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3D-Echokardiographie: Spitzentechnik

3D-Echokardiographie

Neuste Gerätetechnologie erlaubt die Echtzeitdarstellung des bewegten Herzens oder der Herzklappen in 3D. "Für die Planung komplexer Eingriffe oder Operationen am Herzen ist diese Technologie eine wichtige Innovation", so PD K. Tiemann.

3D-Echokardiographie: Wie funktioniert das? Wann sollte 3D durchgeführt werden?Bislang konnte mit Ultraschall das Herz nur zweidimensional dargestellt werden. Eine Herzklappe oder die einzelnen Wandabschnitte des Herzens mussten mühsam fächerförmig angelotet werden. Zwar kannn sich ein sehr erfahrener Untersucher mittels seiner Vorstellungskraft einen guten Eindruck der jeweiligen Herzsstruktur verschaffen, aber schon bei der Kommunikation von Befunden wie z.B. bei einer Herzkonferenz sind dem Ganzen Grenzen gesetzt. Zudem: für die Planung von Eingriffen und Prozeduren sind Messungen in einem 3D-Datensatz viel genauer. Diese Limitation der Echokardiographie konnte durch die Einführung der Matrix-Schallkopftechnologie überwunden werden. Moderne Matrix-Schallköpfe bestehen aus bis zu 3000 einzelnen Sende-KristallenPiezokeramische Elemente senden den Schall in Form einer Pyramide ins Gewebe. So wird das ganze Herz erfasst. Moderne Systeme können durch Senden und Empfangen von bis zu 100 Volumendatensätzen pro Sekunde hochauflösend Bewegung darstellen. Der Schallkopf erfasst mehrfach pro Sekunde das komplette Herz, so entsteht das 3D-Bild. Durch die 3D-Technologie sind völlig neue Analysen der Herzkammern, der Herzklappen und Gefäße möglich. Vor allem aber kann die Technologie eingesetzt werden, um komplexe Eingriffe am Herzen zu steuern. Der direkte Blick auf Herzstrukturen und im Herz befindliche Instrumente/Katheter erlaubt es, Röntgenstrahlung einzusparen und führt im Expertenteam zu verkürzten Untersuchungs- und OP-Zeiten.

Auf den folgenden Seiten möchten wir Ihnen die Technik und Einsatzmöglichkeiten dieser faszinierenden neuen Bildgebungs-Technologie vorstellen.

3D-Echo: zeitgleiche Darstellung paralleler Schnittebenen
3D-Echo: Aufsicht auf die Mitralklappe

Text 3D-Technik

Bei konventionellen Ultraschall-Systemen sind die Ultraschall-Kristalle in einer Reihe (Linea) angeordnet. Daher kann der Arzt immer nur eine Bildebene betrachten (2D). 3D-Ultraschall wird dadurch möglich, dass Kristalle jetzt in einer Fläche (Matrix) angeordnet werden. Bis zu 3000 Ultraschall-Kristalle senden und empfangen. So entsteht ein Volumen-Datensatz. Das geht heute so schnell, dass ein 3D-Bild in Echtzeit entsteht. Dies ermöglicht völlig neue Untersuchung-Techniken. Der Arzt kann so zum Beispiel mehrere Untersuchung-Ebenen parallel betrachten. Vor allem aber der direkte Blick in 3D auf anatomische Strukturen, wie die Herzklappen, sind so erstmals möglich. 

Eine entscheidende technische Weiterentwicklung der 3D Technologie erlaubt heute die Miniaturisierung dieser Technologie, so dass die 3D Technik sogar in eine TEE-Sonde (s. Schluckecho) integriert werden kann. "3D-TEE Sonden liefern Bilder in phantastischer Auflösung und ermöglichen uns Eingriffe im OP oder Katheterlabor unter weitgehendem Verzicht auf schädliche Röntgenstrahlung" (K. Tiemann). 

Matrix-Transducer: Viele Ultraschall-Kristalle senden und empfangen gleichzeitig. So entsteht ein 3D-Volumen.
Das ganze Herz in einer "Pyramide", einem 3D-Volumen Datensatz.

 

Herzklappenfehler

3D-Echokardiographie: Klappenfehler sicher erkennen - Was sind die Vorteile der modernen Technik? Info und Beratung am Osypka Herzzentrum MünchenDie Beurteilung der undichten (insuffizienten) Mitralklappe verlangt ein hohes Maß an Erfahrung. Die 3D-Technik erleichtert die Darstellung und Vermessung des krankhaften Befundes. So können die einzelnen Klappenanteile, die zur Undichtigkeit führen, in 3D besser dargestellt werden. Das ganze Ausmaß der Undichtigkeit wird häufig erst unter Verwendung der Farb-Doppler Technik sichtbar. Auch die Farb-Doppler Darstellung ist heute in 3D möglich und erlaubt eine verbesserte Vermessung des rückströmenden Blutes. Für die Planung einer Operation können besondere Darstellungen generiert werden, in denen Klappenanteile, die zur Undichtigkeit führen, farbig markiert werden. Dies hilft, die Kommunikation zwischen Kardiologen und Chirurgen zu verbessern. Der Kardiologe kann jetzt erstmals dem Chirurgen ein Bild präsentieren, das der Herzchirurg aus dem OP kennt. "Erstmals sehe ich in der Echokardiographie die Herzklapppe so, wie im OP. Die neue Technik hilft mir, schon vor der Operation mein Vorgehen exakt zu planen. Gemeinsam mit unseren Kollegen aus der Kardiologie können wir mit dieser modernen Technik die OP-Zeit so verkürzen", so Priv.-Doz. Dr. med. Peter Lamm (Herzchirurg).
Mit einer TEE-Untersuchung kann z.B. der Abriss eines Sehnenfadens zur Mitralklappe (flail-leaflet), der zu einem Vorfall des Segels und so zur Undichtigkeit führt besonders gut dargestellt werden (Abbildung links). 3D ermöglicht uns ein deutlich besseres Verständnis der krankhaften Befunde. Ein besonderer Vorteil für den Patienten: nach der Untersuchung können weitere Darstellungen und Vermessungen durchgeführt werden. Das verkürzt die Untersuchungszeit und erlaubt zudem völlig neue Darstellungsformen: Farbig markiert können die Anteile der Herzklappe dargestellt und vermessen werden, die zur Klappenundichtigkeit führen.

3D-Echokardiographie zur Beurteilung der Herzklappen - am OHZ ein unverzichtbarer Bestandteil der Diagnostik. 

3D-Stressecho

Stressechokardiographhie: Modernste Technik am Osypka Herzzentrum MünchenBei der Stressechokardiographie werden auf unterschiedlichen Belastungsstufen Ultraschall-Registrierungen aufgezeichnet. Nach der Untersuchung werden die korrespondierenden Schnittebenen und somit Wandabschnitte für die Belastungsstufen verglichen. Dabei kommt es darauf an, dass exakt die gleichen Anschnitte aufgezeichnet werden. Die moderne 3D-Technik erlaubt eine sehr reproduzierbareReproduzierbarkeit: Wiederholbarkeit (Replizierbarkeit) Anlotung. Moderne Matrix-Systeme erlauben es, alle Schnittebenen anzuloten, ohne den Schallkopf zu bewegen. Do können wirklich korrespondierende Wandabschnitte verglichen werden. 
Einen Schritt weiter geht die quantitative Analyse: Die Kontraktionskraft der einzelnen Wandabschnitte wird automatisch berechnet und farbcodiert in einer kreisförmigen Projektion angezeigt. So können Wandbewegungsstörungen, die auf einer Störung der Blutversorgung unter Belastung beruhen, sehr gut dargestellt und erstmals in Zahlenwerden dokumentiert werden. 

3D-Stress: Reproduzierbarere Anlotung bei den unterschiedlichen Belastungsstufen
Durch das iRotate Verfahren können bei der 3D Aufnahme besser gleiche Schnittebenen erzielt werden.

Herzklappen-Prothese

Video 3D Echokardiographie: Herzklappen sicher beurteilen - Wann ist 3D sinnvoll? Was bringt 3D? Info am Osypka Herzzentrum MünchenKünstliche Herzklappen können mit Ultraschall sehr gut postoperativ untersucht werden. Auch hier leistet die 3-D-Echokardiographie sehr gute Dienste: am Beispiel einer biologischenMitralklappen- Prothese kann die hervorragende Auflösung gut demonstriert werden (Filme unten). Selbst einzelne Nähte, mit denen die Herzklappe im Herzen durch den Chirurgen fixiert wird, können sichtbar gemacht werden (s. Bild links). Neben dem ästhetischen Moment kommt besonders bei krankhaft veränderten Klappensprothesen oder Eingriffen an Klappensprothesen eine medizinische Bedeutung zu: so ist die räumliche Zuordnung von Veränderungen an der Mitralklappen Prothese (zum Beispiel entzündliche Strukturen) deutlich einfacher. Muss eine Klappe ersetzt werden, kann im 3D-Datensatz sehr genau eine Vermessung stattfinden. Auch Undichtigkeiten der Herzklappe oder im Bereich des eingenäht Klappensrings können sehr gut dargestellt, vermessen und auch mittels 3D-TEE mit Kathetertechnik behandelt werden (Occluder-Implantation). 
 

Aufsicht auf eine Mitralklappen-Prothese (Vorhof) Aufsicht auf eine Mitralklappen-Prothese (Kammer)

Herzfehler

 Defekte in der Herzscheidewand (Vorhofseptum) gehören zu den angeborenen Herzfehlern. Häufig können solche Defekte mittels eines Schirmchens (Occluder) ohne eine offen Herz-Operation verschlossen werden. Wichtig ist aber hier eine gute Darstellung der Ränder des Defektes, denn das Schirmchen muss sicher verankert werden. Die Methode der Wahl ist hier die TEE-Diagnostik (Schluckecho). 
Durch die hohe räumliche Auflösung können alle für einen Katheter-Eingriff notwendigen Details sicher dargestellt werden. Die 3D-Technik ist hier besonders geeignet. Das komplette Vorhofseptum kann dargestellt und nach der Untersuchung genau vermessen und analysiert werden. Im Herz-Team kann dann das beste Behandlungsverfahren anhand der 3D-Datensätze ausgewählt werden. Sollte eine Behandlung mit dem Occluder nicht möglich sein, ist auch für den Herzchirurgen die genaue Kenntnis der anatomischen Verhältnisse wichtig. So können schon vor dem Eingriff oder einer OP alle notwendigen Vorkehrungen getroffen werden.

Die 3D-Technologie schafft Sicherheit für Arzt und Patienten. 

4D-Echokardiographie: Beim Schluckecho können Defekte ausgemessen werden Defekt der Herzscheidewand (ASD) - 3D zeigt die Größe und Lage des Defektes genau an

Vorhofohr-Occluder-Implantation 

Auch bei der Implantation von Verschlusssystemen für das Vorhofohr kann der Einsatz der 3D-Technologie schädliche Röntgenstrahlung vermeiden helfen. Von der Diagnostik über die Entscheidungsfindung, welches Occluder-System geeignet ist bis hin zur Steuerung der eigentlichen Occluder-Implantation kann heute der komplette Eingriff in Vorbereitung, Durchführung und Nachkontrolle in 3D-Technik erfolgen.

Im Video-Beitrag links sehen Sie die Entfaltung eines Occluders in Echtzeit. Das Behandlungsteam kann am Bildschirm gleichzeitig das 3D-TEE und falls erforderlich Durchleuchtungs-Information sehen. Das Video unten links zeigt, wie das Kathetersystem, in dem sich der Occluder befindet, in das Vorhofohr unter 3D-Sicht vorgeschoben wird. Diese dreidimensionale Lagekontrolle stellt einen erheblichen Vorteil über der bisher üblichen Katheter-Darstellung dar. In der Abbildung rechts unten ist ein bereits implantiertes Occluder-System und dessen Lage-Beziehungen zu Herzklappenstrukturen zu erkennen. Darstellung wird zur Lage-Kontrolle genutzt.

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