Die nicht-invasive KHK-Diagnostik mittels CT und MRT hat die Erkennung der Koronaren Herzkrankheit revolutioniert. Diese modernen bildgebenden Verfahren ermöglichen präzise Diagnosen ohne invasive Eingriffe. Prof. Dr. Grigorios Korosoglou erklärt, wie kardiale Computertomographie und Magnetresonanztomographie in der Praxis eingesetzt werden und welche Patienten davon profitieren.
Was ist die Koronare Herzkrankheit (KHK)?
Die Koronare Herzkrankheit (KHK) und ihre Folgeerkrankungen führen immer noch zu den meisten Erkrankungs- und Todesfällen in den westlichen Industrieländern. Die KHK ist eine multifaktorielle Erkrankung, die sowohl durch genetische Faktoren als auch durch sogenannte modifizierbare Risikofaktoren wie arteriellem Hypertonus, Hyperlipidämie (insbesondere das Low-Density-Lipoprotein LDL), Diabetes mellitus, Nikotinkonsum, Übergewicht und Bewegungsmangel hervorgerufen wird.
Entstehung und Verlauf der KHK
Die Entstehung der KHK ist auf langjährige pathophysiologische Prozesse zurückzuführen, die je nach genetischer Prädisposition bereits in frühen Jahren, quasi in der zweiten Lebensdekade, beginnen können. Typischerweise steht am Anfang der KHK eine Endothelverletzung (Innenschicht der Gefäßwand). Durch diese Endothelschädigung und begleitende lokale Entzündungsreaktionen kommt es zu Ablagerungen (Plaquebildung) an der Gefäßwand, die die Koronararterie mit zunehmender Größe einengen.
Bei Gefäßverengung treten durch die verminderte Durchblutung des Herzmuskels zunächst Beschwerden unter Belastung auf (stabile Angina pectoris bzw. Chronisches Koronarsyndrom CCS). Unzureichend erforschte molekulare Prozesse können dazu führen, dass die KHK plötzlich instabil wird, etwa durch einen Riss in der Gefäßinnenwand (Plaqueruptur). CCS und akute Plaqueruptur (Akutes Koronarsyndrom ACS) schränken den Alltag ein und erhöhen Morbidität sowie Sterblichkeit.
Ein akuter Herzinfarkt kann zu bedrohlichen Rhythmusstörungen und akutem Herzversagen führen. Überlebende haben oft mit chronischer Herzschwäche und anhaltenden Herzrhythmusstörungen zu kämpfen.
Epidemiologie der KHK in Deutschland
Chronische KHK und akuter Myokardinfarkt sind in Deutschland führende Todesursachen. Im Jahr 2023 starben hierzulande 119.800 Menschen an KHK. Die KHK-Prävalenz liegt bei Frauen bei 3,7 Prozent und bei Männern bei 6,0 Prozent. Unter 45 Jahren ist sie selten, steigt aber ab 75 Jahren auf bis zu 16 Prozent (Frauen) bzw. 24,1 Prozent (Männer). Die Krankheitskosten beliefen sich 2023 insgesamt auf 491,6 Milliarden Euro, einschließlich der Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
CCS: Ermittlung der Vortestwahrscheinlichkeit und leitliniengerechte Diagnostik
Bei Patienten mit Verdacht auf KHK sollte zunächst eine Bewertung der Symptome im klinischen Kontext erfolgen. In dem Zusammenhang ist es für die Prognose wichtig, Patienten mit instabiler Angina pectoris bzw. einem ACS rechtzeitig zu identifizieren, die einer unmittelbaren Diagnostik und Therapie bedürfen. Bei neu aufgetretener Angina pectoris sollte mittels serieller Troponinmessung ein ACS ausgeschlossen werden. Patienten mit ACS sollten nach aktuellen Leitlinien risikostratifiziert behandelt werden.
Kardiologische Basisdiagnostik
Anschließend ist bei Patienten mit CCS eine kardiologische Basisdiagnostik mittels Ruhe-EKG und transthorakaler Echokardiographie indiziert. Die Echokardiographie dient in dem Zusammenhang der Erfassung der linksventrikulären Pumpfunktion, wodurch regionale Wandbewegungsstörungen des linken Ventrikels erkannt werden können. Diese Information trägt zur diagnostischen Abklärung aber auch zur Risikostratifikation der Patienten bei.
Bestimmung der Vortestwahrscheinlichkeit (VTW)
Anschließend wird die sogenannte Vortestwahrscheinlichkeit (VTW), quasi die Wahrscheinlichkeit einer obstruktiven KHK, abgeschätzt. Dies ist ein wichtiger Schritt, da auf der VTW der bedarfsgerechte Einsatz der nachfolgenden diagnostischen Tests basiert. Die kardiologische Expertise trägt dazu bei, nicht nur die VTW korrekt einzuschätzen, sondern auch Patienten mit hohem kardialen Ereignisrisiko, z. B. mit einer Hauptstammstenose oder stark eingeschränkter LV-Pumpfunktion aufgrund einer ischämischen Herzerkrankung zu identifizieren, die auch aus prognostischen Gründen von einer zeitnahen Revaskularisation profitieren.
Bei der Bestimmung der VTW werden folgende Faktoren berücksichtigt:
- Alter
- Geschlecht
- Angina pectoris oder Dyspnoe
- Anzahl der kardiovaskulären Risikofaktoren
Aufgrund von aktuellen Studiendaten in großen Patientenkohorten zeigte sich, dass die tatsächliche VTW etwa einem Drittel derjenigen entspricht, die in der vorherigen Version der Leitlinie vom Jahr 2013 angenommen wurde.
Wahl des diagnostischen Verfahrens basierend auf der VTW
Aufgrund der errechneten VTW sollte – unter Berücksichtigung klinischer und echokardiographischer Marker – das geeignete Verfahren gewählt werden. Zu den klinischen und echokardiographischen Markern gehören das Vorhandensein von pathologischen EKG-Veränderungen (Q-Zacken, fehlende R-Progression, ST-Segment-Veränderungen, T-Negativierungen), regionalen Wandbewegungsstörungen, Komorbiditäten, wie das Vorhandensein einer peripheren arteriellen Verschlusskrankheit oder einer ausgeprägten Koronarverkalkung (Klasse-IIa-Indikation bei Patienten mit CCS).
Empfohlenes Vorgehen je nach VTW:
- Bei niedrig-intermediärer VTW: Kardiale Computertomographie (k-CT)
- Bei intermediär-höherer VTW: Kardiale Stress-MRT (k-MRT), Stressechokardiographie oder Myokardszintigraphie
Die kardiale Stress-Magnetresonanztomographie (k-MRT)
Die Diagnose der funktionell-relevanten KHK mittels der k-MRT stützt sich auf die funktionelle Ischämiediagnostik. Unter dem Einsatz von Vasodilatatoren wie Adenosin oder Regadenoson erfolgt die Bewertung der Myokardperfusion unter pharmakologischer Stimulation. Gegebenenfalls werden die Stressperfusionsaufnahmen mit darauffolgenden Ruheperfusionsaufnahmen verglichen.
Zudem bietet die Gabe von Gadolinium-haltigen Kontrastmittel die Möglichkeit der Darstellung der Myokardvitalität anhand der Evaluation des Ausmaßes der Myokardnekrose, der sogenannten Infarkttransmuralität in Folge eines Herzinfarktes. Bei Patienten mit Kontraindikationen für die Gabe von Vasodilatatoren oder von Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln, bei Kontrastmittelunverträglichkeiten oder auf Grund einer stark eingeschränkten Nierenfunktion kann alternativ die Evaluation der Wandbewegung unter pharmakologischer Belastung mit Dobutamin erfolgen.
Vasodilatator-Stress-k-MRT: Ablauf und Prinzip
Zunächst erfolgt in der Regel vor Beginn der Stress-Stimulation die Evaluation der linksventrikulären (LV)-Pumpfunktion und der Volumina. Hierfür werden Steady-State-Free-Precession (SSFP)-Sequenzen verwendet, durch die eine Akquisition von ca. 40 Phasen pro Herzzyklus möglich ist. Diese Aufnahmen werden in der kurzen Achse und in drei langen Achsen (2-, 3-, 4-Kammerblick) angefertigt. Die Kontraktilität und Wandbewegung des Myokards werden in der Regel visuell anhand einer semiquantitativen Skala (Normo-, Hypo-, A- bzw. Dyskinesie) in insgesamt 17 Myokardsegmenten bewertet.
Die Evaluation der Myokardperfusion unter Stimulation erfolgt beim Vasodilatator-Stress-MRT durch die intravenöse Gabe von 140–210 μg/kg Körpergewicht/min Adenosin oder 400 µg Regadenoson. Des Weiteren dienen sogenannte Late Gadolinium Enhancement (LGE)-Aufnahmen der Erfassung der Myokardvitalität.
Prinzip des Vasodilatoren-Stress-MRT:
Das Prinzip des Vasodilatoren-Stress-MRT beruht auf einem medikamentös-induzierten „steal phenomen” an verengten Koronargefäßen. Im Versorgungsgebiet einer hämodynamisch-relevanten Koronarstenose kommt es zur reduzierten Perfusion, wodurch das Signal im Vergleich zu den benachbarten Myokardarealen vermindert ausfällt. Die Evaluation der Myokardperfusion erfolgt mittels einer T1-gewichteten Gradientenechosequenz. Die Messungen werden endexspiratorisch und in drei kurzen Achsen (apikal, mittventrikulär und basal) angefertigt.
Falls eine hämodynamisch-relevante Durchblutungsstörung vorliegt, kommt es zu einem verspäteten Anstieg der Signalintensität des betroffenen Myokards im Vergleich zu den gesunden, normal durchbluteten Arealen. Dies dient als Grundlage zur Erkennung einer funktionell-relevanten, interventionsbedürftigen KHK.
Late Gadolinium Enhancement (LGE) zur Vitalitätsbeurteilung
Die Stress-MRT kann mit LGE-Aufnahmen zur Erfassung der Myokardvitalität kombiniert werden. LGE-Aufnahmen werden ca. 10 Minuten nach intravenöser Gabe von Gadolinium, einem streng extrazellulären Kontrastmittel, mittels „inversion recovery”-Sequenzen angefertigt. Die Planungsebenen werden analog zu der Perfusionsanalyse gewählt.
Bei den LGE-Aufnahmen imponiert das frisch-beschädigte oder chronisch-vernarbte Myokard deutlich signalintensiver im Vergleich zum gesunden Gewebe. Der Vergleich der Stress-Perfusionsmessungen mit den LGE-Aufnahmen erlaubt den Nachweis einer Perfusionsstörung im vitalen Myokardgewebe, was für die Indikationsstellung zur interventionellen oder chirurgischen Revaskularisation entscheidend ist. Die Vasodilatatoren-Stress-MRT eignet sich sehr gut auch zur Risikostratifikation von Patienten mit KHK. Zudem ist die diagnostische Güte der Stress-MRT, der der Myokardszintigraphie signifikant überlegen.
Dobutamin-Stress-MRT als Alternative
Bei Patienten mit Kontraindikationen für die Gabe von Vasodilatatoren oder von Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln kann alternativ die KHK-Diagnostik durch die Evaluation der Wandbewegung unter pharmakologischer Belastung mit Dobutamin, einem synthetisch hergestellten β1-adrenergen Katecholamin, erfolgen.
Dobutamin wird, wie bei der Stressechokardiographie, in ansteigenden Konzentrationen von 0–40 μg/kg KG/min intravenös verabreicht. Gegebenenfalls können zusätzlich fraktioniert bis 2,0 mg Atropin verabreicht werden, um die Zielherzfrequenz (220−Alter × 85 %) zu erreichen.
Zur Erfassung der regionalen Wandbewegung werden bei jeder Stufe der Stimulation mittels Cine-SSFP-Sequenzen Bilder in drei kurzen und drei langen Achsen angefertigt und miteinander verglichen. Die Interpretation erfolgt anhand des 17-Segment-Modells.
Wichtige Abbruchkriterien während des Belastungstests:
- Ausgeprägte induzierbare Wandbewegungsstörungen in ≥ 2 Myokardsegmenten
- Deutliche Angina-pectoris-Beschwerden
- Auftreten von Herzrhythmusstörungen
- Blutdruckabfall von ≥ 40 mmHg
Während des Belastungstests ist neben der ständigen Kontrolle des EKGs und der Überwachung des Blutdrucks die Evaluation der regionalen Wandbewegung wichtig. Die Genauigkeit sowohl der Vasodilatator als auch der Dobutamin-Stress-k-MRT zur diagnostischen Klassifikation und Risikostratifikation von Patienten mit ischämischer Herzerkrankung ist anhand von früheren Studien und Metaanalysen belegt.
Die kardiale Computertomographie (k-CT)
Die k-CT ermöglicht den direkten Einblick in die Anatomie bzw. Pathologie der Koronararterien durch eine ultraschnelle Bildakquisition durch Mehrschicht-Computertomographen (> 64-Zeiler), die eine hohe Anzahl von Körperschichten gleichzeitig erfassen können. Zur Anfertigung der nicht-invasiven Koronarangiographie mittels k-CT ist die intravenöse Injektion von – in der Regel – 50 bis 80 ml jodhaltigem Kontrastmittel erforderlich.
Technische Voraussetzungen und Bildqualität
Durch moderne Mehrschicht-Computertomographen gelingt die präzise Darstellung der bewegten Koronararterien mittels prospektivem EKG-Triggering oder retrospektivem EKG-Gating mit einer räumlichen und zeitlichen Auflösung. Eine obstruktive KHK kann mittels k-CT mit hoher Sensitivität diagnostiziert oder ausgeschlossen werden. Zudem ist der negativ-prädiktive Wert des Verfahrens sehr hoch, d. h. die k-CT eignet sich sehr gut zum Ausschluss (‚rule-out’) einer obstruktiven KHK.
Die Kardio-CT erlaubt zusätzlich zur Darstellung des Stenosegrades, durch die Visualisierung des Koronarlumens, auch die Erfassung der Beschaffenheit der Koronarwand und der entsprechenden Plaquekomposition sowie des perikoronaren Fettgewebes.
Plaque-Charakterisierung und Risikostratifikation
Insbesondere das Gesamtplaquevolumen und die Komposition der atherosklerotischen Koronarplaques sind hierbei prädiktiv für zukünftige kardiale Ereignisse. Insbesondere weiche, lipidreiche, sogenannte ‚low-attenuation’ Plaques, Plaque mit positivem Remodeling, mit einer ‚spotty’-Kalzifikation und weiche Plaque, umgeben von einer dichteangehobenen Hülle (sog. ‚napkin ring sign’), gelten als Hochrisiko-Plaques, die in Zukunft auf Grund einer Plaqueruptur ein ACS hervorrufen könnten.
Für die Durchführung der k-CT werden CT-Scanner mit mehr als 64 Zeilen und der Möglichkeit eines EKG-Triggers empfohlen. Zu bevorzugen sind Dual-Source-Systeme, die eine höhere zeitliche Auflösung ermöglichen und Scanner mit hoher Zeilenanzahl.
Expertise und Qualitätssicherung
Zusätzlich zur Scanner-Technologie ist bei der Betreibung einer k-CT-Einheit die entsprechende Expertise der behandelnden Ärzte sowie des medizinisch-technischen Personals unabdingbar. Faktoren, die zu einer eingeschränkten Bildqualität beitragen könnten, sollten rechtzeitig erkannt und berücksichtigt werden.
Hierzu gehören starke Verkalkungen der Koronararterien oder mehrere und kleinere Koronarstents (< 2,5 mm im Diameter), die durch sogenannte ‚blooming’-Artefakte zu einer Überschätzung des Schweregrades der Stenosen führen können. Zudem können weitere Faktoren, wie eine sehr unregelmäßige und hohe Herzfrequenz (häufige Extrasystolen oder Vorhofflimmern), eine morbide Adipositas und die Unfähigkeit der Patienten Atemkommandos zu befolgen, die Bildqualität einschränken.
Auch bei Patienten mit stark eingeschränkter Nierenfunktion und bei jüngeren Patienten sollte auf Grund der Strahlenexposition die Indikation für ein k-CT streng geprüft und alternative Methoden zur KHK-Diagnostik wie die Stressechokardiographie oder die kardiale Stress-MRT in Erwägung gezogen werden.
Evidenz aus klinischen Studien
SCOT-HEART-Studie: Langfristige Vorteile der k-CT
Eine wichtige randomisiert-kontrollierte Studie, die wesentlich dazu beitrug den Stellenwert der k-CT in der modernen KHK-Diagnostik zu etablieren, war die SCOT-HEART-Studie. Diese hat den Einsatz der k-CT bei Patienten mit Verdacht auf KHK randomisiert getestet.
Die Patienten im CT-Arm zeigten nach 5 Jahren eine deutlich niedrigere Rate an nicht-tödlichen Myokardinfarkten (ca. 40 % relative Risikoreduktion; p < 0,001) im Vergleich zu Patienten des Kontrollarmes, die mittels Routinetests wie Belastungs-EKG oder funktionellen Tests diagnostiziert worden waren. Dieser Unterschied war interessanterweise nicht durch mehr Koronarinterventionen im k-CT-Arm, sondern durch den frühzeitigeren Einsatz von cholesterinsenkenden Substanzen und Thrombozytenaggregationshemmern erklärbar.
Auch nach 10 Jahren Nachbeobachtung zeigte sich in der SCOT-HEART-Studie, dass die k-CT-gesteuerte Behandlung von Patienten mit stabilen Brustschmerzen mit einer anhaltenden Verringerung der nicht-tödlichen Myokardinfarkte verbunden ist. Die Identifizierung koronarer Atherosklerose durch die k-CT verbesserte somit die langfristige Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen bei Patienten mit stabilem Thoraxschmerz.
DISCHARGE-Studie: k-CT versus invasive Strategie
Auch in der randomisiert-kontrollierten DISCHARGE-Studie, die Patienten mit stabiler Angina-pectoris-Symptomatik und mittlerer Vortestwahrscheinlichkeit in zwei Armen, einem k-CT-Arm und einem invasiven Arm, randomisiert hat, war die Wahl einer k-CT-Strategie mit weniger prozedurbedingten Komplikationen assoziiert, während das Risiko für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse in beiden Gruppen in der Nachbeobachtungszeit ähnlich ausgefallen war.
K-CT und k-MRT als komplementäre Verfahren
Wichtig ist, in dem Zusammenhang noch zu erwähnen, dass die k-CT ein rein anatomisches Verfahren ist, und somit keinerlei Information zur funktionellen Relevanz der diagnostizierten Koronarstenosen liefert. Auf Grund dessen sollte das Verfahren im Falle von intermediären Stenosen mit einem funktionellen Test, wie beispielsweise die Stress-k-MRT oder die Stressechokardiographie kombiniert werden.
Sowohl die k-MRT als auch die k-CT sollten leitliniengerecht eingesetzt werden, um eine Mengenausweitung der Schnittbilddiagnostik zu vermeiden, die unser Gesundheitssystem weiter belasten würde. In dem Zusammenhang ist die Expertise der Fachdisziplin Kardiologie bei der Indikationsstellung, Durchführung, Befundung und Befundinterpretation inklusive der klinischen Konsequenz und Folgeempfehlung unerlässlich, um die beiden Verfahren der k-CT und k-MRT im diagnostischen Pfad effizient zu integrieren.
Die zentrale Rolle der Kardiologie
Die Kardiologie nimmt bei beiden bildgebenden Verfahren k-CT und k-MRT eine zentrale Rolle in Indikationsstellung, Durchführung, Befundung und Interpretation ein und trägt so zu einer leitlinienbasierten und patientenorientierten Versorgung bei. Wichtige Differentialdiagnosen, die beispielsweise nur im Echokardiogramm nachweisbar sind, werden dadurch nicht übersehen.
Fazit für die Praxis
Die k-CT bietet aufgrund ihrer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung die Möglichkeit:
- Eine obstruktive KHK bei Patienten mit niedriger bis intermediärer Vortestwahrscheinlichkeit zu diagnostizieren
- Durch die Erkennung nicht-kalzifizierter Koronarplaques zur Vorhersage zukünftiger koronarer Ereignisse beizutragen
- Einen sehr hohen negativ-prädiktiven Wert zum Ausschluss einer obstruktiven KHK zu liefern
Die k-MRT ergänzt die k-CT insbesondere bei intermediären Koronarstenosen:
- Durch die funktionelle Ischämiediagnostik
- Diese erfolgt in der Regel mittels pharmakologischer Stimulation mit Vasodilatatoren
- Bei Kontraindikationen kann die pharmakologische Stimulation mittels Dobutamin erfolgen, welches, wie in der Stressechokardiographie, in ansteigenden Konzentrationen intravenös verabreicht wird
Zusammenfassung
Trotz Entwicklungen der letzten Jahrzehnte in der konservativen und interventionellen Behandlung bleibt die KHK innerhalb der kardiovaskulären Erkrankungen als eine der häufigsten Todesursachen in westlichen Ländern bestehen. Die invasive Koronarangiographie war früher das Verfahren der Wahl zur Diagnose einer obstruktiven KHK.
Durch aktuelle Studien gab es allerdings in den letzten Jahren einen Paradigmenwechsel, so dass nicht-invasive Verfahren wie die kardiale Magnetresonanztomographie (k-MRT) und die kardiale Computertomographie (k-CT) bei den meisten Patienten mit intermediärer Vortestwahrscheinlichkeit zwischen 15 und 85 % zum Einsatz kommen sollten.
Die k-CT erlaubt die nicht-invasive Visualisierung des Stenosegrades der Koronararterien durch eine ultraschnelle Akquisition mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung und hat einen sehr hohen negativ-prädiktiven Wert. Somit ist die Methode optimal zum Ausschluss einer obstruktiven KHK geeignet. Zudem erlaubt die k-CT die Erfassung der Beschaffenheit der Koronarwand und kann Plaques mit Risikomerkmalen identifizieren, die in Zukunft ein akutes Koronarsyndrom hervorrufen könnten. Das trägt zur präzisen Risikostratifikation der Patienten bei.
Die KHK-Diagnostik basiert bei der k-MRT andererseits auf den funktionellen Ischämienachweis. Unter pharmakologischer Stimulation mit Vasodilatatoren gelingt mittels k-MRT der Nachweis von Myokardperfusionsstörungen, die auf eine hämodynamisch relevante Stenose einer oder mehrerer Koronararterien hinweisen. Das gelingt im Gegensatz zur k-CT ohne ionisierende Strahlung für die Patienten und ohne jodhaltige Kontrastmittel.
Die k-CT und die k-MRT sind als komplementäre Verfahren in der KHK-Diagnostik zu werten. Die Expertise der Fachdisziplin Kardiologie ist bei der Indikationsstellung, Durchführung, Befundung und Befundinterpretation von zentraler Bedeutung, um die beiden Verfahren im diagnostischen Pfad effizient zu integrieren.
Über den Experten
Prof. Dr. med. Grigorios Korosoglou ist an der GRN-Klinik Weinheim in der Kardiologie und Angiologie sowie am Herzbildgebungszentrum Weinheim (Hector Stiftungen) tätig. Er ist Experte für nicht-invasive kardiale Bildgebung und hat zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten zur KHK-Diagnostik mittels CT und MRT veröffentlicht.
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Autor: Prof. Dr. Grigorios Korosoglou
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. med. Grigorios Korosoglou
GRN-Klinik Weinheim
Kardiologie und Angiologie
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