Magnetresonanztomographie und aktive kardiale Implantate

Die Interaktionen von aktiven kardialen Implantaten mit den Magnetfeldern eines Magnetresonanztomographen sind oft beschrieben und diskutiert worden. Sie sind vielfältig und äußerst komplex, lassen sich aber auf drei wesentliche Aspekte eingrenzen: ferromagnetische Effekte, Induktion von Spannungen und fokale Erwärmungen. Die ferromagnetischen Interaktionen spielen bei den modernen Implantaten die geringste Rolle, da die Zug- oder Drehkräfte, die beim Hineinfahren in die Scannerbohrung bzw. im Inneren der Bohrung zwar Missempfindungen, aber keine Dislokationen des Aggregats auslösen können [4]. In früheren Aggregatmodellen verwendete Reed-Schalter, die für die Aktivierung eines asynchronen Stimulationsmodus oder der antitachykarden Funktionen genutzt wurden, sind bei den modernen Geräten durch elektrische Hall-Sensoren ersetzt worden. Die Reed-Schalter öffneten und schlossen sich im Umfeld eines MRT unvorhersehbar, mit daraus resultierendem wechselhaftem Stimulationsverhalten des Aggregats oder, im Fall von ICD, Reaktivierung der antitachykarden Funktion. Hall-Sensoren bleiben dagegen unbeeinflusst von äußeren Magnetfeldern [5].

Der dritte Effekt, die fokale Erwärmung, kann durch die Radiofrequenzpulse, die Teil der Bildsequenzen sind, entstehen. Diese Radiofrequenzpulse sind elektromagnetische Wellen, die im menschlichen Körper eine Wellenlänge zwischen etwa 50 cm bei 1,5 T und 25 cm bei 3,0 T haben. Da die Sonden annähernd dieselbe Länge bzw. ganzzahlige Vielfache der halben Wellenlänge haben, können sich die energiereichen Wellen an eben diesen Sonden wie an einer Radioantenne sammeln. Dabei kommt es zu einer Bündelung der Energie, die an der einzigen unisolierten Stelle der Sonde, nämlich dem Kontaktpunkt zum Myokard, abfließt und einen lokalen thermischen Effekt bis hin zur Schädigung des Myokards erzeugen kann [6, 10].

Als Antwort auf diese Interaktionen zwischen konventionellen Implantaten und MRT sind von Seiten der Hersteller kardialer Implantate technische Neuerungen eingeführt worden. Seit 2008 lassen sich bei Schrittmachern und ICD grundsätzlich 2 Gruppen unterscheiden, die der konventionellen und die der MRT bedingt sicheren Schrittmacher und ICD.

MRT bedingt sichere Implantate sind Schrittmacher- und ICD-Systeme, die eine CE-Zertifizierung für den Einsatz in einem klinischen MRT erhalten haben, allerdings nur unter streng definierten Bedingungen und mit einer sorgfältigen Vor- und Nachbereitung des zu untersuchenden Patienten. Die konventionellen Schrittmacher und ICD sind grundsätzlich nicht für die Untersuchung im MRT zugelassen, da sie hierfür nicht geprüft worden sind. Eine MRT-Untersuchung bleibt daher in diesem Fall immer ein Off-label-Use mit grundsätzlich schwierig einzuschätzendem Risiko für den Patienten und ohne Garantie auf eine langfristig korrekte Funktion des implantierten Schrittmacher- oder ICD-Systems.

Daten zu MRT-Untersuchungen mit konventionellen aktiven kardialen Implantaten sind bereits seit 2000 verfügbar. Neuere Daten wurden z. B. 2014 in einer Studie mit 356 Schrittmacherträgern veröffentlicht [8]. Im Jahr 2017 folgten mit der multizentrisch angelegten Registerstudie MagnaSafe Registry und einer Arbeit an der University of Pennsylvania, USA, fallzahlstärkere Studien, bei denen jeweils etwa 1500 Patienten mit konventionellen Schrittmachern oder ICD eingeschlossen wurden [9, 12]. In der MagnaSafe-Registry-Studie (1000 Patienten mit Schrittmachern, 500 Patienten mit ICD) wurden nur nichtthorakale MRT durchgeführt, 75 % waren Kopf- oder Wirbelsäulen-MRT. In der Studie von S. Nazarian et al. mit einer ähnlichen Fallzahlstärke wurden 875 Patienten mit einem Schrittmacher und 634 mit einem ICD untersucht, dabei waren 257 thorakale MRT-Untersuchungen (12 %) eingeschlossen [9]. In einer kleineren Studie, die sich am Protokoll der MagnaSafe-Registry-Studie orientierte, untersuchten S. Mason et al. unter anderem 111 Patienten mit konventionellem Schrittmacher, sowie 52 Patienten mit ICD, wobei Untersuchungen des Thorax insgesamt 13 % aller MRT-Scans ausmachten [7]. Zu beachten ist, dass diese Studien nur an MRT-Scannern mit einer Feldstärke von 1,5 T durchgeführt worden waren.

Die Ein- und Ausschlusskriterien dieser Studien ähneln sich stark, insbesondere werden epikardiale, defekte oder diskonnektierte Sonden ausgeschlossen sowie ICD-Aggregate, bei denen ein asynchrones Pacing nicht möglich ist oder Patienten mit ICD, die vollständig schrittmacherabhängig sind. Gemessen an der Gesamtzahl der untersuchten Patienten beschränkt sich das Auftreten eines elektrischen Resets auf eine geringe Anzahl von Fällen. In der Studie von Muehling et al. waren bei 37 Aggregaten (10,4 %) der Fall elektrischer Resets dokumentiert worden, in den postprozeduralen Abfragen konnte aber eine regelrechte Funktion wiederhergestellt werden [8]. In der MagnaSafe-Registry-Studie traten 6 Fälle auf, die ohne weitere Konsequenzen blieben [12]. In der Studie von Nazarian et al. war insgesamt bei 9 Patienten ein Reset dokumentiert worden, davon konnte bei 7 dennoch die Untersuchung abgeschlossen werden. Ein vorab bereits im sog. Modus ERI („Elective Replacement Indicator“) befindliches Aggregat wurde anschließend ausgetauscht. Bei einem der Patienten bestand eine vollständige Schrittmacherabhängigkeit, die zu einer kurzen Pause im Rahmen des Power-on-Resets führte, sodass das MRT abgebrochen wurde. Ein weiterer Fall mit thorakalen Missempfindungen im Bereich des Aggregats wurde ebenfalls vorzeitig abgebrochen. Bei älteren Aggregaten mit Reed-Schalter wurden zudem ein Wechsel in die schrittmacherspezifische Grundfrequenz (meist 85/min) beobachtet, was jedoch nicht zu einer Störung in der Durchführung des MRT führte [9]. In der Untersuchung von Mason wurden keine Ereignisse innerhalb des MRT wie einem Power-on-Reset dokumentiert [7].

In keiner dieser Studien verursachten die MRT-Untersuchungen Veränderungen, die eine Sonden- oder Aggregatrevision oder Umprogrammierungen des Schrittmacher- oder ICD-Systems notwendig machten. In der Studie von Muehling wurde ein Reizschwellenanstieg um max. 40 % bei 46 Patienten dokumentiert, was jedoch keine Umprogrammierungen erforderte [8]. Detektierbare Veränderungen direkt nach der MRT-Untersuchung traten in der Studie von Nazarian et al. bei einer Reihe von Patienten auf eine Abnahme der gemessenen P-Amplitude um mehr als 50 % wurde bei 1 % der Patienten dokumentiert, Veränderungen in anderen Parametern wie Reizschwellen traten wesentlich seltener auf [9]. In der MagnaSafe-Registry-Studie wurden ebenfalls Veränderungen in der Amplitude der P‑Welle, der R‑Welle, von Impedanzen und Reizschwellen bei jeweils unter 1 % der Patienten festgestellt; auch hier wurden keine Umprogrammierungen notwendig [12].

Eine weitere Studie, die 2017 veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf die Durchführung kardialer MRT auch bei Patienten mit einer Kontraindikation im Sinne von z. B. diskonnektierten Sonden, schrittmacherabhängigen ICD-Trägern und implantierten Gerätesystemen, für die es Herstellerwarnungen gab [2]. Aus der Gruppe von 142 Patienten hatten lediglich 4 ein vollständig MRT-sicheres Aggregatsystem implantiert; 32 Patienten hatten entweder Sonden oder Aggregate, für die es Rückrufaktionen und Warnungen gegeben hatte. Eine Woche nach der MRT-Untersuchung konnte bei 8 der 142 Patienten eine signifikante Zunahme eine der Reizschwellen um mehr als 50 % sowie signifikante Veränderungen im Sensing um mehr als 40 % in 17 Patienten nachgewiesen werden. Bei der Verlaufskontrolle nach 3 Monaten hatten sich diese Veränderungen, sofern Nachsorgedaten vorhanden waren, vollständig rückgebildet. Erwähnenswert ist der Fall eines ICD, für den es eine Warnung des Herstellers bezüglich der Kapazitatorladungszeit gegeben hatte und der bei einer spezifischen Absorptionsrate (SAR) nahe an der erlaubten Obergrenze von 2 W/kg untersucht worden war. Bei diesem kam es zu einem nichtreversiblen Umspringen in eine dauerhafte Stimulationsfrequenz von 50/min, was letztlich einen Aggregatwechsel erforderte [2].

Bei der Untersuchung von konventionellen aktiven kardialen Implantaten ist trotz aller verfügbarer Daten zu bedenken, dass es keine Garantie für eine komplikationslose Untersuchung ohne Schaden am Patienten und Aggregat geben kann. Daher ist auf eine sehr strenge Indikationsstellung zu achten, bei der das MRT alternativlos und von therapeutischer Sequenz sein sollte. Bei der Vorbereitung müssen alle beteiligten Abteilungen, also die kardiologisch-elektrophysiologische ebenso wie die bildgebende, involviert werden. Das elektrophysiologische Risiko mit Rücksicht auf eine etwaige Schrittmacherabhängigkeit des Patienten, vulnerablem Myokard, Abweichungen von der vorgesehen Sondenanzahl und -funktion, Batteriestatus und Implantationsalter muss gegen den erwarteten Benefit der MRT-Untersuchung abgewogen werden.

Die Durchführung einer MRT-Untersuchung mit einem konventionellen aktiven kardialen Implantat muss auch die Vorbereitung, insbesondere die Anpassung der Geräteprogrammierung und die Betreuung während der Untersuchung berücksichtigen.

Als Vorbereitung auf die MRT-Untersuchung muss, abhängig vom zugrundeliegenden Rhythmus des Patienten und einer eventuell bestehenden Schrittmacherabhängigkeit, der Schrittmacher oder ICD so umprogrammiert werden, dass der Patient möglichst sicher vor Bradykardien oder Asystolien geschützt ist. Bei schrittmacherabhängigen Patienten sollte ein asynchroner Stimulationsmodus genutzt werden – in diesem Fall, sowie bei der Wahl eines VVI- oder DDI-Modus kann die Umprogrammierung vor dem MRT mit zeitlicher Verzögerung erfolgen. Hat der Patient einen ausreichenden Eigenrhythmus, ist zur Minimierung von konkurrierenden Erregungen ein ODO- oder ein OOO-Modus empfohlen, alternativ könnte der bereits erwähnte VVI oder DDI überlegt werden. Bei den Modi VVI oder DDI könnte es aber potenziell zu konkurrierenden elektrischer Erregung zwischen dem Eigenrhythmus des Patienten und einer Schrittmacheraktion kommen (Siehe Infobox 1; [13]).

Eine solche vorübergehende Deaktivierung kann aber nur direkt vor der Untersuchung und im Vorbereitungsbereich des Scanners erfolgen. In jedem Fall muss nach dem MRT direkt das Aggregat ausgelesen und die ursprüngliche Programmierung wiederhergestellt werden. Es sollte zudem nach 3 Monaten eine zusätzliche Kontrolle erfolgen.

Eine wesentliche Komponente ist die Zusammenstellung des Teams, das die eigentliche MRT-Untersuchung betreut. Hier muss zwingend qualifiziertes ärztliches Personal vorhanden sein, das die Überwachung mit Hilfe einer bedingt MRT-sicheren Pulsoxymetrie und EKG durchführt. Ein Kardiologe muss im Standby-Modus verfügbar sein. Im Bereich des Scanners muss zudem ein externer Defibrillator und ein passendes Programmiergerät verfügbar sein. Liegt ein erhöhtes Risiko vor, wie z. B. eine vollständige Schrittmacherabhängigkeit, vulnerables Myokard (wie bei ICD-Trägern!), oder ist eine thorakale MRT-Untersuchung geplant, muss ein Kardiologe vor Ort sein, und die Überwachung des Patienten durchführen. Ein konventioneller ICD ist immer mit einem besonderen Risiko verbunden, insbesondere deshalb, weil die antitachykarde Funktion des ICD für die MRT-Untersuchung deaktiviert werden muss. Ein Schutz des Patienten vor malignen tachykarden Rhythmusstörungen ist also nicht mehr gegeben. Sollte sich eine MRT-Untersuchung wirklich nicht vermeiden lassen, muss in jedem Fall ein Kardiologe durchgehend bei der MRT-Untersuchung anwesend sein. Die notwendige Geräte-Umprogrammierung muss direkt erfolgen. Auch bei dieser Gruppe sollte nach 3 Monaten eine zusätzliche Kontrolle der Gerätefunktion erfolgen [13, 14].

Die Untersuchung von bedingt MRT-sicheren Schrittmachern und ICD im MRT entspricht den vorgesehenen Anwendungen der Implantate und Sonden. Allerdings ist die bedingt MRT-sichere Situation nur innerhalb sehr genau definierter Rahmenbedingungen gegeben, die sowohl patientenbezogen, gerätebezogen und auch scannerbezogen sind.

Für die Aufrechterhaltung der CE-Zertifizierung sind die vom jeweiligen Hersteller empfohlenen Kombinationen von Aggregat und Sonden notwendig, zudem dürfen keine deaktivierten, defekten oder konventionellen Sonden vorhanden sein. Wie bei den konventionellen Systemen muss das Aggregat links- oder rechtsthorakal implantiert worden sein, sollte eine ausreichende Batterieladung besitzen und nicht vor weniger als 6 Wochen implantiert worden sein.

Die bedingt sicheren Schrittmachersysteme dürfen nur in Scannern mit einer geschlossenen Bohrung untersucht werden, zudem ist für jedes Aggregat die erlaubte Feldstärke (1,5 oder 3,0 T) sowie die maximale erlaubte Amplitude und Anstiegsrate (sog. Slewrate) der verwendeten Gradientenfelder und die maximale Energieabgabe des Scanners (SAR) vorgegeben. Man sollte zudem vor einer MRT-Untersuchung überprüfen, ob Körperregionen, in der Regel der Thorax, definiert worden sind, die nicht untersucht werden dürfen, und ob sich zwischenzeitlich Veränderungen oder Erweiterungen in den Zulassungsbestimmungen des jeweiligen Gerätes und der Sonden ergeben haben. Vor der MRT-Untersuchung sollte daher kurzfristig beim Hersteller geprüft werden, was als „in-label use“ vorgesehen ist [13, 14].

Vor der MRT-Untersuchung muss geprüft werden, ob die vom Implantathersteller vorgegebenen technischen Bedingungen gegeben sind und es keine Kontraindikationen für die Durchführung einer MRT-Untersuchung gibt. Zudem sollte das zeitliche Zusammenspiel von MRT-Untersuchung und vorheriger und anschließender Schrittmacher- bzw. ICD-Kontrolle organisiert sein.

Teil der bedingten MRT-Sicherheit ist auch die korrekte Programmierung der Implantate vor der Durchführung einer MRT-Untersuchung – ähnlich wie bei den konventionellen Geräten muss z. B. bei den ICD die antitachykarde Funktion deaktiviert und ein Stimulationsmodus entsprechend des zugrundeliegenden Eigenrhythmus gewählt werden. Die Geräte haben einen speziellen MRT-Modus, der bis auf die Wahl des Stimulationsmodus alle notwendigen Parameterveränderungen bereits hinterlegt hat. Wie bei den konventionellen Schrittmachern ist DOO oder VOO für schrittmacherabhängige oder symptomatisch bradykarde Patienten, und OOO oder OVO für Patienten mit einem ausreichenden Eigenrhythmus vorgesehen. Die Modi VVI oder DDI sind nicht Teil der CE-Zertifizierung – bei ihrer Wahl ist die MRT-Untersuchung als „off-label“ einzustufen [13].

Auch wenn bedingt MRT-sichere Schrittmacher und ICD grundsätzlich für eine Untersuchung im MRT zugelassen sind, ist auch diese MRT-Untersuchung mit einem höheren Überwachungsaufwand als andere Untersuchungen verbunden, bei denen kein aktives Implantat vorhanden ist. Dieser Mehraufwand ist der Tatsache geschuldet, dass für die MRT-Untersuchung grundlegende Funktionen, wie der Schutz vor Tachykardien oder eine adäquate Reaktion auf Veränderungen des Eigenrhythmus, deaktiviert werden müssen. Die Überwachung mit kontinuierlicher Pulsoxymetrie oder EKG muss grundsätzlich durch qualifiziertes ärztliches Personal erfolgen, wobei ein Kardiologe im Notfall verfügbar sein muss. Bei einem bedingt MRT-sicherem ICD muss ein Kardiologe vor Ort sein, der die Überwachung übernimmt; in diesem Fall muss dann auch ein externer Defibrillator im Bereich vor dem MRT-Raum verfügbar sein. Ein passendes Programmiergerät sollte ebenfalls vorhanden sein. Nach der Untersuchung muss der MRT-Modus des Aggregats wieder beendet werden – bei ICD und deaktivierten Schrittmachern muss die Umprogrammierung sofort nach der MRT, bei asynchroner Stimulation zumindest tagesgleich erfolgten (siehe Infobox 2; [13, 14]).