Kardio-CT

Die Kardio-Computertomographie (Synonyme: Kardio-CT; CT-Kardio, kardiale Computertomographie (CT); Koronar-CT (CCTA)) bezeichnet ein radiologisches Untersuchungsverfahren, bei dem mit Hilfe der Computertomographie (CT) das Herz und seine versorgenden Gefäße dargestellt wird.

Bei der Kardio-CT kann man verschiedene Untersuchungsmodalitäten unterscheiden. Zum einen die Calcium-Score-Analyse (Calciumscoring; Kalziumscoring; Bestimmung des Ausmaßes kalzifizierter Plaques (krankhafte Ablagerungen an den Gefäßwänden) in den Koronararterien (Arterien, die kranzförmig das Herz umgeben und den Herzmuskel mit Blut versorgen); Calciumscore/Kalziumscore/Kalk-Score), zum anderen die Angiographie (Gefäßdarstellung) der Koronargefäße (Herzkranzgefäße; Koronarangiograpie) bzw. der Bypässe (Umgehungskreisläufe). Alle drei können das Ausmaß der Gefäßverkalkung genau wiedergeben.

Beurteilbare Strukturen

Mit der Kardio-CT können folgende Herz- und Gefäßstrukturen präzise beurteilt werden:

• Koronararterien/Herzkranzgefäße: Erkennung von Verkalkungen und Stenosen (Verengungen) in den herzversorgenden Gefäßen.
• Herzstrukturen: Beurteilung der Herzklappen, des Myokards (Herzmuskel) und der Herzhöhlen.
• Gefäßstrukturen: Visualisierung der Aorta und anderer großer Gefäße im Thoraxbereich.
• Calcium-Score-Analyse: Quantifizierung von Kalkablagerungen in den Koronararterien (Herzkranzgefäße).
• Angiographie der Koronargefäße: Detaillierte Darstellung der Koronararterien zur Identifikation von Stenosen (Verengungen) oder Okklusionen (Verschlüsse).

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Vorsorgeuntersuchung bei Patienten mit mehreren Risikofaktoren (wie beispielsweise Rauchen; Übergewicht; Verdacht auf Atherosklerose (Arteriosklerose, Arterienverkalkung); Diabetes mellitus; Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion); Parodontitis (Entzündung des Zahnhalteapparates) etc.)
• Bei Verdacht auf eine Koronarsklerose/Koronare Herzkrankheit (KHK)
  • Bei stabiler Angina pectoris (anfallsartig auftretende Schmerzen und ein Engegefühl im Brustbereich; in Ruhe besteht Beschwerdefreiheit; die Symptome treten belastungsinduziert (Belastungs-AP) auf) als auch bei akutem Brustschmerz ohne ST-Hebung in den meisten Fällen die Modalität der ersten Wahl („first line“). 
  • Bei Patienten mit niedriger Vortestwahrscheinlichkeit besteht eine Level-IIA- bzw. Level-IIB-Indikation in der Diagnostik der KHK [5] 
  • Primärer Untersuchungstest zur Evaluation für das Vorliegen einer KHK [8]
  • Bevorzugte Methode bei Patienten mit mittlerem Verdacht auf eine KHK, um verengte oder verschlossene Herzgefäße (obstruktive Stenosen) auszuschließen oder zu bestätigen [13]
• Nach Myokardinfarkt (Herzinfarkt) – Begutachtung des Herzens zum Nachweis des lädierten Herzareals (Ausmaße des Infarktes)

Die Kardio-CT ist für den akuten Notfall nicht geeignet, da keine Interventionen durchgeführt werden können. Hierbei ist die Methode der Wahl die Herzkatheteruntersuchung.

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

• Allergie gegen jodhaltiges Kontrastmittel: Alternative Untersuchungsmethoden oder präventive Maßnahmen sind notwendig.
• Schwere Niereninsuffizienz: Kontrastmittel kann die Nierenfunktion weiter verschlechtern.
• Schwangerschaft: Aufgrund der Strahlenexposition ist besondere Vorsicht geboten.

Vor der Untersuchung

• Aufklärungsgespräch: Umfassende Information des Patienten über den Untersuchungsablauf und potenzielle Risiken.
• Vorbereitung auf Kontrastmittel: Bei bekannter Allergie gegen das Kontrastmittel sind vorbeugende Maßnahmen erforderlich.
• Herzfrequenzsenkung: Eventuell Verabreichung von Medikamenten zur Senkung der Herzfrequenz für klarere Bilder.
• Sublinguales Nitrospray vor einer CT-Koronarangiographie:  Dieses erfolgt, damit die Herzkranzgefäße maximal weit gestellt werden, um eine möglichst detaillierte Untersuchung zu ermöglichen. Das Maximum ist nach 5 Minuten erreicht, somit ist eine mindestens 5-minütige Wartezeit nach Applikation einzuhalten [15].

Das Verfahren

Prinzip der Computertomographie

Das grundlegende Prinzip der CT basiert auf der Darstellung von Dichteunterschieden der verschiedenen Gewebearten im Körper. Unterschiedliche Materialien, wie Wasser, Luft oder Knochen, weisen unterschiedliche Dichten auf, die sich in den Graustufen der erzeugten Bilder widerspiegeln. Um die Differenzierung der Gewebe weiter zu verbessern, kann ein jodhaltiges Kontrastmittel verabreicht werden. Dieses Kontrastmittel wird von gesundem und krankem Gewebe unterschiedlich schnell aufgenommen, was insbesondere bei der Erkennung von pathologischen Veränderungen wie Tumoren von Bedeutung ist.

Untersuchungstechniken und -ablauf

Die CT-Untersuchung erfolgt im Liegen. Der Patient wird auf einem Untersuchungstisch positioniert, der sich langsam durch die Öffnung des CT-Gerätes bewegt. Währenddessen rotiert die Röntgenröhre um den Patienten und erzeugt eine Vielzahl von Bildern aus unterschiedlichen Winkeln. Diese Bilder werden anschließend von einem Computer zu detaillierten Querschnittsbildern des Körpers zusammengesetzt.

Mit modernsten CT-Geräten dauert die gesamte Untersuchung nur wenige Minuten. Der eigentliche Scan-Vorgang nimmt dabei nur wenige Sekunden in Anspruch, was es dem Patienten ermöglicht, die Luft anzuhalten und Bewegungsartefakte zu vermeiden.

Multislice-Technik

Moderne CT-Geräte arbeiten im sogenannten Multislice-Verfahren. Dabei werden mehrere Schichten gleichzeitig aufgenommen. Ein 64-Zeiler beispielsweise kann 64 Schichten simultan erzeugen. Dies ist vergleichbar mit einem Rettich, der spiralförmig geschnitten wird, wobei bei der CT 64 spiralförmige Schnitte gleichzeitig erstellt und vom Computer verarbeitet werden.

Low-dose-Technik und Rekonstruktionsalgorithmen

Zur Minimierung der Strahlenbelastung arbeiten moderne CT-Geräte mit einer sogenannten Low-dose-Technik. Diese Technik reduziert die benötigte Strahlung um etwa 50 %, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Neue Rekonstruktionsalgorithmen tragen ebenfalls zur Verbesserung der Bildqualität bei und ermöglichen die Erstellung hochpräziser Aufnahmen mit einer Schichtstärke von bis zu 0,4 mm.

Zur Darstellung der Gefäße inkl. der Koronararterien (CT-Koronarangiographie; cCTA, engl. Cardiac computed tomography angiography); Koronar-CT-Angiographie) ist die Gabe von jodhaltigem Kontrastmittel erforderlich.

Die kardiale Computertomographie bietet zwei Untersuchungsmodalitäten:

• native Computertomographie (CT; Computertomographie ohne Kontrastmittel) zur Quantifizierung des Koronarkalks mittels Calciumscoring (Kalziumscoring)
• kontrastmittelgestützte CT-Angiographie (cCTA; Verfahren, mit dessen Hilfe Blutgefäße im Körper dargestellt werden können) zur anatomischen und morphologischen Beurteilung von Koronarstenosen ("Verengungen von Herzkrankgefäßen).

Durch eine EKG-gestützte Strahlung kann auch die bei der Untersuchung auftretende Strahlung reduziert werden. Sie liegt zwischen einem und sechs Millisievert. Dabei kommen zwei Untersuchungstechniken zum Einsatz:

• retrospektiv EKG-gegatete Spiraluntersuchung; Strahlenexposition: funktionelle Analysen sind möglich; 5-10 mSv
• prospektiv EKG-getriggerte Sequenzuntersuchung („Step and shot“); Bildakquise wird durch das EKG des Patienten gesteuert; funktionelle Analysen sind inzwischen ebenfalls möglich; niedrige Strahlenexposition: 2-3 mSv 

Inzwischen ist die kardiale Computertomographie mittels der Dual-Source-CT-Technologie (DSCT) und mit CT-Systemen mit einer großen Detektorbreite (256-Zeilen-Single-Source-CT [SSCT]) während eines einzelnen Herzschlages durchführbar.

Calciumscoring

Die Quantifizierung des Koronarkalks erfolgt mittels der Agatston-Methode:

Das Calciumscoring gilt als zuverlässiger Risikoprädiktor.

Die Messung des koronaren Calciumscores verbessert die Abschätzung der Wahrscheinlichkeit für obstruktive Koronarstenosen, vor allem in der Gruppe von Patienten mit niedrigem Ausgangsrisiko [14].

Epikardiale Fett (EAT) 

Das viszerale Fett des Herzens („epicardial adipose tissue“ [EAT]) kann mittels kardialer Magnetresonanztomographie (MRT) oder Computertomographie (CT) quantifiziert werden kann. Die Feststellung desselben dient zur Phänotypisierung der HF-pEF-Patienten.
Hinweis: Einen positiven Effekt auf das EAT-Volumen haben Lebensstilmodifikation, Statine, Metformin, Glucagon-like-peptide-1-Rezeptor-Agonisten und Dipeptidylpeptidase-4-Inhibitoren.

CT-Koronarangiographie (cCTA)

Die quantitative Auswertung der cCTCA erfolgt standardisiert mithilfe des CAD-RADS^™-Systems (Coronary Artery Disease Reporting and Data System) durch Bestimmung des maximalen prozentualen Stenosedurchmessers anhand der folgenden Graduierung:

Die CT-Koronarangiographie ermöglicht eine sichere und schnellen Ausschluss einer stenosierenden koronaren Herzkrankheit (KHK). Des Weiteren ermöglicht das Verfahren eine zuverlässige Langzeitprognose bei Patienten ohne Nachweis einer KHK.

Bei Vorliegen einer intermediären Stenose erfolgt die Messung der fraktionellen Flussreserve.

CT-basierte Messung der fraktionellen Flussreserve (FFR)

Die FFR gibt das Verhältnis des mittleren Blutdrucks distal der Stenose zum aortalen Mitteldruck an; gilt als Kennzahl, die eine Aussage darüber zulässt, wie sehr eine Stenose den Blutfluss im Koronargefäß einschränkt; Goldstandard zur Analyse einer Koronarstenose; Messung üblicherweise mittels invasiver Koronarangiographie. 
Die Messung der FFR ist inzwischen CT-basiert möglich (= CT-FFR); der Wert kann für jeden beliebigen Abschnitt des Koronarsystems berechnet werden.

Indikation

• Angiographisch mittelgradige Stenose bei:
  • nicht eindeutiger Klinik oder
  • bei nicht eindeutigem oder nicht vorliegendem Ischämienachweis.

Beachte: Die FAME-Studie hat bestätigt, dass Patienten mit stabiler koronarer Herzkrankheit (KHK) und Stenosen mit einer FFR > 0,8 nicht von einer perkutanen koronaren Intervention (PCI) profitieren [6].

Myokardperfusions-CT

Neben den zuvor aufgeführten klassischen Untersuchungsmodalitäten ist inzwischen die myokardiale CT-Perfusion zur Ischämiediagnostik (Diagnostik zur Feststellung einer Minderversorung des Myokards/Herzmuskel) hinzugekommen. Der Funktionstest wird in Ruhe und unter pharmakologischer Belastung durchgeführt. So können fixierte und belastungsinduzierte Ischämien dargestellt und unterschieden werden. Das Verfahren ermöglicht mit hoher Präzision eine morphologische und funktionelle Analyse der Myokardischämie (Minderversorgung des Myokards/Herzmuskel).

Mögliche Befunde

Die Kardio-Computertomographie bietet eine umfassende Beurteilung verschiedener kardialer und koronarer Zustände. Die wesentlichen Befunde umfassen:

• Calciumscoring (Calciumscoring): Ermöglicht die Quantifizierung von Kalziumablagerungen in den Koronararterien mittels der Agatston-Methode. Der Calciumscore dient als wichtiger Indikator für das Risiko einer koronaren Herzkrankheit (KHK) und kann in verschiedene Risikoperzentile eingeteilt werden, von 0 (kein Risiko) bis über 400 (hohes Risiko).
• CT-Koronarangiographie (cCTA): Detaillierte anatomische und morphologische Beurteilung der Koronararterien zur Identifizierung von Stenosen (Verengung) oder Verschlüssen. Die Auswertung erfolgt standardisiert mithilfe des CAD-RADS™-Systems, welches den Grad der Stenose von 0 (keine Stenose) bis 5 (totaler Gefäßverschluss) kategorisiert.
• Fraktionelle Flussreserve (FFR) mittels CT: Eine CT-basierte Messung der fraktionellen Flussreserve (FFR) kann das Verhältnis des Blutdrucks vor und nach einer Stenose (Verengung) bestimmen, um die hämodynamische Relevanz einer Verengung zu bewerten. Werte über 0,80 weisen auf einen Ausschluss einer hämodynamisch relevanten Stenose hin, während Werte unter 0,75 eine behandlungsbedürftige Läsion anzeigen.
• Myokardperfusions-CT: Diese moderne Methode ermöglicht die Beurteilung der myokardialen Perfusion (Durchblutung des Herzmuskels) sowohl in Ruhe als auch unter pharmakologischer Belastung, um fixierte von belastungsinduzierten Ischämien zu unterscheiden. Sie bietet eine detaillierte Analyse der Blutversorgung des Herzmuskels und identifiziert Bereiche mit unzureichender Durchblutung.
• Epikardiales Fett (EAT): Die Quantifizierung des viszeralen Fettes des Herzens, des sogenannten epicardial adipose tissue (EAT), kann Hinweise auf metabolische und inflammatorische Zustände geben, die zur Entwicklung einer Herzinsuffizienz/Herzschwäche mit erhaltener Auswurffraktion (HFpEF) beitragen können.

Nach der Untersuchung

• Befundbesprechung: Detaillierte Analyse und Interpretation der Ergebnisse durch einen Radiologen.
• Weiterführende Maßnahmen: Abhängig von den Befunden können weitere diagnostische Tests, eine Behandlungsplanung oder präventive Maßnahmen empfohlen werden.

Weitere Hinweise

• Eine Kardio-Computertomographie (Kardio-CT) konnte in einer randomisierten Studie sechs von sieben Herzkatheteruntersuchungen bei Patienten mit Brustschmerzen oder atypischer Angina pectoris (Brustenge, Herzschmerz) vermieden, ohne dass in den ersten drei Jahren danach häufiger zu kardiovaskulären Erkrankungen kam. Es gab keinen signifikanten Unterschied für ein MACE-Ereignis ("major adverse cardiovascular event"; hier definiert als Apoplex (Schlaganfall), Myokardinfarkt (Herzinfarkt), Herztod, instabile Angina pectoris oder Revaskularisierung) im Vergleich zwischen der Kardio-CT-Gruppe und der Patienten mit Herzkatheteruntersuchung [2].
• Die „Coronary Artery Risk Development in Young Adults“(CARDIA)-Studie zeigte, dass Teilnehmer im Alter von Anfang 30 bis Mitte 40, die Koronarkalk (Kalk in den Herzkranzgefäßen) im Nativ-CT (Computertomographie ohne Kontrastmittel) aufwiesen, selbst wenn es nur eine minimale Menge war, im Vergleich zu einer Gruppe mit kalkfreien Koronarien (Herzkranzgefäße), fünfmal so viele Zwischenfälle aufgrund koronarer Herzkrankheit (KHK; Erkrankung der Herzkranzgefäße) in den darauffolgenden 12,5 Jahren auftraten [3].
• Bei symptomatischen Patienten mit Verdacht auf eine Myokardischämie schneidet die Positronenemissionstomographie (PET)
  im direkten Vergleich mit der Koronar-CT-Angiographie und Single-Photon-Emissions-Tomographie (SPECT) am besten ab [7].
• Unklarer Thoraxschmerz: Bei diesen Patienten wurde ein akutes Koronarsyndrom (ACS; ST-Hebungsinfarkt (STEMI) Nicht-ST-Hebungsinfarkt (NSTEMI) instabile Angina pectoris (UA)) bei 3 % der Patienten mit einem koronaren Calciumscore von 0 und bei 23 % mit einem Score > 0 diagnostiziert [4].
• Bei Patienten mit IOCA (engl. ischemia and no obstructive coronary artery disease; „nicht obstruktive KHK“), die zum Teil ausgeprägte Angina pectoris-Beschwerden und einen positiven Stresstestbefund (Echokardiogramm) haben, zeigen sich im Kardio-CT keine relevanten Koronarstenosen (Verengungen der Herzkranzgefäße).
• Computertomographische Koronarangiographie (CCTA)
  • Die computertomographische Koronarangiographie (CCTA) erreicht aufgrund der präzisen Darstellung der Koronarien eine Sensitivität (Prozentsatz erkrankter Patienten, bei denen die Krankheit durch die Anwendung des Verfahrens erkannt wird, d. h. ein positives Testresultat auftritt) und einen negativen prädiktiven Wert von über 95 %. Sie übertrifft alle anderen nichtinvasiven Verfahren hinsichtlich der diagnostischen Sensitivität für die Koronare Herzkrankheit (KHK).
    Das Verfahren ist geeignet, die hämodynamischen Relevanz von Koronararterienstenosen, durch folgende Maßnahmen zu bestimmen: Bestimmung der 
    
    • koronaren Flussreserve, d. h. die virtuelle Fractional Flow Reserve (FFR; gibt das Verhältnis des mittleren Blutdrucks distal der Stenose (Verengung) zum aortalen Mitteldruck an)
    • myokardialen Perfusion (Durchblutung des Herzmuskels; myokardiale CT-Perfusion)
    Das CCTA kann als primäres diagnostisches Verfahren bei Patienten mit einer intermediären Vortestwahrscheinlichkeit für eine KHK im niedrigen Bereich eingesetzt werden und sekundär bei Patienten mit unklarem Ergebnis des Stresstests [1]. Herzkatheteruntersuchungen werden dadurch abnehmen.
  • SCOTHEART-Studie: Bei Patienten mit stabiler Angina pectoris hat sich nach Langzeitresultaten eine frühe koronare CT-Angiographie (CCTA) zur Diagnostik bewährt. Vor allem nicht-tödliche Myokardinfarkte konnten dadurch reduziert werden. Hinweis: In der CCTA-Gruppe wurden sowohl mehr sekundärpräventive und als auch mehr antianginöse Medikamente eingesetzt [9].
    Fazit: Die CCTA ist möglicherweise das geeignete Verfahren zur Erstliniendiagnostik bei Verdacht auf eine Koronare Herzkrankheit (KHK).
  • Die SCOT-HEART-Studie zeigte, dass die kardialen CT-Angiographie (= kardiale Computertomographie mit Angiographie der Koronarien/Herzkranzgefäße (CTA); engl. Cardiac computed tomography angiography, CCTA) auf die Häufigkeit der Diagnosestellung einer koronaren Herzerkrankung (KHK; Herzkranzgefäßerkrankung) sowie deren Therapie einen bedeutenden Einfluss hat. Die 5-Jahres-Inzidenz des primären Endpunkts (kardialer Tod oder nicht tödlicher Myokardinfarkt) war in der CTA-Gruppe signifikant niedriger als in der Standardgruppe (2,3 vs. 3,9 %; p = 0,004) [9].
• In einer Studie führten CT- und MRT-Aufnahmen im Rahmen der interventionellen Kardiologie in 43,1 % der Fälle zu nicht-kardialen Inzidentalomen (zufällig gefundene Raumforderung (Tumor) bei einem bildgebenden Verfahren, ohne Vorliegen einer klinischen Symptomatik; am häufigsten Nierenzysten bei 16,3 %, Lungenrundherde bei 13,3 %; bei 1,6 % wurde Krebs neu entdeckt) [9].
• Eine Langzeit-Analyse des CAC Consortium konnte zeigen, dass asymptomatische Patienten mit einem Kalk-Score (engl. Coronary Artery Calcium (CAC)) von 0 eine über zwölf Jahre durchgängig niedrige kardiovaskuläre, Krebs- und Gesamt-Mortalitätsrate (Sterberate) haben. Die Studie basiert auf Daten von mehr als 66.000 asymptomatischen Personen mit einem Durchschnittsalter von 54 Jahren [11].
• DISCHARGE-Studie (Stichprobe von mehr als 3.500 Teilnehmenden mit mittlerer Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung): Bei Patientinnen und Patienten, die im Zuge der Studie zu einem Herzkatheter überwiesen wurden, war das Risiko für schwere kardiovaskuläre Ereignisse in der CT-Gruppe und der Herzkatheter-Gruppe mit 2,1 und 3 Prozent ähnlich. Die Häufigkeit schwerer verfahrensbedingter Komplikationen war bei einer anfänglichen CT-Strategie geringer [12].

Hinweis: Für die Abklärung eines Verdachts auf eine chronische KHK soll die CT-Koronarangiographie (CCTA) künftig auch ambulant durch die GKV erstattet werden.

Literatur

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2. Dewey M et al.: Evaluation of computed tomography in patients with atypical angina or chest pain clinically referred for invasive coronary angiography: randomised controlled trial. BMJ 2016;355:i5441. doi.org/10.1136/bmj.i5441
   
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5. Stone NJ et al.: American College of Cardiology, American Heart Association Task Force on Practice G (2014) 2013 ACC/AHA guideline on the treatment of blood cholesterol to reduce atherosclerotic cardiovascular risk in adults: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol 2014 Jul 1;63(25 Pt B):2889-934. doi: 10.1016/j.jacc.2013.11.002. Epub 2013 Nov 12
6. Tonino PA et.: FAME Study Investigators: Fractional flow reserve versus Angiography for Guiding Percutaneous Coronary Intervention. January 15, 2009 N Engl J Med 2009; 360:213-224 doi: 10.1056/NEJMoa0807611
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9. The SCOT-HEART Investigators: Coronary CT Angiography and 5-Year Risk of Myocardial Infarction. NEJM August 28, 2018 doi: 10.1056/NEJMoa1805971
10. SCOT-HEART Investigators. Coronary CT Angiography and 5-Year Risk of Myocardial Infarction. N Engl J Med. 2018;379:924-33 doi: 10.1056/NEJMoa1805971
11. Blaha MJ et al.: All-cause and cause-specific mortality in individuals with zero and minimal coronary artery calcium: A long-term, competing risk analysis in the Coronary Artery Calcium Consortium: Atherosclerosis 2020; https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2019.11.008
12. The DISCHARGE Trial Group. CT or Invasive Coronary Angiography in Stable Chest Pain. N Engl J Med. March 4, 2022. doi: 10.1056/NEJMoa2200963
13. Mézquita AJV, Biavati F, Falk V, Alkadhi H, Hajhosseiny R, Maurovich-Horvat P, Manka R, Kozerke S, Stuber M, Derlin T, Channon KM, Išgum I, Coenen A, Foellmer B, Dey D, Volleberg RHJA, Meinel FG, Dweck MR, Piek JJ, van de Hoef T, Landmesser U, Guagliumi G, Giannopoulos AA, Botnar RM, Khamis R, Williams MC, Newby DE, Dewey M. Clinical quantitative coronary artery stenosis and coronary atherosclerosis imaging: a Consensus Statement from the Quantitative Cardiovascular Imaging Study Group. Nat Rev Cardiol. 2023 Jun 5. https://doi.org/10.1038/s41569-023-00880-4
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15. Bermpeis K et al.: Quantification and Timing of Epicardial Vasodilation by Sublingual Nitrates. JACC: Cardiovasc Imag 2024; https://doi.org/10.1016/j.jcmg.2024.05.018