Team

PD Dr. med.
Johannes Siebermair, MHBA

Jana Kupusovic

Dr. med.
Elena Pesch

Themen

Herzrhythmusstörungen stellen aufgrund der zunehmenden Häufigkeit, der damit verbundenen Morbidität und Mortalität und insbesondere der komplexen Diagnostik und Therapie eine Herausforderung für die moderne kardiovaskuläre Medizin dar. Für eine zielgerichtete, patienten-individualisierte Therapie von Herzrhythmusstörungen bedarf es eines fundierten Verständnisses des zugrundeliegenden Mechanismus der Arrhythmie. Die Arbeitsgruppe Multimodales Imaging in der Rhythmologie beschäftigt sich mit der Identifikation und genauen Charakterisierung von Arrhythmiemechanismen mit Hilfe moderner bildgebender Verfahren. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Klinik für Nuklearmedizin sowie dem Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie. Mit der Schwerpunktprofessur Nuklearkardiologie (Univ.-Prof. Dr. med. C. Rischpler) existiert am Standort eine Kooperation, welche die Umsetzung dieser innovativen Bildgebungskonzepte ermöglicht. Durch diese Kooperation gelingt es, funktioneller Bildgebungsinformationen moderner SPECT und PET Technologien mit innovativen Radionukliden mit morphologischen Bildgebungsinformationen (CT oder MRT) im Sinne einer Hybridbildgebung zu erfassen. Insbesondere im Bereich des PET/MRTs nimmt das Universitätsklinikum Essen eine Vorreiterrolle ein, als dass hier seit März 2012 einer der ersten integrierten PET/MRT Scanner für die simultane Akquisition von PET Daten sowie eines 3 Tesla MRTs zur Verfügung steht.

Projekte

Innervationsanalyse

Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Charakterisierung des Einflusses des autonomen Nervensystems (Sympathikus und Parasympathikus) auf die Entstehung von Herzrhythmusstörungen in Kooperation mit der Klinik für Nuklearmedizin. Das zugrundeliegende Prinzip dieser Untersuchung ist, dass ein künstlich hergestellter Metabolit analog zu einem körpereigenen Stoff im Körper aufgenommen wird, mit einer gering radioaktiven Substanz markiert und intravenös verabreicht wird und hierauf ein funktionelles Bild des Stoffwechselvorganges aufgezeichnet wird. Neben dem Einsatz dieser Bildgebung in Patienten mit angeborenen Arrhythmiesyndromen untersuchen wir aktuell diese Bildgebung in Hinblick auf eine Risikostratifizierung in Patienten mit Myokarditis zusammen mit komplexen EKG-Analysen (Herzfrequenzvariabilität mit Analyse der drei Frequenzbänder).

Abbildung 1. Getrennte Analyse der sympathischen Innervation des rechten und linken Ventrikels mittels 123I-MIBG SPECT/CT

Abb.1 Adaptiert nach: Siebermair J et al., Int J Cardiol. 2020
Abb. 2 Adaptiert nach: Siebermair J, Marrouche N. et al., JACC Clin Electrophys. 2017.
Abb. 3

Atriales remodeling

Auf Vorhofebene stellt die Charakterisierung des arrhythmogenen Substrates in Patienten mit Vorhofflimmern einen wesentlichen Schwerpunkt der Arbeitsgruppe dar. In Kooperation mit dem Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie haben wir am Standort eine bildgebende Untersuchungsmodalität zur Quantifizierung des atrialen Remodellings (Fibrosierung) mittels Gadolinium-unterstützter MRT etabliert.

Abbildung 2. Erstellung eines dreidimensionalen Abbildes des linken Vorhofes mit Kodierung des Fibrosierungsgrades.
Im ersten Schritt wird auf einem 3-Tesla MRT Scanner 15-20 Minuten nach Kontrastmittelapplikation das MRT Bild erstellt (Step 1). Hierauf erfolgt die Identifikation und Abgrenzung der endo- und epikardien linksatrialen Myokardwände (Step 2). Es erfolgt die Quantifizierung des atrialen Remodellings (Fibrosierung) anhand des relativen Intensitätssignales des Gadolinium-hältigen Kontrastmittels (Step 3). Im vierten Schritt wird ein dreidimensionales Abbild des linken Vorhofes mit der Information des Fibrosegrades gerendert.

Die Gadolinium-unterstützte Magnetresonanztomographie basiert dabei auf dem Prinzip, das vergrößerte Extrazellulärvolumen im Rahmen der atrialen Fibrosierung zu visualisieren und stellt somit eine rein morphologische Bildgebungsmodalität dar. In Kooperation mit der Klinik für Nuklearmedizin arbeiten wir an der Möglichkeit, den strukturellen Umbau im Rahmen von Vorhofflimmern mittels funktioneller hochauflösender Methoden der Nuklearmedizin in Hinblick auf atriale Inflammation (Tracer 18F-FDG, radioaktiv markierter Zucker) zu untersuchen.

Abbildung 3. 18F-FDG Aufnahme in einem 55-jährigem Patienten mit persistierendem Vorhofflimmern

Einsatz innovativer Radionuklide im Rahmen der Risikostratifizierung für atriale und ventrikuläre Arrhythmien

Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist der Einsatz neuartiger innovativer PET-Tracer in der kardialen Diagnostik zur Charakterisierung eines arrhythmogenen Substrates wie auch zur Visualisierung von therapeutischen Eingriffen am Herzen im Rahmen der Ablation von Arrhythmien. Hier untersuchen wir den Einsatz des Tracers 68Ga-FAPI in Patienten nach Myokardinfarkt. Dieser Inhibitor des Fibroblastenaktivierungsproteins-alpha ermöglicht in hochauflösender Fusionsbildgebung mit dem CT bzw. MRT den Nachweis einer lokalen kardialen Fibroblastenaktivierung nach einem Trauma (Ischämie nach Myokardinfarkt). Ziel ist eine Verbesserung der Risikostratifizierung nach Myokardinfarkt durch Charakterisierung des Remodelling nach der Ischämie. Zudem setzen wir diese Bildgebung in der Visualisierung von Ablationsläsionen nach Radiofrequenz- und Cryoballon-Ablation im Rahmen der interventionellen Therapie von Vorhofflimmern ein.

Abbildung 4. Nachweis der lokalen 68Ga-FAPI Akkumulation als Surrogat für lokale Fibroblastenaktivierung nach Myokardinfarkt. Es zeigt sich ein exzellenter Match zwischen dem Infarktgefäß (rechte Spalte) und dem lokalen Traceruptake.

Abb.4