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Klinische Echokardiographie

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Diastolische Funktion und deren echokardiographische Beurteilung

Die Bedeutung der systolischen Funktion ist intuitiv verständlich. Der linke Ventrikel kontrahiert etwa 100.000 Mal täglich und strößt Blut in die Aorta aus. Dabei wird jedes Mal der Aortenwiderstand überwunden, der typischerweise 110 mmHg oder mehr beträgt. Es ist einfach zu verstehen, warum die systolische Funktion für die globale Herzfunktion von grundlegender Bedeutung ist. Die Systole ist ein komplizierter Prozess, der drei verschiedene ventrikuläre Kontraktionen umfasst, nämlich die longitudinale, radiale und zirkumferentielle Kontraktion (siehe Myokardmechanik und Abbildung 1).

Die Diastole beginnt sofort nach der Systole. Das gesamte ventrikuläre Myokard muss sich während der Diastole schnell entspannen, so dass sich der Ventrikel ausdehnen (relaxieren) und wieder mit Blut füllen kann. Obwohl die Diastole als einfacher und passiver Prozess erscheinen mag, ist sie tatsächlich ein komplizierter und grundlegender Aspekt der Ventrikelfunktion. Eine Beeinträchtigung der diastolischen Funktion (d.h. eine diastolische Dysfunktion) kann zu einer diastolischen Herzinsuffizienz führen (d.h. einer Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion; engl. heart failure with preserved ejection fraction, HFPEF). Die diastolische Herzinsuffizienz ist vermutlich mindestens so häufig wie die systolische Herzinsuffizienz (Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion; engl. heart failure with reduced ejection fraction, HFREF). Die diastolische Herzinsuffizienz ist besonders häufig bei Menschen mit Diabetes, Bluthochdruck, Übergewicht/Adipositas und älteren Menschen (Pieske et al).

Abbildung 1. Myokardbewegungen während (A) Systole und (B) Diastole.
Abbildung 1. Myokardbewegungen während (A) Systole und (B) Diastole.

Physiologie und Phasen der Diastole

Die Diastole wird in folgende vier Phasen unterteilt (Tabelle 1):

Tabelle 1
PHASEEREIGNIS
Isovolumetrische Relaxation Keine ventrikuläre Füllung
Rapide passive FüllungPassives Entleeren des linken Vorhofs
DiastaseKeine ventrikuläre Füllung
VorhofkontraktionAktives Entleeren (Kontraktion) des linken Vorhofs

Abbildung 2, ein modifiziertes Wiggers-Diagramm, bietet einen umfassenden Überblick über die Phasen und Ereignisse während des Herzzyklus. Wie in Abbildung 2 dargestellt, beginnt die Diastole, wenn die Aortenklappe schließt und endet, wenn die Mitralklappe schließt. Die Systole tritt zwischen Mitralklappenverschluss und Aortenklappenverschluss auf. Im EKG fällt die R-Wellen-Spitze mit dem Beginn der Systole zusammen, und die Diastole beginnt am Ende der T-Welle.

Abbildung 2. Wiggers-Diagramm mit Druck, Volumen, Doppler-Signal, EKG- und AV-Ventilen während des Herzzyklus. Doppler-Aufzeichnung des Mitralklappenflusses während der Diastole. (a) = aktive Vorhoffüllung; (b) = erhöhter Vorhofdruck aufgrund der Ausbeulung der Mitralklappe in den linker Vorhof, wenn die Klappe schließt; (c) = passive Vorhoffüllung. IVC = Isovolumetrische Kontraktion, IVR = Isovolumetrische Relaxation, EDV = Enddiastolisches Volumen, ESV = Endsystolisches Volumen.
Abbildung 2. Wiggers-Diagramm mit Druck, Volumen, Doppler-Signal, EKG- und AV-Ventilen während des Herzzyklus. Doppler-Aufzeichnung des Mitralklappenflusses während der Diastole. (a) = aktive Vorhoffüllung; (b) = erhöhter Vorhofdruck aufgrund der Ausbeulung der Mitralklappe in den linker Vorhof, wenn die Klappe schließt; (c) = passive Vorhoffüllung. IVC = Isovolumetrische Kontraktion, IVR = Isovolumetrische Relaxation, EDV = Enddiastolisches Volumen, ESV = Endsystolisches Volumen.

Wenn die Aortenklappe schließt, beginnt das linksventrikuläre Myokard zu relaxieren und der ventrikuläre Druck sinkt schnell (Abbildung 2). Die anfängliche Relaxation ist isovolumetrisch, was bedeutet, dass die Entspannung ohne Änderung des Ventrikelvolumens erfolgt. Diese isovolumetrische Relaxation dauert etwa 80 Millisekunden und endet mit dem Öffnen der Mitralklappe. Das Zeitintervall zwischen dem Schließen der Aortenklappe und dem Öffnen der Mitralklappe ist die isovolumetrische Relaxationszeit (engl. isovolumetric relexation time, IVRT). Die Fähigkeit des Myokards, sich während der IVRT zu entspannen, wird von der linksventrikulären Compliance bestimmt. Je größer die Compliance ist, desto besser ist die Fähigkeit, sich während der Diastole zu entspannen und auszudehnen.

Während der IVRT nimmt der Druck im linken Ventrikel ab und wenn er niedriger ist als der Druck im linken Vorhof, öffnet sich die Mitralklappe. Dies führt dazu, dass Blut in den linken Ventrikel fließt. Der niedrige Ventrikeldruck sorgt also dafür, dass Blut in den Ventrikel gesogen wird. Dies definiert die zweite Phase der Diastole – die schnelle Füllung -, die mit gepulstem Doppler untersucht werden kann. Das Sample Volume (im apikalen Blick) wird an den Spitzen der Mitralklappensegel platziert (Abbildung 2, oben rechts). Der schnelle Blutfluss vom linken Vorhof zum linken Ventrikel führt zu einer positiven Welle, die als E-Welle bezeichnet wird.

Wenn Blut in den linken Ventrikel fließt, nimmt der Druckgradient zwischen dem linken Vorhof und dem Ventrikel ab, sodass die passive Füllung nachlässt. Je größer die ventrikuläre Compliance ist, desto größer ist das Blutvolumen, das während dieser Phase vom Vofhof zum Ventrikel fließt. Wenn der Ventrikel eine schlechte Compliance hat, hört die passive Füllung schneller auf, was durch einen schnelleren Ausgleich des Druckgradienten erklärt wird. Wenn der ventrikuläre und atriale Druck ausgeglichen sind, ended der passive Fluss. Dies markiert den Beginn der Diastase (Abbildung 2). Die Diastase wird beendet, wenn sich der linke Vorhof zusammenzieht, was die vierte und letzte Phase der Diastole definiert. Die atriale Kontraktion trägt zur endgültigen Entleerung des Vorhofs bei. Dies führt zu einer A-Welle auf der Spektralkurve (Doppler).

Bei gesunden jungen Personen ist das während der schnellen Entleerungsphase (E-Welle) transportierte Blutvolumen größer als das während der Vorhofkontraktion transportierte Volumen (A-Welle). Mit zunehmendem Alter wird die A-Welle jedoch größer, was dadurch erklärt wird, dass die ventrikuläre Compliance abnimmt und die Vorhofkontraktion für die atriale Entleerung immer wichtiger wird.

Wenn die Vorhofkontraktion abgeschlossen ist, beginnt sich das Vorhofmyokard zu entspannen und der Vorhofdruck sinkt. Die Mitralklappe schließt, wenn der Vorhofdruck unter dem Ventrikeldruck liegt.

Daher umfasst die Diastole zwei Phasen, in denen keine Füllung erfolgt (IVRT und Diastase) und zwei Phasen mit Füllung (rapide Füllung und Vorhofkontraktion). Die rapide Füllung ist ein passiver Prozess, der durch den Druckgradienten zwischen dem Vorhof und dem Ventrikel angetrieben wird. Die endgültige Entleerung des Vorhofs wird durch eine aktive Vorhofkontraktion erreicht.

References

Pieske et al – How to diagnose heart failure with preserved ejection fraction: the HFA–PEFF diagnostic algorithm: a consensus recommendation from the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC).


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