Herz-Kreislauf-Erkrankungen

II./3.2.: Echokardiographie in der Diagnostik der Herzfehler

II./3.2.1.: Methoden der Echokardiographie

Echokardiographie ist von grundlegender Bedeutung in der Diagnostik der Herzklappenkrankheiten und in dem therapeutischen Führen der Patienten,

und stellt eine kostengünstige, leicht zugängliche, mit beliebiger Häufigkeit wiederholbare Modalität dar. Während ihrer mehr als 50-jährigen Entwicklung wurde sie von der eindimensionalen Darstellungsform (M-Mode Echokardiographie) zu der dreidimensionalen Darstellung in Echtzeit gelungen. Mit den zeitgemäßen Instrumenten ist die Analyse der Klappenveränderungen bis in die feinsten Einzelheiten, detaillierte Information über die Klappenfunktion mit Hilfe der Doppler-Technik zu gewinnen. Es ist auch möglich, mit biophysischen Methoden intrakardiale Druckverhältnisse noninvasiv zu rechnen, und dadurch die hämodynamischen Folgen der Klappenkrankheiten abzuschätzen. Diese Eigenschaften der Echokardiographie sind einzig.

Mit zweidimensionaler Echokardiographie lassen sich Querschnittsbilder aus gegebenen Ebenen des Herzens bekommen, in der dreidimensionalen Echokardiographie werden pyramidenförmige Teilräume abgebildet. Im B-Mode (brightness) sind das Gestalt, Größe und Bewegung der histologischen Strukturen (Herzklappen, Myokard) analysierbar. Doppler Verfahren eignet sich zur Analyse der Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung von irgendeinem Gewebe (Gewebe-Doppler) oder der Geschwindigkeit und Richtung des Blutstroms (Pulsed Wave Doppler, Continuous Wave Doppler, farbkodierte Doppler-Sonographie) in zwei oder drei Dimension. Von den neueren Techniken hervorzuheben ist die Speckle Tracing: mit dieser Methode ist die Gestaltveränderung (Dehnen, Verkürzen, Verdicken, Torsion) des Myokards aufgrund von der im Ultraschallbild erscheinenden (getupfte oder gekörnte) Struktur zu analysieren.

Abb. 2.: Aorteninsuffizienz, Echokardiographie. Transthorakale, parasternale Aufnahme in kurzer Achse, mit Farbdoppler. Zentrale Regurgitationsjet.

Abb. 3.: Aorteninsuffizienz, Echokardiographie. Transthorakale, apikale Aufnahme in langer Achse mit Farbdoppler.

Mit der Anwendung von Kontrastmittel in US-Untersuchungen ist der Blutstrom innerhalb der Hohlräume des Herzens besser darzustellen. Damit wird die Quantifizierung der Stenosen und Regurgitationen wesentlich mehr präzis und die Untersuchung der myokardiale Durchblutung, Perfusion, möglich, das in der Diagnostik der ischämischen Herzkrankheiten besonders wichtig ist. Mit speziellen Methoden (Integrated Backscatter Methode) wird die Gewebsdensität des Myokards messbar und seine Gewebsstruktur darstellbar. Echokardiographie ist in Ruhe, oder unter medikamentöse, physikalische Belastung durchzuführen: diese letztere sind aus einzige Eigenschaften der Methode. Die piezo-elektrische Quarzkristall enthaltende Schallköpfe können wir transösophageal oder transthorakal anwenden.

Miniaturisierte Schallköpfe können durch die Blutbahn ins Herz für intrakardiale Echokardiographie eingeführt werden. Die verschiedenen sonographische Techniken produzieren Bilder mit ausgezeichneter räumlichen und zeitlichen Auflösung, aber die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung erreicht die der CT- oder MRT-Untersuchung noch nicht. Die US-Untersuchung hat keinen schädigenden Effekt auf die Gewebe oder den Gesamtkörper, die geringe Erwärmung der Gewebe hat keine klinische Relevanz. Kontrastmittelstoffe können allergische Reaktionen von wenigen Prozent auslösen. Echokardiographische Untersuchungen haben eine Indikation Klasse I bei Herzklappenkrankheiten. Neben der Diagnostik der Herzklappenkrankheiten, passieren mehreren kardiologische interventionelle Eingriffen, wie Klappenimplantation, Klappenplastik durch Echokardiographie gesteuert.

II./3.2.2.: Ultraschalldiagnostik der Aortenstenose

Die Rolle der Echokardiographie in der Beurteilung der Aortenstenosen ist vielfaltig: Untersuchung der Klappenanatomie und Klappenmorphologie, Quantifizierung des Schweregrades der Stenose, Abschätzung der auf anderen Strukturen ausgeübten, schädigenden Effekten und der hämodynamischen Folgen. Die anzuwendende echokardiographische Methoden und die zu messende Parameter sind durch regelmäßig erfrischte internationale Empfehlungen postuliert. Anhand von Parametern gewinnt durch Echokardiographie wird eine Schweregradeinteilung der Aortenstenose aufgestellt: leichter, mittlerer und schwerer (signifikanter) Schweregrad sind zu unterscheiden. Die Behandlungsstrategie ist mit der Integration der klinischen und echokardiographischen Befunde zu bestimmen.

Abb. 4.: Bikuspidale Aortenklappe, Echokardiographie. Transthoracale, parasternale Aufnahme in kurzer Achse.

Abb. 5.: Quadrikuspidale Aortenklappe, Echokardiographie. Transthoracale, parasternale Aufnahme in kurzer Achse.

Mit der zwei- oder dreidimensionalem Bildgebung werden die morphologische Abweichungen, die Zahl der Cuspes (eigentlich Taschen), ihre fibrotische oder kalzifierte Degeneration, die kommissurale Abweichungen, die Bewegungen der Taschen, die anatomische Merkmale der ganzen Aortenwurzel bestimmt. Bei der chirurgischen Planerstellung können wichtige ergänzende Informationen sein: Dimensionen der Ausflussbahn und Anulus, Durchmesser der Aorta ascendens, die Beschreibung der subvalvular hypertrophisiertes sog. sigmoidales Septum. Schweregrad der Aortenstenose wird durch die freie Klappenarea und den Druckgradient (der bildet sich an den beiden Seiten der stenotischen Klappe) bestimmt. Die Klappenöffnungsfläche der gesunden Klappe (wodurch das Blut frei strömen kann) ist 3-4 cm2, die bei der schweren Stenose ist unter 0,7 cm2.

Die Messung des Druckgradientes in der stenotischen Klappe wird dadurch ermöglicht, dass die Beschleunigung des Blutstromes hängt mit dem Druckgradient zusammen. In der Echokardiographie benutzt man die vereinfachte Bernoulli-Formel dazu: Druckgradient (in mmHg) = 4V2, wo V ist die Geschwindigkeit des Blutstromes (gemessen in m/s mit Doppler). Wir halten als signifikant einen Druckgradient, der größer als 40-50 mmHg ist (für die ganze Dauer der Systole als Durchschnittswert kalkuliert). Die europäischen und amerikanischen Richtlinien sind bisschen abweichend. In solchen Fällen ist die Geschwindigkeit des Blutstromes über 4 m/s (in Normalfällen 1-1,8 m/s). Die Ärzte, die die echokardiographische Untersuchung durchführen, sollen nie vergessen, dass der Druckgradient immer von dem Maß der Strömung hängt. Druckgradient ist nicht maßgebend in Fällen wie: schwache linke Pumptätigkeit, schwerere Mitralstenose, ventrikulärer Septumdefekt.

Bei einer schwachen linken Pumptätigkeit kann eine Belastungsuntersuchung mit Dobutamin zur Bestimmung des Schweregrades der Aortenstenose nötig sein. In einem kleinen Teil der Fälle ist die Klappenarea direkt, planimetrisch messbar, mit der Darstellung der Klappenmündung im Querschnitt, wird aber wesentlich häufiger aus Doppler-Parameter kalkuliert. Eine Ungenauigkeit kann hier auftreten, wenn der Einfallwinkel der Doppler-Ultraschallwellen nicht genau mit der Richtung der Strömung zusammenfällt, die wir messen wollen. In solchen Fällen wird die Stenose konsequent unterschätzt. Neben der Visualisieren der Aortenklappe ist die Messung der myokardialen Wanddicke von Wichtigkeit: unter die Druckbelastung wird Myokard hypertophisiert. Daraus wird die gesamte Muskelmasse kalkuliert. Die Zunahme der gesamten Muskelmasse ist in sich selbst ein kardiovaskuläres Risikofaktor, und erhöht wesentlich auch das OP-Risiko.

Die systolische und diastolische Funktion der linken Kammer ist unerlässlich zum Wählen einer Therapie, weil ihre Verminderung die Indikation einer OP (sogar auch bei symptomfreien Patienten) bedeutet. Aortenstenose wird sehr häufig durch die Dilatation der Aorta ascendens begleitet. Die genaue Messung der Dilatation in Patienten mit schwachem Schallfenster nötigt eine transösophageale Untersuchung. Anhand der Größe der Aortenklappenring (Anulus) wählt der Chirurg die Kunstklappe der entsprechender Größe und vorbereitet auf die Schwierigkeiten, die bei einem engen Klappenring auftreten können. Bei der Auswahl der Patienten, die sich für eine Transkatheter-Klappenimplantation eignen, braucht man neben CT-Angiographie und Angiographie auch die Echokardiographie. In der modernen Ära der Herzchirurgie ist die intraoperative (von der Speiseröhre hin durchgeführte) Echokardiographie für die Untersuchung der Linksherzfunktion und der Funktion von kürzlich implantierten Kunstklappen dem Teil der Alltagsroutine geworden.

II./3.2.3.: Ultraschalldiagnostik der Aortenklappeninsuffizienz

Die US-Untersuchung der Herzklappeninsuffizienz geschieht nach den gleichen Grundprinzipen, wie bei den Stenosen, aber Pathomechanismus festzulegen und vor allem das Maß der Regurgitation zu quantifizieren oft eine größere Aufforderung dem Ärzte bedeutet und sie sind mehr ungenau. Die Untersuchung der anatomischen Merkmale der Aortenwurzel und der Substanz der Aortenklappe selbst passiert von den parasternalen und apikalen Schallfenstern, entsprechend in dem vorigen Kapitel abgeschriebenen. Im Hintergrund der im jungen Alter (also noch vor dem Auftreten der senilen, degenerativen Veränderungen) nachweisbaren Aorteninsuffizienz sind die kongenitale Anomalien der Cuspes (eigentlich Taschen) zu suchen

Im Hintergrund der im jungen Altern (also noch vor dem Auftreten der senilen, degenerativen Veränderungen) nachweisbaren Aorteninsuffizienz sind die kongenitale Anomalien der Cuspes (eigentlich Taschen) zu suchen (in meisten Fällen eine bikuspidale Aortenklappe). Beim Vorhandensein einer asymmetrischen Schlusslinie oder unregelmäßiges Öffnen wird der Verdacht einer bikuspidalen Aortenklappe bestätigt.

Die infektiöse Endokarditis und die Aortendissektion, die für die Mehrheit der akuten Regurgitationen verantwortlich sind, geben ein charakteristisches Ultraschallbild. Die Klappenvegetation der Endokarditis entwickelt sich in fast allen Fällen an der ventrikulären Oberfläche der Taschenklappen. Die Vegetation erscheint im Ultraschallbild als eine mobile, mit dem Blutstrom oszillierende, unregelmäßige Struktur. Wenn der Riss in der Aortenwand reicht bis zur Aortenwurzel, ist der dünne Intima-Flap der Aortendissektion mit Basis-Ultraschalluntersuchung durch Thoraxwand wahrzunehmen. Das durch den Flap getrennte wahre und falsche Lumen sind aufgrund ihrer Strömungsmuster zu unterscheiden. Mit der Farbdoppler Methode ist von den Strömungsverhältnissen eines von uns bestimmten Gebietes innerhalb des Herzens schnell ein Überblicksbild zu bekommen. Untersucht von der Herzspitze, erscheint der Jet der Aorteninsuffizienz in der Ausflussbahn als eine nach dem Schallkopf strömende Turbulenz, mit rotem Farbkode. In unmittelbarer Nachbarschaft der Regurgitationsöffnung ist der schmalste Hals des zurückströmenden Jets

(Vena contracta), apikal davon breitet sich der Jet in der Ausflussbahn und in der linken Kammer. Vena contracta und die Ausbreitung des Jets geben semiquantitative Information über den Schweregrad der Insuffizienz.

Quantifizierung der Regurgitation basiert auf die Bestimmung der anatomischen Mündung oder effektiven Regurgitationsmündung sowie die Kalkulation der Regurgitationsvolumen und Regurgitationsfraktion. Eine Insuffizienz wird als signifikant betrachtet, wenn die Regurgitationsmündung größer als 0,3 cm2, und das Regurgitationsvolumen während eines Herzzyklus größer als 60 ml ist. Die Menge des durch ein bestimmtes Gebiet durchströmenden Blutes wird aus der Größe des Gebietes und dem Doppler-Spektrum der Strömung kalkuliert. Regurgitationsvolumen wird traditionell als die kalkulierte Differenz zwischen systolischem Volumen der linken Kammer und mitralem Einstromvolumen gegeben. Eine relativ neue Methode zur Quantifizierung der Insuffizienz ist die PISA Methode (proximal isovelocity surface area). PISA basiert darauf, dass die Geschwindigkeiten der den Ultraschall reflektierenden zellulären Bestandteile des Blutes in der Nachbarschaft einer Mündung homogenisiert werden. Zellen mit gleicher Geschwindigkeit bilden eine annähernde Form der Kugelschale. Mehrere andere echokardiographische Parameter beistehen uns bei der Beurteilung der Größe der Insuffizienz, wie die Verminderung der Geschwindigkeit des Regurgitationsjets während Systole oder die nachweisbare umgekehrte Strömung in der Aorta descendens.

In einem beträchtlichen Teil der Fälle kombinieren sich die Aortenstenose und Aorteninsuffizienz miteinander und das macht die Bewertung der echokardiographischen Parameter schwierig. Ähnlich wie bei der Aortenstenose sind die hämodynamischen Konsequenzen (bei der Feststellung der Bedeutung dieses Herzfehlers) abzuschätzen: die auf die chronische Volumen- und Druckbelastung entstandene myokardiale Hypertrophie, die Vergrößerung der Dimensionen der linken Kammer, die Verschlechterung der systolischen und diastolischen Funktion, die Verminderung der Kontraktilität des Myokards, das Auftreten der pulmonalen Hypertonie. Die operative Korrektur des Herzfehlers ist noch vor der irreversiblen Schädigung des Myokards durchzuführen.

Die Empfehlungen der internationalen kardiologischen Gesellschaften schlagen für die Beurteilung sowohl der Stenosen und als auch der Regurgitationen die Integration der unterschiedlichen echokardiographischen und andere Messdaten vor, was aber eine große fachliche Erfahrung erfordert.