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Manual zur Indikation und Durchführung spezieller echokardiographischer Anwendungen

Manual on indications and performance of specific echocardiographic applications

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Zusammenfassung

Das zweite Manual zur Indikation und Durchführung der Echokardiographie bezieht sich auf spezifische Anwendungen der Echokardiographie und besondere Fragestellungen bei speziellen Patientengruppen. Dabei stehen v. a. praktische Aspekte im Vordergrund. Methodisch etabliert sind die transösophageale Echokardiographie, die Stressechokardiographie und die Kontrastechokardiographie. Bei nahezu allen echokardiographischen Untersuchungen spielen aktuell 3‑D-Echokardiographie und Deformationsbildgebung eine Rolle. Das gesamte Spektrum der echokardiographischen Möglichkeiten wird derzeit in Notfall- und Intensivmedizin, bei der Überwachung und Führung von Katheterinterventionen, bei strukturellen Herzerkrankungen, bei herzchirurgischen Operationen, bei der Nachsorge von kardialen Unterstützungssystemen, bei kongenitalen Vitien im Erwachsenenalter und bei der Versorgung von hochinfektiösen Patienten in Pandemiezeiten angewandt. Die diagnostischen Fortschritte der konventionellen und modernen echokardiographischen Anwendungen stehen im Fokus dieses Manuals. Die 3‑D-Echokardiographie zur Charakterisierung der kardialen Morphologie und die Deformationsbildgebung zur Objektivierung der kardialen Funktion sind bei vielen Indikationen im klinischen Alltag etabliert. Die Stressechokardiographie zur Ischämie‑, Vitalitäts- und Vitiendiagnostik, die Bestimmung der koronaren Flussreserve und die Kontrastechokardiographie bei der linksventrikulären Wandbewegungsanalyse und kardialen Tumordetektion finden zunehmend klinische Anwendung. Wie für die konventionelle Echokardiographie im ersten Manual der Echokardiographie 2009 beschrieben, erfordert der Einsatz moderner echokardiographischer Verfahren die standardisierte Dokumentation und Akquisition bestimmter Bildsequenzen bei optimierter Geräteeinstellung, da korrekte und reproduzierbare Auswertungen nur bei guter Bildqualität möglich sind.

Abstract

The second manual on indications for and performance of echocardiography focusses on specific echocardiographic modalities and special problems in several patient cohorts. Practical aspects are discussed with priority. Established echocardiographic modalities are transesophageal, stress and contrast echocardiography. Modern technologies, such as 3D echocardiography and deformation imaging play an important role in nearly all scenarios of clinical echocardiography. This complete echocardiographic spectrum is incorporated into emergency and intensive care medicine, monitoring interventions of structural heart diseases, cardiac surgery, patients with cardiac assist devices, adult patients with congenital heart diseases and the care of highly infectious patients in pandemics. The diagnostic procedures of conventional and modern echocardiography are highlighted in this manual. The use of 3D echocardiography to characterize cardiac morphology and the application of deformation imaging to objectify cardiac function are already established in clinical practice. Stress echocardiography to detect myocardial ischemia and viability or to diagnose valvular heart diseases, assessment of coronary flow reserve to analyze myocardial perfusion and contrast echocardiography for left ventricular opacification and tumor characterization are increasingly being used to improve diagnostics. As mentioned for conventional echocardiography in the last manual of echocardiography in 2009, the modern features in echocardiography require standardized documentation and acquisition of certain images with optimized ultrasound settings, because conclusive and reproducible data analysis can only be performed if the image quality is sufficient.

Einleitung

Das folgende Manual zur speziellen Indikationsstellungen und Durchführung erweiterter Techniken der Echokardiographie ist die Ergänzung des ersten Manuals zur Indikationsstellung und Durchführung der transthorakalen Echokardiographie [8, 34] und gibt auf Grundlage der aktuellen wissenschaftlichen Literatur den Konsens der Arbeitsgruppen „kardiovaskulärer Ultraschall“ (AG05) der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie (DGK) und der Arbeitsgruppe Echokardiographie der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM) wieder.

Die konventionelle Echokardiographie umfasst methodisch die M‑Mode, 2‑dimensionale (2D), „pulsed wave“, „continuous wave“ und farbkodierte Dopplerechokardiographie (PW-, CW- und Farbdoppler). Etablierte zusätzliche echokardiographische Modalitäten wie die transösophageale Echokardiographie, die Rechts- und Linksherz-Kontrastechokardiographie und die Stressechokardiographie werden speziell durch die multiplane und 3‑dimensionale (3D) Echokardiographie ergänzt, die in modernen Echokardiographielaboren derzeit nahezu bei allen echokardiographischen Anwendungen zum Einsatz kommt. Entwicklungen wie die myokardiale Kontrastechokardiographie oder das Blood Flow Speckle Tracking haben sich dagegen noch nicht in der Klinik etabliert. Ebenfalls erweitert das sog. „Postprocessing“ echokardiographischer Bilddatensätze sowohl eine Verbesserung der Analyse von Herz- und Klappenmorphologie (Optimierung des 3D-Renderings und Schnittbildanalysen innerhalb eines 3D-Datensatzes) als auch eine reproduzierbare und objektive Analyse der Herzfunktion (Deformationsimaging mit gepulsten und farbkodierten Gewebe-Doppler oder 2D-Speckle- bzw. 3D-Voxel-Tracking).

Diese neuen Möglichkeiten der speziellen Echokardiographie müssen im Hinblick auf methodische Aspekte sowie spezielle Indikationsstellungen bei besonderen Zielgruppen erörtert werden. Die Gliederung des folgenden Manuals berücksichtigt daher konventionelle etablierte Zusatzverfahren, methodische Neuerungen und Auswertemöglichkeiten sowie unterschiedliche spezielle Indikationsstellungen bei zunehmend wichtigen Patientengruppen:

  1. a.

    Die transösophageale Echokardiographie

  2. b.

    Die Stressechokardiographie

  3. c.

    Die Kontrastechokardiographie

  4. d.

    Die transthorakale und transösophageale 3D-Echokardiographie

  5. e.

    Das Deformationsimaging

  6. f.

    Die Echokardiographie bei angeborenen Herzfehlern im Erwachsenenalter

  7. g.

    Die Echokardiographie bei und nach kardiochirurgischen Operationen

  8. h.

    Die Echokardiographie beim Monitoring von Interventionen bei strukturellen Herzerkrankungen

  9. i.

    Die Echokardiographie bei temporären und permanenten kardialen Unterstützungssystemen

  10. j.

    Vorsichtsmaßnahmen bei der Echokardiographie hochinfektiöser Patienten in Pandemien

Während die transthorakale Echokardiographie (TTE) universell einsetzbar, schnell durchführbar und preiswert ist und nahezu keine Kontraindikationen aufweist, sind transösophageale Echokardiographie (TEE), Kontrast- und Stressechokardiographie semiinvasive Untersuchungen, die in der Regel einer Aufklärung des Patienten bedürfen und einer strengen Indikationsstellung unter Berücksichtigung der Kontraindikationen unterliegen. Trotzdem sind sie nahezu bei allen kardialen Erkrankungen zur genauen Diagnosestellung in speziellen Fällen notwendig. Besonders für Zusatzverfahren und semiinvasive Untersuchungen der Echokardiographie sind eine Ausstattung mit qualitativ hochwertigen Geräten und eine qualifizierte Dokumentationsqualität notwendig, die nur durch eine entsprechende Ausbildung und die damit verbundene Untersucherqualität zu gewährleisten sind [11, 34]. Bei allen im Folgenden angesprochenen Themen gelten grundsätzlich vor jeder Zusatzuntersuchung und spezieller Auswertung die Regeln einer qualifizierten TTE mit der Durchführung des „standardisierten Untersuchungsgangs“, um transparent, reproduzierbar und objektiv alle wichtigen und notwendigen Befunde mit den daraus resultierenden Diagnosen zu erheben bzw. auszuschließen. Im Folgenden wird auch bei Zusatzuntersuchung auf eine Standardisierung und die dazugehörige Minimalanforderung an die echokardiographische Dokumentation Bezug genommen.

Die transösophageale Echokardiographie (TEE)

Die TEE ermöglicht nahezu immer eine echokardiographische Untersuchung mit guter Bildqualität. Aufgrund der sehr geringen Distanz zwischen dem Transducer in Ösophagus und Herzklappen, Vorhöfen und Aorta ascendens sowie descendens kann routinemäßig mit höheren Schallfrequenzen (5–8 MHz) und im fundamentalen Modus untersucht werden, wodurch eine höhere räumliche Auflösung im Vergleich zur TTE erlangt werden kann. Die Indikationen (s. Tab. 1) betreffen daher primär die dem Ösophagus schallkopfnahen kardialen Strukturen. Eine TEE kann jedoch grundsätzlich bei allen echokardiographischen Fragestellungen sinnvoll sein, bei denen die TTE-Bildqualität nicht ausreichend ist. Spezielle Fragestellungen, wie z. B. der Ausschluss von Thromben im linken Vorhof und Herzohr, der Verdacht auf eine Endokarditis – speziell bei Klappenprothesen – und die Detektion oder der Ausschluss einer thorakalen Aortendissektion, rechtfertigen auch direkt eine TEE zur Diagnosesicherung. Die TEE kann in der Regel bei wachen Patienten unter lokaler Rachenanästhesie durchgeführt werden [24, 25, 38]. Eine Sedierung mit Midazolam oder alternativ Propofol i.v. kann individuell vorgenommen werden. Wichtige Vorsichtsmaßnahmen (mindestens 4 h keine feste Nahrung vor der TEE, intravenöser Zugang für evtl. Medikamentengaben, Puls- und Blutdrucküberwachung, idealerweise kontinuierliche Sauerstoffsättigungsmessung, Bereitstellung von Intubationsmöglichkeiten, Absaugevorrichtungen und notwendiges Equipment für eine Reanimation) sind einzuhalten. Die TEE-Sonden sind vor Gebrauch regelmäßig auf ihre Intaktheit (Oberflächenkontrolle) zu überprüfen. Weiterhin müssen die Sonden und die Geräte vor ihrem Einsatz bzw. nach jedem Gebrauch vorschriftsmäßig desinfiziert werden. Bei Einsatz von latexfreien Überzügen sollte deren Füllung mit endoskopischem Gel ohne Einschluss von Luftpartikeln erfolgen. Probleme beim Einführen der TEE-Sonde im Sinne eines Widerstandes im oberen Rachenraum oder Ösophagus beim Vorschub der proximalen TEE z. B. in die Recessus piriformes oder klare Schmerzen müssen zum Abbruch der TEE-Sondierung führen. Sehr selten (ca. 1–3/10.000) kommt es zur Verletzung des Ösophagus mit Ruptur, Blutung und/oder konsekutiver Mediastinitis, deren Symptome mit Verzögerung auftreten können. Kontraindikationen zur TEE sind Pathologien im oberen Gastrointestinaltrakt, wie z. B. Tumoren, Divertikel und Strikturen der Speiseröhre. Relative Kontraindikationen sind eine schwere Thrombopenie und eine schwere pulmonale Hypertonie. Eine Endokarditisprophylaxe ist nach aktuellen Empfehlungen nicht erforderlich.

Tab. 1 Indikationen, Zielstrukturen und Befunde bei der TEE

Der TEE-Untersuchungsgang kann nach unterschiedlichen Strategien durchgeführt werden. Beim wachen oder sedierten Patienten handelt es sich oft aus Gründen des fehlenden Komforts und der damit verbundenen Einschränkung der Toleranz des Patienten um eine limitierte Untersuchung, bei der z. B. die oft beschwerliche Untersuchung von gastral ausgelassen wird oder nur eine zielgerichtete, relativ kurze Untersuchung durchgeführt wird, wie z. B. nur die Darstellung des linken Vorhofes und des linken Vorhofohres zum Ausschluss von Thromben vor Kardioversion. Ähnlich bestehen im Notfall zeitliche Limitationen, wenn z. B. durch hohe Körpertemperaturen nur eine begrenzte Untersuchungszeit zur Verfügung steht, bevor die TEE-Sonde wegen drohender Überhitzung ihre Funktion einstellt. Dementsprechend konzentrieren sich fokussierte Untersuchungen auf die Beantwortung der konkreten Fragestellung, wie z. B. die Suche nach endokarditisch bedingten Läsionen bei Infektkonstellationen. Toleriert der Patient die Untersuchung ausreichend oder findet sie in Narkose statt (Intensivstation, Katheterlabor, Operationsraum), kann eine komplette, systematische Untersuchung aller Herzstrukturen nach anatomischen Aspekten durchgeführt werden, die dann in der Regel distal mit dem transgastralen Schallfenster beginnt und dann die ösophagealen Schallfenster im Rückzug durchläuft. Die typischen diagnostischen Schallkopfpositionen der TEE sind weniger scharf definiert als bei der TTE, da das transösophageale „Fenster“ kontinuierlich ist. Schematisch werden eine obere, mittlere und tiefe transösophageale und eine transgastrale Schallkopfposition unterschieden. Die derzeitigen etablierten modernen Sonden erlauben die mechanische Steuerung der Sondenspitze (medial-lateral und anterior-posterior) sowie die Rotation der Ultraschallebene um 180°. Hiermit werden im Wesentlichen an transthorakale Standardschnitte angelehnte Schnittebenen eingestellt, wobei einige Ebenen wie die „bicavale“ Schnittebene der Vorhöfe, die Darstellung des linken Herzohrs oder der Aorta descendens keine Entsprechung im TTE-Standardprogramm haben.

Seit etwa 3 Jahrzehnten gehört die intraoperative TEE bei herzchirurgischen Klappeneingriffen zum diagnostischen Standard, der insbesondere nach Abgang von der Herz-Lungen-Maschine erlaubt, das funktionelle Ergebnis klappenchirurgischer Eingriffe zu überprüfen. In den letzten Jahren haben sich bei Katheterinterventionen (u. a. Verschluss von intrakardialen Kommunikationsdefekten, Verschluss des linken Vorhofohres, Herzklappeninterventionen, Verschluss paraprothetischer Leckagen, Biopsien intrakardialer Tumoren) die Führung der Intervention und das Monitoring der Ergebnisse durch die simultane TEE durchgesetzt. Die Ausbildung zur TEE sollte in der Regel nach Erlernen des TTE-Untersuchungsganges erfolgen. Der Einsatz von TEE-Simulatoren in der Einarbeitung hat sich als hilfreich erwiesen.

In der Tab. 1 sind Indikationen, Zielstrukturen und Befunde bei einer TEE zu bestimmten Fragestellungen und Krankheitsentitäten zusammengefasst.

Die Stressechokardiographie

Stressechokardiographie zur Ischämie- und Vitalitätsdiagnostik

Die Indikation zur Stressechokardiographie ist in diesem Zusammenhang gegeben bei

  • Verdacht auf koronare Herzerkrankung (KHK) [36, 84, 100, 104],

  • Verlaufskontrollen bei bekannter KHK [36, 84, 100, 104],

  • Beurteilungen der Myokardvitalität zur Klärung der Notwendigkeit einer Revaskularisierung [36, 84, 100, 104] und

  • erweiterten Beurteilungen der kardialen Funktion und Hämodynamik in Gegenwart von Vitien [9, 12, 18, 26, 43, 50, 52, 54,55,56, 58, 65, 67, 87, 88, 96, 108].

Die Stressechokardiographie konkurriert mit anderen Belastungsuntersuchungen mit gleichzeitiger Bildgebung wie die Kernspintomographie und Szintigraphie. Obwohl die Stressechokardiographie ubiquitär verfügbar sein sollte, sind genaue Angaben zur Häufigkeit ihrer Durchführung aktuell in Deutschland nicht verfügbar. Zur Auswahl stehen folgende Stressmodalitäten (s. Abb. 1):

  • dynamische oder physikalische Stressechokardiographie mittels Fahrradergometrie oder Laufbandbelastung,

  • pharmakologische Stressechokardiographie mit inotropen (Dobutamin) oder vasodilatierenden Substanzen (Adenosin, Dipyridamol).

Abb. 1
figure1

Schematische Darstellung der Stressprotokolle für eine dynamische Stressechokardiographie (a), eine Dobutamin-Stressechokardiographie (b) und eine Adenosin-Stressechokardiographie (c)

Zu den Voraussetzungen zur Durchführung einer Stressechokardiographie bei Verdacht auf KHK gehören

  • grundsätzlich eine TTE vor einer Stressechokardiographie, um kardiale Pathologien zu objektivieren bzw. auszuschließen,

  • die schriftliche Aufklärung des Patienten, insbesondere erforderlich bei pharmakologischem Stress und bei Verwendung von Ultraschallkontrastverstärkern (Echokontrast),

  • Pausierung von β‑Blockern, damit die Zielherzfrequenz oder eine signifikante Vasodilatation erreicht werden kann. Die Pausierung hängt von dem jeweiligen β‑Blocker ab (1 bis 3 Tage vor der Untersuchung: z. B. längere Pause bei Bisoprolol und Sotalol, kürzere Pause bei Metoprolol); die übrige Medikation kann in der Regel eingenommen werden. Bei der dynamischen Stressechokardiographie ist eine Nüchternheit nicht zwingend erforderlich,

  • bei Adenosin-Stress zudem Pausierung von Koffein, Nikotin, Schokolade, Energy-Drinks sowie Theophyllin-haltigen Medikamenten am Vortag der Untersuchung und am Untersuchungstag.

Kontraindikationen für alle Stressmethoden sind sorgfältig vor der Untersuchung zu klären bzw. bei der Untersuchung zu berücksichtigen.

  • Absolute Kontraindikationen sind Notfallsituationen wie u. a. das akute Koronarsyndrom, der Myokardinfarkt, die Lungenembolie und die Aortendissektion.

  • Relative Kontraindikationen bestehen bei symptomatischen Patienten in Ruhe (z. B. bei hochgradiger Aortenklappenstenose [AS], malignen Arrhythmien und hypertensiven Entgleisungen) sowie insbesondere im Fall von Dobutamin-Stressechokardiographien bei einer signifikanten Ausflusstraktobstruktion des linken Ventrikels.

  • Kontraindikationen für die Vasodilatator-Stressechokardiographie sind atrioventrikuläre (AV) Leitungsverzögerungen II° und III° bei fehlender Schrittmacherimplantation, symptomatische Hypotonien und Asthma bronchiale.

  • Unter Berücksichtigung der Kontraindikation sind die Risiken aller Stressechokardiographie-Modalitäten niedrig. Dabei wird in der Literatur die Dobutamin-Stressechokardiographie mit der höchsten Komplikationsrate für lebensbedrohliche Ereignisse angegeben.

Bei der Durchführung der Stressechokardiographie ist das Ziel das Erreichen der Ausbelastung bzw. die Detektion eines eindeutigen pathologischen Befundes.

  • Bei der dynamischen Stressechokardiographie sollte somit die maximale, nach Alter und Geschlecht berechnete Herzfrequenz erreicht werden, da pathologische Veränderungen sich oft nicht vor der Ausbelastung zeigen und damit die Aussagekraft der Untersuchung eingeschränkt ist.

  • Falls vor dem Erreichen der Zielfrequenz linksventrikuläre (LV) Wandbewegungsstörungen oder signifikante EKG-Veränderungen dokumentiert werden, kann die Untersuchung aufgrund eines positiven Ergebnisses abgebrochen werden.

  • Symptome wie Angina pectoris, Präsynkopen, Synkopen, ein symptomatischer Blutdruckabfall sowie -anstieg, neu aufgetretenes Vorhofflimmern und/oder maligne ventrikuläre Arrhythmien sollten zum Abbruch der Untersuchung führen.

  • Weiterhin gelten ein Anstieg von E/e’ > 15, ein Abfall der TAPSE („tricuspid anular plane systolic excursion“) > 4 mm, ein rechtsventrikulärer systemische Druck (RVSP) > 60 mm Hg und/oder eine mutmaßliche ischämische Mitralklappeninsuffizienz als pathologische Befunde einer dynamischen Stressechokardiographie, die in der Regel durch die begleitende Symptomatik zum Abbruch führen. Die Ursachen dieser Befunde müssen allerdings nicht immer ischämischer Genese sein.

  • Zusätzliche Abbruchkriterien sind muskuläre Erschöpfung, eine hypertensive Entgleisung oder sonstige Beschwerden, die eine weitere Belastung verhindern.

  • Bei der Dobutamin-Stressechokardiographie ist ein Blutdruckabfall durch eine pharmakologisch induzierte Ausflussbahnobstruktion des linken Ventrikels infolge der Abnahme des enddiastolischen Volumens in Kombination mit einer erhöhten Inotropie ebenfalls ein Abbruchkriterium.

Die Dokumentationsprotokolle für Stressechokardiographien sollten bei der Ischämiediagnostik folgende Aspekte beinhalten.

  • Neben der kontinuierlichen 1‑Kanal-EKG-Ableitung ist die zusätzliche Dokumentation des EKGs während jeder Belastungsstufe erforderlich. Bei der dynamischen und Dobutamin-Stressechokardiographie ist ein 12-Kanal-EKG sinnvoll.

  • Eine intermittierende nichtinvasive Blutdruckmessung sollte bei jeder Belastungsstufe durchgeführt werden.

  • Nach den aktuellen Empfehlungen gehören zur Basisdokumentation die parasternale lange und kurze Achse sowie die apikale lange Achse und der 2‑ und 4‑Kammer-Blick. Aus praktischen Gründen empfiehlt es sich, 2 bis 3 Herzzyklen aufzunehmen, um nach der Untersuchung den Zyklus mit der besten Bildqualität auswählen zu können.

  • Zur Beurteilung der diastolischen Funktion, der Klappenfunktionen oder der Rechtsherzfunktionen sind an den Ultraschallgeräten zusätzliche Dokumentationseinstellungen von Dopplerspektren oder farbkodierten Dopplersequenzen in den Stressprotokollen notwendig (Bestimmung der TAPSE, Gradienten über den Klappen, Akzelerations- und Dezelerationszeiten, E/e’ [septal] etc.).

  • Eine simultane triplane Registrierung der apikalen Schnittebenen ist aufgrund von Zeitersparnis sowie bei Rhythmusstörungen hilfreich.

  • Bei zusätzlicher Speckle-Tracking-Analyse ist auf eine Bildrate zwischen 40 und 80/s zu achten.

  • Bei Nichtbeurteilbarkeit von 2 oder mehr topographisch zusammenhängenden Wandsegmenten des linken Ventrikels wird die Verwendung von Linksherzkontrastverstärkern bei der Stressechokardiographie empfohlen.

  • Während jeder Belastungsstufe sollten die jeweiligen Darstellungsebenen zur Identifikation von stressinduzierten Wandbewegungsstörungen im Vergleich zu Ruhe zeitgleich beurteilt werden können. Die Bildsequenzen jeder Belastungsstufe sollten in digitaler Form gespeichert werden, um nach der Untersuchung mittels geeigneter Software neu aufgetretene Wandbewegungsstörungen identifizieren zu können.

Die Auswertung der Bilddaten erfolgt im Anschluss an die komplette Datenakquirierung durch Vergleich der Bildsequenzen.

  • In der Regel wird überwiegend eine rein visuell vergleichende, subjektive Analyse mittels sog. „Quadscreen“-Darstellung am Ende der Untersuchung vorgenommen.

  • Die regionale Wandbewegung des linken Ventrikels wird über eine genaue Endokarderkennung mit dem sog. 16-, 17- oder 18-Segment-Modell beurteilt.

Ein positiver Befund der Stressechokardiographie liegt vor, wenn mindestens in 2 benachbarten Segmenten neue Wandbewegungsstörungen auftreten, die durch das Hauptkriterium der Wanddickenzunahme in der jeweiligen myokardialen Wand charakterisiert und durch das Nebenkriterium der Einwärtsbewegung des Endokards charakterisiert sind.

  • Eine alleinige Einwärtsbewegung ohne Wanddickenzunahme ist kein Nachweis für eine normale Myokardfunktion, da passive Einwärtsbewegungen durch aktive Kontraktion benachbarter gesunder Segmente möglich sind („tethering“).

  • Die Einteilung der Wandbewegungsanalyse unterscheidet die Normokinesie (Wanddickenzunahme > 50 %), die Hypokinesie (Wanddickenzunahme < 40 %), die Akinesie (Wanddickenzunahme < 10 %), die Dyskinesie (systolische Auswärtsbewegung) und die Aneurysmaformation (diastolische Deformation). Akinetische oder dyskinetische Areale mit Wanddicken < 6 mm und vermehrter Textur entsprechen in der Regel Narben.

  • Pathologische Befunde sind nicht immer auf eine koronare Makroangiopathie zurückzuführen. Sie können auch bei mikrovaskulären Erkrankungen, hypertensiven Entgleisungen oder Kardiomyopathien auftreten.

  • Die verschiedenen Grade der Wandbewegungsstörungen in Ruhe und unter Belastung werden zur Berechnung des Wall Motion Score Index (WMSI) verwendet, bei welchem die Summe des Scores durch die Summe der beurteilten Wandsegmente geteilt wird (normal = 1, pathologisch > 1). Basierend auf diesem Score können therapeutische Konsequenzen getroffen werden und sind prognostische Aussagen möglich.

  • Als weiterer Index kann auch der „Echokardiographie-Score“ verwendet werden. Auf höchster Belastungsstufe werden 0 Punkte für normal, 1 Punkt für hypokinetisch, 2 Punkte für akinetisch, 3 Punkte für dyskinetisch und 4 Punkte für aneurysmatisch vergeben und die Summe gebildet (Umrechnung WMSI = 1 + Echokardiographie-Score/Anzahl beurteilte Wandsegmente).

  • Eine sog. postsystolische Kontraktion nach Aortenklappenschluss ist ebenfalls ein mögliches Ischämiezeichen des Myokards. Sie ist in der Regel aufgrund ihrer zeitlichen Zuordnung innerhalb des Herzzyklus nur zuverlässig bei Verwendung eines sog. anatomischen M‑Modes zu erkennen.

  • Der Ablauf einer dynamischen Stressechokardiographie ist in Abb. 1a skizziert. Neben der in Deutschland üblichen dynamischen Fahrrad-Stressechokardiographie wird in anderen Ländern auch Laufbandbelastung durchgeführt, bei denen bei den Patienten die Ultraschallsequenzen nur direkt vor und nach der Belastung akquiriert werden. Eine Laufbandbelastung wird daher von der DGK nicht empfohlen. Ein Pharmakon ist als Stressor indiziert, wenn eine dynamische Stressechokardiographie nicht durchgeführt werden bzw. bei dieser nicht eine submaximale Belastung erreicht werden kann. Zur Ischämiediagnostik werden bei Dobutamin Dosierungen von 10–40 µg/kg Körpergewicht (KG)/min in 10-µg-Schritten verwendet. Dobutamin sollte vorzugsweise mittels Infusomat oder Perfusor in Verdünnung (50 ml Dobutamin plus 200 ml 0,9 % NaCl-Lösung) appliziert werden, da durch die höheren Flussraten die Wirkung schneller eintritt. Bei geringen Herzfrequenzanstiegen können Bolusapplikationen von Atropin ab 30 µg/kgKG/min zusätzlich gegeben werden. Die maximale Atropin-Dosis von 1–2 mg/Untersuchung sollte nicht überschritten werden. Der Ablauf der Dobutamin-Stressechokardiographie ist in Abb. 1b skizziert. Die Adenosin-Stressechokardiographie wird zur Bestimmung der koronaren Flussgeschwindigkeitsreserve (CFR) durch Messung der koronaren Blutflussgeschwindigkeiten in distalen Abschnitten der Koronargefäße oder durch Analyse der Perfusion mittels der myokardialen Kontrastechokardiographie verwendet. Bei dieser Stressmodalität wird eine konstante Infusionsrate von 140–180 µg/kgKG/min über 3–6 min empfohlen. Der Ablauf der Adenosin-Stressechokardiographie ist in Abb. 1c skizziert. Das in anderen Ländern häufig verwendete Dipyridamol ist in Deutschland für die Stressechokardiographie nicht verfügbar. Die Bestimmung der CFR erfolgt über den Vergleich der maximalen Vasodilatation unter Adenosin-Infusion gegenüber der Ruhemessung. Der CFR-Wert wird über die Ratio der jeweiligen diastolischen Maximalgeschwindigkeiten oder der diastolischen Geschwindigkeits-Zeit-Integrale berechnet, wobei eine Ratio > 3,3 als normal, von 2,7 bis 3,3 als minimal reduziert, von 2,0 bis 2,7 als leicht reduziert, von 1,75 bis 1,99 als mäßig reduziert mit Hinweisen auf signifikante Ischämie sowie von 1,0 bis 1,74 als hochgradig reduziert mit Hinweisen auf eine schwere Ischämie gilt.

Ein CFR-Wert < 2,0 ist eng assoziiert mit einer FFR < 0,8. Die nichtinvasiv gemessene CFR kann daher zur Verlaufskontrolle von intermediären Koronarstenosen v. a. im Bereich der LAD verwendet werden.

Die Kontrastechokardiographie mit lungengängigen Ultraschallverstärkern für die myokardiale Kontrastechokardiographie (MCE) ermöglicht neben der alleinigen Wandbewegungsanalyse zusätzlich die Detektion von Perfusionsdefekten, die Ischämie-induzierten Wandbewegungsstörungen zeitlich vorausgehen und somit die Sensitivität des Ischämienachweises erhöhen. Empfohlen werden die Abgabe eines Impulses mit hoher Sendeleistung („flash“) sowie die Registrierung der nachfolgenden Wiederauffüllung der Mikrozirkulation („replenishment“) mit Ultraschallkontrastverstärker mit gleichzeitiger Analyse von Wandbewegung und Perfusion. Es handelt sich jedoch dabei um eine Off-label-Anwendung, die eine kontrastspezifische Software voraussetzt (Multipuls-Technik mit sehr niedriger Sendeleistung) sowie – wie bei allen Perfusionsverfahren in der klinischen Anwendung – eine erweiterte Schulung des Anwenders. Für die Wiederanflutung gelten Zeitintervalle von 4–5 s in Ruhe und < 2 s unter Vasodilatation. Die MCE kann hilfreich sein bei Patienten mit bereits in Ruhe bestehenden Wandbewegungsstörungen wie bei Schenkelbockbildern, ventrikulärer Stimulation und nichttransmuralen Narben, um eine Ischämie unter Belastung auch unabhängig von der Wandbewegung zu erkennen. Die Methode kann auch bei Mehrgefäßerkrankungen eingesetzt werden, da die Verringerung der absoluten Anflutungszeit als Ischämiekriterium dienen kann. Dadurch ist ein Vergleich zu nichtischämischen Myokardabschnitten nicht zwingend erforderlich. Allerdings beinhaltet die Stressechokardiographie mittels MCE einen höheren Aufwand aufgrund der längeren Vorbereitung, des höheren Gerätebedarfs und der höheren Kosten.

Bei bestehender Wandbewegungsstörung in Ruhe kann durch eine dynamische oder Dobutamin-Stressechokardiographie auch die Vitalität des Myokards analysiert werden. Schon auf niedrigen Belastungsstufen zeigt sich vitales Myokard bedingt durch den positiv inotropen Effekt durch eine Zunahme der Kontraktilität (kontraktile Reserve) durch eine Wanddickenzunahme. Eine Myokardischämie kann auch durch eine diastolische Stressechokardiographie detektiert werden, wobei der Surrogatparameter E/e’ des LV-enddiastolischen Drucks (LVEDP) analysiert wird. Ein LVEDP-Anstieg zeigt sich durch eine pathologische Erhöhung von E/e’ über 15 unter Belastung, wobei in der Regel der septale e’-Wert bestimmt wird. Bei höheren Herzfrequenzen über 100–120/min ist die Analyse der diastolischen Funktion jedoch aufgrund der Fusion von E‑ und A‑Welle limitiert. Die Bestimmung von E‑ und A‑Wellen-Geschwindigkeiten kann jedoch in der Nachbelastungsphase bis zu 5 min nach Belastungsende erfolgen. Bei Verdacht auf eine rechtsventrikuläre Ischämie kann die TAPSE als zusätzlicher Parameter verwendet werden. Eine Abnahme der TAPSE > 4 mm deutet auf eine relevante rechtsventrikuläre Ischämie hin. Eine unauffällige Stressechokardiographie bedeutet eine gute Prognose, da die Patienten in dieser Gruppe mit einer Mortalität von 0,4–0,9 %/Jahr dasselbe Risiko wie altersadjustierte Gesunde haben. Eine unauffällige Stressechokardiographie ist mit einer im Vergleich zu altersadjustierten Gesunden nicht erhöhten kardiovaskulären Mortalität von 0,4–0,9 %/Jahr assoziiert, sofern eine ausreichende Beurteilbarkeit aller Wandsegmente besteht und der Untersucher nach Empfehlungen der DGK bzw. der EACVI und ASE ausreichend geschult ist.

Moderne Modalitäten wie die 3‑D-Echokardiographie und die Strain-Analysen finden neben der Kontrastechokardiographie zunehmend Anwendung in Klinik und Praxis. Allerdings bestehen wichtige Limitationen, wie z. B. die begrenzte zeitliche Auflösung der 3‑D-Echokardiographie und die hohen Anforderungen an die Bildqualität beim Speckle-Tracking.

Der Befund einer Stressechokardiographie sollte die Stressmodalität, die maximale Belastungsstufe, die Schallbarkeit des Patienten, den Blutdruck- und EKG-Verlauf und mögliche Abbruchkriterien sowie abschließend die Beurteilung des Testergebnisses beinhalten.

Stressechokardiographie bei Vitien

Eine Stressechokardiographie bei Patienten mit nativen Herzklappenerkrankungen sollte generell bei sog. asymptomatischen relevanten Vitien in Betracht gezogen werden, da durch den Belastungstest Symptome objektiviert werden können und eine Adaptation an ein zu geringes Belastungsniveau festgestellt werden kann. Zudem kann bei Vitien mit mittelgradig eingestuftem Schweregrad durch eine Belastung eine Behandlungsnotwendigkeit durch provozierte Beschwerden und kardiale Veränderungen dokumentiert werden. Als etabliert gelten die dynamische Stressechokardiographie bei der Mitralklappenstenose (MS) unklaren Schwergrades sowie die „Low-Dose“-Dobutamin-Stressechokardiographie bei der „Low Flow (LF) – Low Gradient (LG)“ – AS mit reduzierter LV Ejektionsfraktion (LVEF) [26, 88]. Das zugrunde liegende Ziel einer Belastungsuntersuchung ist es, die Symptomatologie und damit das individuelle Risiko der Patienten möglichst genau einzuschätzen und basierend auf den Befunden den optimalen Zeitpunkt für eine interventionelle oder operative Therapie festzulegen [5, 57, 58, 79]. Determinanten, die durch eine Belastungsuntersuchung aufgedeckt werden können und für eine frühzeitige interventionelle/operative Therapie sprechen, sind neu auftretende klinische Beschwerden, ein Abfall des Blutdrucks, ein relevanter Anstieg der Gradienten bei stenosierenden Vitien, ein Anstieg des LV-Füllungsdruckes oder eine fehlende myokardiale Reserve (Abb. 2; [57, 58]).

Abb. 2
figure2

Schematische Darstellung zur Charakterisierung pathologischer Befunde bei der Stressechokardiographie bei Herzklappenerkrankungen unter Berücksichtigung der Symptomatik, der Blutdruckreaktion sowie der Belastbarkeit im Hinblick auf die Therapie

Die dynamische Stressechokardiographie liefert insbesondere bei unklarer Dyspnoe in Bezug auf den Schweregrad der systolischen LV-Dysfunktion oder der Mitralklappeninsuffizienz (MI) in Ruhe sowie bei unklarem rezidivierendem Lungenödem wichtige diagnostische Hinweise [5, 51]. Eine medikamentöse Belastung mit Dobutamin ist nicht anzuraten, da die medikamentöse Stimulation einer unphysiologischen Belastung entspricht [5, 58]. Der Schweregrad einer MI kann sowohl bei veränderter Vorlast als auch bei veränderter Nachlast variieren [5, 58]. Wenn die MI in Ruhe nicht hochgradig erscheint, sollten zusätzlich eine vollständige semiquantitative und quantitative Quantifizierung des Klappenvitiums [18, 43, 50, 51, 57, 65, 108] während der Belastung und unmittelbar nach der maximalen Belastung erfolgen. Einschränkend ist zu erwähnen, dass sich die exakte Evaluation der MI ab einer Herzfrequenz > 100/min als schwierig gestaltet. Bei der Stressechokardiographie bei Patienten mit MI sollten insbesondere der RVSP sowie die LV-Funktion aus prognostischen Gründen analysiert werden [5, 43, 55, 58]. Bei Patienten mit primärer MI deuten unter Belastung die Zunahme des Schweregrads (≥ 1 Stufe) [43, 58, 65], ein Anstieg des RVSPs ≥ 60 mm Hg [108], das Fehlen der Zunahme der LVEF um weniger als 5 % oder des Global Longitudinal Strains (GLS) um weniger als 2 % des Absolutwertes [18, 53] und der rechtsventrikulären kontraktilen Reserve (TAPSE < 18 mm) [50] auf eine ungünstige Prognose hin. Patienten mit sekundärer MI mittleren Schweregrades mit Indikation zur operativen Koronarrevaskularisation sollten ebenfalls präoperativ einer Stressechokardiographie unterzogen werden, um über einen kombinierten Eingriff von Bypass- und Klappenchirurgie zu entscheiden [5]. Eine Zunahme des MI-Schweregrads sowie ein Anstieg des RVSPs ≥ 60 mm Hg gelten als Prädiktoren für eine ungünstige Prognose bei nicht durchgeführter Klappentherapie [5, 50, 51, 53, 79].

Bei Patienten mit Mitralklappenstenose (MS) sollte primär eine dynamische Stressechokardiographie sowohl bei asymptomatischen Patienten mit hochgradiger Stenosierung als auch bei symptomatischen Patienten mit gering- bzw. mittelgradiger MS durchgeführt werden [58]. Dies ist insbesondere bei einer Diskrepanz zwischen klinischer Symptomatik und echokardiographisch bestimmtem MS-Schweregrad indiziert [5, 12, 79]. Eine hämodynamisch bedeutsame MS liegt vor, wenn ein mittlerer transmitraler Gradient > 15 mm Hg und ein RVSP > 60 mm Hg in Ruhe bzw. unter Belastung gemessen werden können [9, 96]. Die Messung des RVSPs unter Dobutamin ist nur unzureichend evaluiert und somit nicht anzuraten [5, 79]. Bei Patienten mit asymptomatischer MS und einer Klappenöffnungsfläche zwischen 1,0 und 1,5 cm2 ist eine Evaluation durch eine Stressechokardiographie vor einer geplanten Schwangerschaft oder elektiven nichtkardialen Operationen mit langen Narkosezeiträumen indiziert [58].

Bei der Aortenklappeninsuffizienz (AI) wird eine Stressechokardiographie lediglich zur Demaskierung von Symptomen unter Belastung bei im Alltag beschwerdefreien Patienten mit echokardiographisch hochgradigem Klappenvitium empfohlen [5, 79]. Aufgrund der schlechten Langzeitprognose einer hochgradigen AI wird bei Symptomen im Rahmen einer Belastungsuntersuchung eine operative Therapie empfohlen. Eine Stressechokardiographie zur Evaluation des Schweregrades einer AI ist hingegen nicht etabliert, da bei Herzfrequenzanstieg eine korrekte Beurteilung des AI-Schweregrades durch die verringerte Diastolendauer erschwert ist [58].

Bei Patienten mit symptomatischer hochgradiger Aortenklappenstenose (AS) ist eine Stressechokardiographie kontraindiziert [13, 14, 52, 54, 67], und es besteht eine Indikation zur Therapie der AS. Zirka ein Drittel der asymptomatischen Patienten mit hochgradiger AS entwickelt erstmalig Symptome unter moderater dynamischer Belastung im Rahmen eines Stresstestes [52, 54]. Bei der Stressechokardiographie sollte zur Analyse des AS-Schweregrades in Ruhe und auf jeder Belastungsstufe der mittlere und maximale transvalvuläre Gradient mittels CW-Doppler neben der Analyse der LV-Funktion und des pulmonalarteriellen Drucks bestimmt werden [54]. Ein Anstieg des mittleren transvalvulären Gradienten über der Aortenklappe ≥ 18–20 mm Hg [52, 67], eine fehlende myokardiale Reserve (fehlender Anstieg der LVEF > 5 %) [54] und eine neu aufgetretene pulmonale Hypertonie (RVSP > 60 mm Hg) unter Belastung [58] sind Befunde, die mit einer erhöhten kardiovaskulären Mortalität assoziiert sind. Somit ist bei relevantem Anstieg des mittleren transvalvulären Gradienten auch bei asymptomatischen AS-Patienten ein therapeutisches Vorgehen zu diskutieren [5, 79].

Eine besondere Indikationsstellung zur Stressechokardiographie bei AS-Patienten ist die LF-LG-AS bei reduzierter LVEF, die durch eine effektive Klappenöffnungsfläche (KÖF) < 1,0 cm2, einen mittleren transvalvulären Gradienten < 40 mm Hg und einen Schlagvolumen-Index (SVI) < 35 ml/m2 charakterisiert ist [13, 14]. Diese Konstellation kann bei eingeschränkter LV-Funktion (LVEF < 50 %) als fixierte oder Pseudo-LF-LG-AS oder bei erhaltener Pumpfunktion (EF ≥ 50 %) als sog. paradoxe LF-LG-AS vorliegen. Eine Pseudo-AS ist eine Konstellation, bei der sich die effektive KÖF durch Verbesserung der LV-Kontraktion vergrößert, also bei der eine dynamische Veränderung des AS-Schweregrades vorliegt. Zur Differenzierung zwischen den AS-Typen sowie zur Unterscheidung von fixierter AS und Pseudo-AS wird eine niedrig dosierte Dobutamin-Stressechokardiographie (Low-dose-Dobutamin-Stressechokardiographie-Startdosis: 5, 10, 15 und 20 μg/kg/min; jeweils für 5–8 min pro Belastungsstufe) bei AS-Patienten diskutiert [5]. Bei dieser Stresstestung müssen auf jeder Belastungsstufe ein PW-Dopplerspektrum im LV-Ausflusstrakt (LVOT) und ein transvalvuläres CW-Doppler-Spektrum durch die Aortenklappe sowie eine Dokumentation der LV-Funktion aufgezeichnet werden [58]. Durch eine Dobutamin-induzierte Kontraktilitätssteigerung des LV-Myokards bei nahezu gleicher Herzfrequenz soll ein Anstieg des Schlagvolumens um mehr als 20 % des Ruhewertes zu einem konsekutiven Anstieg des transvalvulären Druckgradienten führen. Da sich die transvalvuläre Flussrate (= Volumenflussbedingungen) mit zunehmender Herzfrequenz signifikant verändert, soll sich bei der Low-dose-Dobutamin-Stressechokardiographie die Herzfrequenz maximal um nur 10 Schläge/min verändern, um vergleichbare Flussbedingungen bei Zunahme der Kontraktilität zu gewährleisten. Bleibt die unter Belastung berechnete effektive KÖF bei LF-LG-AS-Patienten mit reduzierter LVEF gleich, handelt es sich um eine sog. fixierte AS, vergrößert sich die KÖF um mehr als 20 % auf Werte > 1 cm2 handelt es sich um eine sog. Pseudo-AS [13, 14]. Aufgrund der ungünstigen Langzeitprognose bei Patienten sowohl mit fixierter wie auch paradoxer LF-LG-AS wird in beiden Fällen eine Therapie der AS diskutiert [5].

Die Stressechokardiographie ist zur Abklärung von Prothesendysfunktionen – insbesondere bei Vorliegen einer Diskrepanz zwischen echokardiographischer Schweregradbestimmung der Stenosierung (PPM = „patient prosthesis mismatch“) oder Insuffizienz und der geschilderten klinischen Symptomatik des Patienten – indiziert [59, 87, 120]. Sowohl die dynamische als auch die Low-dose-Dobutamin-Stressechokardiographie können relevante Prothesenstenosen durch einen signifikanten Anstieg des PPM (> 20 mm Hg bei Aortenklappenprothesen oder > 10 mm Hg bei Mitralklappenprothesen) unter Belastung detektieren, die meist mit einem pathologischen Anstieg des RVSP (> 60 mm Hg) einhergehen [59, 87, 120].

Die Kontrastechokardiographie oder kontrastverstärkte Echokardiographie

Die sog. „nicht-lungengängigen Ultraschallkontrastverstärker“ sind zum Nachweis von intrakardialen und intrapulmonalen Shunts und zur Verstärkung von Dopplersignalen der Trikuspidalklappe indiziert. Nicht-lungengängige UEAs bestehen aus Gasbläschen, die aufgrund ihrer Größe die Lungenkapillaren nicht passieren können. Seitdem die Produktion von D‑Galaktose (Echovist™ – Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Deutschland) eingestellt wurde, müssen nicht-lungengängige UEA selbst hergestellt werden. Hierzu werden 9 ml einer sterilen NaCl‑0,9 %-Lösung mit 0,5–1 ml Luft über einen 3‑Wege-Hahn zwischen 2 Luer-Lock-Spritzen mehrmals so rasch wie möglich hin und her bewegt (sog. Agitieren), und die dabei entstehende trübe Lösung wird unmittelbar mit möglichst geringem Druck injiziert, wobei sichtbare Bläschen nicht injiziert werden. Ist die Kontrastierung des rechten Vorhofes und rechten Ventrikels unzureichend oder zu kurz anhaltend, können durch Hinzufügen von 1 ml Patientenblut zu 8 ml NaCl-Lösung und 0,5 ml Luft die Kontrastverwirkung verbessert und die Dauer der Kontrastierung um etwa 20 s verlängert werden [45]. Zur Verstärkung von Dopplersignalen sollte die agitierte NaCl-Lösung mit Blutzusatz bevorzugt werden.

Die sog. „lungengängigen Ultraschallkontrastverstärker (UEA – ‚ultrasound enhancing agents‘)“ bestehen aus einer stabilen Hülle aus Phospholipiden oder Albumin und einem in Plasma schwer löslichen Gas wie Schwefelhexafluorid oder Perflutren. Die Kontrastbläschen weisen eine mittlere Größe von 2–5 µm auf und können so die Lungenkapillaren passieren. Lungengängige UAEs werden deshalb auch als Linksherzkontrastmittel bezeichnet. Zugelassen sind alle 3 in Europa verfügbaren lungengängigen UEAs (Luminity™ – Lantheus EU Limited, Shannon, Irland; Optison™ – GE Healthcare AS, Oslo, Norwegen; SonoVue™ – Bracco International B.V., Amsterdam, Niederlande) zur Verbesserung der LV-Endokard-Erkennung, der sog. „left ventricular opacification“ (LVO). Die EACVI (European Association for Cardiovascular Imaging) hat als Teil der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie (ESC) 2017 über die Zulassung hinausgehende Empfehlungen zum klinischen Einsatz der lungengängigen UEAs veröffentlicht [99]. Die Tab. 2 listet den Empfehlungsgrad und die Evidenz für die 10 wichtigsten Indikationen (Auswahl) auf.

Tab. 2 Empfehlungsgrad und Evidenz der wichtigsten Indikationen zum klinischen Einsatz von lungengängigen Ultraschallkontrastverstärkern (UEA)

Aktuell ergibt sich auch in der Pandemiesituation bei COVID-19-bedingten Pneumonien infolge von SARS-CoV‑2 eine Indikation für die Kontrastechokardiographie. In vielen Fällen wird eine Troponinerhöhung beobachtet, die eine genaue LV-Wandbewegungsanalyse durch UEAs bei eingeschränktem Schallfenster notwendig macht. Eine Takotsubo-Kardiomyopathie kann mit der Kombination von kontrastverstärkter Wandbewegungsanalyse und Perfusionsdarstellung nachgewiesen werden. Weitere Indikationen stellen der Verdacht auf eine Plaqueruptur, spontane Koronardissektion sowie eine Myokarditis mit und ohne mikrovaskuläre Obstruktion dar. Während die FDA (Food and Drug Administration) für die Gruppe der lungengängigen UEAs als einzige Kontraindikation eine bekannte Allergie gegen die Substanz oder ihre Komponenten nennt, führt die Europäische Arzneimittel-Agentur (EMA) für Optison noch eine pulmonale Hypertonie (sPAP > 90 mm Hg) und für SonoVue zusätzlich zur pulmonalen Hypertonie einen bekannten Rechts-Links-Shunt, einen unkontrollierten systemischen Hochdruck und ein ARDS auf. Shunts und ARDS werden bei den beiden anderen Substanzen mit einem Warnhinweis aufgeführt. Das Risiko für schwere anaphylaktische Reaktionen nach UEAs wird mit 1:10.000 Untersuchungen angegeben und liegt damit in der gleichen Größenordnung wie bei MRT-Kontrastmitteln und 10-fach niedriger als bei Röntgenkontrastmitteln [77, 90, 99, 111]. Die Applikation setzt somit immer eine Risiko-Nutzen-Abwägung voraus sowie eine schriftliche Aufklärung in Analogie zur Verwendung von jodierten Kontrastmitteln.

Da das Gas lungengängiger UEAs pulmonal eliminiert wird, können UEAs im Gegensatz zu den jodierten und in der MRT-Diagnostik verwendeten Kontrastmitteln auch bei hochgradigen Nierenfunktionsstörungen eingesetzt werden. Hauptbedenken bei dem Einsatz von lungengängigen UEAs stellt das Auftreten einer pseudoanaphylaktischen Reaktion dar, der sog. CARPA („complement activation-related pseudoallergy“), die auch für jodierte Kontrastmittel beschrieben ist. Durch die liposomale Struktur der Kontrastbläschen kann eine Complement-Aktivierung über den klassischen und alternativen Weg erfolgen und bereits bei der ersten Injektion auftreten. Die Symptome können mit Niesen, Juckreiz, Kribbeln der Haut, Urtikaria sowie Rücken- oder Flankenschmerzen milde bis mäßiggradig ausgeprägt sein. Schwergradige Reaktionen gehen einher mit Hypotonie bis Schock, Luftnot, Hypoxie bis Atemstillstand, Brustschmerz, Hauterythem, Arrhythmien und Krampfanfällen. Die Reaktion ist abhängig von der Geschwindigkeit der Applikation (Bolus vs. Infusion), der Gesamtdosis sowie möglicherweise auch mit Complement-erhöhenden Erkrankungen wie einer Sichelzellanämie oder der seltenen paroxysmalen nächtlichen Hämoglobinurie. Eine Anamnese auf Nahrungsmittel- oder Arzneimittelallergien sowie eine schriftliche Aufklärung des Patienten sollten vor Applikation erfolgen. Zur Therapie akuter anaphylaktischer Reaktionen sollten alle Voraussetzungen im Notfall im Ultraschalllabor vorhanden sein. Notfallmedikamente (Suprarenin, H1-, H2-Antagonisten, Steroide, inhalative β‑Mimetika, Infusionslösungen) müssen daher bereit liegen [90, 100, 115]. Der Untersucher sollte im „advanced life support“ (ALS), die Assistenz im „basic life support“ (BLS) geschult sein. Die Anforderungen an das Personal entsprechen somit denen von Herzkatheterlaboren.

Zur Visualisierung des Kontrasteffektes lungengängiger UAEs müssen technische Voraussetzungen gegeben sein. Die mit Gas gefüllten Bläschen schwingen bei erniedrigter Schallenergie im Ultraschallfeld, wobei bei Verwendung von harmonischer Bildgebung die durch die Bläschengröße definierte Resonanzfrequenz der Empfangsfrequenz der Standardechokardiographie entspricht (z. B. 1,7/3,4 MHz). Zur Reduktion von Artefakten bieten viele Hersteller von Ultraschallgeräten „LVO-Programme“ an („tissue harmonic B‑mode“ mit Hochpassfilter). Wird die Sendeleistung mittels des mechanischen Index eingestellt, so ist ein intermediärer mechanischer Index von 0,2–0,3 (0,5) sinnvoll. Ursachen für schlechte Bilder in der Kontrastechokardiographie sind die Zerstörung von Kontrastbläschen im Nahfeld, die höhere Signalabschwächung im Fernfeld sowie das nicht optimale Signal-Rausch-Verhältnis zwischen kontrastmittelgefüllter Kammer und den noch vorhandenen fundamentalen Signalen des Myokards. Zur Reduktion von Nahfeldartefakten und zur Erhöhung der Sensitivität für Kontrastsignale wurden die sog. kontrastspezifischen Programme wie die Multipuls-Technik entwickelt (Phaseninversion, Amplitudenmodulation, „Cadence Imaging“ u. a.). Bei der Phaseninversion wird durch Subtraktion der linearen Signale zweier phasenverschobener Bilder das fundamentale Signal des Myokards weitestgehend eliminiert. Die nichtlinearen Signale der Kontrastbläschen werden nach Subtraktion für den Bildaufbau verwendet. Hierdurch wird die Analyse der Myokardperfusion möglich. Der mechanische Index kann für Perfusionsanalysen auf Werte zwischen 0,1 und 0,2 abgesenkt werden. Die sog. „Low Mechanical Index“-Technik wird derzeit für alle Indikationen der lungengängigen Kontrastmittel empfohlen. Die notwendigen technischen Voraussetzungen für die Kontrastechokardiographie sind in der Regel nur auf sog. „High-End“-Geräten implementiert. Aktuell sind Programme mit 3 Impulsen verfügbar, die Phaseninversion und Amplitudenmodulation kombinieren und verstärkte ultraharmonische Frequenzen bei der 1,5-fachen Sendefrequenz zum Bildaufbau verwenden. Vorteilhaft sind die völlige Elimination von harmonischen Signalen des Myokards und die hohe Eindringtiefe mit dieser Technik, nachteilhaft die geringere örtliche Auflösung im Vergleich zur alleinigen Phaseninversion bei gleicher Bildrate von 24 bis 30 Bildern/s [99].

Die Bolusinjektion eines lungengängigen UEAs ist geeignet zur Verbesserung der LV-Endokard-Abgrenzung für die Wandbewegungsanalyse in Ruhe und während Stressuntersuchungen, die Bestimmung von LV-Volumina und LVEF sowie zur Diagnose von ventrikulären Thromben oder strukturellen Herzerkrankungen wie der apikalen hypertrophen Kardiomyopathie. Die Infusion des UAEs mithilfe einer Infusionspumpe, die durch eine kontinuierliche Schwenkbewegung der Spritze eine Trennung von gasgefüllten Bläschen und NaCl-Lösung verhindert (VueJect-Pumpe), ist empfohlen für die myokardiale Kontrastechokardiographie im Rahmen der Stressechokardiographie sowie zur Analyse der Perfusion myokardialer Raumforderungen [99, 100, 111, 116]. Der erste Schritt einer kontrastverstärkten Untersuchung besteht in der Anwahl eines Kontrastprogramms. Erfolgt eine Bolusinjektion, so kann durch mehrmalige tiefe Inspiration oder durch langsame Nachinjektion von 5 ml NaCl 0,9 %-Lösung die Anflutung des UAEs beschleunigt werden. Im nächsten Schritt erfolgt die Optimierung des Kontrastbildes. Die Registrierung der Bilder sollte bei einer Konzentration des Kontrastmittels erfolgen, die das beste Signal-Rausch-Verhältnis ergibt. Eine zu hohe Konzentration ist an einer zu hohen Signalintensität im Nahfeld („blooming“) und einem Abschattungsartefakt im Fernfeld des Sektors („attenuation, shadowing“) erkennbar und typisch für die ersten Sekunden nach Bolusinjektion. Eine Unterdosierung ist an einer nachlassenden Signalintensität des UEAs mit Ausbildungen von Verwirbelungen erkennbar. Sie setzt abhängig vom gewählten Kontrastprogramm zwischen 30 s und 2 min nach Bolusinjektion ein. Die Anpassung der Sendeleistung des Schallkopfes erfolgt mithilfe des mechanischen Index. Bei optimaler Sendeleistung ist in den apikalen Schnittebenen die Zerstörung von Kontrastbläschen im Bereich der Herzspitze minimiert und gleichzeitig eine ausreichende Signalintensität auch noch aus den Klappenring-nahen Abschnitten des linken Vorhofs vorhanden. Der Fokus wird bei Verwendung der Phaseninversion im Bereich der Mitralklappe positioniert, bei Verwendung von Ultraharmonics in Höhe der mittleren Wandsegmente und sollte bei Beurteilung apikaler Strukturen in Richtung Herzspitze verschoben werden. Die Optimierung der Scanebene richtet sich u. a. nach möglichst geringer Verkürzung der Bildebenen, nach der Vermeidung von Rippenartefakten und nach der Minimierung von Papillarmuskelanschnitten. Zur Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses kann bei Verwendung der „Low mechanical index“-Multipuls-Technik durch Abgabe kurzer Impulse mit hoher Sendeleistung (= sog. „flash“) das Perfusionssignal im Myokard reduziert werden. Es ist empfehlenswert, bei Vorliegen von Sinusrhythmus mehrere Kontrastmittelsequenzen der 3 apikalen Schnittebenen mit wenigstens 2 RR-Zyklen vor und 5 RR-Zyklen nach dem Flash zu registrieren.

Die Ausbildung in der kontrastverstärkten Echokardiographie sollte unter Anleitung eines in der Kontrastechokardiographie erfahrenen Untersuchers erfolgen. Die aktualisierte 2. Auflage des Curriculum Kardiologie von 2020 [34] führt unter den theoretischen Kenntnissen, die im Rahmen der echokardiographischen Ausbildung zum Kardiologen erworben werden sollen, die Rechts- und Linksherzkontrast-Echokardiographie auf. Für die praktischen Fähigkeiten soll der Weiterzubildende lernen, eigenständig die Indikation für die Kontrastechokardiographie zu erkennen, die Technik durchzuführen, die Befunde zu interpretieren, Komplikationen zu beherrschen und die Kompetenz durch regelmäßige Durchführung zu bewahren (Level III) [90, 116]. Gegenüber der 1. Auflage von 2014 wurde eine Mindestzahl an Untersuchungen nicht mehr aufgenommen. Die amerikanischen Fachgesellschaften ACC/AHA/ASE [90, 116] von 2019 empfehlen dagegen weiterhin eine Mindestzahl von 100 eigenständigen Untersuchungen. Die Durchführung der myokardialen Kontrastechokardiographie im Rahmen der Stressechokardiographie erfordert ein zusätzliches Training [90, 115, 116].

Die transthorakale und transösophageale 3D-Echokardiographie

Die multidimensionale (3D-)Echokardiographie setzt das Arbeiten mit einem sog. 3D-Volumen-Transducer voraus, durch den ein vollständiger Volumendatensatz kardialer Strukturen aufgenommen werden kann. Innerhalb dieses Volumendatensatzes können dann beliebige Schnittebenen im Realtime-Modus sowie in der Nachbearbeitung zu quantitativen Analysen eingestellt werden. Ebenso können mit einem Volumen-Transducer simultane Schnittebenen im Live-Modus akquiriert werden, wobei der perpendikuläre biplane Modus sowie der triplane Modus mit in 60° Abständen eingestellten Schnittebenen am häufigsten verwendet wird (Abb. 3). Diese relativ neuen Modalitäten – die multiplane und multidimensionale Technik – tragen zu erheblichen Verbesserungen der echokardiographischen Diagnostik in TTE und TEE bei [60].

Abb. 3
figure3

Erweiterung der echokardiographischen Dokumentation des konventionellen standardisierten TTE-Untersuchungsgangs durch Bildsequenzen der multiplanen und multidimensionalen Echokardiographie. Genaue perpendikuläre Schnittebenen von Kurzachsenschnitten zur parasternal langen Achse in Höhe der Papillarmuskel (a), der Mitralklappe (b) und der Aortenklappe (c), apikale LV-Schnitte bzw. kraniale Schnitte durch die Pulmonalklappe sind zusätzlich möglich; farbkodierte biplane perpendikuläre Schnittebenen durch die Aortenklappe (d) und Mitralklappe (e), Dokumentationen weiterer Turbulenzen in parasternalen farbkodierten Sequenzen sind möglich; konventioneller 3D-Datensatz von parasternal (f); farbkodierter 3D-Datensatz von parasternal (g), bei Turbulenzen ist für jede Pathologie ein einzelner 3D-Datensatz zu akquirieren; gezoomter 3D-Datensatz der Mitralklappe im konventionellen (h) und farbkodierten 3D-Datensatz (i) von parasternal; gezoomte parasternale 3D-Datensätze der Aortenklappe (j), der Trikuspidalklappe (k) und Pulmonalklappe (l), bei Turbulenzen sind zusätzliche farbkodierte 3D-Datensätze möglich; simultane triplane konventionelle Darstellung des linken (m) und rechten (n) Ventrikels sowie der zugehörige 3D-Datensatz von apikal (o); simultane triplane farbkodierte Darstellung der Mitral- (p) und Trikuspidalklappeninsuffizienz (q) sowie der zugehörige farbkodierte 3D-Datensatz der Mitralklappeninsuffizienz von apikal (r), bei Turbulenzen sind zusätzliche farbkodierte 3D-Datensätze möglich; gezoomte apikale 3D-Datensätze konventionell (s) und farbkodiert (t) von der Mitralklappe, entsprechende Sequenzen können bei Klappenpathologien von allen weiteren Klappen dokumentiert werden; biplane Darstellung des linken Ventrikels von subkostal (u), weitere biplane Kurzachsendarstellungen sind möglich – auch im farbkodierten Modus bei Turbulenzen; konventioneller 3D-Datensatz von subkostal (v), zusätzliche farbkodierte 3D-Datensätze bei Turbulenzen sind möglich; gezoomter 3D-Datensatz der Trikuspidalklappe im konventionellen 3D-Datensatz (w) von subkostal, zusätzliche konventionelle und farbkodierte 3D-Datensätze bei Turbulenzen sind möglich; konventioneller 3D-Datensatz der Vorhöfe sowie V. cava inferior von subkostal (x)

Die grundsätzliche technische Herausforderung der Bildakquisition mit Volumen-Transducern besteht in der Aufteilung der Sende- und Empfangsleistung auf mehrere Schnittebenen oder ein komplettes Volumen, was natürlich einen Einfluss auf Bildqualität bzw. die räumliche und zeitliche Auflösung beinhaltet. Die multiplane Technik ist aus diesem Grund bei Patienten mit eingeschränkten Schallbedingungen gegenüber der multidimensionalen Technik zu bevorzugen, da bi- oder triplane Schnittbilder aufgrund schärferer und eindeutiger Konturerkennung in der Regel besser sind und höherer zeitliche Auflösungen aufweisen als entsprechende Schnittbilder aus 3D-Datensätzen, sodass dadurch auch verlässliche Messungen vorgenommen werden können, sofern die richtigen Schnittebenen dargestellt wurden [60, 69]. Die multiplane Echokardiographie eignet sich exzellent zur Standardisierung der Schnittebenen (z. B. die genaue perpendikuläre Anlotung von parasternal langer Achse und kurzer Achsen sowie die exakte Einstellung der LV-Cavumspitze und der Mitralklappe in der Mitte des Sektors in allen 3 apikalen Schnittebenen in der TTE), zur eindeutigen Klärung der kardialen Anatomie (z. B. Darstellung des anatomischen Verlaufes von Koronararterien in der TTE und Darstellung von oberen und unteren Lungenvenen in der TEE) sowie der perpendikulären Einstellung kardialer Strukturen (z. B. Klappenöffnungsflächen bei AS und MS bzw. Regurgitationsöffnungsflächen bei AI und MI in der TTE und TEE) (Abb. 3 und 4). Aufgrund der exakten Standardisierung der apikalen Schnittebenen sind zudem exakte triplane Volumenanalysen des linken Ventrikels sowie des linken und rechten Atriums möglich. Die simultanen Schnittbilddarstellungen erleichtern auch die kardialen Volumenbestimmungen bei Herzrhythmusstörungen – insbesondere bei Vorhofflimmern und häufiger ventrikulärer Extrasystolie.

Abb. 4
figure4

Erweiterung der echokardiographischen Dokumentation des konventionellen standardisierten TEE-Untersuchungsgangs durch Bildsequenzen der multiplanen und multidimensionalen Echokardiographie. Triplane Darstellung des linken Ventrikels (a); 3D-Datensatz des linken Ventrikels (b), sowohl multiplan als auch multidimensional sind zusätzlich farbkodierte Sequenzen möglich; biplane konventionelle (c) und farbkodierte Darstellung der Aortenklappe (d); gezoomte konventionelle (e) und farbkodierte 3D-Darstellung der Aortenklappe (f); biplane konventionelle (g) und farbkodierte Darstellung des linken Vorhofohres (LAA) (h); gezoomte konventionelle 3D-Darstellung des LAA (i), biplane und 3D-Sequenzen unter LAA-Opazifizierung mit Kontrast sind zusätzlich möglich; biplane konventionelle (j) und farbkodierte Darstellung des interatrialen Septums (IAS) (k); gezoomte konventionelle 3D-Darstellung des IAS (l), biplane und 3D-Sequenzen des IAS mit nicht lungengängigem Kontrastmittel sind zusätzlich möglich; biplane konventionelle (m) und farbkodierte Darstellung der Mitralklappe (n); gezoomte konventionelle (o) sowie farbkodierte 3D-Darstellung der Mitral- und Aortenklappe (p); bicavaler konventioneller 3D-Datensatz beider Hohlvenen (q); 3‑D-Datensatz der Aorta descendens (r), ggf. sind mehrere 3D-Datensätze der Aorta descendens zu dokumentieren; im Falle von Kommunikationsdefekten – 3D-Datensatz des IAS bei Septum-secundum-Defekt (s) – sind mindestens die Einmündungen beider rechten (t) und linken Lungenvenen (u) biplan zu dokumentieren, zusätzliche konventionelle und farbkodierte 3D-Datensätze der Lungenveneneinmündungen können dokumentiert werden; im Falle von Mitralklappenpathologien mit Therapienotwendigkeit sind wegen Minimierung von Artefakten (z. B. Schlagartefakte) mehrere 3D-Dokumentationen der Mitralklappe zu dokumentieren – primäre Schallebene jeweils 4‑Kammer-Blick (v), 2‑Kammer-Blick (w) und lange Achse (x), in allen Einstellungen können zusätzlich biplane konventionelle und farbkodierte Sequenzen sowie farbkodierte 3D-Datensätze aufgenommen werden

Die multidimensionale (3D-)Echokardiographie ermöglicht neue Dimensionen der Echokardiographie z. B. mit sog. En-face-Blicken auf kardiale Strukturen [73, 75, 76]. Erstens können Schnittebenen eingestellt werden, die in der konventionellen TTE und TEE nicht akquiriert werden können (als Beispiel sei der Kurzachsenschnitt der Trikuspidalklappe genannt). Zweitens sind aus nicht standardisierten Anlotungen Bildakquisitionen möglich, die Auswertungen in standardisierten Ebenen in der Nachbearbeitung ermöglichen (als Beispiel sei die Analyse der LV-Volumina aus subkostalen 3D-Datensätzen genannt). Drittens können komplette Volumenanalysen kardialer Herzhöhlen vorgenommen werden, die in der konventionellen Schnittbildtechnik nicht dargestellt werden können (als Beispiel sei die Volumenanalyse des rechten Ventrikels genannt). Viertens können Oberflächenansichten, sog. „En-face-Views“ eingestellt werden, die der konventionellen 2D-Echokardiographie generell nicht zugänglich sind (als Beispiele seien hier der En-face-View auf die Trikuspidalklappe oder auf interatriale Septumdefekte genannt).

Aufgrund dieser Möglichkeiten spielt die echokardiographische 3D-Technik bei Volumenanalysen in der TTE sowie bei morphologischen Analysen des Herzens – primär bei Pathologien der LV- und Klappenmorphologie – sowohl in der TTE, aber besonders in der TEE eine klinisch wichtige Rolle. Die TEE hat aufgrund ihres Schallmodus mit höheren Frequenzen grundsätzlich bessere Voraussetzungen für eine bessere räumliche Auflösung und damit bessere Bildqualität. Mit Einführung der 3D-Echokardiographie in die TEE ist sie dadurch im heutigen klinischen Alltag fest etabliert. Nahezu keine TEE-Untersuchung in modernen kardiologischen Zentren wird heute ohne 3D-Technologie durchgeführt. Insbesondere beim Monitoring von Interventionen zur Behandlung struktureller Herzerkrankungen ist die 3D-TEE als notwendige Voraussetzung akzeptiert.

Aufgrund des nahezu ubiquitären Vorhandenseins der 3D-Technik in der TEE sind bei TEE-Untersuchungen multiplane und multidimensionale Bildsequenzen in aktuellen standardisierten TEE-Dokumentationen integriert (Abb. 4). Es ist daher zu erwarten, dass sich auch bei Patienten mit guten Schallbedingungen in der TTE die 3D-Technik im klinischen Alltag etabliert wird (Abb. 3). Im Folgenden werden die zusätzlich zum standardisierten Untersuchungsgang der konventionellen Echokardiographie notwendigen multiplanen und multidimensionalen Bildsequenzen für die TTE und TEE aufgeführt.

Aus praktischer Sicht muss bei der Bildakquisition multidimensionaler Bildsequenzen berücksichtigt werden, dass immer ein Kompromiss zwischen akquirierter Volumengröße und zeitlicher bzw. räumlicher Auflösung vorliegt. Dies bedeutet, dass generell im sog. Real-Time-Verfahren die zeitliche Auflösung gesteigert werden kann, wenn die Volumensektoren verkleinert werden oder kleinere Zoomausschnitte für eine 3D-Sequenz gewählt werden. Weiterhin wird die räumliche Auflösung verbessert, wenn die Bildrate bei gleicher Volumengröße verringert wird. Um eine Verbesserung der räumlichen und zeitlichen Auflösung in einem Volumendatensatz zu erhalten, kann das sog. „Near-Real-Time“-Verfahren angewandt werden. Bei dieser Modalität werden 3D-Volumina aus mehreren Herzzyklen zusammengesetzt, wobei die einzelnen Teilvolumina eine möglichst hohe räumliche und zeitliche Auflösung vorweisen. Voraussetzung für dieses „Volumen-Stitching“ sind ein regelmäßiger Herzrhythmus und die Kooperation des Patienten für ein Atemanhaltemanöver während der Exspiration. Zusätzlich gelten bei der Bildoptimierung der 3D-Technik natürlich alle physikalischen Grundregeln, die aus der konventionellen 2D-Echokardiographie bekannt sind, so z. B. die Verbesserung der räumlichen Auflösung aller B‑Mode- und Dopplermodalitäten bei höheren Dopplerfrequenzen bei gleichzeitiger Reduktion der Schallpenetration. Die Bildschärfe von 3D-Datensätzen kann durch zusätzliche Nachbearbeitung durch Optimierung des Renderings verbessert werden. Bei guter Bildqualität verbessert die 3D-Echokardiographie die kardiologische Diagnostik morphologischer Befunde (z. B. Herzklappendiagnostik) und funktioneller Analysen (Volumenbestimmungen aller Herzhöhlen). Durch genaue 3D-Volumenanalysen des rechten und linken Ventrikels können in Verbindung mit der Dopplerechokardiographie totale und effektive Schlagvolumina ermittelt werden und damit auch objektiv und reproduzierbar Regurgitationsfraktionen bei Klappeninsuffizienzen ermittelt werden [3]. Natürlich müssen für diese Analysen 3D-Bilddatensätze mit guter Bildqualität vorliegen, um genaue Endokardkonturerkennung und die Abgrenzung des Trabekelwerks zu erkennen.

Eine weitere Herausforderung der 3D-Technologie ist die Navigation innerhalb der 3D-Datensätze, um geeignete Blickwinkel zur Darstellung der kardialen Strukturen zu erhalten. Diese Bearbeitung der 3D-Datensätze sollte ausführlich gelehrt und gelernt werden, damit die jeweils besten Bildeinstellungen beim Monitoring von Interventionen für den interventionellen Kardiologen bzw. Herzchirurgen schnell auch im Live-Modus angeboten werden können.

Die Deformationsbildgebung

Deformation ist die prozentuale Längenänderung eines Körpers relativ zur Ausgangslänge. Deformationen können unterschiedlich schnell ablaufen. Im Englischen wird die Deformation als Strain und deren Geschwindigkeit (Deformationsrate) als Strain-Rate bezeichnet. Die myokardiale Deformation kann sowohl mittels Gewebedoppler als auch über eine Nachverfolgung der Bewegung der Myokardtextur, dem sog. Speckle Tracking, analysiert werden. Der Gewebedoppler misst eindimensional in Schallstrahlrichtung und ist damit winkelabhängig. Er erlaubt jedoch schnelle punktuelle Messungen, funktioniert selbst bei eingeschränkter Schallbarkeit und hat eine unübertroffene zeitliche Auflösung. Speckle Tracking kann jede Bewegungsrichtung innerhalb der Schnittebene analysieren. Die Bildanalyse ist etwas aufwendiger, liefert jedoch unmittelbar und häufig (semi)automatisch eine Vielzahl von abgeleiteten Parametern. Strain Imaging ist abhängig von qualitativ guten, artefaktfreien Bildern und hat nur die begrenzte zeitliche Auflösung der zugrunde liegenden Bildsequenzen als Limitation. Eine schlechte Bildqualität mit unklaren Myokarddarstellungen führt zu Unterschätzungen der Deformation.

Die linksventrikuläre Deformationsanalyse

Die Deformation des linken Ventrikels ist komplex und kann vollständig nur mit einer Matrix aus 9 Strain-Vektoren (3 orthogonalen Strains und 6 Shear-Strains) oder 3 Principal-Strain-Komponenten beschrieben werden. Am Herzen wird die basal-apikale Komponente der Verformung als longitudinaler Strain bezeichnet, die Wandverdickung wird durch den radialen Strain beschrieben, und die dritte Komponente ist der zirkumferenzielle Strain. Die Verdrehung des Ventrikels kann durch die Differenz der apikalen und basalen Drehbewegung (Twist in Grad) oder normiert auf den Abstand der beiden Drehebenen als Torsion (Grad/cm) beschrieben werden. In der Systole sind der longitudinale und zirkumferenzielle Strain negativ, da sich das Myokard in diesen Richtungen verkürzt. Der radiale Strain ist positiv, da die Wände sich verdicken [2, 114].

In der Klinik wird in der Regel der longitudinale Strain mittels Speckle Tracking analysiert. Die Auswerteprogramme arbeiten meist (semi-)automatisch und liefern sowohl segmentale als auch globale Strain-Werte, ggf. als „Nebenprodukt“ die Ejektionsfraktion, sowie bei Bedarf eine Vielzahl abgeleiteter Parameter. Strain-Messungen, die die gesamte Myokardbreite einbeziehen (mitt-myokardialer Strain) sind besonders robust und weniger empfindlich gegenüber den endokardialen Messungen.

Zeitlicher Bezugs- und damit Nullpunkt der Strainskala ist die Enddiastole. Obwohl die meisten Auswerteprogramme hierzu den EKG-Trigger nutzen, ist zu beachten, dass die Enddiastole über den Mitralklappenschluss definiert ist, der v. a. bei Schenkelblöcken und anderen Pathologien mit abweichender QRS-Morphologie nicht immer mit dem Trigger des EKGs zusammenfällt. Hier ist eine manuelle Korrektur nötig, um korrekte Messwerte zu erhalten [114].

Als globalen Strain bezeichnet man die Verkürzung einer gedachten Linie durch das Myokard von Mitralring zu Mitralring. In der Regel wird der Minimalwert der Strain-Kurve im Herzzyklus angegeben, der normalerweise endsystolisch (bei Aortenklappenschluss) auftritt. Bei großen dyskinetischen (Narben‑)Gebieten sollte strikt endsystolisch gemessen werden, da der Kurvennadir deutlich später auftreten kann und dessen Messung zu einer Überschätzung des globalen Strains führen könnte. In der Regel werden globale Strain-Messungen aus allen 3 apikalen Schnittebenen gemittelt.

Der normale globale Strain des linken Ventrikels liegt im Bereich von −20 %. Welche Werte als pathologisch anzusehen sind, hängt leider von der verwendeten Software ab. Die Tab. 3 gibt hierzu eine Herstellerübersicht. Globale Strain-Messungen sind aber nicht zuletzt wegen ihrer hohen Automatisierung sehr gut reproduzierbar. Bei klinischen Verlaufsbeobachtungen können selbst kleine Abweichungen (teilweise unter 2 %) als relevant betrachtet werden, wenn Technik des gleichen Herstellers verwendet wurde. Der globale Strain ist ein sensitiver Parameter. Er fällt frühzeitig ab, selbst wenn die Ejektionsfraktion noch normal ist [61].

Tab. 3 Herstellerspezifische repräsentative longitudinale Strain-Werte bei Gesunden (Mean) mit Standardabweichung (SD) und Untergrenze des Normalbereichs (LLN). (Nach [112])

Für segmentale Strain-Messungen wird der linke Ventrikel in 6 Segmente pro Schnittbild (18-Segment-Modell) unterteilt. Die Messungen zeigen eine deutlich stärkere Variabilität als beim globalen Strain. Zahlenwerte sollten daher mit Vorsicht und am besten nur innerhalb des Ventrikels relativ zueinander betrachtet werden. Segmentale Strain-Kurven können eine im Zeitverlauf stark abweichende Form aufweisen. Die Formanalyse der Kurven kann wichtige diagnostische Informationen liefern. Typische Muster ergeben sich bei lokalen Fibrosen z. B. durch ischämische Narben. Hier ist die systolische Verkürzung vermindert, und nach Aortenklappenschluss tritt eine postsystolische Verkürzung auf (s. Abb. 5a). Bei Stressechokardiographien kann eine während der Untersuchung auftretende postsystolische Verkürzung als Zeichen der Ischämie gewertet werden. Schenkelblockbilder zeigen ebenfalls typische Muster. Wenn Kandidaten für eine kardiale Resynchronisationstherapie eine frühzeitige Verkürzung im Septum zeigen, die bei Beginn der verspäteten lateralen Kontraktion eine Knotung zeigt oder in eine Dehnung umschlägt, sind die Aussichten für einen Therapieerfolg sehr hoch (s. Abb. 5b). Verschiedene Pathologien können auch typische Strain-Verteilungsmuster zeigen. Diese Muster sind jedoch nicht ausreichend spezifisch und sensitiv, um eine Diagnose zu beweisen. So tritt bei kardialer Amyloidose häufig ein „apical sparing“ auf, d. h. apikale Strain-Werte sind bewahrt, während mittventrikuläre und basale Strain-Werte bei geringeren Absolutwerten erniedrigt sind. Hypertrophe Kardiomyopathien zeigen v. a. in den hypertrophen Wandabschnitten niedrige Strain-Werte (s. Abb. 5c).

Abb. 5
figure5

Strain bei Infarkt (a). Strain-Analyse am Dreikammerblick eines Patienten nach apikalem Herzinfarkt. Hellblau – normale Strain-Kurve mit systolischem Maximum. Grün – Randbereich des Infarktes mit verminderter systolischer Funktion und geringer postsystolischer Verkürzung. Violett – Narbengebiet mit systolischer Dehnung und ausgeprägter postsystolischer Verkürzung. Weiß – globaler Strain. AVC – Aortenklappenschluss. Strain bei Linksschenkelblock (b). Septale (hellblau) und laterale (rot) Strain-Kurven bei einem Patienten mit Linksschenkelblock. Typisch ist die frühe Kontraktion des Septums bei gleichzeitiger Dehnung der lateralen Wand. Anschließend kontrahiert die laterale Wand und dehnt das Septum. Dieses Muster entspricht einem guten Ansprechen auf eine Resynchronisationstherapie. Regionale Strain-Verteilungsmuster (c). Oben – Hypertrophe Kardiomyopathie. Der Strain ist im hypertrophierten Septum reduziert. Unten – Kardiale Amyloidose. Typisches „apical sparing“ mit erhaltenen Strain-Werten im linksventrikulären Apexbereich

Die rechtsventrikuläre Deformationsanalyse

Der rechtsventrikuläre (RV) Strain kann in allen apikalen Anlotungen mittels Gewebedoppler und Speckle Tracking analysiert werden. Somit kann die anteriore RV-Wand durch ventrale Abkippung der apikal langen Achse, die inferiore RV-Wand durch ventrale Abkippung des apikalen 2‑Kammer-Blickes und die freie topographisch medial gelegene RV-Wand im apikalen 4‑Kammer-Blick unter Zentrierung des rechten Ventrikels dargestellt werden [2, 3]. In der Regel wird nahezu ausschließlich der RV-Strain der freien RV-Wand im RV-fokussierten 4‑Kammer-Blick mittels Speckle Tracking analysiert. Auswerteprogramme der neuesten Generation enthalten häufig spezifische Funktionen für die RV-Strain-Analyse. Sind diese nicht vorhanden, kann die Analysefunktion für den linken Ventrikel „zweckentfremdet“ werden. Durch die manuellen Interaktionen mit der Software führt dies allerdings zu einer höheren Variabilität der Messungen.

Der normale globale Strain der freien RV-Wand liegt im Bereich von −30 % [2, 3]. Bei der Interpretation des RV-Strains sind die angegebenen weiten Bereiche der Referenzwerte problematisch. Deshalb sollte der RV-Strain immer im anatomischen (z. B. RV-Dilatation) und hämodynamischen Kontext (z. B. bei Volumenbelastung infolge einer Trikuspidalklappeninsuffizienz oder eines Shunt-Vitiums) interpretiert werden [50, 66, 85, 92].

Die Reduktion des RV-Strain kann zur frühen Erkennung einer Chemotherapie-induzierten Kardiotoxizität eingesetzt werden [48] sowie zur Charakterisierung der RV-Dysfunktion bei Rechtsherzinfarzierungen und bei arrhythmogener RV-Kardiomyopathie. Zudem weisen Einschränkungen des RV-Strains auf frühe Stadien einer diastolischen LV-Dysfunktion hin.

Die linksatriale Deformationsanalyse

Neben der morphologischen LA-Beschreibung ist die Analyse der LA-Funktion aus diagnostischen und prognostischen Gründen sinnvoll. Durch eine LA-Deformationsanalyse kann die LA-Funktion einfacher und genauer beurteilt werden als durch konventionelle volumetrische Messungen. Für eine korrekte Strain-Messung muss das linke Atrium in allen 3 apikalen Schnitten systolisch und diastolisch im Zentrum dargestellt werden, um ein „Foreshortening“ zu vermeiden. Zusätzlich sollte der Bildsektor zur Erhöhung der Bildrate auf das linke Atrium begrenzt werden. Einige Hersteller bieten spezifische Software zur LA-Strain-Analyse an. Ansonsten kann der LA-Strain mit der linksventrikulären Speckle-Tracking-Software gemessen werden, was weniger komfortabel und mit einer höheren Variabilität der Messungen verbunden ist. Die Messregion wird von Mitralring zu Mitralring gezeichnet, wobei die Einmündungen von Vorhofohr und Pulmonalvenen interpoliert werden müssen. Aufgrund der geringen Wanddicke wird am Vorhof nicht zwischen endokardialem und mitt-myokardialem Strain unterschieden. Technisch und physiologisch sind segmentale Messungen nicht sinnvoll, sodass atrialer Strain nur global angegeben wird [2, 3, 72]. Zeitreferenz für den Nullpunkt der Strain-Skala ist die Enddiastole [72, 86].

Die LA-Deformation zeigt bei Sinusrhythmus 3 Phasen. Erstens wird eine LA-Dehnung (Reservoir-Phase) während der LA-Füllung in der LV-Systole beobachtet. In der frühen Diastole folgt die Conduit-Phase während des passiven Bluteinstroms in den linken Ventrikel. In der späten Diastole erfolgt die atriale Kontraktion. Diese 3 Komponenten lassen sich aus 2 Strain-Messungen endsystolisch und vor Beginn der Kontraktion bestimmen (Abb. 6). Der LA-Strain bei maximaler Füllung (Reservoir-Funktion) ist derzeit am besten untersucht und beträgt bei Gesunden ca. 40 % [83], wobei jedoch alters- und geschlechtsabhängige Unterschiede bestehen. Der Reservoir-Strain ist auch bei Vorhofflimmern bestimmbar.

Abb. 6
figure6

Darstellung der Deformationskurve des LA-Strains während eines Herzzyklus (a); Normalwerte des LA-Strains und seiner Komponenten (b); Beispiel einer LA-Strain-Analyse bei einem normalen Probanden bei normaler LA-Größe und normalen LA-Strain-Werten (c); Beispiel einer LA-Strain-Analyse bei einem Patienten mit paroxysmalem Vorhofflimmern mit LA-Dilatation und hochgradig reduzierten LA-Strain-Werten (d). AVO „aortic valve opening“, AVC „aortic valve closure“, MVO „mitral valve opening“, MVC „mitral valve closure“

Oft zeigt der Reservoir-Strain Einschränkungen der LA-Funktion bereits vor einer LA-Volumen-Zunahme. Daher eignet sich die Messung zur frühen Detektion von diastolischen Funktionsstörungen oder LA-Fibrosierungen. Insbesondere bei Patienten mit klinischen Symptomen einer Herzinsuffizienz bei erhaltener LVEF eignet sich die LA-Reservoir-Funktion – auch nach Rekompensation der Patienten –, das Risiko von Vorhofflimmern und die Gesamtprognose abzuschätzen [44, 47]. Bei Patienten mit Vorhofflimmern wird die Reservoir-Funktion des LA-Strains als bester echokardiographischer Surrogatparameter der LA-Fibrosierung beschrieben [20]. Zudem ist ein erniedrigter LA-Strain ein Prädiktor für das Auftreten von Vorhofflimmern sowie bei Schlaganfallpatienten für ein hohes Rezidivrisiko eines Schlaganfalls [19, 62]. In Zusammenhang mit LV-Wandverdickungen ermöglichen LA-Strain-Analysen oft zwischen restriktiven Kardiomyopathien, hypertrophen Kardiomyopathien (ohne Beeinträchtigung des LA-Strains) und kardialen Amyloidosen bzw. Speichererkrankungen (mit Reduktion des LA-Strains) eine Differenzierung [10]. Generell ist jedoch zu berücksichtigen, dass sich die bisherigen Normwerte des LA-Strains je nach Ultraschallhersteller unterscheiden.

Zusammenfassend ist davon auszugehen, dass sich der LA-Strain aufgrund seiner schnellen und einfachen Bestimmung als Routineparameter etablieren wird.

Die Echokardiographie bei angeborenen Herzfehlern im Erwachsenenalter

Der TTE-Untersuchungsgang bei angeborenen Herzfehlern sollte vor der Dokumentation einer standardisierten TTE-Untersuchung mit der klaren anatomischen Lage des Herzens (Beschreibung des Situs) und der eindeutigen Zuordnung der anatomischen Herzhöhlen beginnen [6, 21, 63]. Daher sollte die TTE bei Patienten mit angeborenen Herzfehlern im Erwachsenenalter mit der subkostalen Anlotung beginnen, um die Lage des Herzens zu den großen Gefäßen und den Organen im Abdomen zu beschreiben. Zur anatomischen Charakterisierung der Ventrikel ist dann z. B. die klare Zuordnung der AV-Klappen notwendig. Die Mitralklappe determiniert den anatomischen linken Ventrikel, die Trikuspidalklappe den anatomisch rechten Ventrikel. Der linke Vorhof ist u. a. durch das linke Vorhofohr, der rechte Vorhof durch die Crista terminalis und die Einmündung des Koronarsinus zu erkennen [6]. In der Tab. 4 wird eine Auswahl der häufigsten kongenitalen Entitäten im Hinblick auf ihre Anatomie, Begleitanomalien, Veränderung nach therapeutischen Maßnahmen, Komplikationen und deren echokardiographischen Befunde aufgeführt. Bewusst wurde dabei die echokardiographische Beurteilung von Befunden nach Fontan-Operation und totaler cavopulmonaler Anastomose (TCPC) nicht integriert, da sowohl die Ausgangsanatomie als auch die postoperativen Situationen zu verschiedenartig sind, um sie im Rahmen dieser Übersicht tabellarisch darzustellen.

Tab. 4 Angeborene Herzfehler im Erwachsenenalter im Hinblick auf die Anatomie der kongenitalen Veränderung, häufige echokardiographische Szenarien und ihre Begleitanomalien, Restzustände der Anomalien und Komplikationen nach Korrektur sowie deren Befunddokumentation mit speziellen Tipps und Tricks

Die Echokardiographie bei und nach kardiochirurgischen Operationen

Kardiologen, Herzchirurgen und Anästhesisten sollen entsprechend aktuellen Empfehlungen [4, 5, 49, 82] in einer Teamentscheidung abwägen, welche interventionelle oder herzchirurgische Therapie im Hinblick auf die jeweilige fachliche Expertise und die lokal verfügbaren Therapieoptionen individuell für den betroffenen Patienten am besten geeignet ist. Grundlagen dieser Teamentscheidungen sind neben der Beurteilung der klinischen Symptomatik und der Komorbiditäten die ätiologische Zuordnung sowie der Schweregrad der jeweiligen kardialen Erkrankungen in Verbindung mit möglichst eindeutig zu charakterisierenden kardialen Funktionsparametern. Neben der Koronarangiographie zur Beurteilung einer begleitenden stenosierenden koronaren Herzerkrankung spielt in diesem Zusammenhang stets die Echokardiographie eine zentrale Rolle.

Vor jeder Herzoperation sollten eine standardisierte Dokumentation – möglichst in gleicher Qualität und mit adäquater technischer Ausstattung – und damit ein vollständig transparenter echokardiographischer Ausgangsbefund als Referenzuntersuchung für spätere postoperative Kontrollen vorliegen [5, 35, 37, 79]. Wegen verschiedener technischer, aber auch morphologischer und funktioneller Aspekte ist es möglich, dass bei diesen Patienten mehrere TTEs und auch TEEs zur unmittelbaren Dokumentation des Ausgangsbefundes bzw. eines Referenzbefundes kurz vor der Operation notwendig sind. Die präoperativen Dokumentationen und Messungen sollten besonders bei Klappenoperationen die Grundlage für eine konkrete herzchirurgische Planung darstellen und zusätzlich eine Risikostratifizierung ermöglichen. Neben dem konventionellen Operationsmodus mit medianer Sternotomie, Anschluss an eine Herz-Lungen-Maschine und Operation in Kardioplegie sind heute auch Operationen am schlagenden Herzen – in der Regel primär für koronare Bypassoperationen – oder Operationen mit unterschiedlichen Zugangswegen wie z. B. über eine sog. Minithorakotomie bzw. videoendoskopische Eingriffe sowie Hybridoperationen zusammen mit Katheterinterventionen als Bestandteile des Standardprogramms einer zeitgemäßen Herzchirurgie anzusehen.

Intraoperativ wird die TEE – derzeit möglichst die 3D-TEE – regelhaft bei Klappenoperationen, in zunehmender Zahl aber auch bei allen anderen Herzoperationen eingesetzt. Intra- und postoperative Befunde sollten für spätere Vergleiche in einheitlicher standardisierter Form aufgezeichnet und in einem zentralen Archiv gespeichert werden. Zu den prinzipiellen Aufgaben der intraoperativen TEE [80] gehören a) die Kontrolle bzw. Bestätigung der präoperativen Befunde – insbesondere Herzklappenpathologien, b) die Detektion von zuvor nicht diagnostizierten Befunden, c) das Monitoring bei der Positionierung von Kanülen für die Herz-Lungen-Maschine, d) die Kontrolle der zentralen Hämodynamik unter pharmakologischer und Volumentherapie bzw. unter der Beatmung, e) die Kontrolle der Entlüftung der Herzkammern beim Abgang von der Herz-Lungen-Maschine, f) die Kontrolle des operativen Ergebnisses an rekonstruierten bzw. prothetisch versorgten Herzklappen bei Wiederherstellung des kardiopulmonalen Kreislaufs, g) die Detektion von morphologischen bzw. funktionellen kardialen Veränderungen direkt nach der Operation, die sofortige Korrekturmaßnahmen erfordern können, wie z. B. neu auftretende Wandbewegungsstörungen (als Hinweis auf Koronararterien- oder Bypassverschlüsse), Zunahme von Klappeninsuffizienzen, funktionelle Klappenstenosen, Perikardergüsse, iatrogene Aortendissektionen oder andere Gefäßverletzungen, und h) die Überprüfung einer suffizienten elektromechanischen Kopplung bei erforderlicher Schrittmacherstimulation [80].

Die Eröffnung des Thorax und der direkte operative Eingriff am Herzen führen zu einer physiologischen Imbalance mit intra- und extravasalen Flüssigkeitsverschiebungen. Blutverlust, erniedrigter peripherer Widerstand beim Wiederaufwärmen, unspezifische Entzündungsreaktionen im Zusammenhang mit der Perfusion über die Herz-Lungen-Maschine und erhöhter Vorlastbedarf bei einer durch die Operation bedingten Compliancestörung infolge eines unterschiedlich ausgeprägten postischämischen myokardialen Stunnings erzeugen in der Regel einen hohen Volumenbedarf [106]. Die während der Operation mittels TEE gesteuerte differenzierte medikamentöse Therapie (u. a. Inotropika und Vasopressoren) und die Volumenjustierung zur Optimierung der Vor- und Nachlast sowie der Auswurfleistung unter gleichzeitiger maschineller Beatmung sollte möglichst ohne Unterbrechung auf der Intensivstation fortgesetzt werden. Das hämodynamische Monitoring über invasiv und/oder peripher gemessene Drücke sowie Blutgasanalysen [93] kann durch differenzierte echokardiographische Untersuchungen sinnvoll ergänzt werden. In Abhängigkeit von den operativen Zugangswegen sind oft unmittelbar postoperativ auch mittels TTE relevante hämodynamische Befunde abzuleiten. In der frühen postoperativen Phase ist bei Fragestellungen zu klappenspezifischen Details oft eine TEE indiziert. Eine TEE kann auch aufgrund oft eingeschränkter postoperativer TTE-Untersuchungsbedingungen notwendig sein.

Bei jeder Herzoperation können auch bei unkompliziertem Verlauf hämodynamische Veränderungen gegenüber den – in der Regel durch eine TTE dokumentierten – präoperativen Vorbefunden auftreten. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Füllungsvolumina und die globale Pumpfunktion der Herzkammern echokardiographisch qualitativ und quantitativ zwischen prä- und postoperativem Status vergleichen zu können. Als Beispiel soll die postoperative echokardiographische Kontrolle der hämodynamischen Auswirkung unter Medikation bei Patienten mit präoperativ dokumentierten hypertrophierten sowie hyperkinetischen linken Ventrikeln mit kleinem Cavum sein. Falls postoperativ ein niedriger peripherer arterieller Druck vorliegt, ist pathophysiologisch einer Volumengabe sowie einer negativ chronotropen Medikation Vorrang vor Medikamenten mit positiv inotroper, chronotroper sowie vasopressorischer Wirkung zu geben. Positive therapeutische Effekte können schnell echokardiographisch verifiziert werden.

LVEF-Werte sowie LV-Strain-Analysen sind früh postoperativ oft wegen des Stunnings des Myokards nach den erfolgten Manipulationen weniger aussagefähig als präoperativ.

Eine präoperativ reduzierte RV-Funktion hat eine ungünstige Prognose in Bezug auf den frühen und langfristigen Verlauf nach Herzoperationen [85]. Postoperativ nach kardiochirurgischen Manipulationen treten jedoch generell Einschränkungen der RV-Funktion auf, die durch signifikante Reduktion der TAPSE und des RV-Strains zu dokumentieren sind. Die dreidimensional berechnete RV-Ejektionsfraktion sowie Parameter wie die „Fractional Area Change“ zeigen dagegen keine signifikanten Veränderungen [74]. Aufgrund der Komplexität der Beurteilung der postoperativen RV-Funktion sollten alle echokardiographisch zu bestimmenden Parameter der RV-Funktion für die Therapiesteuerung genutzt werden [69].

Das effektive LV- und RV-Schlagvolumen sowie das Herzminutenvolumen bzw. deren Veränderungen im Verlauf sind wichtige Parameter des postoperativen Verlaufs, die trotz bekannter Fehlermöglichkeiten bei den echokardiographischen Kalkulationen zuverlässig bestimmt werden können. Zum Vergleich prä- und postoperativer Befunde sollten möglichst robuste Messmethoden verwendet werden wie z. B. bei unauffälligem LVOT oder gut einsehbaren Dimensionen der Pulmonalklappe dopplerechokardiographische Messungen der Schlagvolumina. Unter postoperativen eingeschränkten Untersuchungsbedingungen zeigen planimetrisch oder volumetrisch bestimmte Schlagvolumina oft hohe Schwankungen. Diastolische Funktionsparameter sowie Abschätzungen des systolischen pulmonalarteriellen Drucks sind postoperativ unmittelbare Indikatoren für die Füllungsdrücke des Herzens. Die Detektion von postoperativen Pleuraergüssen (möglichst im Sitzen und semiquantitativ zu bestimmen) sowie Perikardergüssen ergänzt die kardiale Funktionsdiagnostik [10], da insbesondere akute therapeutische Maßnahmen davon abhängen. Im Falle einer therapierefraktären Herzinsuffizienz muss individuell unter Berücksichtigung echokardiographischer Befunde der Einsatz einer mechanischen Kreislaufunterstützung bzw. einer extrakorporalen Oxygenierung in die Behandlung einbezogen werden.

Spezielle Anforderungen an die Echokardiographie bestehen besonders bei Herzklappenerkrankungen. Bei der AS können in der Regel Informationen zur subvalvulären LV-Morphologie sowie zur Aortenwurzel nicht ausreichend durch eine TTE beantwortet werden, sodass nahezu immer eine TEE notwendig ist. Die TEE bei AS sollte klare Aussagen zu Verkalkungen des Aortenringes und des Septum aorticomitrale, zu Kalkeinlagerungen des hinteren Mitralrings, zu einer begleitenden MS-Komponente, zu Dimensionen des Aortenrings und der Aortenwurzel sowie zur Ventrikel- und subaortalen Muskelwulstkonfiguration ermöglichen. Diese Befunde beeinflussen die Operationsplanung im Hinblick auf mechanische Entkalkungen über den Aortenring hinaus bis auf das vordere Mitralsegel oder eine subaortale Myektomie. Obwohl oft die zu implantierende Prothesengröße anhand der Aortenringgröße abzuschätzen ist, führen kleine Klappenringe <21 mm Durchmesser zu Überlegungen im Hinblick auf die chirurgische Planung, wie z. B. den zu wählenden Prothesentyp und den Implantationsmodus (intra- vs. supraanulär) oder eine zusätzliche Aortenplastik. Zusätzliche operative Eingriffe an der Aortenwurzel erfordern in der Regel eine längere Operationszeit und haben je nach Operationstechnik unterschiedliche Risiken, wie z. B. AV-Leitungsblockierungen bis hin zu seltenen Ventrikelperforationen. Weiterhin kann die Ausrichtung der zentralen Achse der Prothese anhand einer 3D-Darstellung der Aortenbasis geplant werden [32, 33, 105, 106], wobei eine nichtkoaxiale Orientierung postoperativ mit deutlich höheren transprothetischen Flussgeschwindigkeiten und Gradienten verbunden ist. Bei uni- oder bikuspider AS liegen häufig asymmetrische Konstellationen der Aortenwurzel vor, die durch eine 3D-TEE exakt für die Operationsplanung diagnostiziert werden können. Da diese Informationen Risikokonstellationen beschreiben, die sowohl für den chirurgischen wie auch interventionellen Klappenersatz wichtig sind [16, 52, 82, 83], ist im Hinblick auf eine operative Planung die AS häufig nicht ausreichend durch eine alleinige TTE diagnostiziert. Prä- und postoperativ sollen bei der AS die gleichen echokardiographischen Parameter bestimmt werden. Für Kalkulationen mit der Kontinuitätsgleichung sollte postoperativ anstelle des LVOT-Durchmessers der innere Diameter des proximalen Prothesenringes verwendet werden. Bei Prothesen in Aortenposition soll der Parameter des auf die Körperoberfläche bezogenen PPM bestimmt werden. PPM-Werte >0,85 cm2/m2 werden als prognostisch unbedenklich, zwischen 0,65 und 0,85 cm2/m2 als mittelgradig und <0,65 cm2/m2 als hochgradig belastend eingestuft [62]. Weitere postoperative Herausforderungen bei AS-Patienten sind die klare Detektion paravalvulärer Lecks und ihre Schweregradquantifizierung sowie Beeinträchtigungen der Mitralklappenfunktion durch Veränderungen der LVOT-Geometrie [59].

Bei AI-Patienten – insbesondere bei jüngeren Patienten – müssen durch die Echokardiographie die Möglichkeiten einer klappenerhaltenden Chirurgie geklärt werden. Dazu werden spezielle Anforderungen an die Charakterisierung der Morphologie der einzelnen Segel sowie die Ausmessung der Dimensionen von Aortenwurzel und aszendierender Aorta benötigt [32, 33]. Auch ohne Rekonstruktionsmöglichkeiten ist durch die Echokardiographie abzuleiten, ob neben einer prothetischen Klappenversorgung der Ersatz der Aortenwurzel und der aszendierenden Aorta oder ggf. nur ein suprakoronarer Aortenklappenersatz indiziert ist. Postoperativ sind neben den bei der AS beschriebenen Aspekten bei Aortenwurzelrekonstruktionen die Abgänge der reimplantierten Koronararterien sowie die Anastomosen der implantierten Aortenprothesen zu kontrollieren.

Bei MI-Patienten sollte präoperativ eine exakte Beurteilung der Morphologie und Funktion der Klappe sowohl in der TTE als auch in der TEE erfolgen. Der Mitralklappenring und die einzelnen Segelabschnitte werden in standardisierten Schnittebenen sowie im 3‑D-Datensatz dargestellt und vermessen. Zu den Basisparametern gehören die Anulusdurchmesser in der langen Achse und im kommissuralen Schnitt, die Koaptationshöhe sowie die „Tenting Area“ und die Länge des vorderen Mitralsegels. Zusätzlich sollten zur Vermeidung postoperativer dynamischer SAM-Obstruktionen (SAM – „systolic anterior movement“) die Abstände der zentralen Koaptationslinie zum interventrikulären Septum sowie der Winkel zwischen LVOT-Achse und Aortenbasis vermessen werden [46, 68, 80]. Weiterhin kann durch die echokardiographischen Befunde auf die Rekonstruktionsfähigkeit einer Klappe durch Beschreibung von Verkalkungen und der Konsistenz des Segelmaterials geschlossen werden. Da Prothesen in Mitralposition prinzipiell in den funktionellen nativen Mitralklappenring implantiert werden, spielt die präoperative echokardiographische Beurteilung des Mitralringes bei allen MI- und auch MS-Patienten eine wesentliche Rolle. Intraoperativ muss bei Mitralklappenrekonstruktionen das Operationsergebnis nach Wiederaufnahme der kardialen Kreislauffunktion auf Dichtigkeit und eine funktionelle Stenosierung überprüft werden. Wegen der Lage des Ramus circumflexus im Sulcus transversalis am hinteren Mitralring muss bei Mitralklappenoperationen eine iatrogene Koronarokklusion – speziell durch neue posterolaterale Wandbewegungsstörungen – ausgeschlossen werden. Da postoperativ bei erfolgreicher Operation einer hochgradigen MI die LVEF abnimmt, ist im Vergleich zum präoperativen Befund die Aufrechterhaltung des Vorwärtsschlagvolumens bzw. Herzzeitvolumens repräsentativ und prognostisch relevant [44, 47]. Grundsätzlich umfasst die postoperative Echokardiographie nach Mitralklappenrekonstruktion bzw. Mitralklappenersatz die vollständige Dokumentation aller kardialen Funktionsparameter – insbesondere die Messung der transvalvulären Gradienten sowie die Detektion möglicher Leckagen [81, 113]. Bei auffälligen Werten sollten immer Klappen- bzw. Prothesenthrombosen durch eine TEE beurteilt werden [59, 64].

Die Echokardiographie beim Monitoring von Interventionen bei strukturellen Herzerkrankungen

Aufgrund vieler Spezifikationen erfordert das echokardiographische Monitoring von Katheterinterventionen mittels TEE eine gezielte und intensive Ausbildung [42]. Die Qualität der Bildgebung bei der Intervention entscheidet oft über die Minimierung von möglichen Komplikationen und den Behandlungserfolg. Neben der notwendigen Präsentation der kardialen Strukturen vor und während der Interventionsmaßnahmen für die interventionell tätigen Kardiologen sind die Sequenzen der Interventionsabfolge sowie das Interventionsergebnis in adäquater Weise zu dokumentieren (d. h. multiplane Echokardiographie, spektral und farbkodierte Dopplerechokardiographie, konventionelle und farbkodierte 3‑D-Datensätze etc.). Die Durchführenden des echokardiographischen Monitorings müssen in der Lage sein, Bildsequenzen schnell zu akquirieren und zu dokumentieren, insbesondere bei interventionellen Manövern, bei denen ein Risiko besteht, kardiale Strukturen zu beschädigen.

Zusätzlich zu den spezifischen technischen Aufgaben beim Interventionsmonitoring mittels TEE müssen für den echokardiographisch im Katheterlabor oder Hybridoperationssaal Tätigen ein optimaler Strahlenschutz und ein ergonomischer Arbeitsplatz gewährleistet sein. Die Echokardiographieeinheit sollte am Kopfende des Kathetermessplatzes positioniert werden. Mindestens eine bodentiefe Strahlenschutzwand muss den echokardiographischen Arbeitsplatz komplett vor Streustrahlung abschirmen [17]. Die TEE-Sonde wird generell um die Strahlenschutzwand herumgeführt. Der Handgriff der Sonde sollte auf einem zusätzlichen Tisch abgelegt werden können, um Bewegungsartefakte zu vermeiden. Im Fall einer gegenüber der Linksseitenlage stark eingeschränkten Anlotungsqualität in strenger Rückenlage kann ein Anheben der linken Schulter die Schallbedingungen verbessern. Zusätzlich bestehen besondere Anforderungen an die Patientensicherheit und deren Komfort, da u. a. lange Untersuchungszeiten berücksichtigt werden müssen. Kürzere Eingriffe wie der Verschluss von Vorhofseptumdefekten oder des LAAs sind daher problemlos in tiefer Sedierung möglich [86, 118]. Dagegen ist bei einer Eingriffsdauer von >30–60 min oder bei Interventionen, die von reduzierten Atemexkursionen profitieren, eine Intubationsnarkose angemessen [119, 121]. Im Folgenden werden v. a. praktische Aspekte des TEE-Monitorings bei Interventionen an strukturellen Herzerkrankungen dargelegt.

Die perkutane Mitralklappentherapie (Edge-to-Edge-Therapie – Anuloplastie – perkutaner Klappenersatz)

Die Aufgabe des TEE-Monitorings bei perkutanen Eingriffen an der Mitralklappe ist einerseits die exakte Darstellung der Mitralklappe und ihrer Pathologie sowie andererseits die Visualisierung der Device-Katheter und ihrer Interaktion mit dem Herzklappengewebe [102, 117]. Die einzelnen prozeduralen Schritte erfordern spezifische echokardiographische Einstellungen (Abb. 7). Zu Beginn jeder Intervention sollte eine aktuelle Analyse der Klappenpathologie unter Sedierung stehen [121]. Die biplane Anlotung der Mitralklappe mit einem interkommissuralen Schnitt als Primärebene ist dafür zu bevorzugen, da mit dieser Einstellung die Segelbeschaffenheit entlang der gesamten Koaptationslänge gut kontrolliert werden kann. Für kommissurnahe Pathologien muss die Primärebene angepasst werden, um die perpendikuläre biplane Ebene senkrecht zur Koaptation einzustellen. Bei medialer Klappenpathologie erfolgt die Einstellung der primären Schallebene in Richtung 4‑Kammer-Blick – „Verringerung der Gradzahl“; bei lateraler Pathologie in Richtung lange Achse – „Zunahme der Gradzahl“. Wichtige, akut zu erhebende Messparameter sind Segellänge, Anulusdiameter, Koaptationstiefe, Prolapsgröße, Flailbreite und Flailhöhe. Alternativ können diese Parameter in der multiplanen Rekonstruktion eines 3D-TEE-Datensatzes bestimmt werden. Die Planimetrie der Mitralklappenöffnungsfläche kann ebenfalls im konventionellen oder farbkodierten 3‑D-Datensatz (bevorzugt sind gezoomte 3D-Datensätze, um eine möglichst hohe räumliche und zeitliche Auflösung zu erzielen) vorgenommen werden, wobei ein zusätzliches 3‑D-Rendering der Mitralklappe unter Zuhilfenahme variabler Beleuchtungseffekte hilfreich ist, um einen Überblick über das Ausmaß und die Lokalisation der wesentlichen Pathologie zu erhalten.

Abb. 7
figure7

Echokardiographische periinterventionelle TEE-Dokumentation bei der Edge-to-Edge-Repair-Segeltherapie der Mitralklappe. Biplane Darstellung mit der Primärebene des kommissuralen Blickes der Mitralklappe mit perpendikulärer Darstellung der zentralen Segelbereiche (a); zugehöriger 3D-en-face-Blick auf die Mitralklappe vom linken Atrium aus (b); Ausrichtung des Devices in biplaner Darstellung oberhalb der Mitralklappenebene (c); zugehöriger En-face-Blick mit geöffnetem Device (d); Aufladen beider Segelränder in biplaner Darstellung (e); zugehörige 3D-Kontrolle der Ausrichtung des Devices senkrecht zu der Koaptationslinie (f); Herabsenken der Greifarme des Devices in biplaner Darstellung sowie Fassen beider Segelanteile durch das Device (g); zugehörige 3D-en-face-Kontrolle der Device-Orientierung (h); Device-Schluss in biplaner Darstellung (i); Dokumentation der „Brückenformation“ durch das Device mit Ausbildung eines „Double Orifice“ in der En-face-3D-Darstellung (j); farbkodierte biplane Kontrolle der Restleckagen nach Fassen beider Segel (k); multidimensionale Darstellung der Restleckagen in einem farbkodierten 3D-Datensatz (l); Dokumentation der transvalvulären Blutflussgeschwindigkeiten im Continuous-wave-Doppler nach Device-Implantation (m) sowie der Blutflussgeschwindigkeiten in der linken Lungenvene vor (n) und nach Device-Implantation (o). TEE transösophageale Echokardiographie

Zu Beginn der Intervention ist die korrekte Position der transseptalen Punktionsstelle für die optimale Kathetersteuerung entscheidend [112]. Für die Segeltherapie wird eine möglichst weit posteriore Punktion in der Fossa ovalis angestrebt. Diese wird im midösophagealen Kurzachsenblick kontrolliert. Das „Tenting“ des interatrialen Septums durch die Punktionsnadel vor der Punktion soll möglichst weit zur atrialen Hinterwand liegen, da ein ausreichend posteriorer Punktionsabstand zur anterioren Position der Mitralklappe in Bezug zur Fossa ovalis für die Intervention notwendig ist. Diese Lokalisation wird anatomisch irreführend in der Literatur als sog. „Punktionshöhe“ beschrieben und wird klassischerweise im 4‑Kammer-Blick gemessen. Häufig liegt jedoch das Tenting der Punktionsnadel nicht in der Schnittebene des 4‑Kammer-Blicks. Alternativ kann dann in einem modifizierten gespiegelten 4‑Kammer-Blick (Einstellung bei Gradzahl um 160°) die Höhe des Tenting direkt oder mittels biplaner Technik indirekt dargestellt werden. In stark dilatierten Vorhöfen muss eine zu „hohe“ Punktion vermieden werden. Bei medialen Mitralklappenpathologien kann eine posteriore und zugleich besonders inferiore Punktion für die Interventionsdurchführung hilfreich sein.

Das Ansteuern der Mitralklappe mit dem Device-tragenden Katheter sollte in einem groß gewählten 3D-Zoom-Volumen erfolgen. Im Idealfall kann die gesamte Vorhoflänge in das Volumen integriert werden und so die Kathetersteuerung auch im hinteren Teil des Vorhofs – insbesondere im Bereich der lateralen Pulmonalvenenostien und der Umschlagsfalte zum LAA – visualisiert werden. Als Primärebene für die Generierung des 3D-Volumens bietet sich die interkommissurale Schnittebene an. Für die finale Ausrichtung des Katheters im Bereich der Zielregion empfiehlt sich erneut die Schnittebenen-korrigierte biplane Anlotung. Sie ermöglicht, den Ansteuerungswinkel des Device-tragenden Katheters zeitgleich in 2 Ebenen zu kontrollieren. Die Ausrichtung der Device-Arme in Bezug auf die Mitralklappe kann einfach in einem 3D-Volumen dargestellt werden. Bei guter Bildqualität kann zeitgleich die Funktionstüchtigkeit der Fangelemente überprüft werden. Um Auslöschungsartefakte des Devices durch den Device-tragenden Katheter zu vermeiden, sind häufig geringe Veränderungen der Sondenposition mit zusätzlichem Vorschub in den tieferen Ösophagus notwendig.

Um ein optimales Reparaturergebnis zu erzielen, muss die Visualisierung der Interaktion von Device und Segeln möglichst exakt und artefaktfrei erfolgen. In Analogie zur Klappenanalyse hat sich auch für diesen Teil der Prozedur die biplane Anlotung als effektiv erwiesen. Sie bietet den Vorteil, dass Bewegungen des Katheters in mediolateraler Ausrichtung mit dem Trackball der Ultraschalleinheit „verfolgt“ werden können und so die Längsachsendarstellung elektronisch und nicht durch Manipulation der TEE-Sondenposition stabil gehalten werden kann. Wichtig ist hierbei, die Primärebene so zu wählen, dass die sekundäre Ebene immer exakt parallel zur korrekten Längsausrichtung des Devices verläuft. Bei Pathologien medial oder lateral der A2/P2-Segmente muss hierfür die Primärebene entsprechend der Einstellung zur primären Klappenanalyse angepasst werden. Die korrekte Ausrichtung des Devices sollte zusätzlich in einem aus der Primärebene heraus generierten 3D-Volumen im Ventrikel noch einmal bestätigt werden. Zur besseren Visualisierung der Device-Arme kann die Verstärkung des Ultraschallsignals verringert werden. Das Fangen der Segel sowie das Verschließen des Devices müssen unter optimalen Schallbedingungen erfolgen. Der gesamte Vorgang sollte als lange Bildschleife (ca. 10 bis 20 Herzaktionen) aufgezeichnet werden. Ein atembedingtes Herausbewegen des Devices aus der Schallebene kann durch Mikrobewegungen der Sondenrotation und -flexion korrigiert werden.

Vor Ablösen des Devices erfolgt die systematische Evaluation des Akutergebnisses. Das Ausmaß der Segelinsertion sollte durch die vollständige Dokumentation des Greif- und Schließmanövers offensichtlich sein. Bei Unsicherheit über die Insertion eines oder beider Segel kann die Gewebebrücke in biplaner Technik durch einen Schwenk in der zur Primärebene perpendikulären Ebene über die Kommissur durch die Device-Region evaluiert werden. Für eine ausreichende Segelinsertion sprechen straff von atrial in das Device hineinziehende Segel, die sich ungefähr um die Armlänge des genutzten Devices verkürzt darstellen. Erscheint die Segelinsertion suffizient, ist der nächste Schritt die Ergebniskontrolle mittels farbkodierter Echokardiographie. Es gilt, die Größe, die Richtung und den Ursprung der farbkodiert darstellbaren Restturbulenzen zu ermitteln. Kleine, zentrale Jets sprechen indirekt auch für eine suffiziente Segelinsertion. Jets, die unmittelbar aus dem Device kommen, oder neue exzentrische Jets sprechen für einen insuffizienten Device-Schluss bzw. für ein Verziehen oder ein Aufziehen der Klappensegel. Die exakte Quantifizierung der Restinsuffizienz ist schwierig, da die geometrischen Annahmen der gängigen Quantifizierungsmethoden (V. contracta, effektive Regurgitationsöffnung nach Doppler- und PISA-Methode) durch die veränderte Klappenmorphologie und die veränderten Untersuchungsbedingungen unter Sedierung nicht valide sind. Einzig für die intraprozedurale Planimetrie der Regurgitationsfläche im farbkodierten 3D-Datensatz ist eine klinische Validierung anzunehmen [1, 7, 64, 120, 121]. Indirekte Hinweise auf den Schweregrad des residuellen Reflux geben die Größe der verbleibenden PISA-Zonen, die Densität des Refluxsignals im Gewebedoppler sowie Änderungen des Pulmonalvenenflusses. Zuletzt muss die Öffnungsfläche der Mitralklappe – am besten ebenfalls in einem 3D-Datensatz – quantifiziert werden. Als Surrogatlösung wird häufig der mittlere transmitrale Gradient bestimmt, der unter 5 mm Hg liegen soll [7], obwohl bekannt ist, dass die Messung des transmitralen Dopplergradienten nach interventioneller Mitralklappensprengung keine zuverlässigen Aussagen über das Interventionsergebnis darstellt. Hierbei ist speziell darauf hinzuweisen, dass bei Bradykardie der transmitrale Gradient „falsch“ niedrig sein kann und eine große Differenz zwischen Maximal- und Mittelgradient auf ein noch bestehendes relevantes Regurgitationsvolumen hinweist.

Bei der perkutanen Mitralklappenanuloplastie werden indirekte und direkte Verfahren unterschieden. Bei der indirekten Anuloplastie wird über den in der Nähe zum Mitralring gelegenen Koronarsinus ein Device implantiert, welches ein positives Remodelling des Mitralanulus bewirken kann [27, 29]. Beim direkten Verfahren wird von atrial ein Textilband mit einzelnen Ankern in den Mitralanulus eingeschraubt, das über einen integrierten Mechanismus verkürzt werden kann [71]. Ein TEE-Monitoring der indirekten Anuloplastie ist nicht zwingend notwendig. Bei schwieriger Sondierung des Koronarsinus kann eine Darstellung des Koronarostiums im sog. bicavalen Blick hilfreich sein. Alle weiteren Schritte werden fluoroskopisch gesteuert. Allerdings können die regionale Wandbewegungsanalyse des linken Ventrikels sowie eine Kompression von Koronarabschnitten in den posterolateralen LV-Segmenten echokardiographisch in der TEE erfasst werden [30]. Die akute Erfolgskontrolle der indirekten Anuloplastie durch die TEE hat jedoch keinen Einfluss auf die Prozedur.

Die direkte Anuloplastie ist ohne eine echokardiographische Steuerung nicht durchführbar [27]. Neben der TEE ist auch eine intrakardiale Echokardiographie möglich. Aktuell ist die 3D-TEE die Standardmodalität. Die wesentliche Aufgabe der periprozeduralen Bildgebung ist die Visualisierung des Implantationskatheters. Sein Ansteuerungswinkel und die Positionierung der Katheterspitze im Bereich der Zielregion ermöglichen eine korrekte Implantation des Ankers. Die 3D-Zoom-Funktion bietet sich für die Visualisierung der groben Kathetersteuerung an. Die genaue Positionierung der Katheterspitze in der perianulären Zielregion kann mittels biplaner Technik erfolgen. Alternativ hat sich die Darstellung von Katheterspitze und Anulus mittels multiplanarer Rekonstruktion (MPR) eines 3D-Volumens in Echtzeit bewährt. Mit diesem Verfahren kann die Schnittebene des Anulus optimal zur sicheren Detektion des Abstandes zwischen Zielposition und angrenzenden Strukturen (Mitralsegelaufhängung, Ramus circumflexus und/oder Koronarsinus) eingestellt werden. Zusätzlich vermeidet die Schnittebenenanpassung innerhalb des 3D-Volumens potenziell komplikationsträchtige TEE-Sondenbewegungen. Wichtig ist auch, die Position der Anker echokardiographisch zu kontrollieren. Im Bereich des posteromedialen Anulus kann die Bildgebung durch Verschattungsartefakte des Implantationskatheters erschwert sein.

Insgesamt stellt die direkte Anuloplastie sehr hohe Anforderungen an das TEE-Monitoring. Neben einem ergonomischen Arbeitsplatz ist ein differenziertes präprozedurales Training Grundvoraussetzung für erfolgreiche Interventionen.

Der perkutane Mitralklappenersatz kann mittels ausgewiesener Prothesen auf transseptalem oder transapikalem Wege oder als sog. „Valve-in-Ring“- oder „Valve-in-Valve“-Verfahren mit TAVI-Prothesen (TAVI – „transcatheter aortic valve implantation“) erfolgen [67, 106]. Primäres Ziel der echokardiographischen Steuerung ist es, die optimale Positionierung der Prothese zu ermöglichen. Hierzu gehört auch die Kontrolle des korrekten Zugangs (transseptale Punktion vs. transapikaler Zugang). Die Prozedurplanung erfolgt mittels kardialer Computertomographie. Die relevanten Parameter Anulusdiameter, Ventrikelgröße, Länge des vorderen Mitralsegels, grobe Abschätzung des sog. Neo-LVOT können aber auch mittels TEE zu Beginn der Prozedur erneut evaluiert werden. Neben der biplanen Darstellung der Mitralklappe hat sich die MPR eines 3D-Zoom-Volumens als sehr hilfreich und effizient erwiesen. Problematisch ist die Messung des anteroposterioren Durchmessers des Mitralanulus, da die Basis des vorderen Mitralsegels im aortomitralen Übergang nicht eindeutig definiert werden kann und so echokardiographische Orientierungspunkte ebenfalls nicht eindeutig definiert sind. Neben der Ausmessung der anulären Durchmesser im zentralen Schnittpunkt der maximalen Längs- und Querausdehnung in einem 3D-Datensatz besteht eine systematische Messoption, den Anulus anterior bis zur Basis der akoronaren Tasche der Aortenklappe zu messen. Alternativ kann der Anulus auch anterior durch eine intertrigonale Hilfslinie definiert werden. Zusätzlich müssen Device-spezifische Messungen berücksichtigt werden.

Unabhängig von der Größe des statischen in der Computertomographie gemessenen Neo-LVOT kann es nach Prothesenimplantation durch eine Verlagerung des vorderen Mitralsegels nach anterior zu einer dynamischen LVOT-Obstruktion kommen. Eine wichtige Aufgabe des TEE-Monitorings ist es, dieses Risiko abzuschätzen. Ein langes vorderes Mitralsegel, das diastolisch in seiner gesamten Breite Kontakt zum Ventrikelseptum hat, muss als Warnzeichen interpretiert werden. Nach Prothesenimplantation sind daher die Flussgeschwindigkeiten im LVOT – normalerweise vom transgastralen Schallfenster aus – zu dokumentieren.

Während der Implantation hat sich in Analogie zur Segeltherapie der Mitralklappe für die Device-Steuerung die multidimensionale Darstellung bewährt. Die exakte Positionierung der Prothese erfolgt dagegen in biplaner Darstellung mit der primären Schnittebene des interkommissuralen Blicks. Paravalvuläre bzw. paraanuläre Leckagen sollten ebenfalls in biplaner Technik – einschließlich Farbdopplerechokardiographie – untersucht werden. Zur Objektivierung von Regurgitationen dient die farbkodierte multidimensionale Darstellung, wobei sehr Vorhofwand-nahe Jets bei ungünstigen Einstellungen und bei Schattenartefakten des Prothesenrings übersehen werden können.

Die perkutane Trikuspidalklappentherapie (Trikuspidalsegeltherapie – Anuloplastie)

Die Segeltherapie der Trikuspidalklappe entspricht mit Ausnahme der fehlenden transseptalen Punktion dem Behandlungskonzept der Edge-to-edge-Therapie der Mitralklappe [40]. Die technische Durchführung ist aber aufgrund der für die TEE anatomisch ungünstigen, anterioren Position der Trikuspidalklappe anspruchsvoll und erfordert die Kenntnis der optimalen TEE-Schallfenster für die Trikuspidalklappe. Die transösophageale Schallbarkeit kann bei ca. 50 % der Patienten durch ein Vorschieben der TEE-Sonde aus der „klassischen“, midtransösophagealen Position in ein tieftransösophageales Fenster deutlich verbessert werden. Je dilatierter der rechte Vorhof (und entsprechend größer die Kontaktfläche mit dem Ösophagus), umso häufiger ist eine wirksame Anlotung aus dem tieftransösophagealen Fenster notwendig. Typischerweise muss die primäre Schallebene der TEE-Sonde für einen korrekten interkommissuralen Blick im tieftransösophagealen Fenster gegenüber der midösophagealen Position von der Gradzahl her erhöht werden. Von großer Bedeutung für ein erfolgreiches TEE-Monitoring ist die Qualität der transgastralen Anlotung der Trikuspidalklappe. In der der transgastralen kurzen Achse können regelhaft alle Segel und Kommissuren der Trikuspidalklappe in einer Ebene dargestellt werden. Die Informationen über die Klappenmorphologie, die Device-Positionen sowie die Interaktion von Device und Klappensegeln sind in dieser Einstellung gut zu gewinnen. Bei Aufsuchen der korrekten transgastrischen Anlotung kann die fluoroskopische Kontrolle der TEE-Sondenposition hilfreich sein (Abb. 8).

Abb. 8
figure8

Echokardiographische periinterventionelle TEE-Dokumentation bei der Edge-to-Edge-Repair-Segeltherapie der Trikuspidalklappe. Alle Bildsequenzen sind in biplaner Technik aufgenommen. Ansteuern des Device-tragenden Katheters zur Trikuspidalklappe mit Darstellung der Einfluss-Ausfluss-Ebene des rechten Ventrikels als Primärebene aus mittiger ösophagealer Anlotung (a); Adjustierung der Darstellung in tiefösophagealer Anlotung (b); Ausrichten des Devices senkrecht zur zu behandelnden Kommissur sowie Überprüfung der Device-Funktion vor Eintauchen in den rechten Ventrikel (c); transgastraler Blick auf die kurze Achse der Trikuspidalklappe mit Darstellung aller 3 Segelränder (d); Ausrichtung des Devices und Visualisierung der Segelinteraktionen in der transgastralen Darstellung (e); Aufladen der jeweiligen Segelanteile der Trikuspidalklappe auf das Device in midösophagealer Anlotung (f); Dokumentation Segelinsertion in der tiefen ösophagealen Anschallung vor (g) und nach Ablösen des Devices (h); farbkodierte Kontrolle der Restleckagen nach Intervention (i); Dokumentation des Blutflussgeschwindigkeiten des transtrikuspidalen Blutflusses vor (j) und nach der Intervention (k). TEE transösophageale Echokardiographie

Zu Beginn jeder Intervention steht die erneute Analyse der aktuellen Klappenpathologie. Diese erfolgt einmal von transösophageal mittels biplaner Technik aus einem interkommissuralen Blick und zum anderen aus der transgastrischen, kurzen Achse. Bei der biplanen Anlotung hilft wie bei der Mitralklappe ein „Sweep“ entlang der Koaptationslinie zwischen septalem Segel und anterioren sowie posterioren Segeln, um Koaptation, Segellängen und Zügelung im anterioren, zentralen und posterioren Bereich der Trikuspidalklappe zu beurteilen. In der transgastralen Anlotung muss darauf geachtet werden, die Trikuspidalklappe exakt transversal anzuloten, um alle Kommissuren unverkürzt darzustellen. Dieser Anlotungswinkel kann mittels biplaner Darstellung kontrolliert werden. Denn bei optimaler transversaler Anlotung der transgastrischen Primärebene wird der Trikuspidalklappenanulus in der Sekundärebene exakt vertikal geschnitten.

Für das korrekte Ansteuern der Trikuspidalklappe muss der Device-tragende Katheter zunächst aus der oberen Hohlvene zurückgezogen und nach anterior gedreht werden. Dieser Schritt wird regelhaft in einem bicavalen Blick begleitet. Die Beugung des Device-tragenden Katheters nach anterior und seine korrekte Ausrichtung im Bereich der Zielregion werden über die biplane Darstellung der Trikuspidalklappe aus einem interkommissuralen 2‑Kammer-Blick gesteuert. Die genaue Position des Device-tragenden Katheters in der Klappenebene, die Ausrichtung der Device-Arme und die Interaktionen von Device und Segeln werden transgastrisch gesteuert. Wichtig ist die konsequente Visualisierung der echoreichen Segelränder, um in der Zielregion die Device-Interaktion mit den Segeln und das Greifen der Segel durch das Device sicher zu erkennen. In der sekundären biplanen Längsachsendarstellung werden die Translationsbewegung des Devices und die Ausrichtung der jeweiligen Device-Arme kontrolliert. Das Greifen der Segel wird meist über die transgastrische Anlotung dokumentiert, da in transösophagealer Anlotung eine ausreichende Darstellung der Segel durch katheterassoziierte Schallartefakte verhindert wird. Das korrekte Greifen der Segel ist am sichersten durch eine optimale Darstellung des Greifvorgangs zu belegen. Um Schallartefakte in der transgastrischen Anlotung durch bereits implantierte Devices zu verhindern, empfiehlt sich bei mehreren Devices die Implantation von anterior nach posterior. Die Erfolgskontrolle erfolgt in Analogie zur Segeltherapie der Mitralklappe. Die korrekte Segelinsertion in das Device sollte sowohl transgastrisch als auch transösophageal dokumentiert werden können. Bei einer senkrecht zur Koaptationslinie erfolgten Device-Implantation gilt für eine korrekte biplane Anlotung, dass – je weiter anteroseptal die Device-Position gelegen ist – für die primäre Schallebene eine geringere Einstellung der Gradzahl notwendig ist, und – je weiter posteroseptal die Device-Position gelegen ist – eine höhere Einstellung der Gradzahl notwendig ist. Die Beurteilung von Restinsuffizienzen sowie der verbleibenden Klappenöffnungsfläche erfolgt entsprechend den Techniken bei der Segeltherapie der Mitralklappe (semiquantitativ über das Farbdopplersignal und die V.-contracta-Fläche im 3D-Datensatz, Ableitungen der transvalvulären Flussgeschwindigkeiten). Eine vollständige Abdichtung der Trikuspidalklappe durch eine Segeltherapie ist technisch in der Regel nicht möglich. Wichtig ist zu berücksichtigen, dass nach Device-Implantation ein geringerer transvalvulärer Gradient als in Mitralposition akzeptiert werden darf.

Die perkutane Trikuspidalklappenanuloplastie entspricht vom Konzept exakt dem direkten Anuloplastieverfahren für die Mitralklappe [78]. Dazu wird ein Textilband von der antero- bis zur posteroseptalen Kommissur in den lateralen Anulus implantiert, welches nach abgeschlossener Implantation aktiv verkürzt wird. Die interventionelle Bildgebung erfordert insbesondere die Visualisierung des Implantationskatheters und dessen Spitze im Bereich der Zielregion einschließlich der angrenzenden kardialen Strukturen (Segelaufhängung, Verlauf der rechten Koronararterie, Mündung des Koronarvenensinus). Neben der biplanen transösophagealen Anlotung hat sich die Visualisierung des Implantationskatheters mittels Echtzeit-MPR in einem 3D-Zoom-Volumen bewährt. Wichtig hierfür ist eine artefaktfreie Generierung des 3D-Zoom-Volumens. Die größte Herausforderung für das TEE-Monitoring ist die Visualisierung des Implantationskatheters im Bereich des posterioren Trikuspidalanulus, da einerseits durch den Katheter selbst, aber auch durch die Nähe zur posterioren Vorhofwand starke Auslöschungsartefakte entstehen können. Eine Möglichkeit, dieses Phänomen zu kompensieren, ist die 2D-Anlotung des Anulus aus einem transgastrischen Fenster. Es ist anzunehmen, dass diese Probleme in Zukunft durch die intrakardiale Echokardiographie – insbesondere wenn auch mit dieser Methode 3D-Darstellungen zum Einsatz kommen – minimiert werden können.

Der kathetergestützte Aortenklappenersatz (TAVI)

Der kathetergestützte Aortenklappenersatz ist nicht auf eine periinterventionelle TEE angewiesen. Er kann sehr sicher unter rein fluoroskopischer Kontrolle durchgeführt werden [28]. Die Rolle der periinterventionellen TEE beschränkt sich deswegen auf das Komplikationsmanagement (Fehlpositionierung, paravalvuläre Insuffizienz, Perikarderguss, Anulusruptur) [8, 39]. Grundsätzlich kann ein TEE-Monitoring alle prozeduralen Schritte begleiten (Sondierung linker Ventrikel, Positionierung Prothese, Implantation), doch der eingeschränkte zusätzliche Informationsgewinn wiegt die Nachteile einer für die TAVI sonst nicht notwendigen Intubation bzw. tiefen Sedierung nicht auf. Je nach Strahlengang kann die TEE-Sonde sogar die angiographische Darstellung der Aortenwurzel bei der Klappenimplantation beeinträchtigen. Für die Planung der Prozedur hat sich die kardiale Computertomographie etabliert. Prinzipiell kann aber auch die TEE – insbesondere die 3D-TEE – die Dimensionen des Aortenklappenrings und der Aortenwurzel sowie die Lokalisation der Koronarostien genau vermessen [32, 33, 91], was bei Notfallindikationen oder Kontraindikationen für eine Computertomographie eine Rolle spielen kann. Eine Limitation der Echokardiographie ist oft die Beeinträchtigung der Klappendarstellung durch Kalkschatten.

Die häufigste Aufgabe einer periinterventionellen TEE ist die Evaluation einer paravalvulären Protheseninsuffizienz. Neben den konventionellen Methoden zur Graduierung einer nativen valvulären Aorteninsuffizienz [89, 121] kann versucht werden, die zirkumferenzielle Ausdehnung der paravalvulären Regurgitationen um den Klappenstent darzustellen. Hierbei müssen die Anzahl der Refluxjets, ihre Breite unmittelbar am Jetursprung, ihr Verlauf und die Darstellung möglicher Flusskonvergenzzonen berücksichtigt werden [121]. Neben der kurzen Achse der Aortenklappe eignet sich in der TEE die biplane Anlotung mit der langen Achse als Primärachse. Mittels eines Schwenks der kurzen Achse als Sekundärebene entlang des Klappenstents können auf diese Weise die Ursprungsebenen der paraprothetischen Regurgitationen ermittelt werden [120, 121]. Bei optimalen Schallbedingungen kann die Farbdopplerinformation auch in einem 3‑D-Farbdopplervolumen analysiert werden (Planimetrie der 3‑D-Vena contracta). Eine transgastrische Anlotung ermöglicht oft die Ableitung der Regurgitationsgeschwindigkeiten.

Am Ende jeder TAVI-Prozedur und bei unklarer hämodynamischer Instabilität muss mittels Echokardiographie ein Perikarderguss ausgeschlossen werden. Die Ätiologie eines Perikardergusses ist echokardiographisch insbesondere von transthorakal nur schwer zu eruieren. Eine Ventrikelperforation ist in der Notfallsituation sicher nur selten zu identifizieren. Die Differenzialdiagnose einer Anulusruptur kann wesentlich sensitiver in der TEE erfasst werden. Auch wenn sie primär fluoroskopisch gestellt wird, ist die TEE für die Beschreibung von Position und Ausmaß der Ruptur sowie potenzieller Shuntvitien unabdingbar. Nach der Prozedur müssen die Gradienten über der Prothese dokumentiert werden. So können postinterventionelle Beschleunigungen der transprothetischen Geschwindigkeiten im Verlauf (z. B. bei Prothesenthrombose) interpretiert werden. Zudem muss eine dynamische LVOT-Obstruktion nach Nachlastsenkung durch die TAVI (engl. „suicide ventricle“) ausgeschlossen werden.

Der interventionelle Verschluss des linken Vorhofohres (LAAO)

Ein TEE-Monitoring – insbesondere durch 3D-TEE (biplane Darstellung, MPR von 3D-Volumina) – liefert wichtige Informationen beim interventionellen Verschluss des linken Vorhofohres (Abb. 9). Die Durchführung erfordert allerdings eine ausreichend tiefe Sedierung des Patienten, um in Rückenlage die TEE-Sonde für die Eingriffszeit (ca. 20–40 min) zu tolerieren. Eine Intubationsnarkose kann im Einzelfall sinnvoll sein, ihr regelhafter Einsatz ist aber nicht zu empfehlen. Zur Sicherung der Atemwege kann ein Guedel- oder Wendel-Tubus hilfreich sein, der problemlos neben der TEE-Sonde platziert werden kann. Ein stabiles Monitoring von Sauerstoffsättigung und Hämodynamik sowie das Vorhalten eines Beatmungsbeutels sind wichtige Voraussetzungen für eine sichere LAAO ohne Intubationsnarkose [86, 101, 119]. Das echokardiographische Monitoring umfasst die aktuelle Analyse von Morphologie und Größe des LAA, die transseptale Punktion, die Device-Implantation und die Ergebniskontrolle. Zu Beginn der Intervention muss der Ausschluss einer LAA-Thrombosierung erfolgen. Danach erfolgt die (erneute) Analyse von Morphologie und Größe des LAA. Für die Wahl der adäquaten Device-Größe muss die sog. Landezone des Devices im Bereich des Halses des LAA identifiziert und vermessen werden. Sie liegt distal des LAA-Ostiums, aber vor der Aufteilung des LAA in seine einzelnen Lobi. Unterschiedliche Device-Designs definieren die Landezone unterschiedlich, grundsätzlich nutzen aber alle endovaskulären Devices den Hals des LAA für die Verankerung des Devices. Um dem häufig ovalen Querschnitt des LAA-Halses Rechnung zu tragen, muss die Landezone in mindestens 2 unterschiedlichen Schnittebenen vermessen werden. Dies sollte in biplaner oder multidimensionaler Technik erfolgen bei Einstellung der Primärebene des LAA nahe der kurzen Achse der Aortenklappe (Einstellung der Gradzahl um 50°), da in der perpendikulären Ebene normalerweise die größte Ausdehnung des LAA-Halses zu messen ist. Der größte Diameter der Landezone ist dann für die Wahl der Device-Größe entscheidend. Die in dieser Anlotung im 3D-Datensatz mittels MPR vorgegebenen Schnittebenen entsprechen denen der biplanen Darstellung. Um eine zu kleine Device-Wahl zu verhindern, muss die Landezone in der Kammersystole bzw. in der Vorhofdiastole bei normaler Vorhoffüllung analysiert werden. Konkrete morphologische Aspekte, die Kontraindikationen für einen Verschluss darstellen, oder besondere LAA-Morphologien, die eine spezielle Implantationstechnik erfordern, müssen zudem detektiert werden. So kann z. B. ein sehr kurzer LAA-Hals bei weit nach ostial reichenden Lobi ein Ausschlusskriterium für eine endovaskuläre Implantation sein und ein proximales Abknicken des Hauptlobus eine spezielle Positionierung des Devices (sog. Sandwich-Technik) erfordern.

Abb. 9
figure9

Evaluation von Morphologie und Größe des linken Vorhofohrs (LAA) in biplaner Darstellung (a), mittels multiplaner Rekonstruktion (b); En-face-Blick auf das LAA-Ostium (c); Sondierung des LAA mit teilentfaltetem Device in biplaner Darstellung (d); Kontrolle der korrekten Device-Position in biplaner (e) und multidimensionaler Darstellung (f)

Die räumliche Nähe und die Beschaffenheit der an das LAA angrenzenden Strukturen (die Mitralklappe medial sowie die Perikardumschlagfalte posterior) lassen sich schnell in einem 3D-Volumen der lateralen Vorhofwand erfassen. Hierbei empfiehlt es sich, die Orientierung des 3D-Volumens immer gleich zu wählen. Das TEE-Monitoring der transseptalen Punktion ist nicht nur aus Sicherheitsaspekten wichtig, sondern auch im Hinblick auf die Durchführung der Prozedur, da in der Regel nur eine posterior-inferiore Position der Punktion durch die Fossa ovalis eine optimale Ansteuerung des LAA mit der Device-Schleuse ermöglicht. Eine adäquate Punktionsposition besteht, wenn bei posteriorem Tenting in der kurzen Achse das LAA-Ostium dargestellt werden kann. Für das Ansteuern des LAA mit der Device-Schleuse bietet sich ein übersichtlich großes 3D-Volumen des LAA an. Die Sondierung des LAA mit dem nicht oder gering entfalteten Device sollte unter biplaner Anlotung erfolgen. Hierbei gilt es, die Schnittebenen so zu wählen, dass die Aufteilung des LAA in seine Lobi gut zur Darstellung kommt und diese so gezielt intubiert werden können. Die Positionierung und Entfaltung des Devices erfolgt unter biplaner oder multidimensionaler Kontrolle, um die Kompression des Device-Körpers zu evaluieren und nach Verschlusslücken zu suchen (engl. „gaps“). Die multidimensionale Darstellung hilft besonders, die Orientierung und Entfaltung des Devices im LAA in Relation zur Mitralklappe zu erfassen. Wie bei allen linksatrialen Prozeduren müssen nach Rückzug der Device-Schleuse in das rechte Atrium die Größe des iatrogenen atrialen Septumdefektes und die Richtung des darüber bestehenden Shunts bestimmt werden. Ebenfalls sind während und am Ende der Prozedur Komplikationen, wie z. B. Einrisse des interatrialen Septums oder eine Perikardtamponade, zu detektieren.

Der interventionelle Verschluss des offenen Foramen ovale (PFO)

Das TEE-Monitoring beim Verschluss des offenen Foramen ovale (PFO) bestimmt die Auswahl des Devices und seiner Größe im Hinblick auf die Morphologie des PFO und des interatrialen Septums (Abb. 10; [41, 42, 94, 95]). Das Prinzip des interventionellen PFO-Verschlusses basiert darauf, den PFO-Kanal der ausgebliebenen Fusion von Septum primum und secundum über einen Doppelschirm mit mittlerem Steg zu verschließen. Dabei wird ein Teil des Doppelschirms auf der linksatrialen Seite geöffnet und an den Defekt herangezogen, sodass anschließend der verbliebende Teil des Schirms auf der rechtsatrialen Seite geöffnet werden kann, und der Steg zwischen den Schirmchen im Kanal verbleibt. Durch Zug auf beide Schirmchen wird das PFO verschlossen. Prinzipiell muss der linksatriale Schirm größer als der linksatriale Ausgang des PFO-Kanals sein. Ein Ziel der periinterventionellen Analyse ist das Ausmessen der Breite des PFO-Tunnels unmittelbar an seinem Ausgang in den linken Vorhof. Die Dimensionen des PFO-Kanals können biplan oder im 3‑D-Datensatz mittels MPR gut dargestellt werden, wobei die primäre Schallebene den PFO-Kanal längs erfassen sollte, damit die Sekundärebene quer zur Tunnelachse steht. Mit einem Sweep der Sekundärebene kann der Tunnel direkt am Ausgang erfasst und ausgemessen werden. Bei kleinem PFO ist es hilfreich, die Messung der PFO-Morphologie nach Sondierung und Offenhalten durch einen Führungsdraht vorzunehmen. Die multidimensionale Darstellung der linksatrialen Öffnung des PFO sollte die Fossa ovalis zur besseren Orientierung immer mit der Aortenklappe zeigen. Die Sondierung des PFO-Tunnels ist in der Regel einfach, jedoch kann bei kleinem PFO oder atypischer PFO-Position ein echokardiographisches „Guiding“ helfen. Die Dokumentation der Entfaltung des linksatrialen Schirms und sein Heranführen an das Septum erfolgen biplan oder im 3D-Modus unter Längsdarstellung des Katheters in der Primärebene. In dieser Anlotung erfolgen auch die Entfaltung des rechtsatrialen Schirms und das Freisetzen des Devices. Vor dem Freisetzen des Devices muss sicher festgestellt werden, ob das interatriale Septum von beiden Seiten komprimiert wird und das Device adäquat der Aortenwurzel anliegt.

Abb. 10
figure10

Biplane und multidimensionale Darstellung eines offenen Foramen ovale (PFO) vor (ab) und nach (cd) Drahtsondierung mit Ausrichtung der primären Schnittebene längs zum PFO-Tunnel und der sekundären perpendikulären Schnittebene. En-face-Blick auf die Tunnelbreite am Ausgang in linken Vorhof (c). Überprüfung der Device-Position vor Ablösung in biplaner (e) und multiplaner (f) Darstellung

Der interventionelle Verschluss des Vorhofseptumdefekts (ASD)

Bei interventionellen Verschlüssen von Vorhofseptumdefekten (ASD) ist die genaue präinterventionelle Analyse mittels TEE eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Intervention (Abb. 11; [95]). Für einen interventionellen ASD-Verschluss eignet sich v. a. der in der Fossa ovalis gelegene ASD vom Secundum-Typ. Der weiter superior oder inferior im Septum liegende ASD vom Sinus-venosus-Typ ist häufig mit fehlmündenden Pulmonalvenen assoziiert [6]. Sein interventioneller Verschluss ist allerdings die Ausnahme und kann nur mit speziellen Devices erfolgen. Multiple ASDs, das fenestrierte interatriale Septum oder sehr große ASDs vom Secundum-Typ mit fehlenden Randzonen können ebenfalls Kontraindikationen für ein interventionelles Vorgehen darstellen. Die exakte Vermessung der ASD-Größe kann mittels multipler 2D-TEE-Sequenzen oder in einem 3D-TEE-Datensatz erfolgen.

Abb. 11
figure11

Multiplanare Rekonstruktion eines zentralen Vorhofseptumdefektes (ASD) vom Secundumtyp mit tranversaler Schnittebene (blau) parallel zur Defektebene (ac); Ausmessen von minimalem und maximalen ASD-Diameter (a). Analyse der Ausdehnung des anterosuperior fehlenden Defektrandes (bc) in der Orientierung der multidimensionalen En-face-ASD-Darstellung mit der Aortenklappe bei „9 Uhr“. Die rot markierten Ebenen zeigen den fehlenden „rim“ anterior (b) und superior (c) – es fehlt ein Defektrand in ca. 30 % der Zirkumferenz. „Stop-Flow“-Methode mit Ballonokklusion des ASD in der Fluoroskopie (d) und in der 2‑D-TEE (e); biplane Kontrolle der korrekten Device-Position (f). Beispiel einer nicht zu akzeptierenden Position des linksatrialen Schirms anterior mit Kompression der Aortenwand (g); multidimensionale En-face-Darstellung eines großen LA-Schirmchens in korrekter Position (h)

Neben dem maximalen Durchmesser des ASD ist das Ausmaß des verbliebenen Randes des interatrialen Septums, dem sog. „rim“, wichtig, um den ASD zu analysieren. Die ASD-Größe kann zudem mit einem maximal entfalteten Sizing-Ballon, der sog. „Stop-flow“-Methode, durch biplane Darstellung oder besser in einem 3D-Datensatz durch MPR (maximaler und minimaler Defektdiameter) bestimmt werden. Der Vorteil der Ballon-Sizing-Methode kann bei mobilem oder flexiblem (engl. „floppy“) Septum darin liegen, die funktionelle Defektgröße zu ermitteln. Für die Analyse der ASD-Morphologie bieten sich in der 2D-TEE 3 Schnittebenen an: der 4‑Kammer-Blick (Rand des ASD zur Mitralklappe hin), die kurze Achse der Aortenklappe (anteroposteriorer Rand des ASD) und die bicavale Schnittebene (inferosuperiorer Rand des ASD). Die 3D-Technik ermöglicht gegenüber der 2D-Echokardiographie eine einfachere Darstellung des prozentualen Anteils des fehlenden ASD-Randes in der Zirkumferenz sowie eine einfachere Ausmessung des Defektes. In der transversalen ASD-Schnittebene können zentral im Defekt die sagittale Schnitteben rotiert werden, um die Randbreite des ASD in jeder Dimension zu ermitteln. Für einen interventionellen ASD-Verschluss kann ein fehlender Rand bis zu 30 % der Zirkumferenz – meist anterior und/oder superior – toleriert werden. Eine Kontraindikation für einen Device-Verschluss ist auch das Fehlen von gegenüberliegenden Defekträndern – meist anterior und posterior –, da ein direkt zwischen Aortenwurzel und Vorhofhinterwand positioniertes Device bei fehlendem „rim“ ein hohes Risiko für Gewebeerosionen hat. Beim interventionellen ASD-Verschluss ist der wirksame Verschlussteil des Devices der Verbindungssteg zwischen den Schirmen. Daher wird der Durchmesser der üblichen Nitinol-Devices bei zirkulären Defekten ca. 2 mm größer als der maximal bestimmte Defektdiameter gewählt. Bei stark ovalen ASDs kann eher ein kleineres Device gewählt werden, um einen Einriss des Restseptums zu vermeiden. Bei Defekten mit fehlendem Rand erfolgt häufig ein Oversizing, um das Device sicher zu verankern. Die Dokumentation der Device-Implantation erfolgt in biplaner und/oder 3D-Technik unter Längsdarstellung des Device-führenden Katheters in der Primärebene. So können Device-Schleuse und die Entfaltung beiden Schirmchen sowie ihre Interaktion mit dem angrenzenden „rim“ dargestellt werden. Besonders wichtig nach der Implantation ist die Konfiguration des Devices zur Aortenwurzel hin. Die angrenzenden Schirme dürfen wegen möglicher Erosionen nicht gegen die Aortenwand drücken, sondern sollen der Aortenwand anliegen. Mittels Farbdopplerechokardiographie müssen residuelle Shunts detektiert werden. Turbulenzen durch das Device sind direkt nach der Implantation normal, da zum kompletten Verschluss eine Endothelialisierung notwendig ist. Größere Jetformationen am Rand des Verbindungsstegs können sowohl durch eine zu kleine Device-Größe bei inkomplettem ASD-Verschluss als auch durch eine zu große Device-Größe durch inkomplette Entfaltung bei Kompression durch die verbliebenen Randbereiche bedingt sein. Gegebenenfalls müssen bei solchen Befunden Repositionierungen oder Device-Wechsel vorgenommen werden.

Der interventionelle Verschluss von ventrikulären Septumdefekten und paraprothetischen Leckagen

Das TEE-Monitoring von ventrikulären Septumdefekten (VSDs) und interventionellen Leckagen an Klappenprothesen ist individuell sehr unterschiedlich. Vor der Intervention sind Lokalisation, Größe und hämodynamische Relevanz der Defekte bzw. Leckagen zu analysieren. Eine wesentliche Hilfestellung zur Ausmessung der Defekte und Leckagen bietet die 3D-TEE durch die Akquisition farbkodierter Zoom-Datensätze, da durch die MPR die Regurgitationsöffnungen in der Regel gut vermessen und objektiviert werden können, sofern keine relevanten Artefakte von prothesenbedingten Schlagschatten sich auf diese Regionen projizieren [63]. Auch die En-face-3D-Darstellungen auf die jeweiligen Leckagen können als Basis für die Wahl der geeigneten Okkluder bzw. Schirmchen bei VSD und dessen Größe herangezogen werden [63]. Während der Intervention sind die Präsentation und Dokumentation der Drahtsondierung des Defektes wichtig. Das Vorschieben der jeweiligen Okkluder in die ventrikulären und paravalvulären Leckagen sollte genau dokumentiert werden. Die adäquate Entfaltung der implantierten Okkluder kann fluoroskopisch und echokardiographisch kontrolliert werden. Echokardiographisch müssen potenzielle Interaktionen der Okkluder mit angrenzenden Strukturen ausgeschlossen werden. Falls nach Leckagenverschluss Turbulenzen mit hohen Flussgeschwindigkeiten fortbestehen, müssen alternative Therapieoptionen diskutiert werden, da in diesen Fällen ein hohes Risiko für eine postinterventionelle Hämolyse besteht.

Die Echokardiographie bei temporären und permanenten kardialen Unterstützungssystemen

In Ergänzung zum Monitoring von Interventionen sind die TTE und TEE auch bei der Implantation und Kontrolle von temporären Herzunterstützungssystemen notwendig. Hierbei ist die genaue Lagekontrolle bei der Platzierung der Ansaugkanülen zu beachten, da eine zu geringe Distanz zur Vorhof- bzw. Ventrikelwand zum Ansaugen der Herzwände an die Kanüle mit der Folge der iatrogenen Perforation führen kann. Auch bei retrograd arteriell über die Aortenklappe implantierten Pumpsystemen müssen Ansaug- und Auslassbereich der Kanülen eindeutig dokumentiert werden, um Fehlfunktionen des Unterstützungssystems zu vermeiden (Abb. 12).

Abb. 12
figure12

Darstellung von temporären kardialen Unterstützungssystemen mittels 3D-TEE (a) sowie farbkodierter 2D-TEE (b) bei regelrechter Position. Farbkodierte Darstellung einer Fehlposition des Ansaugbereiches an der posterioren LV-Wand (c) in der farbkodierten 2D-TTE. Darstellung eines temporären Rechtsherzunterstützungssystems in der 3D-TEE (d) sowie 2D-TEE (e). Darstellung eines temporären Linksherzunterstützungssystems in der farbkodierten 2D-TEE (f). Schematische Darstellung eines permanenten Linksherzersatzsystems (LVAD) mit Darstellung des Inflow-Bereiches (LVAD mit Driveline) sowie des sog. „Outflow Graft“ (Ausflussbereich in die Aorta ascendens. Zusätzlich sind der Inflow-Bereich, der Graft-Fluss und der Outflow-Bereich in repräsentativen echokardiographischen Dokumentationen eingefügt. [Schemazeichnung der Teilabbildung g: mit freundl. Genehmigung von © Louise Hagendorff (2021)]. All Rights reserved)

Ebenfalls spielt die Echokardiographie bei der postoperativen Versorgung von Patienten mit permanenten linksventrikulären kardialen Unterstützungssystemen (LVAD = „left ventricular assist devices“) eine zunehmend wichtige Rolle. LVADs sind Zentrifugalpumpen, die apikal implantiert werden. Das Device saugt das Blut durch die Einflusskanüle aus dem linken Ventrikel an und pumpt es über den sog. „Outflow Graft“ in die Aorta (Abb. 12). Von der Pumpe wird ein Kabel, die „Driveline“, subkutan getunnelt aus dem Körper ausgeleitet. Sie verbindet das Device mit den Batterien und einer Steuereinheit, dem sog. „Controller“. An der Steuereinheit kann u. a. der grob kalkulierte Blutfluss durch das Gerät abgelesen werden. Mit den aktuell üblicherweise implantierten Systemen, lassen sich gute Ergebnisse bezüglich des Langzeitüberlebens und der Lebensqualität erzielen [15, 22, 23, 48, 70, 97, 98, 103, 109, 110]. Da der linke Ventrikel durch das Device unterstützt wird, ist seine Funktion primär nicht erforderlich. Er kann aber an der Erzeugung des Herzzeitvolumens teilnehmen. Wenn dies der Fall ist, öffnet sich die Aortenklappe. Die Blutdruckkurve ist dann pulsatil. Ansonsten besteht durchgehend ein Mitteldruck.

Der echokardiographische Untersuchungsgang bei LVADs sollte standardisiert erfolgen und spezielle Fragestellungen berücksichtigen. Bei jeglichen Auffälligkeiten bestehen zusätzlich spezifische Fragestellungen, sodass die Patienten dann speziellen Nachsorgezentren zuzuführen sind [15, 31, 48, 98]. Dem echokardiographischen Befund sollten immer auch der aktuelle Blutdruck des Patienten sowie der LVAD-Fluss bzw. die LVAD-Einstellung beigefügt werden. Die Bildqualität des parasternalen Schallfensters ist bei LVAD-Patienten normalerweise gut. Da das Device apikal lokalisiert ist, lassen sich linker und rechter Ventrikel von apikal in der Regel nur verkürzt abbilden. Die Dopplerspektren der regionalen Blutflussgeschwindigkeiten von Inflow-Kanüle und Outflow-Grafts sind oft Artefakt-überlagert. Daher sind Dopplerflussmessungen selten durchführbar. Da eine Bestimmung der LV-Funktion mittels Planimetrie meist nicht möglich ist, empfiehlt sich die Bestimmung der LV „fractional area change“ (FAC) zur globalen Beurteilung der LV-Funktion. Parasternale und nicht standardisierte Darstellungen des RV-Einflusstraktes sind sinnvoll, da die apikale Darstellung der Trikuspidalklappe häufig nicht optimal gelingt. Die TAPSE ist nach LVAD-Implantation wie auch nach anderen herzchirurgischen Eingriffen reduziert [92]. Zur Beurteilung der RV-Funktion ist deshalb die rechtsventrikuläre FAC sinnvoller. Die RV-Funktion und speziell RV-Vorlast sind durch die Messung des V.-cava-inferior-Diameters und der Atemvariabilität des Blutflusses in den systemischen Venen zu charakterisieren. Eine Einschränkung der RV-Funktion und/oder eine hochgradige Trikuspidalklappeninsuffizienz können zur Reduktion der Lungenperfusion und konsekutiv zur Reduktion des LV-Einstroms führen. Dadurch wird der linke Ventrikel kleiner bei gleichzeitigem Abfall des Herzzeitvolumens durch zu geringen Fluss des LVAD. Typische Zeichen der Rechtsherzinsuffizienz sind zudem dilatierte Hohlvenen, Pleuraergüsse, Aszites und Ödeme. Die Aortenklappe ist bei Patienten am LVAD von besonderer Bedeutung. Bei durchgehend geschlossener Klappe besteht eine kontinuierliche Klappenbelastung, die die Entstehung einer AI begünstigt [110]. Die Quantifizierung der AI bei Patienten am LVAD kann schwierig sein [31], wenn insbesondere bei durchgehend geschlossener Klappe eine systolische und diastolische Regurgitation vorliegt. Eine relevante AI führt zu einem „Kurzschluss“ des Blutflusses zwischen Device und Ventrikel. Diese Konstellation ist prognostisch ungünstig [22, 23, 93]. Deswegen sollte die LVAD-Einstellung so justiert werden, dass sich die Aortenklappe intermittierend öffnet [22, 23]. Eine derartige Einstellung kann auch der Gefahr von Thrombenbildungen im Aortenbulbus vorbeugen. Eine MI ist nach LVAD-Implantation häufig deutlich rückläufig. Auch eine schwere MI wird meistens hämodynamisch gut toleriert. Ein plötzlicher MI-Progress nach LVAD-Implantation dagegen kann für eine nicht ausreichende LV-Drainage bzw. „Entlastung“ durch das Device sprechen.

Besondere Szenarien stellen die Pumpenthrombose und die signifikante linksventrikuläre Unterfüllung dar. Sollte sich eine Thrombose im LVAD selbst oder im Bereich des LVAD-Einflusses befinden, so steigt in der Regel die „Wattzahl“ des Gerätes am Controller. Typisch in dieser Situation sind zudem eine Hämolyse mit Anstieg der Lactatdehydrogenase und des Bilirubins sowie ein Abfall des Haptoglobins [97]. Echokardiographisch führt der Abfall der effektiven Pumpleistung des LVAD zu einer LV-Dilatation, einer Öffnung der Aortenklappe bei jedem Herzschlag, einem MI-Progress und einem sPAP-Anstieg bzw. einer Einschränkung der RV-Funktion bis zur Rechtsherzdekompensation. Im Rahmen einer Sepsis mit Abfall des systemischen Widerstandes oder bei einer Rechtsherzinsuffizienz kann es zu einer reduzierten Füllung des linken Ventrikels kommen, wodurch der Fluss des LVADs abnimmt. In dieser Situation verkleinert sich der linke Ventrikel bei anhaltend geschlossener Aortenklappe. Das interventrikuläre Septum verlagert sich signifikant nach links, was zu einer passiven Dilatation des Trikuspidalklappenrings mit RV-Dilatation sowie Reduktion der RV-Funktion bis zur RV-Dekompensation führt. In Extremfällen ist die Mitralklappe durchgehend offen.

Vorsichtsmaßnahmen bei der Echokardiographie hochinfektiöser Patienten in Pandemien

Bei hochinfektiösen Patienten – insbesondere auch im Hinblick auf die immer noch aktuelle COVID-19-Pandemie – sind häufig echokardiographische Untersuchungen indiziert, da parallel zum Infektionsgeschehen kardiovaskuläre Erkrankungen bei diesen Patienten vorkommen, jedoch auch kardiale Komplikationen durch die Infektion induziert werden können. Zu diesen kausalen Folgen gehören Störungen des Gerinnungssystems u. a. mit den Folgen eines Myokardinfarkts oder einer Lungenembolie, aber auch die Entwicklung von Myokarditiden, akuter Herzinsuffizienz und Arrhythmien [107]. Somit sollten diese Patienten bei Auftreten von Symptomen, die auf eine kardiovaskuläre Erkrankung hinweisen, bei EKG-Veränderungen und bei ansteigenden kardialen Biomarkern echokardiographiert werden. Damit ist bei dieser Patientengruppe die Echokardiographie indiziert, sofern eine therapeutische Konsequenz von der echokardiographischen Untersuchung abhängt.

Wegen des Risikos der Keimübertragung innerhalb der jeweiligen Institutionen sowie der Ansteckungsgefahr für das Personal müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen und Hygienevorschriften unter diesen Bedingungen eingehalten werden, die in der aktuellen COVID-19-Pandemie eine aktuelle Relevanz hatten. Durch die Impfung des Personals ist derzeit die Gefahr minimiert, ist jedoch bei neuen Virusmutationen bzw. Virusarten zu bedenken. Neben der eindeutigen Indikationsstellung zur Echokardiographie sollten bei hochinfektiösen Patienten je nach Gefährdung die Untersucher Schutzkleidung (insbesondere Handschuhe), Schutzmasken und Schutzbrillen tragen. Ärzte, die ein spezielles Gesundheitsrisiko haben, sollten von TTE- und TEE-Untersuchungen ausgeschlossen werden. Bei nachgewiesener Infektion der Untersucher im Rahmen der Patientenbehandlung sind diese von weiteren Untersuchungen zu isolieren. Jegliche TTE-Untersuchung sollte bei hoher Infektionsgefahr verkürzt und fokussiert durchgeführt werden, um die Expositionszeiten zwischen Untersucher und Patient zu minimieren. Eine besondere Situation besteht bei TEE-Untersuchungen, da das medizinische Personal durch Rachenbetäubung, Husten der Patienten beim Einführen der Sonde sowie durch Kontamination der endoskopischen Geräte mit Aerosolen und kontaminierten Flüssigkeitspartikeln in Kontakt kommen kann, was einem stark erhöhten Ansteckungsrisiko für den Arzt*innen bedeutet. Daher sollte bei derartigen Patienten eine TEE nur durchgeführt werden, wenn eine direkte Therapieentscheidung davon abhängt. Elektive TTE- und TEE-Untersuchungen sind zu verschieben. Die Echokardiographie sollte mit möglichst geringem Zubehör (ggf. auch unter Verzicht des 1‑Kanal-EKGs) durchgeführt werden, da sich Untersucher sowie Ultraschalleinheit nach jeder Untersuchung einer Oberflächendesinfektion (Schallköpfe mit den üblichen Detergenzien; Oberfläche, Leitungen und Knöpfe des Ultraschallgerätes) unterziehen müssen. TEE-Sonden sind inklusive Griff, Kabel und Stecker im Patientenraum zu desinfizieren. Bei einer TEE sollten maximal 2 Personen neben dem Patienten im Raum sein, Türen und Zwischentüren sind geschlossen zu halten. Nach TTE- und TEE-Untersuchung sollte bei hoher Infektionsgefahr (insbesondere durch Viren) ausgiebig und gründlich gelüftet werden. Weiterhin sind Ultraschallgeräte, die ausschließlich auf Infektionsstationen zum Einsatz kommen, zu befürworten, da Transporte von infizierten Patienten vermieden werden sollten. Der Einsatz von Kleingeräten ist im Hinblick auf die notwendigen einzusetzenden Ultraschallmodalitäten abzuwägen. Bildbeurteilungen sollten nach der Untersuchung an einer anderen Lokalisation an getrennten Rechnern außerhalb des Infektionsbereiches durchgeführt werden.

Fazit für die Praxis

  • Das vorliegende Manual über erweiterte echokardiographische Modalitäten sowie den Einsatz der Echokardiographie bei speziellen Indikationen kann nur einen Überblick über die diagnostischen Möglichkeiten der Echokardiographie geben.

  • Es ist offensichtlich, dass aufgrund der erheblichen Diversifikation der Methode für die jeweilig auftretenden Fragestellungen bei oft sehr speziellen und auch seltenen Patientengruppen intensive Kenntnisse notwendig sind.

  • Die Untersucherexpertise bezieht sich dabei sowohl auf die Gerätekenntnis zur Bildoptimierung und zur Durchführung bestimmter Methoden als auch auf das notwendige anatomische, pathologische, physiologische und pathophysiologische Wissen zu den jeweiligen Krankheitsentitäten.

  • Damit kann diese Expertise nicht in kurzer Zeit erlernt werden. Die Anwendung des gesamten Armamentariums der erweiterten Echokardiographie bedeutet eine lange Ausbildungszeit.

  • Wie in allen Bereichen der Kardiologie und Medizin können die diversen Möglichkeiten der erweiterten Echokardiographie nur durch fundiertes Spezialwissen hinreichend ausgeschöpft werden.

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Danksagung

Die Schemazeichnung der Abb. 12 wurde von Louise Hagendorff angefertigt. Louise Hagendorff hat die Veröffentlichung der Zeichnung genehmigt.

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Correspondence to Andreas Hagendorff.

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Interessenkonflikt

Den Interessenkonflikt der Autoren finden Sie online auf der DGK-Homepage unter http://leitlinien.dgk.org/ bei der entsprechenden Publikation.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Additional information

R. Zahn hat an diesem Beitrag für die Kommission für Klinische Kardiovaskuläre Medizin der DGK mitgewirkt.

Der Verlag veröffentlicht die Beiträge in der von den Autor*innen gewählten Genderform. Die Verwendung einer angemessenen gendergerechten Sprache, um Menschen in ihrer Vielfalt wertschätzend anzusprechen, wird begrüßt.

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Hagendorff, A., Helfen, A., Flachskampf, F.A. et al. Manual zur Indikation und Durchführung spezieller echokardiographischer Anwendungen. Kardiologe 15, 595–641 (2021). https://doi.org/10.1007/s12181-021-00509-1

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Schlüsselwörter

  • Transösophageale Echokardiographie
  • Stress-Echokardiographie
  • Kontrast-Echokardiographie
  • Deformations-Bildgebung
  • Echokardiographisches Monitoring

Keywords

  • Transesophageal echocardiography
  • Stress echocardiography
  • Contrast echocardiography
  • Deformation imaging
  • Echocardiographic monitoring