Charakterisierung atherosklerotischer Plaques am Beispiel der A. carotis mittels Histologie, CT und semiautomatischer Farbcodierung

Auf der Suche nach dem „vulnerablen Plaque“, der ein besonders hohes Risiko für Schlaganfall und Herzinfarkt besitzt, findet momentan ein Paradigmenwechsel statt. Anstelle des klassischen Stenosegrades gewinnt die Darstellung der Plaquemorphologie zunehmend an Bedeutung. Fragestellung: Ziel dieser Arbeit ist es, die Fähigkeiten eines modernen 16-Kanal-CT hinsichtlich der Auflösung des Plaqueinneren bei Atherosklerose der Karotiden zu untersuchen und den Halo-Effekt in vivo zu erforschen. Methoden: Für die Studie wurden von 28 Patienten mit bekannter, symptomatischer Karotisstenose vor der gefäßchirurgischen Intervention CT-Bilder angefertigt, die nachfolgend mit der Histologie der Gefäßpräparate korreliert wurden. Auf diese Weise konnten die mikroskopisch identifizierten Lipidkerne im CT-Bild eingezeichnet und hinsichtlich ihrer Fläche und Dichtewerte evaluiert werden. In einem weiteren Schritt führten 2 Radiologen in Unkenntnis der histologischen Ergebnisse unabhängig voneinander eine Befundung durch und markierten mutmaßliche Lipidkerne. Zudem wurden sowohl in der verblindeten als auch in der histologiekontrollierten Auswertung die Plaquetypen anhand der AHA-Klassifikation bestimmt. Ein dritter Befundungsdurchgang geschah unter Zuhilfenahme einer von uns entwickelten Software, die CT-Bilder farbkodiert um die Detektion der Lipidkerne zu verbessern. Anhand der Farbkodierung wurde zudem ein Indexwert errechnet, der eine objektive Zuordnung zur AHA-Klassifikation ermöglichen sollte. Von 6 Patienten wurde zusätzlich noch eine native CT-Aufnahme angefertigt, die durch MPR exakt an die Kontrastmittelserie angeglichen wurde. Auf diese Weise konnte der Halo-Effekt, der die Plaqueanteile im lumennahen Bereich überstrahlt, quantifiziert und charakterisiert werden. Ergebnisse: Während die Einstufung in die AHA-Klassifikation sowohl durch den Befunder als auch durch den Softwarealgorithmus eine hohe Korrelation mit der Histologie aufweist (Typ IV/Va: 89 %, Typ Vb: 70 %, Typ Vc: 89 %, Typ VI: 55 %), ist die Detektion der Lipidkerne in beiden Fällen nicht ausreichend gut und die Befunderabhängigkeit zu groß (Cohens Kappa: 18 %). Eine Objektivierung der AHA-Klassifikation der Plaques durch Indexberechnung nach Farbkodierung scheint möglich, wenn auch dem Befunder nicht überlegen. Die fibröse Kappe kann nicht abgegrenzt werden, da Überstrahlungseffekte des Kontrastmittels dessen HU-Werte verfälschen. Dieser Halo-Effekt zeigte sich im Median 1,1 mm breit mit einer Standardabweichung von 0,38 mm. Eine Abhängigkeit von der Kontrastmitteldichte im Gefäßlumen konnte dabei nicht nachgewiesen werden. Der Halo-Effekt fiel im Median um -106 HU/mm ab, bei einer Standardabweichung von 33 HU/mm. Schlussfolgerung: Die CT-Technologie zeigt sich, was die Darstellung von einzelnen Plaquekomponenten angeht, den bekannten Fähigkeiten der MRT noch unterlegen, insbesondere in Bezug auf die fibröse Kappe. Ihre Fähigkeiten liegen bisher eher in der Einstufung von Plaques in eine grobe Klassifikation, angelehnt an die der AHA. Die klinische Relevanz dessen jedoch gilt es in Zukunft in größeren Studien weiter zu untersuchen. Auch lässt die Weiterentwicklung der Computertomographie auf eine zukünftig höhere Auflösung der Plaquemorphologie hoffen.

Searching for the "vulnerable plaque", a high-risk plaque for events such as stroke or myocardial infarction, a paradigm shift is taking place. Instead of the classical measurement of stenosis, the characterization of plaque morphology is of growing importance. Problem: It is the goal of this work to research the abilities of a modern 16-channel MSCT in regard to displaying the internal plaque morphology in carotid artery sclerosis and to characterize the halo effect of the contrast agent in vivo. Methods: 28 patients with known symptomatic carotid stenosis were included in the study. They all underwent CT angiography before vessel surgery. The resulting images were matched and compared to the histology of the plaque specimens. By this means, it was possible to identify and mark the lipid cores in the CT images which could then be evaluated in terms of area and density. In a second step, 2 experienced radiologists that were blinded to these results, had to identify seperately lipid cores on the images. Furthermore, an AHA classification was done on an image level. A third evaluation of the images was done using a software developed in our group that color mapped the vessel area in order to standardize and fasciliate the identification of lipid cores. By calculation of an index number, a differenciation of the AHA class was attempted. Of 6 of the study´s patients, an additional native CT scan was made which was then matched to the contrast CT images by MPR. By this way, a characterization and quantification of the Halo effect was made possiple. Results: The classification of the plaques according to the AHA criteria shows both by the radiologist and by the software algorithm good correlation to histology (Typ IV/Va: 89 %, Typ Vb: 70 %, Typ Vc: 89 %, Typ VI: 55 %). The detection of lipid cores is insufficient and the interobserver variability is high (cohens´s kappa: 18%). The standardized AHA classification by software shows useful but not better than the radiologist. The fibrous cap cannot be differenciated because of irradiation effects (halo) of the contrast agent that ruin the CT numbers of the near-luminal area. The halo effect showed a with of 1,1 mm (median) and a standard deviation of 0,38 mm. This effect seems to be independent from the contrast density in the vessel lumen. Conclusion: The CT technology still seems to be inferior to MRT when it comes to differenciation of the single plaque components, especially the fibrous cap. Its capabilites are the classification of plaques according to AHA criteria. The clinical relevance of the latter has to be further investigated. The future developement of the CT technology has to increase the resolution of the plaque morphology.