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Klinische Echokardiographie

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  1. Einführung in Ultraschall und Echokardiographie
    12Themen
  2. Hämodynamische Prinzipien und Berechnungen
    5Themen
  3. Die echokardiographische Untersuchung
    3Themen
  4. Linksventrikuläre Funktion
    11Themen
  5. Linksventrikuläre diastolische Funktion
    3Themen
  6. Kardiomyopathien
    7Themen
  7. Herzklappenerkrankungen
    8Themen
  8. Verschiedene Krankheiten und Zustände
    5Themen
  9. Perikarderkrankung
    2Themen
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2D-Echokardiographie

Der zweidimensionale (2D) Ultraschall ist die am häufigsten verwendete Modalität in der Echokardiographie. Die beiden dargestellten Dimensionen sind die Breite (X-Achse) und Tiefe (Y-Achse). Der Standard-Ultraschallkopf für die 2D-Echokardiographie ist der Sektor-Schallkopf, der ein sektorförmiges Ultraschallfeld erzeugt (Abbildung 1).

Abbildung 1. Zweidimensionales Echokardiogramm. Diese Ansicht wird als parasternale lange Achse bezeichnet. Strukturen, die dem Schallkopf am nächsten sind, werden oben im Bild dargestellt. RV = rechter Ventrikel. LV = linker Ventrikel. LA = linkes Atrium. Ao = Aorta. Die Dicke des interventrikulären Septums (B) und der inferolateralen Wand (A) werden im Bild gemessen.
Abbildung 1. Zweidimensionales Echokardiogramm. Diese Ansicht wird als parasternale lange Achse bezeichnet. Strukturen, die dem Schallkopf am nächsten sind, werden oben im Bild dargestellt. RV = rechter Ventrikel. LV = linker Ventrikel. LA = linkes Atrium. Ao = Aorta. Die Dicke des interventrikulären Septums (B) und der inferolateralen Wand (A) werden im Bild gemessen.

Der Bildsektor wird durch die sequentielle Aktivierung der piezoelektrischen Kristalle geschaffen. Die Kristalle werden von einer Seite zur anderen aktiviert, wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Aktivierungsfolge geht von rechts nach links und dann von links nach rechts, und dies wiederholt sich schnell. Um einen Bildsektor mit einer Breite von 90° und einer Tiefe von 15 cm zu erstellen, sind ungefähr 200 Ultraschalllinien erforderlich. Dies dauert etwa 40 Millisekunden (ms). Wie bereits gezeigt (Technische Aspekte des Ultraschallbildes) nimmt die Liniendichte mit zunehmendem Abstand zum Schallkopf ab.

Abbildung 2. Der Sektor-Schallkopf erzeugt ein sektorförmiges Ultraschallfeld.
Abbildung 2. Der Sektor-Schallkopf erzeugt ein sektorförmiges Ultraschallfeld.

Der Sektor-Schallkopf und sein sektorförmiges Ultraschallfeld sind für die Echokardiographie geeignet, da das Ultraschallfeld die Rippen passieren und sich dann über einen größeren Bereich ausbreiten kann. Der Fokus kann durch Variieren der Aktivierungsreihenfolge der piezoelektrischen Kristalle eingestellt werden. Die Dichte der Ultraschalllinien nimmt mit zunehmendem Abstand zum Schallkopf ab, was sich auf die laterale Auflösung auswirkt, wie in Abbildung 3 erläutert.

Abbildung 3. Axiale und laterale Auflösung des Ultraschallbildes. Die axiale Auflösung ist entlang der Ultraschalllinien konstant. Die laterale Auflösung hängt von der Liniendichte ab, die mit zunehmender Entfernung zum Schallkopf abnimmt.
Abbildung 3. Axiale und laterale Auflösung des Ultraschallbildes. Die axiale Auflösung ist entlang der Ultraschalllinien konstant. Die laterale Auflösung hängt von der Liniendichte ab, die mit zunehmender Entfernung zum Schallkopf abnimmt.

Bildrate

Das zweidimensionale Bild muss schnell und kontinuierlich aktualisiert werden, um einen Film zu produzieren. Die Geschwindigkeit, mit der die Bilder aktualisiert werden, ist entscheidend für die Produktion eines hochauflösenden Films. Die Aktualisierungsrate wird durch den technischen Begriff „Bildrate“ (engl. frame rate) beschrieben. Die Bildrate ist die Anzahl der Bilder, die pro Sekunde angezeigt werden. Eine hohe Bildrate (d.h. viele Bilder pro Sekunde) ist wünschenswert, da sie eine bessere zeitliche Auflösung bietet.

Die Bildrate hängt von mehreren Faktoren ab. Sie hängt davon ab, wieviel Zeit für die Aussendung, Reflexion und Verarbeitung der Ultraschallwellen im Ultraschallgerät vergeht. Wie oben erwähnt, erfordert die Verwendung von 200 Ultraschalllinien zum Erstellen eines 90° breiten und 15 cm tiefen Bildes etwa 40 Millisekunden (ms). Wenn die Anzahl der Ultraschalllinien oder die Bildtiefe erhöht wird, reduziert sich die Bildrate, da für die Fertigstellung jedes einzelnen Bildes mehr Zeit erforderlich wird. Somit wird die zeitliche Auflösung durch Vergrößerung des Bildsektors reduziert. Genauso verhält es sich im gegenteiligen Fall: Die Bildrate und damit die zeitliche Auflösung können erhöht werden, indem die Bildtiefe verringert oder die Breite des Sektors reduziert wird. Um eine höchstmögliche Auflösung zu erreichen, sollten Tiefe und Breite des Bildes so gering wie möglich gehalten werden. Das Ultraschallgerät verfügt über Steuerelemente zur Einstellung von Breite und Tiefe. Es ist auch möglich, die Bildrate bis zu einem gewissen Grad anzupassen.

Das Ultraschallbild

Abbildung 4. Beispiel für ein Ultraschallbild. Diese Ansicht wird als parasternale lange Achse bezeichnet.
Abbildung 4. Beispiel für ein Ultraschallbild. Diese Ansicht wird als parasternale lange Achse bezeichnet.

Das Ultraschallbild enthält mehrere wichtige Parameter (Abbildung 4). Das EKG-Signal wird unten dargestellt und dient zur Identifizierung der Diastole und Systole, was für verschiedene Messungen erforderlich ist. Der Schallkopf selbst ist nicht im Bild zu sehen, aber die Kontur der Linse ist ganz oben im Sektorfeld (dem dunklen Bereich) zu sehen. Abbildung 4 zeigt einen blauen Kreis (die Farbe kann je nach Hersteller und Benutzereinstellungen variieren) neben dem Schallkopf. Dies ist die Seitenmarkierung, welche dem Untersuchenden hilft, sich links und rechts im Bild zu orientieren. Die Markierung entspricht der Markierung auf dem Schallkopf.

Fokus der Ultraschallstrahlen

Die höchste Auflösung des Ultraschallbildes liegt dort, wo die Breite des Ultraschallstrahls am engsten ist. Dieser Punkt wird als Fokus bezeichnet. Es ist möglich, die Fokusposition anzupassen, ohne den Schallkopf zu bewegen. Der Fokus kann durch die Modifizierung der Aktivierungsfolge der piezoelektrischen Kristalle verändert werden.

Abbildung 5. Die Dicke des Ultraschallfeldes wird hier dargestellt.
Abbildung 5. Die Dicke des Ultraschallfeldes wird hier dargestellt.

Obwohl zweidimensionale Ultraschallbilder (z.B. Abbildung 4) darauf hindeuten, dass der Ultraschallstrahl flach ist, ist der Ultraschallstrahl in Wirklichkeit 2 bis 10 mm dick (Abbildung 5). Das dargestellte Ultraschallbild ist eine abgeflachte, zweidimensionale Version des ursprünglichen dreidimensionalen Ultraschallstrahls. Daher können Strukturen, die sich in Wirklichkeit nicht nebeneinander befinden, auf dem zweidimensionalen Bild nebeneinander platziert werden.

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