Echokardiografie

Synonyme

Herzultraschall; Herzecho; Echokardiogramm; Schluckecho; Ultraschallkardiographie (UKG); Ultraschalluntersuchung des Herzens; Echo;

 

 

Erstbeschreiber

Die Bedeutung der Echoreflexion, dem Konzept der Echokardiographie, demonstrierte als Erster Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799), indem er reflektierende Echos von Fledermäusen als Navigation nutzte.

Ultraschall wurde in der Medizin erstmals durch den österreichischen Neurologen Karl- Theo Dussik zur Darstellung der Hirnventrikel eingesetzt.

Als „Vater der Echokardiographie“ wird der schwedische Kardiologie Inge Edler (1911- 2001) bezeichnet, der 1953 zusammen mit dem Physiker Hellmuth Hertz den Beginn einer nichtinvasiven Diagnosetechnik zur Untersuchung des Herzens markierte (Singh 2007). Er entwickelte den sog. M- Modus, der 20 Jahre lang die einzige echokardiographische Methode blieb (Bartel 2013).

Den Doppler- Effekt hat als Erster der österreichische Physiker Christian Doppler (1803 – 1853) beschrieben (Striebel 2014).

Die epikardiale Echokardiographie wurde erstmals in den 70 er Jahren des letzten Jahrhunderts durchgeführt (Edrich 2003).

 

 

Bei der Echokardiographie handelt es sich um eine Sonderform der Sonographie mit deren Hilfe das Herz und die herznahen Gefäße untersucht werden können (Striebel 2014).

Man nutzt bei der Echokardiographie hochfrequente Schallwellen, die in der Lage sind, den Körper zu durchdringen. Sie werden von relevanten Strukturen reflektiert und erzeugen so ein Bild (Kasper 2015).

Ein Echokardiographiegerät besteht aus drei verschiedenen Baugruppen: 

• 1. Beamformer zum Erzeugen der Sendeimpulse und Steuerung der Signalverarbeitung beim Empfang
• 2. Schallkopf um elektrische Schwingungen in mechanische umzuwandeln und umgekehrt
• 3.Scanconverter zur korrekten Bildgeometrie auf dem Monitor  (Bartel 2013)

Es gibt verschiedene Arten der Durchführung einer Echokardiographie:

• 1. Transthorakale Echokardiographie (TTE):

Für die TTE wird der Sektorschallkopf benutzt, alternativ auch ein Konvexschallkopf. Es wird zunächst subkostal, dann apikal und zuletzt parasternal geschallt (Wilhelm 2018) 

 

• 2. Transösophageale Echokardiographie (TEE):

Hierbei befindet sich der Schallkopf an der Spitze eines Endoskops, welches in den Ösophagus eingeführt wird. Dadurch wird eine exaktere Sicht auf die Herzstrukturen möglich. Benutzt wird dabei i. d. R. eine Sonde mit höherer Frequenz, die zu einer besseren Bildqualität und einer höheren räumlichen Auflösung führt (Kasper 2015).

 

• 3. Intraoperative epikardiale Echokardiographie:

Der in eine sterile Hülle gepackte Schallkopf wird intraoperativ nach Eröffnung des Perikards auf die epikardiale Fläche des Herzens gesetzt. Inzwischen ist die intraoperative Form der Echokardiographie größtenteils durch die transösophageale Echokardiographie (TEE) ersetzt worden und wird lediglich bei Kontraindikationen für eine TEE oder bei Unmöglichkeit, die TEE- Sonde atraumatisch einzuführen, dieses Untersuchungsverfahren angewendet (Edrich 2003).

 

• 4. Interventionelle Echokardiographie:

Dieses neue Einsatzgebiet der Echokardiographie hat sich erst kürzlich entwickelt (Erbel 2017).

 

 

Durchführung

Der Patient liegt bei Echokardiographie auf der linken Seite, die linke Hand hinter den Kopf gelegt zur Spreizung der Interkostalräume (Wilhelm 2018).

Die Untersuchungsreihenfolge ist:

- 2- D- Echokardiographie

- M- Mode in der langen und kurzen Achse parasternal

- Doppler- Echokardiographie

Falls erforderlich:

- 3- D- Echokardiographie

- Belastungsechokardiographie

- Transösophageale Echokardiographie (Wilkenshoff 2008)

 

Indikationen

Die klinischen Indikationen für eine Echokardiographie sind in den „European Association for Cardiovascular und des American College of Cardiology“ festgelegt und umfassen:

- thorakale Schmerzen

- Kurzatmigkeit

- Synkopen

- Palpitationen

- Herzgeräusche

- Screening asymptomatischer Patienten mit hereditären Herzerkrankungen wie z. B. beim Marfan- Syndrom (Chan 2020)

 

Keine Indikation stellt z. B. dar:

Routinemäßig für asymptomatische Patienten mit einem mittleren systolischen Geräusch Grad 1 oder 2. Bei Zweifel an der Bedeutung des Geräusches sollte jedoch immer ein Kardiologe  zu Rate gezogen werden (Kasper 2015).

 

Man differenziert bei der Echokardiographie zwischen verschiedenen technischen Verfahren:

• A- Mode (Amplituden- Mode):

Dieser stellt die einfachste Darstellung der Echosignale dar. Er wird in erster Linie eingesetzt zur neurologischen undophthalmologischen Diagnostik (Haller 2010).

 

• B- Mode (Brightness- Mode):

Es handelt sich hierbei um einen 2- D- Echtzeitmodus. Dieser dient der Strukturdarstellung und wird am häufigsten verwendet im Rahmen der Ultraschallbild- Verfahren.

Der B- Mode dient der Strukturdarstellung und bildet die Basis der Ultraschallverfahren (Haller 2010).

 

• M- Mode (Motion- Mode), auch als TM- Mode (Time Motion bezeichnet):

Beim diesem Echokardiographieverfahren werden die dynamische Veränderung eindimensionaler Informationen hinsichtlich der Struktur des Herzens und deren Dimension über die Zeit abgebildet (Bartel 2013). Beim M- Mode handelt es sich um eine 1- D- Darstellung (Menche 2005).

Obwohl die zweidimensionale Echokardiographie die M- Mode- Echokardiographie weitestgehend verdrängt hat, wird wegen der hohen zeitlichen Auflösung und der Genauigkeit die M- Mode- Echokardiographie weiterhin verwendet(Kasper 2015) zur quantitativen Messung kardialer Dimensionen und zur qualitativen Beurteilung von Bewegungsmustern (Bartel 2013).

- Indikationen für den M- Mode sind z. B.:

     - Funktionsdiagnostik des Herzens und der Klappen (Haller 2010) insbesondere bei: 

          - konstruktiver Perikarditis

          - Perikarderguss

          - Herztamponade

          - hypertropher obstruktiver Kardiomyopathie

          - pulmonaler Hypertonie

          - Obstruktion des linksventrikulären Ausflusstrakts 

          - zur Beurteilung der rechtsventrikulären Funktion (am häufigsten)

(Chan 2020)

 

• 1- D- Echokardiographie:

Bei der eindimensionalen Darstellung, dem „time- motion- Verfahren“, handelt es sich um den M- Mode (Menche 2005). Er dient zur Darstellung der Anatomie und Funktion des Herzens (Herold 2022). Sie war historisch gesehen, die einzige Möglichkeit der sonographischen Beurteilung des Herzens und findet heutzutage noch Anwendung in Kombination mit der 2- D- Echokardiographie zur Quantifizierung der Dimensionen der Herzhöhle (Bach 2013).

 

• 2- D- Echokardiographie:

Früher auch als B- Modus bezeichnet (Chan 2020). Diese dient der Darstellung von Anatomie und Funktion des Herzens (Herold 2022).  Die 2- D- Echokardiographie ermöglicht eine Echtzeitdarstellung sektorförmiger Schnittbilder des Herzens (Bartel 2013).

Diese Form der Echokardiographie dient der Beurteilung der:

- Herzhöhlen

- Herzwände

- Perikard

- Myokard

- Endokard (Wilkenshoff 2008)

Die 2- D- Echokardiographie ist häufig die erste Methode der Bildgebung bei V. a. eine kardiale Störungen. Sie findet in 1. Linie Anwendung zur Klassifizierung der Herzinsuffizienz (Chan 2020).

 

• 3- D- Echokardiographie:

Diese dient der Erstellung dreidimensionaler Bilder (Wilkenshoff 2008). Die Bildqualität der 3- D- Echokardiographie bleibt derzeit hinter der zweidimensionalen Echokardiographie zurück (Kasper 2015).

- Quantitativ lassen sich damit z. B. bestimmen:

       - Schwergrad einer Mitralklappeninsuffizienz

       - Morphologie und Funktion vorhandener Klappenprothesen

       - räumliche Beurteilung der Klappen

       - Septumdefekte (Wilkenshoff 2007)

- Qualitativ lassen sich z. B. bestimmen:

       - Beurteilung der links- und rechtsventrikulären Funktion

       - Quantifizierung regionaler linksventrikulärer Volumina

       - Klappenöffnungsfläche einer Aortenstenose bzw. Mitralstenose

       - Berechnung der Volumina der Vorhöfe (Wilkenshoff 2008)

 

• Doppler- Echokardiographie:

Man differenziert bei der Doppler- Echokardiographie zwischen 3 Systemen:

- 1. Liniendoppler (Continuous- Wave- Doppler = CW- Doppler):

Hiermit werden die Flussgeschwindigkeiten entlang eines Schallstrahls erfasst. 

 

- 2. Punktdoppler (gepulster Doppler = PW):

Die Blutflussgeschwindigkeiten werden hiermit an einem Punkt gemessen.

 

- 3. Flächendoppler (Farbdoppler) = Farbkodierte Dopplerechokardiographie (FDE) (s. u.)

Durch viele Messvolumina werden die mittleren Flussgeschwindigkeiten bestimmt (Moltzahn 2000). Die Blutflussgeschwindigkeiten werden hierbei farbkodiert dargestellt, konventionsgemäß Blutströme in Richtung Schallkopf als Rot und vom Schallkopf weg als Blau (BART = blue away, red towards). (Siegenthaler 2006). Beide Farben werden mit zunehmender Blutflussgeschwindigkeit heller (Moltzahn 2000).

Diese Untersuchungsform ermöglicht eine hämodynamische Beurteilung z. B.:

- des Schlagvolumens

- der Druckgradienten

- der Herzklappenregurgitation

- der intrakardialen Shunts (Chan 2020)

 

• Farbkodierte Duplexsonographie (FKDS), vereinzelt auch als Triplexsonographie bezeichnet (Marshall 2013):

Die Farbkodierung muss hierbei nicht – wie bei der Doppler- Sonographie - für einen eng umschriebenen Untersuchungsbereich angewählt werden, sondern ist über einen großen Bereich eines bewegten Bildes zweidimensional darstellbar (Marshall 2013).

Mit der FKDS können über dem Farbdoppler- Schallfenster einzelne Messungen durchgeführt werden, bei denen im Farbfenster Bewegungen visualisiert werden. Auch hierbei stellen sich Bewegungen zum Schallkopf hin als „Rot“ und Bewegungen vom Schallkopf weg „Blau“ dar (Blank 2019).

Folgende Untersuchungen sind mit der FKDS möglich: 

- eine zusätzliche Beurteilung der Gefäßwände (Plaques [Scriba 2013])

- morphologische Beurteilung von Herz und Klappen

- bei Scheidewanddefekten zur Beurteilung von Shuntströmen

- bei Stenosen zur Abschätzung von Druckgradienten (sog. CW- Doppler)

- bei Klappeninsuffizienz Beurteilung von Refluxströmen (Herold 2022)

 

• Belastungsechokardiographie (Stress- Echo):

Hierbei wird die Echokardiographie nach körperlicher Anstrengung oder pharmakologischer Belastung (z. B. durch Verabreichung von Dobutamin) durchgeführt. Es lassen sich damit in erster Linie Durchblutungsstörungen des Herzens erkennen (Menche 2005).

Indikationen für die Belastungsechokardiographie sind z. B.:

- Patienten mit koronarer Herzkrankheit (KHK) bei klinischem V. a. auf eine KHK ohne pathologisches EKG. Die Sensitivität liegt bei 85 – 90 % (Thelen 2010).

- zur Abklärung einer koronaren Herzkrankheit (Thelen 2010)

- nach akutem Myokardinfarkt

- präoperative kardiale Risikoabschätzung

- Kardiomyopathien

- Klappenvitien etc. (Wilkenshoff 2008)

 

• Kontrastechokardiographie:

Hierbei wird ein spezielles Echo- Kontrastmittel (Menche 2005) i. v. zugeführt, um den Farbdopplereffekt und Dopplereffekt zu verstärken (Erbel 1999).

- Indikationen zur Rechtsherz- Kontrastechokardiographie sind z. B.:

       - V. a. Lungenarterienembolie

       - V. a. Cor pulmonale

        - V. a. Shuntfluss bei z. B. ASD, VSD, offenes Foramen ovale etc.

       - persistierende obere Hohlvene

       - Berechnung von RV- und PA- Druckverhältnissen

       - komplexe kongenitale Herzfehler

       - Kontrolle während und nach einer Katheterintervention (Wilkenshoff 2008)

- Indikationen zur Linksherz- Kontrastechokardiographie sind z. B.:

       - Differenzierung von Strukturen im LV- Apex wie z. B. Thromben

       - Verstärkung von Dopplersignalen im linken Herzen

       - Darstellung des linken Ventrikels (Wilkenshoff 2008)

 

 

Kontraindikationen der transösophageale Echokardiographie:

- Ösophagusvarizen

- relevante Gerinnungsstörung mit z. B. einem Quick- Wert < 20 % bzw. Thrombozyten < 30.000 / µl

- Tumoren im oberen Verdauungstrakt wie z. B. Larynx, Pharynx, Ösophagus, Magen 

- klinische relevante Blutungen im oberen Verdauungstrakt (Striebel 2014)

1. Bartel T, Müller S (2013) Echokardiographie: Lehrbuch und Atlas. Elsevier Urban und Fischer Verlag München. Kapitel 2 „Echokardiographische Verfahren“
2. Blank W et al. (2019) Kursbuch Notfallsonographie. Thieme Verlag 36
3. Chan J S K, Tse G, Zhao, H, Luo XX, Jin C N, Kam K, Fan Y T, Lee A P W (2020) Echocardiography update for primary care physicians: a review. Hong Kong Med J 26 (1) 44 - 55
4. Edrich T, Felbinger T W, Rosenberger P, Shernan S K, Eltzschig H K (2003) Epikardiale Echokardiographie: Intraoperative Beurteilung der Klappenfunktion.Der Anaesthesist (52) 1152 – 1157
5. Erbel R et al. (1999) AWMF- Leitlinien: Qualitätsleitlinien in der Echokardiographie. 
6. Erbel R (2017) Echokardiographie: Wichtiges diagnostisches Standbein in der Kardiologie. Herz (42) 229 - 239
7. Haller K et al. (2010) Sonographie Verfahren für die Diagnostik in: Sono- Guide füt MTRA / RT Thieme Verlag Kapitel 2
8. Herold G et al. (2022) Innere Medizin. Herold Verlag 157
9. Kaltenbach M, Kneisst G D, März W, Nauck M S, Olbrich H G, Pitsvchner H F, Reifart N, Scheffold T, Vallbracht C, Winkelmann B R (2013) Kardiologie kompakt. Steinkopff Verlag Darmstadt 30, 74
10. Kasper D L et al. (2015) Harrison‘s Principles of Internal Medicine. Mc Graw Hill Education 51e- 8, 51e- 9, 270e
11. Marshall M (2013) Praktische Duplexsonographie. Springer Verlag Berlin / Heidelberg / New York / London / Paris / Tokyo / Barcelona / Budapest 131 
12. Menche N, Klare T (2005) Innere Medizin. Elsevier Urban und Fischer Verlag 55 – 56
13. Moltzahn S, Zeydabadinejad M (2000) Dopplerechokardiographie: CW, PW, Farddoppler – Eine Einführung. Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York 26
14. Scriba P C, Pforte A (2013) Taschenbuch der medizinisch- klinischen Diagnostik. Springer Verlag Berlin / Heidelberg 785 
15. Siegenthaler W, Blum H E (2006) Klinische Pathophysiologie. Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York 639
16. Singh S, Goyal A (2007) The origin of echocardiography: a tribute to Inge Edler. Tex Herat Inst J. 34 (4) 431 – 438
17. Striebel H W (2014) Operative Intensivmedizin: Sicherheit in der klinischen Praxis. Schattauer Verlag Stuttgart 243, 245, 247
18. Thelen M, Erbel R, Kreitner K F, Barkhausen J (2010) Bildgebende Kardiodiagnostik mit MRT, CT, Echokardiographie und anderen Verfahren. Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York 38
19. Wilkenshoff U, Kruck I, Mühr- Wilkenshoff F (2008) Handbuch der Echokardiographie. Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York 2 - 3, 26 - 44
20. Wilhelm W (2018) Praxis der Anästhesiologie. Springer Verlag Deutschland 247 - 248