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GMS Health Technology Assessment

Deutsche Agentur für Health Technology Assessment (DAHTA)

ISSN 1861-8863

Computed tomography for the measurement of coronary calcification in asymptomatic risk patients

Koronarkalkbestimmung mit CT-Verfahren bei asymptomatischen Risikopatienten

HTA-Bericht

  • corresponding author Heidi Stürzlinger - ÖBIG - Österreichisches Bundesinstitut für Gesundheitswesen, Wien, Österreich
  • author Katja Antony - ÖBIG - Österreichisches Bundesinstitut für Gesundheitswesen, Wien, Österreich
  • author Ernest Pichlbauer - ÖBIG - Österreichisches Bundesinstitut für Gesundheitswesen, Wien, Österreich

GMS Health Technol Assess 2006;2:Doc11

The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.egms.de/en/journals/hta/2006-2/hta000024.shtml

Published: May 9, 2006

© 2006 Stürzlinger et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.

The complete HTA Report in German language can be found online at: http://portal.dimdi.de/de/hta/hta_berichte/hta124_bericht_de.pdf


Abstract

Background

In 2003 nearly 20% of deaths in Germany were caused by coronary heart disease (CHD). Risk models are used to estimate the ten-year-risk of a coronary event. Coronary calcification may be seen as an additional risk factor. The amount of calcium is correlated with atherosclerotic lesions, but there is no direct correlation with the probability of a plaque rupture. Coronary calcification may be measured either by electron beam computed tomography (EBCT) or multi-detector computed tomography (MDCT).

Objectives

The aim of this HTA report is to investigate the diagnostic validity and cost effectiveness of computed tomography techniques in measuring coronary calcification of asymptomatic risk patients. Ethical aspects are discussed.

Methods

A systematic literature research was performed in 35 international databases which yielded 1080 articles. Overall 43 publications were included for assessment, according to predefined selection criteria.

Results

Measuring coronary calcification offers additional information compared with traditional risk factors. Yet at present it cannot be said - according to published literature - which population groups gain most. For determining adequate calcium score thresholds standardisation for age and sex is important. When comparing the reference standard EBCT with MDCT results are inconsistent and depend on the calcium-score value as well as on the scoring method. EBCT as a triage instrument in diagnosing CHD appears to be cost-effective. Yet it is rather not cost-effective as a refinement tool for risk stratification.

Discussion

Most of the literature was published in the United States and discusses the use of EBCT as well as (traditional) risk stratification by the Framingham Score. Regarding coronary calcification measured by MDCT (which is more widespread in Germany than EBCT) and a risk model applicable for European populations clear recommendations based on published literature cannot be made at present.

Conclusion

In conclusion measuring coronary calcification is a promising tool for improving risk stratification with established risk models. Nevertheless many questions remain concerning the targeted use in medical practice, particularly regarding European populations. Therefore also no final conclusions can be drawn with respect to cost-effectiveness. The evaluation of diagnostic procedures measuring other parameters than coronary calcium with regard to CHD risk stratification, compared to EBCT or MDCT, is not part of this report.

Zusammenfassung

Gesundheitspolitischer Hintergrund

Die koronare Herzkrankheit (KHK) verursachte 2003 in Deutschland knapp 20% aller Todesfälle. Risikomodelle können zur Verbesserung der Herzinfarktrisikoabschätzung beitragen. Als möglicher zusätzlicher Prognosefaktor gilt die Koronarkalkmenge.

Wissenschaftlicher Hintergrund

Diese ist positiv mit der Ausdehnung atherosklerotischer Veränderungen assoziiert, jedoch nicht zwangsläufig mit der Wahrscheinlichkeit einer Plaqueruptur. Die Koronarkalkmessung wird primär mit der Elektronenstrahltomographie (EBCT) oder mit Multidetektorcomputertomographen (MDCT) durchgeführt.

Fragestellung

In diesem HTA-Bericht soll geklärt werden, welche diagnostische Wertigkeit der Einsatz von computertomographischen Verfahren zur Koronarkalkmessung bei asymptomatischen Risikopatienten hat und wie die Kosteneffektivität zu beurteilen ist. Ethische Aspekte werden erörtert.

Methodik

Die systematische Literatursuche (35 internationale Literaturdatenbanken) ergab 1080 Zusammenfassungen. Nach einem zweiteiligen Selektionsprozess verblieben 43 bewertete Publikationen.

Ergebnisse

Die Koronarkalkmessung bietet gegenüber traditionellen Risikofaktoren zusätzlichen Informationswert. Eine Eingrenzung der Population, die von einer Koronarkalkmessung als Screeninginstrument profitiert, ist anhand der publizierten Literatur noch nicht absehbar. Bei der Diskussion um geeignete Kalziumscoreschwellenwerte ist eine Alters- und Geschlechtsstandardisierung wichtig. Ein Vergleich zwischen dem "Goldstandard" EBCT und der MDCT ergibt derzeit ein unklares Bild, die Vergleichbarkeit hängt von der Kalkscoreausprägung als auch von der verwendeten Scoringmethode ab. Die Kosteneffektivität der EBCT als "Filteruntersuchung" im Rahmen der KHK-Diagnose ist positiv zu bewerten. Die Kosteneffektivität der EBCT als Instrument zur Verfeinerung der Risikobestimmung erscheint fraglich.

Diskussion

Ein Großteil der Literatur kommt aus dem US-amerikanischen Umfeld und behandelt die EBCT-Koronarkalkmessung und die traditionelle Risikoeinstufung mit dem Framinghamscore (FRS). Klare Aussagen zur Koronarkalkmessung mit der in Deutschland häufiger eingesetzten MDCT und einem für europäische Populationen geeigneten Risikomodell sind aufgrund der publizierten Literatur noch nicht zu treffen.

Schlussfolgerung

Es kann zusammengefasst werden, dass die Koronarkalkmessung eine viel versprechende Methode zur Verbesserung der Risikostratifikation mit etablierten Risikomodellen darstellt, wesentliche Fragen für einen zielgerichteten Einsatz in der Praxis, v. a. auch in europäischen Populationen, jedoch noch nicht beantwortbar sind. Die Kosteneffektivität kann vor diesem Hintergrund und aufgrund der bisher publizierten Literatur nicht abschließend beurteilt werden. Inwieweit andere Testverfahren, die sich nicht mit Koronarkalk, sondern anderen Parametern und Risikofaktoren beschäftigen, gegenüber der Koronarkalkmessung im Hinblick auf die Risikostratifizierung etablierter Risikomodelle über- oder unterlegen sind, kann durch den vorliegenden Health Technology Assessment (HTA)-Bericht nicht bearbeitet oder beantwortet werden.


Executive Summary

1. Health political background

Coronary heart disease (CHD) is one of the major causes of death and also ranks first with regard to costs of illness. Several factors (like age, sex, cholesterol, obesity or high blood pressure) increase the risk of CHD. The extent of coronary calcification may be an additional risk factor and is detected by computed tomography (CT) techniques, namely electron beam computed tomography (EBCT), which is seen as the reference standard, and multi-detector computed tomography (MDCT), which, however, is far more spread in Germany than EBCT. Examination costs in either case are not covered by the compulsory health insurance.

2. Scientific background

CHD is equivalent to a circulatory disturbance of the heart, mostly because of decreased coronary artery diameters. These are caused by atherosclerotic plaques, which often calcify. There is a positive correlation between the amount of atherosclerotic plaque and the amount of calcification. However calcification cannot be seen as an indicator of plaque rupture which is the most common cause of acute myocardial infarction.

Despite massive scientific research the process of atherosclerosis is still not understood completely. Based on the correlation between the development of atherosclerosis and risk factors like age or overweight several risk models like the Framingham-Score or the PROCAM-Score have been developed over the last decades with the aim of carrying out therapeutic and preventive interventions in a more targeted way. However a considerable part of myocardial infarctions that occur in clinical praxis cannot be predicted by current risk models. One way to improve risk stratification may be achieved through the use of imaging techniques of the coronary vessels and the measurement of coronary calcification.

Coronary calcium can be detected by fluoroscopy, EBCT or conventional computed tomography. Calcium detection with fluoroscopy shows low accuracy and reproducibility. Because of low data acquisition time and therefore good imaging quality EBCT is seen as the reference standard of coronary calcium detection in published literature. Nevertheless with the introduction of MDCT also conventional computed tomography yields shorter scan times and better image quality.

For CHD risk assessment and decisions about further diagnostic and therapeutic interventions calcification has to be quantified. Different scoring models for quantification of coronary calcium have been developed. In the scoring model of Agatston [1] calcified areas >1mm² and a density of >130 HU are multiplied by a co-factor of 1 to 4 depending on the peak density of the calcification. This score - developed for the use with EBCT - is criticised because of the fact that minimal variations of density may have a great impact on the calcium score. Alternatively the volume or mass score may be used to quantify coronary calcifications. The volume score as described by Callister et al. [2] takes account of density variations of the tissue within one voxel (the smallest unit acquired by CT) through interpolation. At present, the optimization of coronary calcium scores for different CT is discussed.

3. Objectives

The objective of this report is first to determine if additional predictive information can be gained by the measurement of coronary calcification in asymptomatic risk populations, especially in the context of risk assessment through conventional risk models, second to compare EBCT and MDCT as tools for the detection of coronary calcium and third to investigate the cost effectiveness of coronary calcium detection in asymptomatic risk populations, especially with respect to Germany. Moreover ethical aspects are discussed.

4. Medical assessment

4.1 Methods

The systematic literature research resulted in 1080 abstracts. 39 studies were included for medical assessment according to predefined selection criteria. 174 publications were used as background information. Five additional articles were added through hand search.

4.2 Results

For the assessment of the prognostic value of coronary calcium detection 32 studies were included. Of these eleven studies (MDCT: 3, EBCT: 8) showed limited transferability of the results regarding the overall population. 21 studies showed sufficient external validity, of which ten studies (MDCT: 1, EBCT: 9) mainly deal with the correlation of coronary calcium and several risk factors. Overall it is assumed that coronary calcium measurement yields additional information to traditional risk factors with respect to CHD risk. However no clear threshold or standard values can be identified. Interestingly Rumberger [4], who compare several calcium scoring models, see no superiority of one of the models above the other.

The 26 studies used as background information agree that a correlation between coronary calcium and risk factors might be possible. This background literature shows sufficient internal validity, but external validity is doubtful because of the problematic transferability of the results of an US population to a German population. The study of Hoff et al. [3] has to be pointed out of the 26 studies because of the high number of patients. In this study about 30,000 asymptomatic persons are tested on traditional and some non-traditional CHD risk factors.

Seven studies are included in the assessment of CT-methods, six of which deal with coronary calcium measurement with 4-row CT (4-MDCT), one study compares the results of a 16-row computed-tomography with an EBCT-measurement.

In the identified studies different examination protocols are used for MDCT. In contrast EBCT is manufactured only by one company, therefore the protocol of EBCT (which is seen as reference standard) is quite similar in all studies.

Limitations of the assessment exist due to the fact that only three studies examine an asymptomatic population - the target population of this HTA-report. The selection of the study population is of importance, as the variability between scores measured by EBCT and MDCT varies depending on the range of coronary calcification. The variability of calcium scores is higher in the lower range of scores and vice versa.

The effect on risk stratification and further clinical management of patients through the use of different coronary calcification measurement methods (EBCT vs. MDCT) is of practical relevance. There is no agreement in literature on whether risk stratification models created for EBCT may be used for patients examined with MDCT.

All four studies comparing Agatston score with volume score obtained on MDCT and EBCT found higher agreement between volume scores than between Agatston scores.

Variabilities between EBCT and MDCT measurements lie within the range of variabilities of repeated scanning on either EBCT or MDCT.

4.3 Discussion

Basically, current studies of sufficient external validity assume that coronary calcium measurement yields additional information compared with traditional risk factors for cardiovascular disease. Nevertheless, according to guidelines e.g. of the U.S. Preventive Services Task Force, the American College of Cardiology and the American Heart Association coronary calcium measurement is not recommended. The main reason lies in the insecurity if the risks of the consequences of a false result are higher than the benefits of patients undergoing an earlier preventive strategy. This is also valid given the fact that coronary calcium measurement results in better prognosis than an electrocardiogram. Although some of these critical points have been considered in recent studies important questions are still waiting for an answer. Especially the definition of the population that profits from coronary calcium measurement as a screening tool can not be expected within the near future. While it is agreed that not all people should be tested it is not clear who should be tested under respect of what risk model and what threshold should be taken into account. According to literature the assumption that a positive test result has an impact on patients' lifestyle behaviour cannot be seen as proven.

Coronary calcium examination by EBCT and quantification of coronary calcification using the Agatston score is considered as the "gold standard". The question of comparability of the results of MDCT coronary calcium measurement with the results of EBCT arises because of the rapid technical process of MDCT and the higher number of MDCT available in Germany. The identified literature shows limitations with respect to the study population and the MDCT used. Study results are inconsistent. With respect to the calcium score the authors conclude that the volume score shows better correlation between EBCT and MDCT measurements. Nevertheless, the discussion on a standardised score still is in progress. Important factors for the use as a screening tool are stability and reproducibility of the calcium score measured. From the assessed publications no clear conclusion whether these requirements are met can be drawn.

5. Economic assessment

5.1 Methods

The systematic literature research resulted in 1080 abstracts. Four studies were included for economic assessment according to predefined selection criteria. 22 publications were used as background information, 14 of which were added through hand search.

5.2 Results

In the context of CHD diagnosis coronary calcium measurement can be used as a triage instrument with the aim of performing coronary angiography - which is invasive and more expensive - only in persons with strong suspicion of having CHD. Further procedures like stress tests can be used in addition. Two studies investigate this question and conclude that EBCT as the first examination is most cost effective in comparison to conventional non-invasive stress tests as well as to coronary angiography.

Coronary calcium detection as a tool for better risk stratification appears to be only moderately cost effective. Risk assessment via Framingham-Score combined with EBCT in comparison to risk assessment via Framingham-Score alone does not seem to be cost effective for a low risk population (additional costs per quality adjusted life year amount to $ 86,752). Within populations with moderate risk however cost effective results might be possible which is also indicated by another study.

Nevertheless these results are drawn from a very limited number of (available) studies. Also limitations within the studies and medical developments during the last years not considered in these studies should be taken into account.

5.3 Discussion

In Germany mainly MDCT is used for the detection of coronary calcification. Therefore the above mentioned results which only refer to the USA and coronary calcium detection by EBCT cannot directly be transferred to Germany. Important aspects when doing a model calculation for Germany are the selection of appropriate diagnostic and therapeutic pathways and an appropriate risk model. With respect to MDCT the utilization of standardised examination protocols has to be reviewed. Further findings are expected from the ongoing Heinz Nixdorf Recall Study in which also an economic evaluation is done.

6. Ethical aspects

6.1 Methods

Seven articles on ethical aspects could be identified, three of which were added by hand search.

6.2 Results

Several American authors criticise the fast dissemination of a new and still insufficiently evaluated technology. Moreover it has to be considered - from an economic as well as ethical point of view - that coronary calcium screening may often lead to follow-up costs, e.g. further examinations, which have to be borne by the compulsory health insurance. Some people assume that a positive test result may induce people to a more risk reducing behaviour but may also decrease quality of life by increased anxiety. However this cannot be seen as proven according to literature. Choosing aggressive marketing strategies and advertising calcium screening as "health check" appears ethically questionable. In this context several authors emphasize the role and responsibility of physicians in counselling their patients.

6.3 Discussion

Coronary calcium screening is fast, simple, comparatively painless and yields seemingly unambiguous, quantifiable results. All the more careful patient education regarding necessity and usefulness of coronary calcium measurement becomes a crucial factor.

7. Summary of the results and discussion

According to published literature it can be concluded that coronary calcium detection offers additional information compared with traditional risk factors and represents an appropriate tool for improving risk stratification with established risk models. Yet many questions remain unanswered. First adequate calcium score thresholds have to be determined (these should not be absolute values but be constituted by age and sex related percentiles), secondly it cannot be said at present which population groups gain most ("risk thresholds" have to be defined). Moreover all studies up to date only consider Framingham risk assessment so direct conclusions for a risk model suitable for European populations (e.g. the PROCAM-score) cannot be drawn.

The variability between coronary calcification measurements on EBCT (gold standard) and MDCT depends on the range of calcium-score as well as on the scoring method. Comparability of the two techniques is better when using the volume score for which however is less information with regard to risk stratification. Inconsistence within results may also be caused by the lack of standardization of coronary calcium detection with MDCT.

From an economic perspective coronary calcium detection for asymptomatic risk patients cannot fully be recommended. EBCT as a triage instrument preliminary to CHD diagnosis by coronary angiography appears to be cost-effective for patients with unclear symptoms. Yet - at least in low-risk populations - it is rather not cost-effective as a tool for improved risk stratification. These results however are based on four US American studies and cannot directly be transferred to Germany.

8. Conclusion

In conclusion measuring coronary calcification is a promising tool for improving risk stratification with established risk models. Nevertheless many questions remain unsolved concerning the targeted use in medical practice, particularly regarding European populations. According to the literature review performed in this HTA report no specific recommendations can be made at present with regard to which patient groups should be screened, which calcium-score thresholds should be applied und which scoring method should be used for MDCT calcium screening in Germany. Standardisation and quality control regarding technical standards and examination protocols nevertheless can be seen as prior objective. Important results regarding the prognostic value of coronary calcium measurement and cost effectiveness with respect to Germany may be expected from the Heinz Nixdorf Recall study. Further medical results also may be expected from the MESA study.


Wissenschaftliche Kurzfassung

1. Gesundheitspolitischer Hintergrund

Die koronare Herzkrankheit (KHK) stellt in Deutschland die häufigste Todesursache dar, und auch bei den Krankheitskosten rangieren Kreislauferkrankungen an erster Stelle. Verschiedene Risikofaktoren (wie Alter, Geschlecht, Blutfettspiegel, Übergewicht oder Bluthochdruck) beeinflussen die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten einer KHK. Weiterere Risikofaktoren, nämlich das Vorliegen und gegebenenfalls das Ausmaß von Koronarkalk, können mit Hilfe von Computertomographie(CT)-Verfahren bestimmt werden. In Frage kommende Verfahren sind die als Goldstandard geltende Elektronenstrahlcomputertomographie (EBCT), sowie die konventionelle CT, namentlich die Multidetektorcomputertomographie (MDCT), die in Deutschland zudem eine wesentlich höhere Verbreitung findet als die EBCT. Die Kosten dieser Untersuchung werden von den gesetzlichen Krankenkassen in Deutschland derzeit nicht übernommen.

2. Wissenschaftlicher Hintergrund

Die KHK ist eine Durchblutungsstörung der Herzmuskulatur aufgrund von Veränderungen in den Herzkranzarterien. In der Regel handelt es sich bei diesen Veränderungen um atherosklerotisch bedingte Verengungen durch Plaques, die im Rahmen einer lokal begrenzten Entzündungsreaktion in Narben, die oft kalzifizieren (verkalken), umgebaut werden. Die Ausdehnung atherosklerotischer Veränderungen ist positiv mit der Menge der Kalzifizierung assoziiert. Allerdings ist die Kalzifizierung weder ein Zeichen für noch gegen ein Einreißen der Plaque, der häufigsten Ursache für einen akuten Herzinfarkt.

Trotz intensiver Forschung ist bis heute kein endgültiges Verständnis für die Atherosklerose entwickelt worden. In den letzten Jahrzehnten wurde ein Zusammenhang zwischen ihrer Entstehung und Risikofaktoren hergestellt, was in Folge zur Bildung von Risikomodellen (z. B. Framingham- (FRS) oder PROCAM-Score) geführt hat. Diese Entwicklung kann zum jetzigen Zeitpunkt jedoch noch nicht als abgeschlossen betrachtet werden. Ziel der Risikomodelle ist es, therapeutische oder präventive Maßnahmen zielsicher anzuwenden.

In der klinischen Praxis wird ein großer Anteil von Herzinfarkten festgestellt, die durch die Anwendung der gängigen Risikomodelle nicht hätten vorhergesagt werden können. Daher wird intensiv an der Verfeinerung dieser Modelle geforscht. Unter anderem wird versucht, durch Darstellung der Herzkranzgefäße mittels bildgebender Verfahren die Modelle zu verbessern. Durch die CT-Verfahren kann die koronare Kalzifizierung nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ dargestellt werden. Unter der Annahme, dass man die Koronarkalkmenge als Surrogat für die KHK heranziehen kann, wurden Studien durchgeführt, mit dem Ziel, die Risikomodelle zu verfeinern, um jene Patienten, die ein niedriges oder ein intermediäres KHK-Risiko aufweisen, klarer definieren zu können und sie gegebenenfalls präventiven Maßnahmen zuzuführen.

Koronarkalk kann mittels Durchleuchtung, EBCT und konventioneller CT dargestellt werden. Die Kalkbestimmung mittels Durchleuchtung, dem technisch einfachsten Verfahren zur Darstellung von Koronarkalk, weist eine geringe Erkennungsgüte und Reproduzierbarkeit auf. Im Gegensatz zur konventionellen CT, bei der eine Röntgendetektoreinheit um den Patienten rotiert, werden die Schnittbilder bei der EBCT durch Ablenkung des Elektronenstrahls auf spezielle Metallringe erzeugt. Aufgrund der kurzen Datenakquisitionszeit und der damit verbundenen Bildqualität gilt die EBCT in der wissenschaftlich publizierten Literatur als Goldstandard der Koronarkalkdarstellung. Doch auch beim konventionellen CT können mit der Einführung der MDCT kürzere Scanzeiten und bessere Bildqualität erreicht werden. Eine Reihe von Untersuchungen befasst sich mit der Erkennungsgüte der MDCT im Vergleich mit dem Goldstandard EBCT.

Um anhand der abgebildeten Kalzifikationen eine Risikoabschätzung für das Eintreten eines koronaren Ereignisses bzw. die Notwendigkeit weiterer diagnostischer und therapeutischer Maßnahmen ableiten zu können, ist eine Bewertung der Kalzifizierung notwendig. Um eine solche Bewertung vornehmen zu können, wurde von Agatston et al. [1] ein Scoringmodell entwickelt, in dem eine Kalzifikation als Fläche von mindestens 1 mm² mit einem CT-Wert von mindestens 130 Hounsfield Units (HU), einer Einheit, die die Veränderung der Strahlungsintenstität durch Absorption im Gewebe angibt, definiert wird. Diese Definition ermöglicht eine Abgrenzung vom Bildrauschen. Der Agatstonscore wird dann durch Gewichtung der Kalzifikation mit einem Faktor von 1 bis 4, je nach CT-Wert, ermittelt. Kritisiert wird der Agatstonscore dahingehend, dass minimale Abweichungen des CT-Werts (z. B. 201 statt 199 HU) durch die Gewichtung einen deutlichen Einfluss auf den Kalkscore haben können. Alternativ zum Agatstonscore werden der Volumen- (Callister et al. [2]) oder der Massenscore verwendet. Dieser versucht, den möglichen unterschiedlichen Gewebeaufbau innerhalb eines Voxels, der kleinsten erfassten Einheit beim CT, durch Hochrechnung zu berücksichtigen, um so genauere Aussagen über das Ausmaß der Kalzifizierung zu liefern. Aktuelle Diskussionen befassen sich mit der Optimierung des Koronarkalkscorings für unterschiedliche Geräte.

3. Fragestellung

Der Bericht geht folgenden Fragestellungen nach: Welche prognostische Bedeutung kommt der Koronarkalkbestimmung bei asymptomatischen Risikopopulationen zu, insbesondere bei der Risikoeinschätzung mit Hilfe klassischer Risikomodelle? Sind die Ergebnisse der Koronarkalkmessung mit MDCT-Geräten mit den Ergebnissen der EBCT-Koronarkalkquantifizierung vergleichbar? Wie ist die Kostenwirksamkeit der Koronarkalkbestimmung bei asymptomatischen Risikopopulationen zu beurteilen, sowie die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Deutschland? Auch ethische Aspekte werden diskutiert.

4. Medizinische Bewertung

4.1 Methodik

Von den aus der systematischen Literatursuche resultierenden 1080 Zusammenfassungen verbleiben nach einem zweiteiligen Selektions- und Bewertungsprozess mit Hilfe einheitlicher Auswahlkriterien insgesamt 39 Studien, die zur medizinischen Bewertung heranzuziehen sind, 174 Publikationen finden Eingang in die Hintergrundliteratur. Fünf Texte werden darüber hinaus über Handsuche ergänzt.

4.2 Ergebnisse

Für die medizinische Bewertung der prognostischen Bedeutung der Koronarkalkbestimmung werden 32 Studien eingeschlossen. Von diesen weisen elf Untersuchungen (drei zur MDCT und acht zur EBCT) Einschränkungen in der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf eine Gesamtpopulation auf. 21 der 32 Arbeiten zeigen eine ausreichende äußere Validität. Zehn dieser Untersuchungen (eine zur MDCT und neun zur EBCT) beschäftigen sich vorrangig mit der Korrelation zwischen Koronarkalk und verschiedenen Risikofaktoren. Erwähnenswert ist hier vor allem die Studie von Rumberger et al. [4], in der unterschiedliche Koronarkalk-Scoringmodelle untereinander verglichen werden und die zum Ergebnis kommt, dass keine eindeutige Präferenz für eines der Modelle besteht, wenn auch der Massenscore validere Daten bei Anwendung auf ein unselektiertes Patientengut liefern kann. Insgesamt wird unterstellt, dass die Koronarkalkmessung zusätzliche Informationen gegenüber traditionellen Risikofaktoren im Hinblick auf das KHK-Risiko bietet, allerdings können keine klaren Schwellen- oder Richtwerte definiert werden.

26 Arbeiten der Hintergrundliteratur (vier zur MDCT- und 22 zur EBCT) weisen zwar weitgehend ausreichende innere Validität auf, allerdings ist die äußere Validität, insbesondere für den Versuch die Ergebnisse der meist US-amerikanischen Untersuchungspopulationen auf Deutschland zu übertragen, sehr fraglich. Im Ergebnis kommen die Studien zu dem Schluss, dass die Messung des Koronarkalks zusätzliche Informationen gegenüber traditionellen Risikofaktoren liefern könnte. Die zehn oben genannten Arbeiten, die sich mit der Beziehung zwischen Koronarkalk und Risikofaktoren beschäftigen, bestätigen dies im Wesentlichen. Besonders erwähnenswert unter den 26 Studien ist wegen der hohen Patientenzahl die Arbeit von Hoff et al. [3], in der gut 30.000 asymptomatische Personen eingeschlossen sind. Untersucht werden alle traditionellen und einige nicht-traditionelle Risikofaktoren.

Zum Vergleich der CT-Verfahren liegen sieben Studien zur Bewertung vor, sechs davon untersuchen die Koronarkalkbestimmung mittels Vier-Zeilen-Computertomographen (4-MDCT), eine der sieben Studien vergleicht die Messergebnisse eines 16-Zeilen-Computertomographen mit einer EBCT-Messung.

Die Studien verwenden unterschiedliche Untersuchungsprotokolle für die MDCT. Beim Vergleichsgerät, der EBCT, ist der Untersuchungsmodus weitgehend einheitlich (sie wird weltweit nur von einem Unternehmen angeboten).

Die bewerteten Studien weisen in Hinblick auf die Fragestellung des vorliegenden Berichts Einschränkungen insofern auf, als nur drei Untersuchungen eine asymptomatische Studienpopulation - die Zielgruppe des vorliegenden HTA-Berichts - untersuchen. Die Wahl der Studienpopulation ist insofern von Bedeutung, dass sich im Verfahrensvergleich durchaus unterschiedliche Ergebnisse, je nach Höhe der vorliegenden Kalklast, zeigen: Die Abweichung der Messergebnisse zwischen den mit MDCT und EBCT ermittelten Kalkwerten (Variabilität) ist im Bereich niedriger Kalklasten deutlich höher als im Bereich höherer Kalklasten.

Relevant für die praktische Vergleichbarkeit der Geräte ist die Auswirkung auf die Risikostratifizierung und das weitere klinische Management der Patienten. Hier treffen die Untersuchungen unterschiedliche Aussagen, ob eine Risikostratifizierung für die am MDCT untersuchten Personen anhand der für das EBCT entwickelten Modelle zulässig ist.

Von den vier Studien, die die Kalklast nach Agatstonscore und das Kalkvolumen bestimmen, ermitteln alle eine höhere Übereinstimmung bzw. geringere Variabilität des Kalkvolumens zwischen EBCT und MDCT im Vergleich zum Agatstonscore.

Die ermittelten Variabilitäten zwischen der Koronarkalkbestimmung mittels EBCT und MDCT liegen in der Größenordung der Variabilitäten von Wiederholungsmessungen am selben Gerät (EBCT oder MDCT).

4.3 Diskussion

Grundsätzlich ist festzuhalten dass die aktuellsten Studien mit externer Validität der Koronarkalkmessung einen über die traditionellen KHK-Risikofaktoren hinausgehenden Informationswert unterstellen. Um so überraschender ist, dass in Leitlinien wie die der "U.S.Preventive Services Task Force" oder des "American College of Cardiology" und der "American Heart Association" die Koronarkalkmessung nicht empfohlen wird. Es ist nicht klar, ob das Risiko einer durch eine falsch-positive Messung veranlassten Untersuchung (z. B. Herzkatheteruntersuchung) höher ist als der Nutzen, dass Patienten früher einer Prävention unterzogen werden. Dies gilt auch dann, wenn man einbezieht, dass die Koronarkalkmessung jedenfalls bessere Prognosen erlaubt als das Elektrokardiogramm. Auch wenn die neuesten Studien auf viele der in den Leitlinien und Kommentaren veröffentlichten Kritikpunkte Rücksicht nehmen, sind nichts desto weniger wesentliche Fragen für den Einsatz der Koronarkalkmessung weiterhin unbeantwortet. Die für die Fragestellung des vorliegenden HTA-Berichts wichtige Definition der Population, die von einer Koronarkalkmessung als Screeninginstrument profitieren würde, ist weiterhin nicht absehbar. Es besteht zwar Einigkeit, dass nicht bei allen Personen eine solche Untersuchung durchgeführt werden soll, aber keine Klarheit, ab und bei welchem Risikoprofil Patienten einer Koronarkalkmessung unterzogen werden sollten. Die fallweise geäußerte Vermutung, die bildliche Darstellung "verkalkter" Herzkranzgefäße (CT-Bilder) habe Auswirkungen auf die Diszipliniertheit der Patienten bei Lebensstiländerungen (z. B. Rauchen beenden, Gewicht reduzieren, körperliche Aktivität erhöhen, etc.), kann in Studien nicht bestätigt werden.

Als Goldstandard in der nicht-invasiven Koronarkalkuntersuchung gilt die Bestimmung der Kalklast am EBCT mit einer Bewertung der kalzifizierten Areale anhand des Agatstonscores. Der technische Fortschritt bei der konventionellen CT sowie die höhere Standortdichte der Geräte in Deutschland wirft jedoch die Frage nach der Vergleichbarkeit der Ergebnisse einer Koronarkalkmessung konventioneller CT-Geräte zu den Ergebnissen mittels EBCT auf. Die identifizierten Primärstudien zeigen Einschränkungen hinsichtlich der untersuchten Studienpopulation und der verwendeten Geräte, die Ergebnisse sind teilweise widersprüchlich. Hinsichtlich des anzuwendenden Scores kommen die Untersuchungen zu dem Schluss, dass der Volumenscore dem Agatstonscore hinsichtlich einer Korrelation der Ergebnisse der Koronarkalkbestimmung am EBCT und am MDCT überlegen ist. Die Diskussion über den standardisiert anzuwenden Score (Agatston-, Volumen-, Massenscore) ist jedoch als noch nicht abgeschlossen zu betrachten. Sollte man die mit EBCT oder MDCT errechneten Kalkscores zu Screeningzwecken einsetzen wollen, muss der Score Stabilität und Reproduzierbarkeit aufweisen. Aus der vorhandenen Literatur ist nicht eindeutig erkennbar, ob die technischen Voraussetzungen dafür gegeben sind.

5. Ökonomische Bewertung

5.1 Methodik

Von den aus der systematischen Literatursuche resultierenden 1080 Zusammenfassungen verbleiben nach einem zweiteiligen Selektions- und Bewertungsprozess mit Hilfe einheitlicher Auswahlkriterien insgesamt vier Studien, die zur ökonomischen Bewertung heranzuziehen sind, 22 Publikationen finden Eingang in die Hintergrundliteratur (inklusive 14 Texte, die über Handsuche ergänzt werden).

5.2 Ergebnisse

Die Koronarkalkmessung kann als "Filteruntersuchung" im Rahmen der KHK-Diagnose bei Personen mit KHK-Risiko eingesetzt werden, um nur jene Personen, bei denen ein starker Verdacht auf KHK besteht, der invasiven (d. h. mit einem Eingriff verbundenen) und teureren Herzkatheteruntersuchung zu unterziehen. Dabei können weitere Filteruntersuchungen wie Belastungstest oder Szintigraphie zusätzlich vorgeschaltet werdet. Zwei Studien untersuchen diese Option und kommen zum Ergebnis, dass ein Untersuchungspfad mit einer EBCT als Erstuntersuchung sowohl im Vergleich zu den konventionellen nicht-invasiven Belastungsverfahren, als auch im Vergleich zur Herzkatheteruntersuchung (bei asymptomatischen Patientengruppen) am kosteneffektivsten ist.

Die Koronarkalkmessung als Instrument der Risikoverfeinerung erscheint nur beschränkt kosteneffektiv. Eine Risikoeinschätzung mit Hilfe von FRS und EBCT im Vergleich zur Risikoeinschätzung mit Hilfe des FRS allein erscheint bei einer Population niedrigen Risikos eher nicht kosteneffektiv. Es ergeben sich in einer Studie zusätzliche Kosten pro gerettetes qualitätsbereinigtes Lebensjahr von US-Dollar 86.752. In einer Population mittleren Risikos könnten sich jedoch kosteneffektivere Ergebnisse zeigen. Daraufhin würden auch die Ergebnisse einer anderen Studie deuten.

Die geringe Zahl an verfügbaren Studien, methodische Einschränkungen und in den Studien noch nicht berücksichtigte Weiterentwicklungen hinsichtlich des medizinischen Wissensstands sind bei der Interpretation der Ergebnisse zu beachten.

5.3 Diskussion

Die genannten Ergebnisse können nicht direkt auf Deutschland übertragen werden, da sie sich ausschließlich auf das US-amerikanische Umfeld beziehen und nicht die Koronarkalkmessung mit der in Deutschland meist eingesetzten MDCT zum Gegenstand haben. Wichtige Aspekte bei einer Modellrechnung für Deutschland sind die Auswahl der verglichenen Untersuchungs- und Behandlungspfade und des heranzuziehenden Risikomodells. Hinsichtlich der MDCT ist der Einsatz eines standardisierten Untersuchungsprotokolls zu überprüfen. Von der noch im Gang befindlichen Heinz Nixdorf Recall-Studie, an die eine gesundheitsökonomische Begleitevaluation angeschlossen ist, sind weitere Erkenntnisse zu erwarten.

6. Ethische Aspekte

6.1 Methodik

Für die ethische Bewertung finden sich insgesamt sieben Artikel, davon drei über Handsuche ergänzte.

6.2 Ergebnisse

Mehrere amerikanische Autoren kritisieren die schnelle Verbreitung einer neuen, jedoch wissenschaftlich noch nicht ausreichend reflektierten Technologie. Sowohl ökonomisch als auch ethisch zu hinterfragen sind außerdem die durch die Koronarkalkmessung entstehenden Folgekosten, die in der Regel zu Lasten der Sozialversicherung gehen. Dass der Nachweis von Koronarkalk zu einem stärker risikoreduzierenden Verhalten seitens der Patienten führt oder aber eine negative Auswirkung auf die Lebensqualität aufgrund erhöhter "Besorgtheit" zeigt, kann aufgrund der Literatur nicht als erwiesen gesehen werden. Die Bewerbung von Koronarkalkscreening als "Gesundheits-Checkup" und teils aggressive Vermarktungsstrategien von Anbietern erscheinen ethisch bedenklich. Mehrere Autoren heben die wichtige Rolle hervor, die in Anbetracht der dargelegten Punkte der Verantwortung der beteiligten Ärzte zukommt.

6.3 Diskussion

Die Koronarkalkmessung kann relativ schnell, unkompliziert und vergleichsweise schmerzlos durchgeführt werden und liefert "scheinbar eindeutige", quantifizierbare Ergebnisse. Umso wichtiger ist vor dem Hintergrund des bisher Gesagten eine verantwortungsvolle Aufklärung der Patienten hinsichtlich der Sinnhaftigkeit der Untersuchung und der Aussagekraft der Befunde.

7. Zusammenfassung der Ergebnisse und Diskussion

Anhand der publizierten Literatur kann der Schluss gezogen werden, dass die Koronarkalkmessung zusätzliche Informationen gegenüber traditionellen Risikofaktoren liefert und ein geeignetes Instrument zur Verbesserung der Risikostratifikation mit Hilfe der etablierten Risikomodelle ist. Mehrere Fragen sind in diesem Zusammenhang jedoch noch offen, unter anderem die Festlegung von geeigneten Kalkscoreschwellenwerten, (hier zeichnet sich ab, dass die Schwellenwerte nicht als absolute, sondern als relative Zahlen in Form von alters- und geschlechtsbezogenen Perzentilen die beste prognostische Aussagekraft besitzen), sowie die Festlegung des optimalen Schwellenwerts des Risikos, ab dem Patienten einer zusätzlichen Koronarkalkmessung unterzogen werden sollen. Bisherige Studien zur Kombination der Koronarkalkmessung mit einem etablierten Risikomodell beschränken sich in der Betrachtung außerdem auf den FRS, woraus keine direkten Rückschlüsse auf die Kombination der Koronarkalkmessung mit einem für europäische Populationen verwendbaren Risikomodell wie dem PROCAM-Score gezogen werden können.

Beim Vergleich zwischen der EBCT und der MDCT zeigen sich je nach betrachteter Kalkscoreausprägung unterschiedliche Ergebnisse, die Vergleichbarkeit hängt aber auch von der verwendeten Scoringmethode ab. Diese ist bei der Auswertung mit Volumenscore generell als besser einzustufen, der Volumenscore zur Verfeinerung der Risikomodelle ist jedoch wenig erforscht. Die Widersprüchlichkeit der Ergebnisse könnte auch durch die noch fehlende Standardisierung bei der Durchführung der Koronarkalkmessung mit der MDCT begründet sein.

Aus ökonomischer Sicht ist der Einsatz der Koronarkalkmessung bei in kardiovaskulärer Hinsicht beschwerdefreien Risikopatienten nach dem derzeitigen Stand der Literatur nur begrenzt zu empfehlen: Bei Patienten mit unklaren Symptomen erscheint die EBCT als "Filteruntersuchung" im Rahmen der KHK-Diagnose kosteneffektiv im Vergleich zu anderen Untersuchungspfaden. Die Koronarkalkmessung mit EBCT als Verfeinerung der Risikoeinschätzung besitzt, jedenfalls bei einer Niedrig-Risikopopulation, jedoch geringe Kosteneffektivität. Diese auf vier Studien beruhenden Ergebnisse sind im US-amerikanischen Umfeld angesiedelt und aus diesem Grund nicht ohne Weiteres auf Deutschland zu übertragen.

8. Schlussfolgerung

Es kann zusammengefasst werden, dass die Koronarkalkmessung eine viel versprechende Methode zur Verbesserung der Risikoeinschätzung mit etablierten Risikomodellen darstellt, wesentliche Fragen für einen zielgerichteten Einsatz in der Praxis, v. a. auch in einer europäischen Bevölkerung, jedoch noch nicht beantwortbar sind. Basierend auf dem in diesem HTA-Bericht durchgeführten Literaturreview kann noch keine klare Empfehlung abgegeben werden, bei welchen Patientengruppen, unter Heranziehung welcher Kalkscoreschwellenwerte und unter Verwendung welcher Scoringmethode die MDCT-Koronarkalkmessung in Deutschland einzusetzen ist. Eine Vereinheitlichung und Qualitätskontrolle der angewandten technischen Standards bei der MDCT-Koronarkalkmessung und eine Standardisierung von Untersuchungsprotokollen stellt sich jedoch als vorrangiges Ziel dar. Wichtige Ergebnisse zur prognostischen Aussagekraft der Koronarkalkmessung und deren Kosteneffektivität in Hinblick auf Deutschland sind von der derzeit laufenden Heinz-Nixdorf-Recall-Studie zu erwarten. Mit wichtigen Ergebnissen aus medizinischer Sicht kann aus der ebenfalls noch laufenden MESA-Studie gerechnet werden.


References

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