Gewebedopplerechokardiographische Untersuchungen in Belastung 32

In der Humanmedizin gibt es zwei Formen der Stressuntersuchung: Physische Belastungen entweder auf dem Laufband oder im Rahmen der Fahrradergometrie oder medikamentell unterstützte Stressuntersuchungen, welche vor allem bei belastungsunfähigen Patienten angewendet werden. Bei der physischen Belastungsuntersuchung ist es wichtig, den Zustand des Patienten genau zu überwachen, um eine mögliche Überanstrengung zu vermeiden. Durch die Bewegungen des Patienten ist die echokardiographische Untersuchung während der Belastung nur bei der Fahrradergometrie im Liegen möglich.

Die Diagnosestellung von Myokardischämien mittels stressechokardiographischer Untersuchungen wurde erstmal 1979 von WANN et al. beschrieben. Allerdings

Literaturübersicht

erfolgte der Durchbruch erst in den 90iger Jahren. Mittlerweile ist die Stressechokardiographie in der Humanmedizin als Routinediagnostikum vor allem bei Patienten mit Brustschmerzen anzusehen. Dabei beruht die Stressechokardiographie auf drei grundlegenden Annahmen (NIXDORFF et al.

1997). Durch die Belastung wird eine Myokardischämie induziert, die zu einer umschriebenen, linksventrikulären, kontraktions-respiratorischen Wandbewegungs-Störung führt. Diese Veränderungen sind im B-Mode Bild sichtbar und spezifisch für eine Myokardischämie.

Die Bedeutung der Stressechokardiographie bei ischämischen Herzerkrankungen liegt vor allem darin, dass es bei einer Minderperfusion des Herzens zu einer Kontraktions- und Relaxationsstörung kommt. Besonders die Kontraktionsstörungen lassen sich zuverlässig in der stressechokardiographischen Untersuchung nachweisen (NIXDORFF et al. 1997). Ebenso lässt sich die Myokardkinetik der chronisch ischämischen Wandabschnitte überprüfen, um evtl. noch viables Myokard zu erkennen. Dies ist insbesondere vor einer Reperfusionstherapie sinnvoll, da eine solche Therapie nur bei vitalem Myokard erfolgreich ist (MOLTZAHN 1996).

Allerdings gibt es in der Stressechokardiographie erhöhten Bedarf an objektiven Myokardanalysen, da die Analyse von Graustufenbildern auf der Grundlage von subjektiv-visuellen Interpretationen von Wandbewegungen selbst bei erfahrenen Analysten erheblichen Schwankungen unterliegt (HOFFMANN et al. 2002).

Verschiedene Autoren haben den Einsatz der Gewebedopplerechokardiographie bei Belastungsuntersuchungen von gesunden Probanden und herzkranken Patienten untersucht (KATZ et al. 1997; GORCSAN et al. 1998; TSUTSUI et al. 1998;

PASQUET et al. 1999; DAGIANTI et al. 2000; MÄDLER et al. 2003; WITTE et al.

2004). So untersuchten WITTE et al. (2004) den Zusammenhang zwischen der Längsachsenfunktion des Ventrikels und seiner Leistungsfähigkeit bei Patienten mit chronischem Herzversagen in apikalen Schnittebenen. Dabei wurde das chronische Herzversagen durch Symptome wie Müdigkeit oder Atemlosigkeit ohne erkennbaren Grund in Kombination mit einer linksventrikulären Auswurffraktion von weniger als 45% diagnostiziert. Die stressechokardiographische Untersuchung wurde auf dem Laufband bis zur Erschöpfung durchgeführt, wobei die Patienten den Schweregrad der Ermüdungssymptome selber charakterisierten. Zusätzlich wurde mittels Atemmaske der Sauerstoffverbrauch und der Kohlendioxidausstoß errechnet und daraus die respiratorische Austausch-Ratio errechnet. Dabei wurde ein Wert über 1

Literaturübersicht

als Indikation für die Maximalbelastung angesehen. Patienten mit chronischem Herzversagen zeigten in der Auswertung signifikant erniedrigte Myokardgeschwindigkeiten im Vergleich zu gesunden Patienten. Ein Zusammenhang zwischen Leistungsinsuffizienz und Myokardgeschwindigkeit ergab sich sowohl bei den spätdiastolischen als auch bei den systolischen Myokardgeschwindigkeiten auf Höhe des Mitralannulus.

PASQUET et al. (1999) untersuchten den Einsatz des Farb- und PW-Gewebedopplers in Ruhe und nach Laufbandbelastung bei Patienten mit ischämischer Herzerkrankung als Folge einer koronaren Herzerkrankung. Die Autoren verglichen die Myokardanalysen von erfahrenen Analysten in Bezug auf Wandbewegungsstörungen mit den longitudinalen Myokardgeschwindigkeiten. Dabei wiesen Segmente die als narbig oder ischämisch eingestuft wurden, signifikant niedrigere Myokardgeschwindigkeiten auf. Ähnliche Ergebnisse erhielten DAGIANTI et al. (2000), die bei Laufbandbelastungsuntersuchungen zeigten, dass Patienten nach Myokardinfarkt signifikant niedrigere systolische Myokardgeschwindigkeiten in den Infarktregionen aufwiesen.

MÄDLER et al. (2003) untersuchten in der MYDISE-Studie (Myocardial Doppler in Stress Echokardiographie) im Rahmen einer Kooperation zwischen acht europäischen Herzzentren die Zunahme der Myokardgeschwindigkeit während einer medikamentellen Dobutaminbelastung. Dabei wurden gesunde Probanden und Patienten mit Brustschmerzen, sowie Patienten mit koronarer Herzerkrankung in apikalen und parasternalen Anschallpositionen echokardiographisch untersucht. Die gesicherten Herzzyklen wurden off-line ausgewertet. Dem Untersucher war die Gruppenzugehörigkeit nicht bekannt. Patienten mit koronarer Herzkrankheit zeigten verminderte systolische Myokardgeschwindigkeiten. Bei den gesunden Probanden bestand ein umgekehrtes Verhältnis zwischen Alter und systolischer Myokardgeschwindigkeit bei Maximalbelastung. Weibliche gesunde Probanden wiesen signifikant niedrigere Myokardgeschwindigkeiten als männliche gesunde Probanden auf. Die Autoren sahen die Ursache in der geringeren Körpergröße der weiblichen Probanden. Es bestand kein Zusammenhang zwischen Körpermassenindex und den ermittelten Myokardgeschwindigkeiten.

Literaturübersicht

2.3.3 Strain und Strain Rate Messungen in der Humanmedizin

Die Methoden „Strain“ und „Strain Rate“ zeichnen sich durch eine sehr hohe zeitliche Auflösung aus, die weitaus höher als bei magnetresonanztomographischen Bilder ist (VOIGT et al. 2004). Dadurch eignen sich diese Methoden besonders zur Früherkennung von koronaren Herzerkrankungen und zur Lokalisation von ischämischen Myokardregionen (KUKULSKI et al. 2003).

In eine Untersuchung bei Hunden zeigte sich nach Okklusion der Koronararterien, dass die radialen „Strain- und Strain Rate“-Werte sehr schnell gegen Null absanken.

Nach Reperfusion stiegen die Verformungswerte in den subendokardialen Schichten rapide an (Ausdruck der reflektorischen postischämischen Hyperämie), während die Verformungsraten in den subepikardialen Schichten verringert blieben (VOIGT 2004, URHEIM et al. 2000). Nach verlängerter Koronarokklusion konnte durch Zunahme der radialen „Strain- und Strain Rate“-Werte das viable Myokard erkannt werden, während transmurale Infarktgebiete sich durch fehlende Verformungswerte auszeichneten. Diese Ergebnisse wurden histologisch verifiziert (WEIDEMANN et al.

2003).

Die Methoden der „Strain“ und „Strain Rate“ können auch zur Quantifizierung von abnormen Wandbewegungsstörungen genutzt werden (PISLARU et al. 2001).

Zusätzlich liefern sie wertvolle Informationen über die regionale myokardiale Funktion, beispielsweise bei Patienten mit Klappenerkrankungen wie Aortenstenosen oder Mitralklappeninsuffizienzen (KOWALSKI et al. 2003).

Eine Untersuchung von MARCINAK et al. (2007) prüfte die Funktion des linken Ventrikels bei Patienten mit Mitralklappeninsuffizienz. Bei der Mitralklappeninsuffizienz kommt es zu einer progressiven Dilatation des linken Ventrikels sowie zu irreversiblen Myokardschäden. Dabei ist die Früherkennung der Erkrankung vor dem Auftreten myokardialer Dysfunktionen ein wichtiges Ziel, um den richtigen Moment der Herzklappentransplantation zu erfassen. Im Rahmen dieser Studie wurden symptomlose Patienten mit Mitralklappeninsuffizienz mit gesunden Probanden verglichen. Es wurden die radialen und longitudinalen Myokardverformungen aus der parasternalen langen und kurzen Achse, sowie aus dem apikalen 4-Kammerblick analysiert. Patienten mit hochgradiger Mitralklappeninsuffizienz zeigten im Vergleich zu anderen Probanden einen

Literaturübersicht

vergrößerten linken Ventrikel, verminderte Auswurffraktionen sowie signifikant erniedrigte radiale und longitudinale Verformungsgeschwindigkeiten.

Nicht nur die Funktion des linken Ventrikels kann mittels „Strain“ und „Strain-Rate“

untersucht werden, sondern auch die Vorhoffunktion.

Eine Studie von THOMAS et al. (2007) untersuchte Patienten mit chronischem Vorhofflimmern vor und nach Kardioversion. Es wurden die longitudinalen Verformungsparameter aus dem apikalen 2- und 4-Kammerblick aufgezeichnet und die Zeit bis zum Erreichen der maximalen spätdiastolischen Verformung bestimmt.

Dabei war die spätdiastolische Verformung im Atrium bei den Patienten mit Vorhofflimmern signifikant erniedrigt. Zusätzlich zeigten diese Probanden signifikant verlängerte Zeitintervalle bis zum Erreichen der Spitzen der spätdiastolischen Verformung. Bei Patienten nach erfolgreicher Kardioversion konnte eine kontinuierliche Zunahme der spätdiastolischen Verformung, aber ein gleich-bleibendes verlängertes Zeitinterval bis zum Erreichen der spitzenspätdiastolischen Verformung als Ausdruck der noch bestehenden atrialen Dysfunktion beobachtet werden.

Bei der Unterscheidung zwischen Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie und gesunden Probanden mit trainingsbedingter Hypertrophie kann die „Strain- und Strain Rate“-Berechnung ebenfalls angewandt werden. Obwohl beide Gruppen die gleiche Auswurffraktion zeigen, weisen Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie signifikant veränderte diastolische und systolische Verformungsparameter auf (DERUMEAUX et al. 2002). Zusätzlich zu den Untersuchungen in Ruhe ist die Methode auch bei stressechokardiographischen Untersuchungen zur Quantifizierung der regionalen systolischen Funktion beschrieben (WEIDEMANN et al. 2002).