Echokardiographie: Stellenwert und Anwendungen in der Kardiologie

Echocardiography: Clinical Applications and Relevance in Cardiology. In modern cardiology, echocardiography is an essential tool for diagnosis, screening and treatment of acute and chronic cardiovascular diseases. Because of its non-invasive nature, this examination method can be carried out at any time, but requires exact training, experience and  Physikalische Grundlagen der Echokardiographie Das Prinzip der Echokardiographie besteht in der Analyse reflektierter Schallwellen. Mittels eines Schallkopfes (Transducer) aus piezoelektrischen Kristallen werden durch elektrische Impulse gepulste Schallwellenpakete über die Zeiteinheit erzeugt (Pulsrepetitionsfrequenz). Die übliche Ultraschallfrequenz der Erwachsenen-2D-Echokardiographie liegt bei 2,5 MHz, in der transösophagealen Echokardiographie bei 5 MHz, intravaskulärer Ultraschall bei 20–45 MHz. Je höher die Frequenz, desto höher die Schallabschwächung durch Umwandlung in Wärme und desto niedriger die Eindringtiefe, bei jedoch höherer Auflösung. Das älteste Echoverfahren ist der M-Mode (Motion), wobei „eindimensional“ ein einziger Schallstrahl mit hoher Pulsrepetitionsfrequenz und hoher zeitlicher Auflösung erzeugt wird. Heute werden für das übliche zweidimensionale Verfahren vor allem Phased-Array-Schallwandler mit 128–256 Einzelkristallen verwendet. Hierdurch wird ein sektorförmiger, tomographischer Bildausschnitt des Herzens erzeugt. In der Echokardiographie können die Herzkammern rasch und einfach in ihrer Größe und Funktion vermessen werden [1]. Dopplerfrequenzverschiebung (Doppler-Effekt) wird für die Messung von Blutflussgeschwindigkeiten z. B. zur Beurteilung von Herzklappenfunktion ausgenützt. Mittels kontinuierlichem Doppler („continuous wave“, CW) wird ein linearer Ultraschallstrahl gezielt durch das Herz gelegt (Frequenz 1,8– 2 MHz). Entlang des Strahls werden alle Geschwindigkeiten registriert, eine genaue Lokalisation der gemessenen Flussgeschwindigkeiten ist jedoch nicht möglich. Der CW-Doppler wird für die Erfassung hoher Geschwindigkeiten (klassisches Beispiel Aortenstenose-Jet) verwendet. Der gepulste Doppler („pulsed wave“, PW) ermöglicht die räumliche Zuordnung der gemessenen Geschwindigkeit in einem bestimmten Bereich („sample volume“), wobei eine begrenzte obere Grenzgeschwindigkeit besteht (Nyquist-Geschwindigkeit, Aliasing). Diese nimmt mit zunehmender Tiefe ab (z. B. ab 8 cm Eindringtiefe, Geschwindigkeit > 2 m/s nicht mehr eindeutig messbar). Über die modifizierte Bernoulli-Gleichung kann mittels der gemessenen Dopplergeschwindigkeit der Druckgradient über einer Stenose oder über einen Shunt mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Der Farbdoppler stellt prinzipiell ein gepulstes Dopplerverfahren dar, wobei simultan zahlreiche kleine Messzellen über das 2D-Bild gelegt werden, und die räumliche Verteilung der Geschwindigkeiten in Echtzeit in Farbtönen dargestellt wird. Hohe Geschwindigkeiten führen ebenso zum Aliasing-Phänomen, turbulente schnelle Strömungen zum Mosaikmuster (z. B. bei Klappenstenosen). Die Bildrate des Farbdopplers liegt niedriger als die des 2D-Bildes und ist umgekehrt proportional zur Breite des Farbsektors, der Eindringtiefe und der Auflösung. appropriate laboratory infrastructure. Additionally, the increased mobility of echocardiographic systems allows for direct and quick bedside diagnosis and is also rapidly available in the intensive care unit, emergency departments, and the catheterization lab during interventions. The most common clinical indications for echocardiography are suspected heart failure in patients presenting with unexplained dyspnea, assessment of ventricular function, cardiac murmurs, suspected acute or remote myocardial infarction with regional wall motion abnormalities, suspected endocarditis, cardiogenic embolism, pericardial effusion as well as monitoring of known valve disease or valve prosthesis. Echocardiography is used for all imaging tasks with the exception of morphological imaging of coronary vessels and therefore is the imaging modality with the broadest range of application. J Kardiol 2013; 20 (3–4): 86–103.