab. 2).

Tab. 1 CT-Protokolle für unterschiedliche Klassen von MSCT-Scannern zur „Standard“-Notfalluntersuchung thorakaler Fragestellungen – Akquisitionsparameter inkl. Kontrastmittelapplikation und Rekonstruktionsparameter
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Tab. 2 CT-Protokolle für unterschiedliche Klassen von MSCT-Scannern zur Notfalluntersuchung thorakaler Fragestellungen mit EKG-Synchronisation des Datensatzes – Akquisitionsparameter inkl. Kontrastmittelapplikation und Rekonstruktionsparameter
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Fazit für die Praxis

Mit modernen MSCT-Scannern ist eine robuste und schnelle Abklärung des unklaren thorakalen Schmerzereignisses unter Notfallbedingungen technisch möglich. Speziell Scanner der neuesten Generation bieten eine gute Bildqualität selbst bei höheren Herzfrequenzen, sodass ggf. auf die Prämedikation mit Betablockern verzichtet werden kann [19]. Speziell für die Dual-source-CT liegen erste Studienergebnisse vor, die eine Sensitivität der Methode von 98% zur Ursachenfindung der klinischen Symptome und einen negativen prädiktiven Vorhersagewert von 100% für den Ausschluss einer KHK berichten [27]. Verbindliche Absprachen und strenge Indikationsstellungen gemeinsam mit den zuweisenden Kollegen sind insbesondere bei jüngeren Patienten aus Strahlenschutzgesichtspunkten erforderlich [28]. Gegebenenfalls können hier in naher Zukunft durch jüngste technologische Entwicklungen (thorakales Gating, DSCT-Akquisiton mit höheren Pitchwerten, sequenzielle Snapshottechnik) noch weitere Verbesserungen erzielt werden [15, 17, 29].

Ob die MSCT/DSCT auch unter evidenzbasierten Gesichtspunkten überzeugt bzw. für die Allgemeinheit kosteneffizient ist [30], bleibt Untersuchungen in weiteren prospektiven Studien vorbehalten, speziell wenn Patienten aufgrund einer negativen MSCT-/DSCT-Untersuchung ohne weitere Diagnostik (und Therapie) entlassen werden.