https://doi.org/10.1007/s00392-025-02625-4
1Universitätsmedizin Göttingen Institut für Kardiale Bildgebung Göttingen, Deutschland; 2Universitätsmedizin Göttingen Göttingen, Deutschland; 3Klinikum Wilhelmshaven Radiologische Diagnostik und Intervention Wilhelmshaven, Deutschland
Hintergrund
Aktuelle Studien und Leitlinien stärken die Rolle der Katheterablation als Therapieoption bei Vorhofflimmern. Der Therapieerfolg bei Erstablation ist jedoch eingeschränkt und abhängig von Ausmaß des linksatrialen strukturellen Remodelings und insbesondere der linksatrialen Fibrose. Die 3D-LGE-MRT ist die einzige nichtinvasive Methode mit dem Potential zur Patientenstratifikation, Festlegung möglicher individualisierter Ablationsstrategien sowie Kontrolle der Ablationsnarben. Für ihren objektiven, reproduzierbaren und zeiteffizienten Einsatz sind automatische Verfahren zur Segmentierung des linken Atriums und Quantifizierung der linksatrialen Fibrose in 3D-LGE-Bilddaten erforderlich. Kommerziell verfügbare Softwarelösungen zu diesem Zweck existieren aktuell nicht.
Methoden
Anhand von 34 Datensätzen, welche im Rahmen der FIND-AFRANDOMISED-Studie erhoben wurden, wurde in MATLAB ein Programm zur weitgehend automatischen Segmentierung des linken Atriums und der angrenzenden kardiovaskulären Strukturen entwickelt. Wesentliche Bausteine sind die Registrierung von 3D-MRA- und 3D-LGE-Bilddaten zur besseren Definition der endokardialen Grenzflächen, die Multi-Atlas Whole Heart-Registrierung zur initialen Segmentierung aller vier Herzkammern und der angrenzenden großen Gefäße sowie die Level-Set-Segmentierung zur Verbesserung der Segmentierung lokaler Details wie insbesondere der proximalen Pulmonalvenen.
Ergebnisse
Das entwickelte Programm erlaubte in 30 von 34 untersuchten Datensätzen (88,2%) die weitgehend automatische Segmentierung des linken Atriums, der proximalen Pulmonalvenen sowie der angrenzenden kardiovaskulären Strukturen ohne die Notwendigkeit manueller Korrekturen in wenigen Schritten der Nutzerinteraktion. Resultate sind strukturelle Parameter des linken Atriums (LAV/LAVI, verschiedene Durchmesser, Sphärizität), 3D-Visualisierung fibrotischer Areale als Funktion verschiedener Intensitäts-Thresholds, sowie die Durchmesser der Pulmonalvenenostien zur Ablationsplanung. Im Vergleich zur manuellen Segmentierung werden bei einer Zeitreduktion von 40,4±15,3 auf 4,6±0,5 Minuten pro Datensatz ein mittlerer Dice-Koeffizient von 0,918±0,015 sowie eine mittlere Oberflächendistanz von 1,16±0,21 mm erzielt. Als erste Anwendung wurde die linksatriale Fibrose im Patientenkollektiv für verschiedene, in der Literatur existierende Thresholds verglichen.
Schlussfolgerung
Die automatische Segmentierung des linken Atriums in 3D-LGE-MRT-Bilddaten erleichtert und standardisiert die Quantifizierung des linksatrialen strukturellen Remodelings und eröffnet neue Optionen zur Therapieplanung und -evaluation der Katheterablation bei Vorhofflimmern. Weitere Forschung ist insbesondere zur Standardisierung der Differenzierung gesunden und fibrotischen linksatrialen Myokards erforderlich.