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Klinische Echokardiographie

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  1. Einführung in Ultraschall und Echokardiographie
    12Themen
  2. Hämodynamische Prinzipien und Berechnungen
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  3. Die echokardiographische Untersuchung
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  4. Linksventrikuläre Funktion
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Hämodynamische Berechnungen mit PISA (Proximal Isovelocity Surface Area)

PISA (Proximal Isovelocity Surface Area) ist ein Phänomen, das auftritt, wenn Flüssigkeit durch eine kreisförmige Öffnung fließt. Die Strömung wird genau proximal der Öffnung konvergieren und beschleunigen. Die Änderung des Strömungsprofils führt zur Bildung einer Halbkugel mit mehreren Schichten. Die Strömungsgeschwindigkeit ist innerhalb jeder Schicht gleich (Abbildung 1).

Abbildung 1. (A) Die Strömungsgeschwindigkeit steigt, wenn sich Flüssigkeit einer kreisförmigen Öffnung nähert. Das Flussprofil nimmt nach und nach die Form einer Halbkugel mit mehreren Schichten an. Die Strömungsgeschwindigkeit ist innerhalb jeder Schicht gleich (dargestellt mit verschiedenen Farben). (B) Schematische Darstellung der Mitralklappeninsuffizienz mit PISA und dem daraus resultierenden Insuffizienzjet. MI-Jet = Mitralklappeninsuffizienz-Jet.
Abbildung 1. (A) Die Strömungsgeschwindigkeit steigt, wenn sich Flüssigkeit einer kreisförmigen Öffnung nähert. Das Flussprofil nimmt nach und nach die Form einer Halbkugel mit mehreren Schichten an. Die Strömungsgeschwindigkeit ist innerhalb jeder Schicht gleich (dargestellt mit verschiedenen Farben). (B) Schematische Darstellung der Mitralklappeninsuffizienz mit PISA und dem daraus resultierenden Insuffizienzjet. MI-Jet = Mitralklappeninsuffizienz-Jet.

PISA ist genau diese Halbkugel. Es erscheint als Halbkreis auf 2D-Bildern (Abbildung 1). Der Radius von PISA kann verwendet werden, um den Durchmesser der Öffnung zu berechnen. Dies hat eine grundlegende klinische Relevanz, da es dem Untersuchenden ermöglicht, die Fläche von Stenosen und Insuffizienzen zu berechnen. Solche Flächenschätzungen sind grundlegend für das Management von Klappenerkrankungen wie Aortenklappenstenose, Aorteninsuffizienz, Mitralklappenstenose, Mitralklappeninsuffizienz usw. Der Radius der PISA wird von der Oberfläche der Halbkugel bis zur engsten Stelle des Dopplerstrahls (welche in der Klappenöffnung liegt) gemessen (Abbildung 2).

Abbildung 2. Messen des Radius der PISA.
Abbildung 2. Messen des Radius der PISA.

Der Farbdoppler wird verwendet, um die PISA zu erkennen. Wie bereits erwähnt, tritt Aliasing auf, wenn beim Farbdoppler Geschwindigkeiten über der Nyquist-Grenze analysiert werden. Aliasing impliziert, dass weder die Richtung noch die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden können. Es führt dazu, dass das Doppler-Signal die Farbskala vertauscht, so dass Blau rot wird und Rot blau wird. Farbdoppler-Aliasing tritt in der Regel bei Geschwindigkeiten über 0,5 m/s auf, was bei signifikanten Stenosen und Insuffizienzen meistens der Fall ist.

Daher wird Aliasing ausgenutzt, um die PISA erkennen. Eine optimale Bewertung der PISA erfordert die Anpassung der Nyquist-Grenze bis die PISA die Form eines Halbkreises annimmt. Der Radius und die Fläche von PISA werden wie folgt berechnet:

FlächePISA = 2 • π • rPISA2

Der Fluss (Q) kann wie folgt mit PISA berechnet werden:

QPISA = FlächePISA • valiasing
valiasing = Aliasing-Geschwindigkeit

Nach der Kontinuitätsgleichung muss die Strömung in der PISA der Strömung durch die Öffnung entsprechen. Dies bedeutet, dass die PISA zur Quantifizierung des Regurgitationsvolumens verwendet werden kann. Im Falle einer Mitralklappeninsuffizienz kann die Insuffizienzfläche nach folgender Formel berechnet werden:

FlächeMI = 2 • π • rPISA • (valiasing / VmaxMR)
MI = Mitralklappeninsuffizienz; VmaxMI = Maximale Geschwindigkeit der Mitralklappeninsuffizienz; valiasing = Aliasing-Geschwindigkeit.

Diese Formel berechnet tatsächlich die Fläche der Vena contracta (Abbildung 3), die in etwa der Fläche der Öffnung entspricht. Die FlächeMI wird auch EROA (Effective Regurgitant Orifice Area) genannt.

Abbildung 3. Vena contracta.
Abbildung 3. Vena contracta.

Das Insuffizienz-Volumen (IV) kann nach folgender Formel berechnet werden:

IV = FlächeMI • VTIMI
IV = Insuffizienz-Volumen; VTI = velocity time integral.

Diese Formeln für die PISA funktionieren am besten, wenn die Oberfläche, die die Öffnung umgibt, flach ist, was bei den Herzklappen häufig nicht der Fall ist. Zum Beispiel nimmt eine geschlossene Aortenklappe die Form eines Kegels an. Glücklicherweise kann dies durch die Einbeziehung einer Winkelkorrektur berücksichtigt werden:

FlächePISA = 2 • π • rPISA• (Ø / 180)
Ø = Winkel.

Abbildung 4 zeigt den zu messenden Winkel.

Abbildung 3. Winkelkorrektur zur Messung der PISA.
Abbildung 3. Winkelkorrektur zur Messung der PISA.

Die Breite der Vena contracta kann ebenfalls verwendet werden, um den Schweregrad einer Insuffizienz abzuschätzen.

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