Die Echokardiographie gehört bei vielen Tierarten seit Jahren zu den Standarduntersuchungen in der kardiologischen Diagnostik. Im Schrifttum liegen bisher jedoch nur vereinzelte Hinweise zu Referenzwerten für echokardiographische Standardparameter für die häufig gehaltenen Heimtiere Kaninchen und Meerschweinchen vor.
Ziel dieser Arbeit war es deshalb Referenzwerte für bestimmt Parameter, die in der Echokardiographie Aussagen über die strukturellen Verhältnisse am Herzen, über die Herzfunktion und die Herzleistung und über die hämodynamische Situation im Bereich der vier Herzklappen zulassen, zu erstellen. Von den betreffenden Tierarten Kaninchen und Meerschweinchen wurden jeweils 30 Tiere untersucht.
Als Voraussetzung für ein Einbeziehen in die Untersuchung galt ein ungestörtes Allgemeinbefinden. Die Tiere mußten insbesondere frei sein von Symptomen, die auf eine Erkrankung im Bereich des Herzens, des Kreislaufsystems und des Atmungsapparates zurückzuführen sein konnten.
Ein weiterer wichtiger Punkt war das Körpergewicht bzw. die Rasse und das Alter.
Untersucht wurden Tier, deren Körpergewicht im Mittel 1783 g beim Kaninchen (Min.
1167g, Max. 3300g) und 1016 g beim Meerschweinchen (Min. 544g, Max.1416g) betrug. Sie lagen somit im üblichen Bereich erwachsener Tiere mit ungestörtem Allgemeinbefinden. Das Körpergewicht war zudem insofern wichtig, da mit dieser Studie Referenzwerte für die üblicherweise in der tierärztlichen Praxis vorgestellten Patienten erstellt werden sollten.
Da das exakte Alter häufig nicht zu ermitteln war, wurden sehr junge oder alte und gebrechliche Tiere nicht mit in die Untersuchungen einbezogen, um deren Einfluß auf die Meßergebnisse zu vermeiden.
Das Bestimmen von Gewichtsklassen ist nicht von unerheblicher Bedeutung, da verschiedene echokardiographische Parameter mit dem Körpergewicht bzw. der Körpergröße korrelieren.
So existieren beispielsweise beim Hund Meßergebnisse in Abhängigkeit vom Gewicht (LOMBARD 1984).
In mehreren echokardiographischen Studien beim Kaninchen wurden Parameter für Weiße-Neuseeländer-Kaninchen ermittelt (MAGID et al. 1992 u. 1994, RYU et al. 1996, PENNOK et al. 1997, BREITHARDT 2001), womit die Ergebnisse dieser Studien nicht vorbehaltslos als Referenz für Zwergkaninchen bzw. deren Mischlinge dienen können. Weiße-Neuseeländer-Kaninchen werden häufig in der (humanmedizinischen) tierexperimentellen Forschung verwendet, was auch an ihrem überwiegend ruhigem und ausgeglichenen Wesen, ihren relativ großen Würfe und ihrer schnellen Entwicklung liegen dürfte.
Eine Vielzahl dieser Studien fanden zudem an narkotisierten Tieren statt (DeFELICE et al.
(1989), SAKU et al. (1990), PLEHN et al. (1993), GARDIN et al. (1994), SPINALE et al.
(1994), DENVIR et al. (1996), PENNOK et al. (1997) und MARINI et al. (1999). Die in diesen Studien ermittelteten Ergebnisse unterscheiden sich teilweise von den Ergebnissen nicht narkotisierter Tiere, was durch die negativ inotrope Wirkung der verwendeten Narkotika und durch die Abnahme der Herzfrequenz in Narkose erklärt werden kann. Aus diesen Grund können diese Studien nur bedingt auf die im Rahmen einer klinischen Diagnostik durchgeführten Untersuchungen übertragen werden und wurden deshalb nicht in einen Vergleich mit einbezogen.
In der eigenen Studie wurden alle Tiere während der Ultraschalluntersuchung im wachen, unsedierten Zustand untersucht. Zu Beginn fand eine eingängige Allgemeinuntersuchung statt. Die Aussagekraft der Auskultation des Herzens war jedoch aufgrund der sehr hohen Herzfrequenz sowohl bei Kaninchen als auch bei Meerschweinchen eingeschränkt. Die Frequenz lag fast ausschließlich höher als 200 Schläge pro Minute, was ein sicheres Erkennen von Herzgeräuschen und ihre zeitliche Zuordnung als systolisches oder diastolisches Geräusch praktisch unmöglich machte. Durch die in zwei Ebenen angefertigten Röntgenaufnahmen für jedes Tier, wurden Tiere mit auffälligen Herzvergrößerungen oder pathologische Veränderungen im Bereich der Lunge ausgeschlossen. Zudem wurden durch eine elektrokardiographische Untersuchung wiederum Tiere ausgesondert, die einen Verdacht auf ein Krankheitsgeschehen lieferten. Nur Tiere, die sich in den Untersuchungen als unauffällig präsentiert hatten wurden anschließend echokardiographisch untersucht und als Referenztier erachtet.
Für die echokardiographische Untersuchung wurden die Tiere im Brustbereich geschoren, die Haut in diesem Bereich mit Alkohol und anschließend mit Kontaktgel benetzt. Denn die Qualität der echokardiographischen Bilder hing erfahrungsgemäß nicht nur von der technischen Ausrüstung und der Lagerung der Tiere ab, sondern insbesondere auch von einer gründlichen Schur des vor allem beim Kaninchen sehr feinen und dichten Fells. Bei Befeuchten des Fells ohne Rasur wurde eine deutliche Verschlechterung der Bildqualität beobachtet. Zahlreiche Autoren geben in ihren Studien zu diesem Teil der Methodik keine Hinweise oder berichten allenfalls vom Befeuchten des Fells. Die Tiere saßen während der Untersuchung in einer eigens dafür angefertigten hängemattenähnlichen „Haltevorrichtung“.
Durch Aussparungen in dem Tuch, auf dem sie saßen, wurden die Läufe geführt und so fixiert. Durch eine zusätzliche Aussparung im Brustbereich konnte der Schallkopf zur Kontaktaufnahme mit der Brust geführt werden. Vorversuche hatten gezeigt, daß die Tiere sich auf diese Weise schneller beruhigten und streßfreier die Untersuchung durchhielten, als dies bei Fixierung durch eine Hilfsperson möglich war. Die Lagerung auf einem bei anderen Tierarten verwendeten Lochtisch, der eine Untersuchung in Seitenlage erlaubt ,hatte sich als ungünstig und für die Tiere zu belastend erwiesen.
Da bei Kaninchen und Meerschweinchen der Abstand zwischen Thoraxwand und Herz sehr gering ist, war der Einsatz eines hochfrequenten Schallkopfes mit hohem Auflösungsvermögen notwendig. Bislang wurden dafür überwiegend Schallköpfe mit einer Sendefrequenz von 5 bis 10 MHz verwendet (DeFELICE et al 1989, SAKU et al. 1990, PLEHN et al. 1993, GARDIN et al 1994, SPINALE et al 1994, DENVIR et al 1996, PENNOK et al. 1997 und MARINI et al. 1999, KATTINGER 1999), wobei die meisten Studien einen 7,5 MHz-Schallkopf nutzten. Aufgrund technischer Weiterentwicklungen stehen zunehmend höherfrequente Schallköpfe und speziellere, weiterentwickelte Untersuchungstechniken zur Verfügung, die eine echokardiographische Untersuchung der verschiedensten Tierarten möglich machen. In der vorliegenden Studie kam ein Breitband-Sektorschallkopf mit Sendefrequenzen von 5-12 MHz zum Einsatz, deren kleine Kontaktmembran Untersuchungen durch die Interkostalräume von Kaninchen und Meerschweinchen ermöglichte. In eigenen Voruntersuchungen mit Schallköpfen geringerer Sendefrequenzen unter Verwendung von Vorlaufstrecken wurde eine deutliche Verbesserung
der Bildqualität im Sendebereich von 12 MHz festgestellt, so dass diese Sendefrequenz als Standard für die vorgenommenen Untersuchungen diente.
Für Meerschweinchen existieren in der Literatur keine Studien, die der Erstellung von Referenzwerten über echokardiographische Untersuchungsparameter unter standardisierten Bedingungen dienten. Es fanden Untersuchungen an komplexen Modellen (HORDER et al.1989, KIATCHOOSAKUN et al. 2001, DZYBAN et al. 2001) statt, die sich nicht auf Untersuchungsergebnisse in der alltäglichen tierärztlichen Praxis übertragen lassen. Eine derartige Erstellung von echokardiographischen Ultraschallparametern erschien daher notwendig.
Für das Kaninchen existieren bereits Referenzwerterstellungen (RYU et al. 1996, KATTINGER et al. 1999 u. BREITHARDT 2001), deren Vergleich mit den Untersuchungesergebnissen der eigenen Studie jedoch nur eingeschränkt möglich ist.
So nahmen RYU et al.(1996) eine Umrechnung der ermittelten Absolutwerte auf das Kilogramm Körpergewicht vor. Überträgt man diese Umrechnung auf das in der eigenen Studie ermittelte mittlere Körpergewicht, so liegen die Werte für den dort ermittelten enddiastolischen sowie endsystolischen Durchmesser des linken Ventrikels im Bereich der selbst erfaßten Meßwerte. Der Umfang der Untersuchungsparameter der Studie von Ryu et al. (1996) ist zudem wesentlich geringer, es werden lediglich Angaben zu drei Parametern gemacht.
KATTINGER et al. (1999) untersuchten Kaninchen unterschiedlichsten Körpergewichts (1,3-3,5 kg), was etwa im Bereich der hier vorliegenden Studie liegt. Ihre Ergebnisse unterscheiden sich nur wenig von den eigenen ermittelten Werten. Es wurden jedoch nur Erhebungen an einer relativ kleinen Kontrollgruppe (13 Tiere) vorgenommen. Zudem ist nicht angegeben, ob die Untersuchungen mit einem CW- oder mit einem PW-Doppler vorgenommen wurden. Im Vergleich zeigen sich häufig geringfügige Abweichungen.
Auch die Studie von BREITHARDT (2001) an 10 weiblichen und 10 männlichen Weißen-Neuseeländer-Kaninchen zeigt keine großen Abweichungen im Vergleich zu den eigenen Ergebnissen.
Auffallende Abweichungen zu den Ergebnissen der eigenen Studie ergaben sich bei KATTINGER et al. (1999) hinsichtlich der Verkürzungsfraktion (41,2 ± 6,18 %), beim Durchmesser des linken Atriums (0,98 ± 0,11 cm) und bei dem sich daraus resultierenden Verhältnis vom Diameter des linken Atriums zum Diameter des Aortenbulbus (1,51 ± 0,2).
Diese Werte stellten sich bei KATTINGER et al. (1999) größer dar. Die Ergebnisse der eigenen Untersuchungen lagen entsprechend der vorherigen Reihenfolge bei 36,9 ± 5,36 %, 0,61 ± 0,09 cm und 1,2 ± 0,18.
In der Studie von BREITHARDT (2001) ergaben sich für den Durchmesser des linken Ventrikels in der Diastole und der Systole mit 1,54 ± 0,11 cm und 1,01 ± 0,09 cm und für den Durchmesser des linksventrikulären Ausflußtrakts mit 0,72 ± 0,07 cm höhere und für die Blutflußgeschwindigkeiten der Pulmonalklappe mit 0,73 ± 0,12 m/sec.und der E- und A-Welle an der Trikuspidalklappe mit 0,51 ± 0,07 m/sec.und 0,29 ± 0,07 m/sec. niedrigere Meßwerte. In der eigenen Untersuchung stellten sich Meßwerte von 1,26 ± 0,17 cm und 0,79
± 0,1 cm für den Diameter des linken Ventrikels in der Diastole und Systole, 0,51 ± 0,07 cm für den Durchmesser des linksventrikulären Ausflußtrakts, 0,83 ± 0,1 m/sec. für die Blutflußgeschwindigkeit an der Pulmonalklappe und 0,79 ± 0,14 m/sec. bzw. 0,52 ± 0,09 m/sec. für die Blutflußgeschwindigkeiten an der Trikuspidalklappe mit E- bzw. A-Welle heraus. Zum Durchmesser des linken Atriums sowie zu dessen Verhältnis zum Aortenbulbus machte die Autorin keine Angaben.
Die Ejektionfraktion des linken Ventrikels wird von BREITHARDT (2001) ebenfalls kleiner angegeben, allerdings wurden diese durch die Scheibchen-Summations-Methode nach Simpson im apikalen Vierkammerblick und über die automatische Konturerkennung (ABD) mittels Akustischer Quantifizierung bestimmt. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der EF ist der MPI (Myocardial Performance Index) nach Tei. Er dient ebenfalls der Beurteilung der linksventrikulären Funktion, er geht dabei im Gegensatz zur Scheibchen-Summations-Methode nicht von einer regelmäßigen Strutur der Ventrikel aus, ist davon also unabhängig und stellt somit einen sensitiveren Parameter dar. Diese Methode ist im Gegensatz zur Magnetresonanztomographie, der Radionuklidangiographie sowie der Kontrastangiographie ohne viel Aufwand ermittelbar und wird standardmäßig in der Humanmedizin eingesetzt (SCHILLER 1991, BELLENGER et al. 2000).
In der eigenen Untersuchung wurde die Ejektionsfraktion über das linksventrikuläre Volumen errechnet, das aus dem M-Mode nach Teichholz bestimmt wurde.
Für die Parameter Ejektionsfraktion, Durchmesser des rechten Ventrikels in der Diastole, maximale Blutflußgeschwindigkeiten über den Atrioventrikularklappen, Durchmesser und Verhältnis von Aortenbulbus und linkem Vorhof und Masse des linken Ventrikels fehlen in verschiedenen Studien (RYU et al. 1996, KATTINGER et al. 1999) Angaben.
Unterschiedliche Referenzwertergebnisse können möglicherweise durch unterschiedliches Körpergewicht bedingt sein (RYU et al. 1996, BREITHARDT 2001). In diesen Studien wurden ausschließlich Weiße-Neuseeländer-Kaninchen mit einem von BREITHARDT (2001) angegebenen mittleren Körpergewicht von 2,29 kg verwendet.
Zudem könnten Unterschiede durch die Wahl der Meßmethode (z.B. „leading edge“ oder
„inner edge“), durch die Verwendung anderer Schallfrequenzbereiche, durch die Verwendung unterschiedlicher Dopplersysteme (PW oder CW), durch die Höhe der Bildrate („frame rate“), durch die Untersuchungsbedingungen wie Lagerung und Scheren des Fells oder durch die Anzahl der Untersuchungen zustande gekommen sein. Ein weiterer Grund könnten die Meßmethoden der unterschiedlichen Parameter sein, da einzelne Messungen in unterschiedlichen Anschallungen des Herzens, d.h. in unterschiedlichen Herzebenen möglich sind (z.B. M-Mode-Messungen von Kammerdiametern und Wandstärken und vom Verhältnis linkes Atrium zum Aortenbulbus oder Bestimmung der maximalen Blutflußgeschwindigkeit an der Trikuspidalklappe). Beispielsweise sind die M-Mode-Untersuchungen zur Bestimmung von Kammer-bzw.Vorkammerdiametern und –wandstärken in der Kurzachse zwischen den Papillarmuskeln oder in der Längsachse unter der Mitralklappenebene möglich. In letzterer Schnittführung ist jedoch eine zusätzliche Beurteilung der basalen Anteile der linken Herzkammer nicht möglich, so daß keine Rückschlüsse auf die Größe und die Funktion des Gesamtventrikels gemacht werden können (O`ROURKE et al. 1984).
Die beste und praktikabelste Lage der M-Mode-Messungen sind im Kurzachsenschnitt zwischen den Papillarmuskeln (POULSEN NAUTRUP 2001 c). Diese Methode wurde in der vorliegenden Studie angewandt.
In welchen Ebenen gemessen wurde wird von den genannten Autoren lückenhaft oder gar nicht beschrieben. Desweiteren liegen teilweise zu einigen der übrigen genannten Möglichkeiten, die die unterschiedlichen Ergebnisse erklären könnten, keine Angaben vor.
Bei allen Autoren und auch in der eigenen Studie ist die maximale Geschwindigkeit des Blutflusses über der Aorta größer als die über der Pulmonalklappe. Dies ist auch bei anderen
Tierarten und beim Menschen der Fall, da es sich beim linksventrikulären Ausflußtrakt um ein Hochdrucksytem und beim Truncus pulmonalis um ein Niederdrucksystem handelt.
Außerdem sei zu erwähnen, daß die meisten Studien unterschiedliche Zielesetzungen (Referenzwerterstellungen, humanmedizinische, kardiovaskuläre Forschungen oder induzierte Herzerkrankungen als Modell) verfolgten, was sich oftmals in der Vorgehensweise und den Ergebnissen wiederspiegelt.
In der eigenen Studie wurde zur Erstellung von Referenzwerten echokardiographischer Untersuchungsparameter zudem eine Varianzkomponentenanalyse durchgeführt. Dabei sollte untersucht werden, welchen Beitrag die Varianzkomponente Tier, d.h. die Schwankungen zwischen den 30 Tieren pro Gruppe bzw. die Varianzkomponente Meßwiederholungen, d.h.
die Schwankungen, die durch Meßfehler entstehen, zu den Ergebnissen leisten. Im optimalen Fall sollten die Schwankungen zwischen den Tieren stets größer sein als die Schwankungen, die sich durch Meßfehler ergeben. Dies war bei den meisten Werten in der vorliegenden Studie der Fall und zeigt, dass Meßfehler durch die verwendete Methodik minimiert wurden.
Ausblick
Seit der Einführung der Echokardiographie kam es zu ständigen technischen Weiterentwicklungen und Spezialisierungen. So ist der Forschungsstand in der Humanmedizin weit fortgeschritten, Standardwerte berücksichtigen bereits zahlreiche Einflußfaktoren wie z.B. Alter, Körpergröße und Geschlecht. Dies geht insbesondere auf die standardisierten Untersuchungsbedingungen der Amerikanischen Gesellschaft für Echokardiographie zurück.
Dagegen ist die Erhebung von Standardwerten in der Echokardiographie beim Tier weitaus komplexer. Wesentliche Gründe liegen in der Vielzahl medizinisch betreuter Tierarten und Rassen und der sich daraus ergebenen Vielfalt anatomischer und physiologischer Artunterschiede. Bisher existieren überwiegend Referenzwerterstellungen und weiterführende echokardiographische Untersuchungen für die Haussäugetiere Hund, Katze, Pferd und Rind.
Von den kleinen Heimtieren liegen für das Frettchen und die bei dieser Tierart häufiger auftretende Dilatative Kardiomyopathie (ATKINSON 1992, STEPIEN et al. 2000, PETRIE 2004, VASTENBURG et al. 2004) mehrere Untersuchungen vor.
Für die Tierarten Kaninchen, Meerschweinchen oder Chinchilla (LINDE et al. 2004) existieren bisher weit weniger klinikrelevante Untersuchungen. Zudem sind sie meist im Rahmen humanmedizinisch begründeter Studien mit kleinen Kontrollgruppen als Referenz erhoben worden. Die Mehrzahl der Untersuchungen fanden zudem unter verschiedenen Bedingungen wie Narkose statt, welche einen Einfluß auf die Meßergebnisse haben und somit eine Übertragung der erstellten Werte für klinische Befunderhebung unter Praxisbedingungen in Frage stellt. Hinzu kommt weiterhin, daß in der Mehrzahl der Studien keine Angaben zu Rasse, Körpergewicht, Alter der Tiere oder zur genaue Methodik gemacht wurden, was eine Standardisierung der Meßwerte erschwert.
In der vorliegenden Arbeit wurde hingegen darauf geachtet, weitestgehend identische Untersuchungsbedingungen zu gewährleisten und diese genau zu definieren. Bei beiden Tierarten wurde darauf geachtet, daß adulte Tiere eines bestimmten Körpergewichtbereichs verwendet wurden. Zudem wurden die Tiere einer ausführlichen Allgemeinuntersuchung mit besonderem Augenmerk auf die Herz- und Kreislauf-Gesundheit unterzogen. Die echokardiologische Untersuchung wurde im Vergleich zu anderen bisher vorliegenden Studien exakt beschrieben. Die Untersuchungen beinhalteten die in der Veterinärmedinzin bisher üblichen Messungen im Hinblick auf die Übertragbarkeit dieser Referenzwerte für den täglichen Klinik- und Praxisalltag aber auch für zukünftige Forschungsarbeiten.
Zukünftig sollten spezielle Techniken wie Untersuchungen mit einem Gewebedoppler/
Tissue-Imaging, die Akustische Quantifizierung (AQ) und der Myocardial Performance Index (MPI) nach Tei insbesondere zu Forschungszwecken noch weiter vertieft werden.