Der Herzultraschall (Echokardiographie) ist die wichtigste und am häufigsten eingesetzte bildgebende Methode in der Kinderkardiologie. Die Methode ist nicht-invasiv und liefert Informationen über die zwei wichtigsten Fragestellungen bei der Abklärung angeborener Herzfehler und anderer kardiovaskulären Fragestellungen: die anatomische Morphologie sowie die Funktion des Herzen. Neben Anamnese und klinischer Untersuchung, ist die Ultraschalldiagnostik mittlerweile zu einem Standard in der Kinderkardiologie geworden. Bis zur Etablierung der Echokardiographie war, abgesehen von der Röntgen-Diagnostik, die Herzkatheter-Untersuchung die einzige Methode, das Herz-Kreislaufsystem zu untersuchen. Die Herzkatheteruntersuchung ist eine invasive und strahlenbelastende Untersuchung im Vergleich zur Echokardiographie, welche nicht invasiv und ohne Strahlenbelastung ist. Moderne Ultraschallgeräte sind heute mobile Einheiten, welche nach Bedarf in der Sprechstunde, auf der Intensivstation oder im Operationssaal eingesetzt werden können. Je nach Einsatz stehen für ein Ultraschallgerät verschiedene Sonden zur Verfügung (fetale Echokardiographie, Neugeborenen-Untersuchung, trans-oesophageale Bildgebung etc.). Der Einsatz der Echokardiographie für die verschiedenen Indikationen erfolgt nach etablierten Leitlinien1). Im kardiovaskulären System, insbesondere bei kongenitalen Problemen, bilden Struktur, Hämodynamik und Funktion eine Einheit und beeinflussen sich gegenseitig. Je nach Fragestellung stehen aber gelegentlich entweder das hämodynamische Problem, die Funktion oder die Anatomie im Vordergrund. Das Ziel der modernen Echokardiographie ist es, diese Fragen bestmöglich zu beantworten. Die Befunde dieser Methode bilden oftmals massgeblich die Grundlage für die Behandlung von Herzerkrankungen.
15
Einleitung
Der Herzultraschall (Echokardiographie) ist
die wichtigste und am häufigsten eingesetzte
bildgebende Methode in der Kinderkardiolo-
gie. Die Methode ist nicht-invasiv und liefert
Informationen über die zwei wichtigsten Fra –
gestellungen bei der Abklärung angeborener
Herzfehler und anderer kardiovaskulären Fra –
gestellungen: die anatomische Morphologie
sowie die Funktion des Herzen. Neben Anam –
nese und klinischer Untersuchung, ist die Ul –
traschalldiagnostik mittlerweile zu einem
Standard in der Kinderkardiologie geworden.
Bis zur Etablierung der Echokardiographie
war, abgesehen von der Röntgen-Diagnostik,
die Herzkatheter-Untersuchung die einzige
Methode, das Herz-Kreislaufsystem zu unter –
suchen. Die Herzkatheteruntersuchung ist
eine invasive und strahlenbelastende Unter –
suchung im Vergleich zur Echokardiographie,
welche nicht invasiv und ohne Strahlenbelas –
tung ist. Moderne Ultraschallgeräte sind
heute mobile Einheiten, welche nach Bedarf
in der Sprechstunde, auf der Intensivstation
oder im Operationssaal eingesetzt werden
können. Je nach Einsatz stehen für ein Ultra-
schallgerät verschiedene Sonden zur Verfü –
gung (fetale Echokardiographie, Neugebo
–
renen
-Untersuchung, trans-oesophageale
B ildgebung etc. ) . D er Eins at z der Echokar dio –
graphie für die verschiedenen Indikationen
erfolgt nach etablierten Leitlinien
1).
Im kardiovaskulären System, insbesondere
bei kongenitalen Problemen, bilden Struktur,
Hämodynamik und Funktion eine Einheit und
beeinflussen sich gegenseitig. Je nach Frage –
stellung stehen aber gelegentlich entweder
das hämodynamische Problem, die Funktion
oder die Anatomie im Vordergrund. Das Ziel
der modernen Echokardiographie ist es, diese
Fragen bestmöglich zu beantworten. Die Be –
funde dieser Methode bilden oftmals mass –
geblich die Grundlage für die Behandlung von
Herzerkrankungen.
Darstellung der Anatomie
Die Etablierung der Kinderkardiologie als ei –
gene Subspezialität hängt grundlegend mit
der strukturellen Darstellung angeborener
Fehlbildungen des Herz-Kreislaufsystems zu –
sammen. Seit dem Beginn des 20. Jahrhun –
der t s und bis in die f r ühen 70 er Jahr e st anden
lediglich radiologische beziehungsweise an –
giographische Methoden zur Verfügung. Die –
se bedeuteten eine erhebliche Belastung mit
Röntgenstrahlen. In den frühen 1970er Jah –
ren wurde die Echokardiographie als diagnos –
tische Methode eingeführt. Die strukturellen
Informationen durch die sogenannte M-mode
Echokardiographie (A b b . 1) waren allerdings
so rudimentär, dass zunächst weiterhin die
Herzkatheter-Untersuchung die Methode der
Wahl blieb, um kardiovaskuläre Missbildun –
gen abzuklären. Die M-mode-Darstellung
konnte im Prinzip lediglich Dimensionen von
Herzhöhlen und Myokard messen und ermög –
lichte es damit Funktionsparameter zu be –
rechnen.
Das Verständnis angeborener Herzfehler er –
fordert die Darstellung der segmentalen
Anatomie und damit auch die Beschreibung
der Abweichungen von der Norm. Erst in den
1980 er Jahr en war es möglich z weidimensio –
nale Bilder (Abb. 2 und 3) von kardiovasku
–
lär
en Strukturen zu generieren und damit
angeborene Herzfehler im bewegten Bild darzustellen. Dies war der Durchbruch der
Echokardiographie, zumal man im Vergleich
zu anderen bildgebenden Verfahren jener Zeit
(Computertomographie oder Magnetreso
–
nanztomographie) ohne Belastung mit Rönt –
genstrahlung und mit wenig Aufwand nicht
nur zweidimensionale Bilder der kardialen
Anatomie, sondern auch die Bewegung und
Funktion dieser Strukturen beurteilen konn –
te. Nun war die Darstellung sowohl der Lage
(und damit Lageanomalien) des Herzen wie
auch aller intrakardialen Strukturen mög –
lich
2).
Die Methode konnte nun auch Befunde dar –
stellen, welche eventuell weder klinisch noch
radiologisch darstellbar wären, aber für den
Patienten im Hinblick z.
B. a
uf eine Risikostra-
tifizierung bei familiärer Kardiomyopathie
(Abb. 3) oder der bicuspiden Aortenklappe
(Abb. 4a) von grösster Wichtigkeit sind. Be-
funde wie der Vorhofseptumdefekt, welcher
bei fehlender Klinik verpasst werden kann
und früher im Erwachsenenalter zu schweren
Komplikationen führte, konnte nun mit Hilfe
der Echokardiographie einfach dargestellt
werden und dadurch frühzeitig einer Operati –
on zugeführt werden.
Für die optimale Darstellung eines dreidimen –
sionalen Organs muss die zweidimensionale
Echokardiographie natürlich aus multiplen
Ebenen durchgeführt werden (z.
B.
paraster-
Die neusten Methoden im Herzultraschall –
advanced imaging in echocardiography
Mladen Pavlovic a) und Susanne Navarini b) b
a) Pädiatrische Kardiologie, Zentrum für angebore ne H erzfehler,
Universitätsklinik für Kardiologie, CH-3010 Bern.
b)
Pädi
atrische Kardiologie, Universitäts-Kinderspital beider Basel, CH-4056 Basel.
Abb. 2: Normalbefund Abb . 3: Hypertrophe Kardiomyopathie
Parasternale lange Achse, RV = rechter Ventrikel, LV = linker Ventrikel, Ao = Aorta,
M = Mitralklappe, LA = linkes Atrium, IVS = Interventrikuläres Septum)
Abb. 1: M-mode des linken Ventrikel
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
16
nale kurze und lange Achse, apikaler Vier-
kammerblick etc.). Diese Untersuchung muss
nach bestimmten Qualitätsstandards ausge –
führt werden um wichtige Befunde nicht zu
verpassen
3). Der geübte Untersucher rekon –
struiert dann über die verschiedenen Ebenen
und durch das Schwenken («sweep») seiner
Sonde in Gedanken die dreidimensionale
Anatomie des Herzen.
Die Entwicklung der dreidimensionalen Echo –
kardiographie im letzten Jahrzehnt war
schliesslich ein Meilenstein für die Beurtei –
lung kardialer Strukturen, insbesondere der
Herzklappen (Abb. 4b und 5b) .
Die Notwendigkeit, das Herz während der
Untersuchung in verschiedenen Ebenen ab –
zubilden wurde nun zum Teil überflüssig, da
bei einer optimalen 3d-Echokardiographie ein
gesamtes Volumen des Herzen aufgenom –
men wird und damit unendlich viele Ebenen vorliegen und nach der eigentlichen Untersu
–
chung («offline») ausgewertet werden kön –
nen
4). Der technische Fortschritt der letzten
Jahre hat dies Auswertung der grossen Da –
tenmenge bei 3d-Aufnahmen massiv ver –
kürzt. Waren früher noch stundenlange Nach –
bearbeitungen von 3d-Untersuchungen nötig,
ist heute b er eit s währ end der Echokar diog r a –
phie die Anatomie im bewegten Bild darzu –
stellen und die Nachbearbeitungszeit ist
aufgrund besserer Bearbeitungsprogramme
deutlich geringer. Das andere grosse Problem
der dreidimensionalen Bildgebung war initial
die mangelnde räumliche Auflösung. Erst die
Entwicklung von 3d-Schallköpfen mit hoher
Frequenz machte es möglich auch Herzen
von Neugeborenen und Kleinkindern detail –
genau darzustellen. Dies ermöglichte insbe –
sondere eine bessere Darstellung z.
B.
der
Atrioventrikularklappen (AV-Klappen), von Vorhofseptumdefekten oder des linksventri
–
kulären Ausflusstraktes. Auch extrakardiale
pathologische Befunde wie z. B. ein Perikar
–
derguss sind heute mit der dreidimensionalen
Echokardiographie sehr viel plastischer und
eindrücklicher darstellbar (Abb. 6).
Mittlerweile werden daher die sehr viel auf –
wendigeren MRI oder CT-Untersuchungen
üblicherweise lediglich noch für komplexe
intrakardiale Fragestellungen und zur Gefäss –
darstellungen reserviert.
Hämodynamik
Neben der erwähnten zwei- und dreidimensi –
onalen Darstellung anatomischer Strukturen
des Herzens hat die Darstellung des Blut
–
flus
ses im Herzen eine zentale Rolle. Während
der Ultraschalluntersuchung werden Schall –
wellen von der Sonde ausgesendet und an
Grenzstrukturen des Herzen reflektiert und
schliesslich wird durch Umrechnung der re –
flektierten Schallwelle das echokardiographi –
sche Bild generiert. Mit der sogenannten
«Doppler-Methode» kann die Bewegung der
Blutkörperchen und somit des Blutstroms
dargestellt werden. Die Schallwellen werden
hierbei an den Erythrozyten reflektiert. Die
Doppler-Methode kann grob in zwei Arten
eingeteilt werden: einerseits als PW (pulsed-
wave) -Doppler oder als CW (continous-
wave) -Doppler, in beiden Fällen dargestellt als
Spektraldoppler-Profil (Abb. 7b).
Diese generieren ein Flussprofil, welches die
Richtung und die Geschwindigkeit des Blut –
flusses anzeigen. Über die Geschwindigkeit
können über eine sogenannte modifizierte
Bernoulli-Gleichung Druckgradienten berech –
net werden (V
² x 4 = Dr uck g r adient in mmHg ) ,
welche z.B . f ür die Stellung von B ehandlungs –
indikationen extrem wichtig sind.
Der Farbdoppler zeigt die Blutflüsse farbko –
diert, direkt an den Strukturen des zweidi-
mensionalen Bildes. Bei hohen Flussge –
schwindigkeiten zeigt sich ein Farbumschlag,
welches hilft, z.
B.
Gefässstenosen zu lokali –
sieren (Abb. 7a und 8) . Zu einer standardisier-
ten Echokardiographie gehört die Darstellung
des Blutflusses über allen Klappen (AV-
Klappen, Pulmonal- und Aortenklappe sowie
Pulmonalisseitenäste und Aortenbogen sowie
Aorta descendens) mittels Farbdoppler sowie
die Geschwindigkeitsmessung des Blutflusses
mittels PW-oder CW-Doppler. Darüber hinaus
sollten die Rückflüsse von System- und Lun –
genvenen beurteilt werden
5). Bei besonderen
Pathologien oder Fragestellungen werden
diese zusätzlich gezielt dargestellt (z.
B.
Shunt
Abb. 5a/b: Linker Ventrikel und Mitralklappe (2d und 3d-Echokardiographie)
Abb. 4a/b: Bicuspide Aortenklappe (2d und 3d-Echokardiographie, Aufsicht auf die Klappe)
Abb. 6a/b: Perikarderguss (2d, parasternale kurze Achse und 3d-Echokardiographie
RV = rechter Ventrikel, LV = linker Ventrikel, PE = Perikarderguss)
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
17
über Vorhofseptum oder Ventrikelseptum
sowie über Ductus arteriosus oder künstliche
Shunts). Das Ausmass von Klappenstenosen
und -insuffizienzen (Abb. 9), die Richtung von
intra- und extrakardialen Shunts sowie z.
B.
der
Schweregrad einer pulmonal-arteriellen
Hypertension können nun mit dieser einfa –
chen und nicht-invasiven Methode geklärt
werden.
Die Beispiele des Einsatzes von PW-und CW-
Doppler sowie der Farbdoppler-Untersuchung
sprengen den Umfang dieses Artikels. Im
Prinzip lässt sich aber sagen, dass nicht nur
das Vorhandensein von Befunden wie zum
Beispiel einem Ventrikelseptumdefekt (VSD)
oder einer Aorteninsuffizienz (AI) dargestellt
werden können. In der Regel kann auch der
Schweregrad solcher Befunde beurteilt wer –
den, z.
B. k
ann bei einem VSD durch Doppler-
methoden das Vorhandensein einer pulmonal-
arteriellen Hypertension eingeschätzt wer
–
den.
Oder der ebenfalls mit Farbdoppler so –
wie PW-Doppler dargestellte diastolische
Rückfluss in der Aorta abdominalis hilft bei
der Einteilung des Schweregrades einer AI
7).
Neben den klinischen Zeichen werden auf der
Basis dieser genannten echokardiographi –
schen Befunde heute Indikationen zu kardio –
chirurgischen Eingriffen gestellt. Dabei geht
es nicht nur um die schweren Ausprägungen,
welche bereits klinisch erfassbar sind, son –
dern oftmals um subtile Befunde, welche
Kardiologen und Herzchirurgen in ihren Ent –
scheidungen leiten und über das langfristige
Wohlergehen des Patienten bestimmen kön –
nen. Die Möglichkeit neben der Lokalisation
von kardiovaskulären Problemen deren hämo –
dynamische Konsequenz beurteilen zu kön –
nen, führte schliesslich dazu, dass seit den
90er Jahren kaum noch Herzkatheter-Unter –
suchungen zu diagnostischen Zwecken, son –
dern fast ausschliesslich als therapeutischer
Eingriff durchgeführt wurden.
Funktion
Die Einschätzung der systolischen und dias –
tolischen Funktion ist in der Regel ein integ –
raler Bestandteil jeder Echokardiographie.
Sämtliche bislang beschriebenen Methoden
stehen hierzu zur Ver fügung. Obwohl fehler –
anfällig, sind es die traditionellen Methoden
wie M-mode, zweidimensionale Echokardio –
graphie und Doppler-Flussprofile, welche bei
diesen Fragestellungen in der Routine durch –
geführt werden. In den letzten Jahren entwi –
ckelte neue Messmethoden wie unter ande –
rem Gewebedoppler (tissue doppler imaging, TDI) oder «speckle tracking»-Echokardiogra
–
phie können direkten Einblick in die Myo –
kardfunktion geben und werden an den
Universitätszentren auch schon in Studien
eingesetzt.
Systolische Funktion
Die systolische Ventrikelfunktion wurde be –
reits vor der Ära der Echokardiographie in
Herzkatheteruntersuchungen anhand der Vo –
lumenänderung zwischen Diastole und Systo –
le beurteilt. Nach Einführung der Echokardio –
raphie in den 1970er Jahren war die Messung
der Verkürzungsfraktion des linken Ventri-
kels aus dem M-mode Bild (A b b . 1) möglich.
Die Verkürzungsfraktion des linken Ventrikels, wird über die Relation des systolischen zum
diastolischen Durchmesser des Ventrikels
berechnet
8). Dieses Prinzip gilt auch für die
Berechnung der Ejektionsfraktion aus den
Innenflächen des linken Ventrikels nach Sim –
pson
9), hier aber nicht aus dem M-Mode Bild
sondern aus einer zweidimensionalen Darstel –
lung.
Das Problem beider Methoden ist, dass die
Messwerte beeinflusst werden vom Volumen –
status und Wandbewegungsstörungen, sowie
einer falschen Annahme, dass die linke Kam –
mer eine ganz bestimmte feste Geometrie
(Ellipse) hat. Dennoch haben diese zwei Me –
thoden für die Standarduntersuchung und
serielle Nachkontrollen von Patienten einen
wichtigen Stellenwert.
Abb. 9: Aorteninsuffizienz (2d-Farbdoppler,
4-Kammerblick, RV = rechter Ventrikel,
LV = linker Ventrikel, Ao = Aorta)
Abb. 7b: CW-Doppler («Sägezahnartiges»
Flussprofil)
Abb. 7a: Aortenisthmusstenose
(2d-Farbdoppler, Asc = Aorta ascendens,
Desc = Aorta descendens) Stern = Isthmuss
–
tenose
Abb. 8: Aortenstenose (2d-Farbdoppler,
4-Kammerblick, RV = rechter Ventrikel,
LV = linker Ventrikel, Ao = Aorta)
Fragestellungen für Doppleruntersuchungen
• Klappenstenosen und -in suffizienzen
• Gefässobstruktionen
(L
okalisation
un
d
Dr
uckgradient)
• Druckgradienten
üb
er
kü
nstlichen
od
er
na
türlichen
Sh
untgefässen
• Lokalisation
vo
n
Vo
rhofseptumdefekten
un
d
Ve
ntrikelseptumdefekten
• Druckgradienten
über Ven
trikelseptumdefekten
• Druckgradienten
über Klap
peninsuffizienzen
(Bes
timmung der pulmonalarteriellen Hypertension)
• Messung
de
s
Sh
untvolumen
üb
er
Vo
rhofseptumdefekten
• Diastolische
Fu
nktionsstörung
(P
W-Doppler
de
r
Pu
lmonalvenen
un
d
de
r
Mi
tralklappe)
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
18
Die Berechnung der systolischen Funktion mit
der dreidimensionalen Echokardiographie be-
ruht ebenfalls auf Veränderungen des Volu –
mens im Herzzyklus – allerdings werden diese
Werte tatsächlich gemessen und sind somit
sehr viel verlässlicher. Es hat sich zudem ge –
zeigt, dass die errechnete Ejektionsfraktion
mittels dreidimensionaler Echokardiogra –
phie sehr viel besser mit viel aufwendigeren
MRI-Messungen korrelieren als die herkömm –
liche Messung mittels zweidimensionaler
Echokardiographie.
Neben der Evaluation der globalen Pumpfunk –
tion des Ventrikels (Verkürzungs- und Ejekti –
onsfraktion) kann die systolische Funktion mit
modernen Methoden auch mit der Kontrakti –
lität der Myokardfasern verschiedener Seg –
mente der Ventrikel aber auch der Vorhöfe
beschrieben werden. Die Bewegung dieser
Segmente kann mit dem Gewebedoppler
( tissue doppler imaging, TDI) gemessen
werden
12 ), welcher die regionale Bewegung
des Herzmuskels misst (A b b . 10). Da die
Messwerte abhängig sind vom Winkel des
Dopplerstrahls eignet sich das TDI primär für
die Messung der Bewegung in der Längsachse
des Herzen (also von der Basis zur Herzspit-
ze).
Die sogenannte «speckle tracking»-Echo –
kardiographie war ein Meilenstein für die
Beurteilung der myokardialen Funktion. Sie
beruht auf dem Prinzip, dass die Bewegung
kleiner akustischer Signale einzelner Myo –
kardsegmente mit dem Ultraschall in beliebi –
gen Richtungen verfolgt werden kann
13 ). Die
Methode ist unabhängig vom Volumenstatus
und der Ventrikelgeometrie (insbesondere
des rechten Ventrikels) und misst die Defor –
mation («strain») des Myokards einzelner de –
finierter Segmente ( A b b . 11), sow ie die Ä nde –
rung der Deformation über die Zeit («strain
rate»). Die Bewegung wird üblicherweise in
der Längsachse (longitudinaler strain) gemes-
sen, allerdings wird zusätzlich in der kurzen
Achse eine Aussage über die Rotation (zir-
kumferentieller strain) und die Verdickung des
Myokard (radialer strain) möglich ( A b b . 12 ) .
Der wichtigste Fortschritt dieser neuen Para –
meter ist, dass sie Einblick geben in subklini –
sche Funktionseinschränkungen lokaler Myo –
kardregionen, noch bevor es zu einer globalen
systolischen Dysfunktion kommt. Aufgrund
dessen ist die «speckle tracking»-Echokardi –
ographie eine vielversprechende Methode,
insbesondere bei subtilen und potentiell re –
versiblen Einschränkungen der Myokardfunk –
tion (z.
B.
kardiotoxische Chemotherapie,
nephrogen-bedingte arterielle Hypertonie
Abb. 10 : TDI. Links: farbkodierter Gewebedoppler, rechts Spektraldarstellung:
S‘ = antegrade, systolische Welle; E‘ = passive LV- Füllung, A’ = Vorhofkontraktion
Abb. 11:
Longitudinaler strain («speckle tracking», linker Ventrikel apikaler Zwei-Kammerblick:
die verschiedenen Segmente sind in verschiedenen Farben dargestellt; rechts: negativer Aus –
schlag aller Segmente als Ausdruck ihrer Verkürzung in der Längsachse während der Systole;
links unten farbkodiert, rot = Verkürzung)
A b b . 12 : Radialer strain («speckle tracking», linker Ventrikel kurze Achse: die verschiedenen
Segmente sind in verschiedenen Farben dargestellt; rechts: positiver Ausschlag aller Segmen –
te als Ausdruck ihrer Verdickung während der Systole)
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
19
(Navarini et al., manuscript in preparation).
Üblicherweise wird die «speckle tracking»-
Echokardiographie im Rahmen standardisier-
ter Schnitte der zweidimensionalen Untersu –
chung durchgeführt (apikale lange Achse,
Zwei-Kammerblick, Vier-Kammerblick, paras –
ternale kurze Achse) um alle Herzsegmente
zu erfassen, was zeitaufwendig ist. Als abso –
lut neuste Errungenschaft in der Echokardio –
graphie kann nun die dreidimensionale Echo –
kardiographie diese verschiedenen Infor
–
mat
ionen mit einem einzigen Datensatz («full
volume») aufzeichnen und später offline aus –
gewertet werden (A b b . 13 ).
Aufgrund der komplexen Geometrie des rech –
ten Ventrikels kann dessen systolische Funk -tion mittels M-mode oder auch der Ejektions
–
fraktion mit der zweidimensionalen Methode
nicht ebenso gut wie jene des linken Ventri-
kels b er echnet wer den. Die mo der nen Metho –
den, wie die dreidimensionale Echokardiogra –
phie oder das «speckle tracking», welche
unabhängig sind von geometrischen Annah –
men sind in diesem Hinblick allerdings ver –
lässlicher und reproduzierbarer ( A b b . 14 ).
Diese «speckle tracking»-Echokardiographie
eignet sich zudem für die Darstellung der
Synchronität der Kontraktion verschiedener
Segmente beim normalen Herzen (Abb. 15)
wie auch bei komplexen Herzfehlern (Abb.
16 ) . Diastolische Funktion
Aufgrund der Bedeutung der Diastole in der
Hämodynamik verschiedener Erkrankungen,
steht die echokardiographische Beurteilung
der diastolischen Funktion jener der systoli –
schen nicht nach. Oftmals kommt es erst im
Gefolge einer diastolischen Dysfunktion zu
einer systolischen Störung. Allerdings ist die
Diastole mittels Echokardiographie schwieri –
ger einzuschätzen als die Systole, zumal sie
aus mehreren Komponenten besteht: der
isovolumetrischen Phase bzw. der Füllung
des Ventrikels nach Öffnung der AV-Klappen;
der durch die Elastizität (compliance) des
Myokard bestimmten passiven Ventrikelex –
pension und abschliessend der Vorhof-Kon –
traktion. Die diastolische Funktion, wurde
üblicherweise anhand der Dopplerfluss-
Geschwindigkeiten in der frühen Diastole
(E-Welle) und der atrialen Kontraktion (A-
Welle) sowie der isovolumetrischen Zeit (z.
B.
K
lappenschluss der Aortenklappe bis Öff –
nung der Mitralklappe), Doppler-Flussprofilen
über den AV-Klappen und der Pulmonalvenen
beurteilt
14 ).
In Ergänzung dazu wurde in den letzten Jah –
ren der Gewebedoppler ( tissue doppler
imaging, TDI), entwickelt, dieser misst die
Geschwindigkeiten des Herzmuskels im Be –
reich des lateralen und medialen Mitral
–
klap
pen-Annulus sowie des lateralen Trikus –
pidalklappen-Annulus (A b b . 10). Die früh
–
dias
tolische Geschwindigkeiten des Klappen-
Annulus (E‘-Welle) spiegelt die aktive Relaxa –
tion der Herzkammer nach Öffnung der Mit-
ralklappe bzw. Trikuspidalklappe wieder; das
Verhältnis der Blutflussgeschwindigkeit zu
jener des Klappen-Annulus (E/E‘-Ratio) kor –
reliert mit dem Füllungsdruck des linken
Ventrikels. Diese Methoden geben Einblick in
die Myokardbewegung und haben sich bei
verschiedenen Erkrankungen (unter anderem
Kardiotoxizität durch Chemotherapie, Kawa –
saki-Syndrom) als sehr sensitive Parameter
für eine subklinische Myokardschädigung
gezeigt
15 ). Neben diesen Geschwindigkeits –
messungen in der longitudinalen Richtung ist
es mittlerweile möglich geworden auch die
Rotationsbewegung des linken Ventrikels zu
erfassen.
Aufgrund des Verlaufes der linksventrikulären
Muskelfasern rotiert während der Systole der
basale Bereich (also die Ebene der AV-Klap –
pen) in eine Richtung und die Muskelfasern
der Her z spit ze in die ent gegengeset z te Rich –
tung
16 ). Dies ergibt eine «wringende» Bewe –
gung (sogenannter twist und daraus berech –
A b b. 13 : Radialer strain ( 3d – «speckle tracking», linker Ventrikel : positiver Ausschlag aller Seg –
mente als Ausdruck ihrer Verdickung während der Systole und «bulls eye» Darstellung)
A b b. 14 : Radialer strain («speckle tracking», linker und rechter Ventrikel kurze Achse: die
verschiedenen Segmente sind in verschiedenen Farben dargestellt)
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
20
net die Torsion des linken Ventrikels). In der
Diastole wird diese gespeicherte Energie mit
der Relaxation oder«untwisting» des Ventri-
kels wieder freigesetzt und fördert dadurch
den Einstrom des Blutes vom Vorhof in den
Ventrikel. Diese Rotationsbewegung ist nur
eingeschränkt mit dem Gewebedoppler (TDI)
zu messen, da der Dopplerstrahl in einem
optimalen Winkel auf das zu messende Seg –
ment treffen muss. Deshalb wird nun in zu –
nehmendem Masse auch für die Messung der diastolischen Funktion die «speckle
tracking»-Echokardiographie verwendet, wel
–
che unabhängig vom Winkel eines Doppler –
strahls ist und gleichzeitig multiple Parameter
misst (twist, torsion, torsion rate etc.).
Weitere Funktionsparameter
Die «tricuspid annular plane systolic excursi –
on» ( TA P S E ) ist ein sehr einfacher mit dem
M-mode zu messender Parameter, welcher sehr gut mit der rechtsventrikulären systoli
–
schen Funktion korreliert, heute routinemä –
ssig gemessen wird
17 ) und Normwerte vorlie –
gen.
Mit dem Tei-Index oder «myocardial perfor –
mance index» (MPI) wird eine globale Aussage
über die Ventrikelfunktion gemacht
18 ). Der
MPI ist unabhängig von der Geometrie der
Herzkammer und z.
B.
aus dem Gewebedopp –
ler einfach zu berechnen (isovolumetrische
Kontraktionszeit + isovolumetrische Relaxati –
onszeit geteilt durch die Ejektionszeit). Für
weitere Parameter, die wir aus Platzgründen
hier nicht diskutieren, stehen Ihnen die Auto –
r en sehr ger ne p er sönlich und mit Liter atur an –
gaben zur Verfügung.
Zusammenfassung
Die Echokardiographie hat in den letzten 4
Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht.
Mittlerweile kann das gesamte Herz in einer
relativ kurzen Zeit mittels dreidimensionaler
Echokardiographie gescannt werden. Diese
Möglichkeiten setzen allerdings eine entspre –
chende Kenntnis der Technik und Ausbildung
des Untersuchers voraus, und werden derzeit
primär an den grossen kinderkardiologischen
Zentren bei präoperativen Untersuchungen
und Interventionen angewendet. Für die übli-
chen strukturellen Fragestellungen ist und
bleibt die zweidimensionale Echokardiographie
ergänzt durch Doppler-Untersuchungen die am
weitesten verbreitete Methode und ist auf-
grund ihrer hervorragenden räumlichen und
zeitlichen Auflösung völlig ausreichend. Im
Hinblick auf die Analyse der Herzfunktion ist
es aufgrund der neuen Möglichkeit, mittels
«speckle tracking» einzelne Myokardsegmente
zu untersuchen, zu einem Paradigmenwechsel
gekommen. Der Anspruch ist es, eine Dysfunk –
tion nicht erst im Spätstadium (pathologische
Verkürzungsfraktion) zu diagnostizieren, son –
dern bereits subtile, präklinische Zeichen zu
erkennen. Hiervon profitieren alle Patienten,
welche ein potentiell reversibles myokardiales
Problem haben, z.B. nach kardiotoxischer
Chemotherapie oder nephrogener arterieller
Hypertonie. Deshalb empfehlen wir für Patien –
ten, welche von einer frühen Diagnose einer
subtilen Dysfunktion profitieren könnten, re –
gelmässige Kontrollen mit dieser Unter
–
such
ungstechnik an einem Zentrum, das
«speckle tracking» anbietet.
A b b. 15 : Longitudinaler strain («speckle tracking», linker Ventrikel apikaler Zwei- und Vier-
Kammerblick: die verschiedenen Segmente sind in verschiedenen Farben dargestellt; oben:
weitgehend synchrone Bewegung bzw. Verkürzung der Segmente; unten: dyssynchrone Bewe –
gung der Segmente)
Abb. 16: Longitudinaler strain Hypoplastisches Linksherz-Syndrom («speckle tracking», rechter
und linker Ventrikel apikaler Vier-Kammerblick: die verschiedenen Segmente sind in verschie –
denen Far b en dargestellt ; r echt s : ausgepr äg t dys sy nchrone B ewegung der r echt s – vs. linksven –
trikuläre Segmente; oben Kurven, unten farbkodiert, blau = Verlängerung, rot = Verkürzung)
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
21
Referenzen1) Lai, W W; Geva, T, Shirali, GS; Frommelt, PC; Humes,
RA ; Brook, MM; Pignatelli, RH; Rychik, J. Guidelines
and Standards for Performance of Pediatric Echo –
cardiogram: A Report from the Task Force of the
Pediatric Council of the American Society of Echo –
cardiography J Am Soc Echocardiogr 2006; 19:
1413–14 30.
2)
Fei
genbaum H. Evolution of echocardiography.
Circulation 1996; 93: 1321–1327.
3)
Lop
ez, L; Colan, SD; Frommelt, PC; Ensing, GJ;
Kendall, K; Younoszai, AK; Lai, W W; Geva, T. Recom –
mendations
for Qua
ntification
Met
hods
Dur
ing
the Perf
ormance of a Pediatric Echocardiogram: A
Report From the Pediatric Measurements Writing
Group of the American Society of Echocardiogra –
phy Pediatric and Congenital Heart Disease Coun –
cil J Am Soc Echocardiogr 2010; 23: 465–95.
4)
Qin J
X, et al. The development of real time three –
dimensional echocardiography is ideally suited for
assessment of LV size and function and compares
very well to cardiac MRI: validation of real time
three dimensional echocardiography for quantify –
ing left ventricular volumes in the presence of a left
ventricular aneur ysm: in vitro and in vivo studies. J
Am Coll Cardiol 2000; 36: 900–907.
5)
Qui
nones MA, Otto CM, Stoddard M, et al. Recom –
mendations
for quant
ification
of Dopp
ler
echo
car-
d i o g r a p hy :
a r e
p o r t
f r
o m
t h
e
D o
p p l e r
Q u
a n t i fi c a t i o n
Tas
k Force of the Nomenclature and Standards
Committee of the American Society of Echocardio –
graphy. J Am Soc Echocardiogr 2002; 15: 167–184.
6)
Zog
hbi WA, Enriquez-Sarano M, Foster E, Grayburn
PA, Kraft CD, Levine RA, et al; American Society of
Echocardiography. Recommendations for evaluati –
on of the severity of native valvular regurgitation
with two-dimensional and Doppler echocardiogra –
phy. J Am Soc Echocardiogr 2003; 16: 777–802.
7)
Zog
hbi WA, Enriquez-Sarano M, Foster E, Grayburn
PA, Kraft CD, Levine RA, et al; American Society of
Echocardiography. Recommendations for evaluati –
on of the severity of native valvular regurgitation
with two-dimensional and Doppler echocardiogra –
phy. J Am Soc Echocardiogr 2003; 16: 777–802.
8)
Sch
iller NB, et al. Left ventricular volume from
paired biplane two-dimensional echocardiography.
Circulation 1979; 60: 547–555.
9)
Sch
iller NB, et al. Left ventricular volume from
paired biplane two-dimensional echocardiography.
Circulation 1979; 60: 547–555.
10)
Yu CM
, Sanderson JE, Mar wick TH, et al. Tissue
Doppler imaging a new prognosticator for cardio –
vascular diseases. J AmColl Cardiol 2007; 49:
1903 –1914.
11) Lorch SM, Ludomirsky A, Singh GK. Maturational
and growth-related changes in left ventricular
longitudinal strain and strain rate measured by
two-dimensional speckle tracking echocardiogra –
phy in healthy pediatric population. J Am Soc
Echocardiogr 2008; 21: 1207–1215.
12)
Kho
uri SJ, Maly GT, Suh DD, Walsh TE. A practical
approach to the echocardiographic evaluation of
diastolic function. J Am Soc Echocardiogr 2004; 17:
2 9 0 – 7.
13)
Gan
ame J, Claus P, Eyskens B, et al. Acute cardiac
functional and morphological changes after anth –
racycline infusions in children. Am J Cardiol 2007;
99: 974–977.
14)
Sen
gupta PP, Tajik AJ, Chandrasekaran K, et al.
Twist mechanics of the left ventricle: principles and
application. JACC Cardiovasc Imaging 2008; 1:
366–376.
15)
Eid
em BW, O’Lear y PW, Tei C, Seward JB. Useful –
ness of the myocardial per formance index for as –
sessing right ventricular function in congenital
heart disease. Am J Cardiol 2000; 86: 654–8.
16)
Sen
gupta PP, Tajik AJ, Chandrasekaran K, et al.
Twist mechanics of the left ventricle: principles and
application. JACC Cardiovasc Imaging 2008; 1:
366–376.
17)
Gup
ta S, Khan F, Shapiro M, Weeks SG, Litwin SE,
Michaels AD. The associations between tricuspid
annular plane systolic excursion (TAPSE), ventricu –
lar dyssynchrony, and ventricular interaction in
heart failure patients. Eur J Echocardiogr 2008; 9:
76 6 –71.
18)
Eid
em BW, O’Lear y PW, Tei C, Seward JB. Useful –
ness of the myocardial per formance index for as –
sessing right ventricular function in congenital
heart disease. Am J Cardiol 2000; 86: 654–8.
Korrespondenzadresse
mladen.pavlovic@insel.ch
Die Autoren haben keine finanzielle Unter –
stützung und keine anderen Interessenkon –
flikte im Zusammenhang mit diesem Bei –
trag deklariert.
1Prof. ffRTofaff.bai
1Prof. RTab
Weitere Informationen
Autoren/Autorinnen
Mladen Pavlovic Susanne Navarini Andreas Nydegger