Dopplersonographie des Herzens

Bei der Dopplersonographie (Synonyme: Dopplereffekt-Sonographie, Doppler-Echographie) des Herzens handelt es sich um ein diagnostisches Verfahren der Kardiologie, welches Bestandteil der Echokardiographie (Synonyme: Echo; Ultraschall des Herzens; Herzultraschall) ist.
Bei der Dopplersonographie  handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren der Medizin, das Flüssigkeitsströme (vor allem den Blutfluss) dynamisch darstellen kann. Sie dient zur Beurteilung der Blutflussgeschwindigkeit und in der Kardiologie zur Diagnostik von Herz- und Herzklappenfehlern. Besonders bei pathologischen Gefäßerscheinungen stellt die dopplersonographische Untersuchung die Basis des diagnostischen Vorgehens dar, da sowohl die Geschwindigkeitsverteilung im jeweiligen Gefäßabschnitt beurteilt wird als auch eine genaue Darstellung der Strömungsrichtung erfolgen kann. Des Weiteren wird es durch die Dopplersonographie möglich, die zeitliche Veränderung der Geschwindigkeit des Blutflusses wiederzugeben. Aus den so erhaltenen Faktoren lassen sich anschließend die Volumenstromstärke und die pathophysiologisch wichtigen Strömungswiderstände berechnen.

Beurteilbare Strukturen

Bei der Dopplersonographie des Herzens ermöglicht die Technik eine detaillierte Untersuchung und Beurteilung verschiedener Herz- und Gefäßstrukturen:

• Herzklappen: Beurteilung der Funktion und Struktur der Aorten-, Mitralklappen, Trikuspidal- und Pulmonalklappen, einschließlich der Erfassung von Stenosen und Insuffizienzen.
• Herzwände und -kammern: Analyse der Wandbewegung und der Kammergrößen zur Bewertung der systolischen und diastolischen Funktion.
• Blutflussgeschwindigkeit und -richtung: Messung der Fließgeschwindigkeit des Blutes durch die verschiedenen Herzabschnitte und Herzklappen zur Beurteilung der hämodynamischen Verhältnisse.
• Myokardiale Bewegung: Einsatz des Gewebedopplers zur Beurteilung der Bewegungen des Herzmuskels und zur Erkennung von Wandbewegungsstörungen.
• Gefäßstrukturen: Untersuchung der großen Gefäße wie der Aorta und der Pulmonalarterien (Lungenarterien) auf Anomalien, Aneurysmen (Gefäß Aussackungen) oder Dissektionen (Aufreißen von Arterienwänden).

Indikationen (Anwendungsgebiete)

Die Indikationen für die Durchführung der Dopplersonographie des Herzens richten sich nach dem jeweiligen Dopplerverfahren.

• Herzklappenvitien (Herzklappenfehler) wie beispielsweise Aortenklappenstenose oder -insuffizienz, Mitralklappenstenose oder -insuffizienz − die Dopplersonographie dient der Beurteilung der Strömungsverhältnisse im Bereich der Herzklappen, sodass neben der einfachen Feststellung von Stenosen (Verengungen) und Insuffizienzen (Unzulänglichkeit oder Unfähigkeit, hier: des Verschlusses der Klappe) auch die dynamische Relevanz des Herzklappenfehlers festgestellt werden kann. Die Ermittlung von Insuffizienzen erfolgt am Fluss "in die falsche Richtung", während Stenosen durch eine Zunahme der Flussgeschwindigkeit an der helleren Farbe erkannt werden können.
• Belastungsuntersuchung des Herzens − Im Rahmen einer Stressechokardiographie (Ultraschalluntersuchung unter Belastung) kann mithilfe des Gewebedopplers ein bereits geringer ischämischer Schaden (z. B. myokardiale Ischämie/Minderdurchblutung des Herzmuskels bei Verdacht auf eine hämodynamisch bedeutsame koronare Herzerkrankung (KHK)) festgestellt werden. Sie kann ebenfalls zur Vitalitätsdiagnostik bei bekannter KHK eingesetzt werden.
• Erkennung akzessorischer (zusätzliche) Reizleitungsbahnen − Bei einer vorliegenden zusätzlichen Reizleitungsbahn wie beim Wolff-Parkinson-White-Syndrom (WPW-Syndrom; Herzrhythmusstörung, ausgelöst durch eine elektrisch kreisende Erregung (circus movement) zwischen Herzvorhöfen (Atrium cordia) und den Ventrikeln/Herzkammern) kann mithilfe des Gewebedopplers eine akzessorische Reizleitungsbahn identifiziert werden.

Vor der Untersuchung

• Aufklärung: Patienten über den Ablauf und das Ziel der Untersuchung informieren. Mögliche Risiken sind minimal, aber eine ausführliche Erklärung fördert das Verständnis und die Kooperation.
• Vorbereitung: Gewährleistung, dass der Patient bequem liegt und entspannt ist, um optimale Bedingungen für die Untersuchung zu schaffen. Eventuell sind spezifische Anweisungen zur Atmung oder Positionierung während der Untersuchung erforderlich.
• Zugang: Sicherstellen, dass der Bereich des Oberkörpers frei von Kleidung ist, um einen ungehinderten Zugang mit dem Ultraschallkopf zu ermöglichen.

Das Verfahren

Die Dopplersonographie beruht auf dem Prinzip, dass Ultraschallwellen mit einer definierten Frequenz ins Gewebe ausgesendet werden und sich dort an zirkulierenden Erythrozyten (rote Blutkörperchen) streuen. Aufgrund dieser Streuung gelangt ein Teil der Ultraschallwellen zurück zum Schallkopf, der somit einerseits als Sender und andererseits auch als Empfänger der Schallwellen dient. Die Erythrozyten fungieren somit als Grenzfläche, an denen die Schallwellen reflektiert werden, sodass ein Frequenzanstieg bei Entfernungsabnahme des Schallkopfes zur Grenzfläche erfolgt und bei Entfernungszunahme die Frequenz abfällt. Die sogenannten Dopplereffekte treten allerdings nicht nur im fließenden Blut, sondern auch an weiteren sich bewegenden organischen Strukturen auf, wie beispielsweise an Gefäßwänden.

Am Herzen werden verschiedene Dopplerverfahren eingesetzt: Continuous Wave Doppler (CW-Doppler), Farbdoppler/Pulsed Wave Doppler (PW-Doppler) und Gewebedoppler (Tissue-Doppler).

• Continuous Wave Doppler (CW-Dopplersonographie) − Das Continuous Wave Dopplerverfahren beruht auf der simultanen (zeitgleichen) Arbeit eines Schallsenders und Schallempfängers im Schallkopf des Dopplergerätes. Durch den Einsatz von Hochfrequenzsignalen und der Anwendung elektronischer Filter ist es möglich, mit Hilfe des Dopplerverfahrens sowohl die Geschwindigkeit als auch die Flussrichtung zu ermitteln. Im Gegensatz zu anderen Verfahren können hohe Geschwindigkeiten bestimmt werden. Die Ermittlung der jeweiligen Gewebetiefe, aus dem das Signal stammt, ist jedoch nur eingeschränkt möglich.
• Pulsed Wave Doppler (PW-Dopplersonographie) − Das Pulsed Wave Dopplerverfahren verfügt im Gegensatz zum Continuous Wave Doppler über die Möglichkeit, einen anatomischen Bereich festlegen zu können, in dem die Flussgeschwindigkeit des Blutes ermittelt werden kann. Zur Bestimmung der jeweiligen Geschwindigkeit wird die Änderung der Entfernung der im Messvolumen vorhandenen Streupartikel pro Zeiteinheit gemessen. Auf Grund dessen stellt das Verfahren eine indirekte Methode zur Bestimmung der Dopplerfrequenz im Zeitbereich dar.
• Tissue-Dopplersonographie (Synonym: Gewebedopplersonographie): − Eine besondere Bedeutung hat der Gewebedoppler in der Diagnostik von Herzerkrankungen, da mit Hilfe des Verfahrens das Myokard (Herzmuskel) dargestellt und beurteilt werden kann. Zur Nutzung des Gewebedopplers werden Strain (Elastizität) und Strain Rate (Elastizitäts-Rate) bestimmt. Die Anwendung dieser Parameter erlaubt die Beurteilung der Kontraktilität (Fähigkeit der Herzmuskelzellen sich zusammenzuziehen) bestimmter Gewebeabschnitte des Myokards, sodass regionale Wandbewegungsstörungen (WBS), die beispielsweise durch eine Ischämie (Unterversorgung mit Blut) verursacht wurden, besser erkannt werden können.

Mögliche Befunde 

Die Dopplersonographie des Herzens kann eine Vielzahl von Befunden liefern, die für die Diagnose, das Management und die Prognose von Herzkrankheiten entscheidend sind. Hier sind einige der wesentlichen Befunde, die mithilfe dieser Methode erhoben werden können:

• Herzklappenfehler: Identifikation von Stenosen (Verengungen) und Insuffizienzen (Schlussunfähigkeiten) der Herzklappen. Die Dopplersonographie ermöglicht es, den Schweregrad dieser Anomalien zu quantifizieren und dynamische Veränderungen im Blutfluss zu beobachten.
  • Aortenstenose: Erhöhte Flussgeschwindigkeiten über der Aortenklappe und poststenotische Turbulenzen.
  • Mitralklappeninsuffizienz: Rückfluss (Regurgitation) des Blutes in den linken Vorhof während der Systole.
• Herzinsuffizienz (Herzschwäche): Beurteilung der diastolischen und systolischen Funktion der Ventrikel. Der Gewebedoppler kann bei der Unterscheidung zwischen systolischer und diastolischer Herzinsuffizienz hilfreich sein.
• Diastolische Dysfunktion: Veränderungen in den Mustern der ventrikulären Füllung und der E/A-Wellenrelation.
• Pulmonale Hypertonie (PH; Lungenhochdruck): Erhöhte Geschwindigkeiten im pulmonalen Kreislauf weisen auf eine pulmonale Hypertonie hin. Die Dopplersonographie kann zur Abschätzung des pulmonalarteriellen Drucks verwendet werden.
• Kongenitale Herzdefekte (angeborene Herzdefekte): Nachweis von abnormen Blutflüssen, die auf Defekte wie offenes Foramen ovale (PFO), Vorhof- oder Ventrikelseptumdefekte (ASD/VSD) hindeuten.
• Myokardiale Erkrankungen (Herzmuskelerkrankungen): Erkennung von Bewegungsanomalien des Myokards, die auf eine ischämische Herzkrankheit oder Kardiomyopathien hinweisen können. Strain und Strain Rate Analysis können zur Bewertung der regionalen Kontraktilität eingesetzt werden.
• Perikarderguss (Herzbeutelerguss): Dopplersonographische Zeichen eines Perikardergusses können die diastolische Kollapsneigung der Herzvorhöfe oder Ventrikel umfassen.
• Koronare Herzkrankheit (KHK; Herzkranzgefäßerkrankung): Während einer Stress-Dopplersonographie können Bereiche mit eingeschränkter Wandbewegung identifiziert werden, die auf eine myokardiale Ischämie hinweisen.

Nach der Untersuchung

• Ergebnismitteilung: Der untersuchende Arzt oder Kardiologe bewertet die Doppler-Befunde im Kontext der klinischen Fragestellung und bespricht die Ergebnisse mit dem Patienten.
• Weitere Diagnostik oder Behandlung: Basierend auf den Ergebnissen der Dopplersonographie können weitere Untersuchungen, eine spezifische Behandlung oder Überweisungen zu Fachärzten erforderlich sein.
• Dokumentation: Die Ergebnisse und eventuelle Empfehlungen werden sorgfältig dokumentiert und dem Patienten bzw. dem überweisenden Arzt zur Verfügung gestellt.
• Nachsorgeanweisungen: Patienten erhalten Anweisungen bezüglich der Notwendigkeit weiterer Kontrollen oder spezifischer Maßnahmen, die aufgrund der Dopplersonographie-Ergebnisse erforderlich sind.

Literatur

1. Huck K: Kursbuch Doppler- und Duplexsonographie. Nach den Richtlinien der DEGUM und der KBV. Georg Thieme Verlag 2015
2. Nixdorff U: Gewebe-Doppler-Echokardiographie: Eine neue Ultraschalluntersuchung des Myokards Herz. Herz 1997, 22:223-225
   
3. Marshall M: Dopplersonographie. Springer Verlag 1988
4. Schäberle W: Ultraschall in der Gefäßdiagnostik. Springer Verlag 2009