Geschichte der Angiografie
Von der Gefässdiagnostik zur interventionellen Radiologie
Die Geschichte der Angiografie zeigt besonders eindrucksvoll, wie sich die Radiologie von einem rein diagnostischen zu einem zunehmend therapeutischen Fachgebiet entwickelte. Anfangs bestand das Ziel darin, Blutgefässe überhaupt auf einem Röntgenbild sichtbar zu machen. Später ermöglichten Kathetertechniken eine immer präzisere Gefässdarstellung. Schliesslich entstand daraus die interventionelle Radiologie, bei der Radiolog:innen Gefässerkrankungen unter bildgebender Kontrolle unmittelbar behandeln können.
Heute stehen für die Gefässdiagnostik unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. Neben der invasiven Katheterangiografie und der Digitalen Subtraktionsangiografie (DSA) ermöglichen CT-Angiografie (CTA) und MR-Angiografie (MRA) eine weitgehend nicht-invasive Darstellung vieler Gefässregionen. Die Entwicklung dorthin begann jedoch mit technisch schwierigen und teilweise riskanten Experimenten.
Gefässe werden auf dem Röntgenbild sichtbar
Nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen konnten Ärzte Knochen und andere stark absorbierende Strukturen unmittelbar darstellen. Blutgefässe waren dagegen auf konventionellen Röntgenaufnahmen kaum vom umgebenden Weichteilgewebe zu unterscheiden. Erst röntgendichte Substanzen ermöglichten es, Gefässe sichtbar zu machen.
Die frühen Kontrastmittel waren allerdings keineswegs so gut verträglich wie heutige Präparate. Gleichzeitig fehlten geeignete Katheter, standardisierte Punktionstechniken und moderne Möglichkeiten zur Überwachung der Patient:innen. Deshalb war die frühe Angiografie technisch anspruchsvoll und mit erheblichen Risiken verbunden.
Egas Moniz entwickelt die zerebrale Angiografie
Ein entscheidender Schritt gelang 1927 dem portugiesischen Neurologen António Egas Moniz. Er entwickelte eine Methode zur angiografischen Darstellung der Hirngefässe und führte erfolgreich eine zerebrale Angiografie am Menschen durch. Damit konnten Ärzte intrakranielle Gefässe erstmals systematisch radiologisch beurteilen.
Moniz interessierte sich insbesondere für die indirekte Erkennung intrakranieller Raumforderungen anhand von Gefässverlagerungen. Zu einer Zeit lange vor CT und MRI lieferten Lageveränderungen der Hirngefässe wichtige Hinweise auf Tumoren oder andere intrakranielle Prozesse.
Die zerebrale Angiografie eröffnete damit eine völlig neue diagnostische Möglichkeit. Gleichzeitig zeigte sie aber auch die Grenzen der damaligen Technik: Die arterielle Punktion war aufwendig, die verwendeten Kontrastmittel konnten erhebliche Nebenwirkungen verursachen und die Untersuchung erforderte grosse Erfahrung.
Angiografie breitet sich auf weitere Gefässregionen aus
In den folgenden Jahrzehnten entwickelten Radiologen angiografische Techniken für immer mehr Gefässregionen. Aorta, Nierenarterien, Extremitätengefässe und viszerale Arterien liessen sich zunehmend gezielt untersuchen. Dadurch gewann die Angiografie insbesondere bei Gefässverschlüssen, Stenosen, Aneurysmen und vaskulären Fehlbildungen an Bedeutung.
Allerdings blieb der Gefässzugang zunächst ein wesentliches Problem. Direkte Punktionen von Arterien waren technisch schwierig und konnten Gefässverletzungen oder Blutungen verursachen. Für die weitere Entwicklung brauchte die Angiografie deshalb eine sichere und reproduzierbare Methode, mit der sich Katheter in das Gefässsystem einbringen liessen.
Die Seldinger-Technik revolutioniert den Gefässzugang
1953 veröffentlichte der schwedische Radiologe Sven-Ivar Seldinger eine Punktionstechnik, die die Angiografie grundlegend verändern sollte. Bei dieser Technik punktiert der Arzt ein Gefäss zunächst mit einer Hohlnadel. Anschliessend schiebt er einen Führungsdraht durch die Nadel in das Gefäss. Nach Entfernung der Nadel lässt sich schliesslich ein Katheter über den Führungsdraht einführen.
Dieses Prinzip ermöglichte einen kontrollierten Gefässzugang, ohne dass die Punktionsnadel während der gesamten Katheterisierung im Gefäss verbleiben musste. Dadurch wurden angiografische Untersuchungen sicherer, flexibler und besser reproduzierbar.
Die Seldinger-Technik wurde zu einer der wichtigsten Grundlagen der modernen interventionellen Medizin. Ihr Prinzip kommt bis heute nicht nur in der Angiografie, sondern auch bei zahlreichen vaskulären und nicht-vaskulären interventionellen Verfahren zum Einsatz.
Selektive Katheterangiografie verbessert die Diagnostik
Mit geeigneten Kathetern und der Seldinger-Technik konnten Radiologen einzelne Gefässe zunehmend selektiv sondieren. Sie mussten das Kontrastmittel dadurch nicht mehr unspezifisch in grosse Gefässabschnitte einbringen, sondern konnten es gezielt in die zu untersuchende Arterie injizieren.
Dadurch verbesserten sich Gefässdarstellung und diagnostische Aussagekraft erheblich. Gleichzeitig konnten kleinere Kontrastmittelmengen ausreichen, um bestimmte Gefässregionen detailliert abzubilden. Die selektive Katheterangiografie entwickelte sich deshalb zu einem wichtigen diagnostischen Verfahren für zerebrale, viszerale und periphere Gefässerkrankungen.
Charles Dotter macht aus Diagnostik eine Therapie
Die nächste grundlegende Veränderung bestand nicht in einer besseren Gefässdarstellung, sondern in einer völlig neuen Nutzung des Gefässzugangs. Der amerikanische Radiologe Charles Dotter erkannte, dass Katheter nicht nur zur Diagnose, sondern auch zur Behandlung von Gefässerkrankungen dienen konnten.
1964 behandelte Dotter eine arterielle Stenose im Bereich der unteren Extremität durch eine perkutane transluminale Dilatation. Damit entstand ein neues therapeutisches Prinzip: Ein verengtes oder verschlossenes Gefäss liess sich über einen perkutanen Zugang behandeln, ohne dass dafür eine offene gefässchirurgische Operation notwendig war.
Dieser Schritt gilt als einer der entscheidenden Ausgangspunkte der interventionellen Radiologie. Die Radiologie begann damit, ihre Rolle grundlegend zu erweitern. Radiolog:innen stellten pathologische Veränderungen nicht mehr nur dar, sondern konnten Erkrankungen zunehmend unter bildgebender Kontrolle unmittelbar behandeln.
Andreas Grüntzig entwickelt die Ballonangioplastie weiter
In den 1970er-Jahren entwickelte Andreas Grüntzig in Zürich das Prinzip der perkutanen Gefässdilatation entscheidend weiter. Er konstruierte einen Katheter mit einem nicht stark dehnbaren Ballon, den er innerhalb einer Gefässstenose gezielt aufblasen konnte. Dadurch liess sich die Verengung kontrollierter erweitern.
1974 führte Grüntzig erste erfolgreiche periphere Ballondilatationen durch. 1977 gelang ihm am Universitätsspital Zürich die erste erfolgreiche perkutane transluminale Koronarangioplastie bei einem Menschen. Damit etablierte er ein Verfahren, das die Behandlung koronarer und peripherer Gefässerkrankungen grundlegend verändern sollte.
Grüntzigs Arbeit zeigt zugleich die enge historische Verbindung zwischen Radiologie und interventioneller Kardiologie. Viele heute selbstverständliche endovaskuläre Verfahren entwickelten sich aus Techniken, die ursprünglich innerhalb der diagnostischen und interventionellen Radiologie entstanden.
Die Digitale Subtraktionsangiografie verbessert die Gefässdarstellung
Eine weitere wichtige Entwicklung erfolgte mit der Digitalen Subtraktionsangiografie (DSA). Das Verfahren verrechnet ein Bild vor der Kontrastmittelgabe digital mit den anschliessenden kontrastmittelgefüllten Aufnahmen. Dadurch lassen sich Knochen und andere weitgehend unveränderte Strukturen aus dem Bild entfernen beziehungsweise unterdrücken, während die kontrastierten Gefässe deutlich hervortreten.
In den 1980er-Jahren etablierte sich die DSA zunehmend in der klinischen Angiografie. Digitale Bildverarbeitung, verbesserte Röntgensysteme und schnellere Bildserien ermöglichten eine präzisere Darstellung auch komplexer Gefässanatomien.
Gleichzeitig verband sich die Angiografie immer stärker mit therapeutischen Verfahren. Radiolog:innen konnten Ballondilatationen, Embolisationen und später Stentimplantationen unmittelbar während derselben Sitzung durchführen. Diagnose und Therapie rückten dadurch immer enger zusammen.
Von der Gefässdarstellung zur interventionellen Radiologie
Innerhalb weniger Jahrzehnte hatte sich die Angiografie damit grundlegend verändert. Egas Moniz machte intrakranielle Gefässe radiologisch sichtbar, Sven-Ivar Seldinger schuf einen sicheren und reproduzierbaren Gefässzugang, Charles Dotter verwandelte den diagnostischen Katheter in ein therapeutisches Instrument und Andreas Grüntzig entwickelte die Ballonangioplastie entscheidend weiter.
Damit entstand aus einem diagnostischen Röntgenverfahren eines der wichtigsten Prinzipien der modernen minimalinvasiven Medizin. Gleichzeitig veränderte sich die reine Gefässdiagnostik: CT und MRI eröffneten zunehmend Möglichkeiten, Gefässe auch ohne arterielle Katheterisierung hochauflösend darzustellen.
Die wichtigsten Stationen dieser Entwicklung – von der ersten zerebralen Angiografie über Seldinger-Technik und Ballonangioplastie bis zur digitalen Gefässdarstellung – zeigt die folgende Zeitleiste.
Meilensteine der Angiografie
Erstmals können intrakranielle Gefässe systematisch radiologisch dargestellt werden.
Aorta, Extremitätengefässe und viszerale Arterien werden zunehmend angiografisch untersucht.
Führungsdraht und Katheter ermöglichen eine sichere und reproduzierbare perkutane Katheterisierung.
Einzelne Arterien können gezielt sondiert und mit Kontrastmittel dargestellt werden.
Die perkutane transluminale Dilatation wird zu einem Ausgangspunkt der interventionellen Radiologie.
In Zürich führt er erfolgreiche periphere Ballondilatationen durch.
Grüntzig behandelt am Universitätsspital Zürich erfolgreich eine Koronarstenose mit einem Ballonkatheter.
Digitale Subtraktion verbessert die Darstellung kontrastierter Gefässe und komplexer Gefässanatomien.
Neben der Ballondilatation werden Gefässstützen zunehmend zur Behandlung von Stenosen eingesetzt.
CT und MRI ermöglichen zunehmend eine Gefässdarstellung ohne arterielle Katheterisierung.
Rotationsangiografie, neue Mikrokatheter und Embolisationsmaterialien erweitern die interventionellen Möglichkeiten.
Endovaskuläre Verfahren ermöglichen bei ausgewählten Gefässverschlüssen eine direkte Rekanalisation.
DSA, 3D-Bildgebung und Cone-Beam-CT unterstützen komplexe bildgesteuerte Interventionen.
CTA und MRA übernehmen viele diagnostische Aufgaben, während die Katheterangiografie vor allem bei gezielter Diagnostik und Intervention eine zentrale Rolle behält.
CT-Angiografie verändert die Gefässdiagnostik
Mit der schnellen Entwicklung der Computertomografie entstand eine leistungsfähige Alternative zur diagnostischen Katheterangiografie. Bei der CT-Angiografie (CTA) injiziert das medizinische Team iodhaltiges Kontrastmittel in der Regel über eine periphere Vene. Eine exakt abgestimmte Akquisition erfasst anschliessend die Kontrastmittelpassage durch die zu untersuchenden Gefässe.
Moderne Mehrzeilen-CT-Systeme ermöglichen dabei eine hohe räumliche Auflösung und sehr kurze Untersuchungszeiten. Aus den Volumendaten lassen sich multiplanare Rekonstruktionen, Maximum-Intensity-Projektionen und dreidimensionale Gefässdarstellungen berechnen. Dadurch können Radiolog:innen Gefässe und ihre Beziehung zu umgebenden anatomischen Strukturen detailliert beurteilen.
Besonders wichtig ist die CTA heute beispielsweise bei Erkrankungen der Aorta, bei Lungenembolien, peripheren arteriellen Verschlusskrankheiten sowie bei zahlreichen zerebrovaskulären Fragestellungen. Auch für die Planung endovaskulärer Eingriffe liefert sie wichtige anatomische Informationen.
MR-Angiografie ermöglicht Gefässdarstellung ohne Röntgenstrahlung
Auch die MR-Angiografie (MRA) hat die nicht-invasive Gefässdiagnostik wesentlich erweitert. Im Gegensatz zur CTA verwendet sie keine ionisierende Strahlung. Je nach Fragestellung stehen sowohl kontrastmittelgestützte als auch kontrastmittelfreie Techniken zur Verfügung.
Zu den klassischen kontrastmittelfreien Verfahren gehört die Time-of-Flight-Angiografie (TOF), die insbesondere der Darstellung intrakranieller Arterien dient. Weitere MR-Techniken nutzen unterschiedliche Eigenschaften des Blutflusses oder erfassen die Gefässe nach intravenöser Gabe eines gadoliniumhaltigen Kontrastmittels.
Die MRA ist damit insbesondere dann interessant, wenn wiederholte Gefässuntersuchungen erforderlich sind oder eine Untersuchung ohne ionisierende Strahlung angestrebt wird. Allerdings hängt ihre diagnostische Qualität stärker als bei der CTA von Gefässregion, Flussverhältnissen, Untersuchungstechnik und möglichen Artefakten ab.
CTA und MRA ersetzen viele diagnostische Katheterangiografien
Mit zunehmender Qualität von CTA und MRA veränderte sich die Rolle der invasiven Angiografie. Viele Gefässregionen können Radiolog:innen heute diagnostisch beurteilen, ohne dafür eine Arterie zu punktieren und einen Katheter bis in das Zielgefäss vorzuschieben.
Dadurch entfallen bei diesen Untersuchungen katheterbedingte Risiken wie Blutungen an der Punktionsstelle, Gefässverletzungen oder embolische Ereignisse. Gleichzeitig lassen sich CTA und MRA häufig schneller in diagnostische Abläufe integrieren.
Die Katheterangiografie verlor dadurch jedoch nicht ihre Bedeutung. Vielmehr hat sich ihre Rolle verschoben. Sie kommt heute insbesondere dann zum Einsatz, wenn eine besonders detaillierte dynamische Gefässdarstellung erforderlich ist oder wenn sich an die diagnostische Darstellung unmittelbar eine endovaskuläre Therapie anschliessen soll.
Die DSA bleibt für Interventionen von zentraler Bedeutung
Die Digitale Subtraktionsangiografie (DSA) bietet eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung der Gefässe. Zudem können Radiolog:innen einzelne Gefässabschnitte durch selektive oder superselektive Katheterisierung gezielt darstellen. Gerade bei komplexen vaskulären Fragestellungen liefert dies Informationen, die CTA oder MRA nicht immer vollständig ersetzen können.
Ihre besondere Stärke liegt heute jedoch in der unmittelbaren Verbindung von Bildgebung und Therapie. Sobald ein Katheter im Gefässsystem positioniert ist, kann das interventionelle Team über denselben oder einen zusätzlichen Zugang therapeutische Instrumente einbringen. Diagnostische Darstellung und Behandlung finden dadurch in derselben Sitzung statt.
Ballonangioplastie und Stents behandeln Gefässstenosen
Die von Dotter und Grüntzig begründete perkutane Gefässtherapie entwickelte sich in den folgenden Jahrzehnten kontinuierlich weiter. Bei einer Ballonangioplastie positioniert der interventionelle Arzt einen Ballonkatheter innerhalb einer Stenose und entfaltet ihn kontrolliert. Dadurch kann sich das verengte Gefäss erweitern und der Blutfluss verbessern.
Zusätzlich können Stents ein behandeltes Gefäss offen halten. Je nach Gefässregion und Erkrankung stehen unterschiedliche Stenttypen, Ballons und weitere endovaskuläre Systeme zur Verfügung. Damit lassen sich heute zahlreiche Gefässerkrankungen minimalinvasiv behandeln, die früher häufig eine offene Operation erforderten.
Embolisation verschliesst Gefässe gezielt
Interventionelle Radiologie bedeutet jedoch nicht nur, verschlossene Gefässe wieder zu eröffnen. Bei der Embolisation verfolgt das interventionelle Team das entgegengesetzte Ziel: Es verschliesst ein bestimmtes Gefäss gezielt oder reduziert seine Durchblutung deutlich.
Dazu können Radiolog:innen über Mikrokatheter unterschiedliche Embolisationsmaterialien einbringen. Abhängig von der klinischen Situation kommen beispielsweise Partikel, Coils, Flüssigembolisate oder andere speziell entwickelte Materialien zum Einsatz.
Embolisationen dienen unter anderem der Behandlung akuter Blutungen, bestimmter Aneurysmen und Gefässmalformationen sowie ausgewählter Tumorerkrankungen. Die Möglichkeit, kleinste Zielgefässe selektiv oder superselektiv zu erreichen, erlaubt dabei zunehmend präzise Therapien.
Neuroradiologische Interventionen verändern die Schlaganfalltherapie
Besonders deutlich zeigt sich die therapeutische Entwicklung der Angiografie in der interventionellen Neuroradiologie. Kathetertechniken ermöglichen heute die endovaskuläre Behandlung von Aneurysmen, arteriovenösen Malformationen und anderen komplexen zerebrovaskulären Erkrankungen.
Eine grundlegende Veränderung brachte zudem die mechanische Thrombektomie. Bei ausgewählten Patient:innen mit akutem ischämischem Schlaganfall und Verschluss einer geeigneten hirnversorgenden Arterie können interventionelle Spezialist:innen den Thrombus über einen endovaskulären Zugang entfernen beziehungsweise die verschlossene Arterie rekanalisieren.
Damit entwickelte sich die zerebrale Angiografie, die Egas Moniz ursprünglich zur diagnostischen Darstellung der Hirngefässe konzipiert hatte, innerhalb von weniger als einem Jahrhundert zu einer Plattform für hochspezialisierte minimalinvasive Therapien.
Der moderne Angiosaal wird zum Therapiearbeitsplatz
Auch die technische Ausstattung moderner Angiografieanlagen hat sich grundlegend verändert. Digitale Flachdetektoren ermöglichen hochauflösende Bildserien bei gleichzeitig optimierten Untersuchungsprotokollen. Rotationsangiografien können zudem dreidimensionale Gefässdatensätze erzeugen.
Mit Cone-Beam-CT lassen sich im Angiosaal zusätzlich schnittbildähnliche Volumendaten erstellen. Dadurch kann das interventionelle Team beispielsweise die Lage von Kathetern, die Verteilung von Kontrastmittel oder das Ergebnis einer Intervention unmittelbar kontrollieren. Moderne Navigations- und Fusionsverfahren können ausserdem vorbestehende CT- oder MRI-Daten mit der aktuellen interventionellen Bildgebung kombinieren.
Der Angiosaal ist damit nicht mehr nur ein Raum für Röntgendurchleuchtung und Gefässdarstellung. Vielmehr hat er sich zu einem hochintegrierten bildgestützten Therapiearbeitsplatz entwickelt.
Strahlenschutz bleibt eine zentrale Aufgabe
Trotz aller technischen Fortschritte arbeitet die klassische Katheterangiografie weiterhin mit ionisierender Strahlung. Besonders komplexe Interventionen können längere Durchleuchtungszeiten und zahlreiche Bildserien erfordern. Deshalb bleiben konsequente Massnahmen zur Dosisoptimierung und zum Strahlenschutz unverzichtbar.
Moderne Anlagen unterstützen die Dosisoptimierung unter anderem durch gepulste Durchleuchtung, optimierte Bildfrequenzen, automatische Belichtungssteuerung und digitale Bildverarbeitung. Gleichzeitig tragen eine sorgfältige Kollimation, eine sinnvolle Wahl der Projektionen und möglichst kurze Durchleuchtungszeiten wesentlich zur Dosisreduktion bei.
Strahlenschutz betrifft sowohl die Patient:innen als auch das interventionelle Team. Technischer Fortschritt ersetzt deshalb nicht die Erfahrung der Anwender, sondern muss mit einer konsequenten strahlenhygienischen Arbeitsweise verbunden bleiben.
Kontrastmittel und Gefässzugang erfordern sorgfältige Planung
Auch moderne Angiografie bleibt ein invasives Verfahren. Vor einer Katheterangiografie berücksichtigt das medizinische Team deshalb unter anderem Blutungsrisiko, Gefässzugang, Nierenfunktion, mögliche Kontrastmittelreaktionen und die individuelle klinische Situation.
Der arterielle Zugang erfolgt je nach Intervention und Anatomie beispielsweise über die A. radialis oder A. femoralis. Moderne Verschlusssysteme und optimierte Nachsorgekonzepte können die Mobilisation nach bestimmten Eingriffen erleichtern. Dennoch bleiben Blutungen, Gefässverletzungen, Thrombosen und embolische Komplikationen mögliche Risiken.
Die Entscheidung für eine invasive Angiografie beruht deshalb immer auf einer Abwägung zwischen diagnostischem oder therapeutischem Nutzen und den möglichen Risiken des Eingriffs.
Angiografie ist heute vor allem eine therapeutische Plattform
Die Entwicklung der Angiografie hat zu einer bemerkenswerten Verschiebung geführt. Viele Aufgaben, für die früher eine diagnostische Katheterangiografie erforderlich war, können heute CTA oder MRA übernehmen. Gleichzeitig sind die Möglichkeiten der interventionellen Angiografie erheblich gewachsen.
Damit stehen invasive und nicht-invasive Verfahren heute weniger in Konkurrenz zueinander, als es zunächst erscheinen könnte. Vielmehr ergänzen sie sich. CTA und MRA dienen häufig der Diagnose und Therapieplanung, während die Katheterangiografie ihre besondere Stärke dort ausspielt, wo eine gezielte Gefässdarstellung unmittelbar mit einer Intervention verbunden werden kann.
Vom Gefässbild zur minimalinvasiven Therapie
Die Geschichte der Angiografie ist deshalb mehr als die Geschichte einer bildgebenden Methode. Sie dokumentiert einen grundlegenden Wandel der Radiologie selbst: vom Beobachten und Beschreiben hin zum aktiven therapeutischen Eingreifen.
Von Egas Moniz über Sven-Ivar Seldinger, Charles Dotter und Andreas Grüntzig führte die Entwicklung von der ersten Gefässdarstellung über sichere Kathetertechniken bis zu modernen endovaskulären Therapien. Gleichzeitig haben CTA und MRA grosse Teile der rein diagnostischen Gefässdarstellung übernommen.
Die moderne Angiografie verbindet damit hochauflösende Bildgebung und minimalinvasive Therapie in einem Verfahren. Gerade diese Verbindung macht sie zu einem der wichtigsten Entwicklungsschritte auf dem Weg von der diagnostischen zur interventionellen Radiologie.