2. Ausgabe 1996

Was kann mit der TEE im OP dargestellt werden und was nicht?

R. Brase

Echokardiographische Untersuchungen sind wichtige diagnostische Verfahren bei kardialen Erkrankungen. Diese Ultraschalluntersuchungen haben mehrere technische Begrenzungen, die auch für die Anwendung der transösophagealen Echokardiographie (TEE) gelten.

Die maximale Bildauflösung im TEE liegt bei etwa 1 Millimeter. Mit der TEE können in Echtzeit zweidimensionale Schwarz-Weiß-Schnittbilder des Herzens, der thorakalen Aorta sowie der zentralen Pulmonalarterie dargestellt werden. Hieraus sind Abstandsmessungen zwischen den Herzstrukturen möglich. Dichteunterschiede werden durch Graustufen wiedergegeben. Abhängig vom Winkel zwischen der Blutflußrichtung und dem Ultraschallstrahl kann man im 2D-Bild auch Blutflußrichtungen und -geschwindigkeiten abbilden sowie zwischen laminarem und turbulentem Blutstrom unterscheiden. Die TEE-Untersuchung ermöglicht somit ergänzend zu anderen Verfahren eine morphologische Beurteilung des Herzens und seiner Bewegungsabläufe.

Ultraschallgeräte können nur aus dem Anteil der Ultraschallwellen ein Bild erstellen, die nach der Aussendung vom Schallkopf auch zu diesem zurückkehren. Die Energie der Ultraschallwellen wird entweder a) abgeschwächt (Absorption, Streuung, Reflektion), b) abgelenkt, c) reflektiert oder d) gestreut. Ultraschallwellen können große Impedanzunterschiede zwischen den Geweben sehr schlecht  überwinden. Wenn Ultraschallwellen von einem starken Reflektor (z.B. Kalk, künstliche Herzklappen) zurückgeworfen werden, kommt es zu einem akustischen Schatten "hinter" dem Reflektor. Ultraschall wird durch Luft stark abgeschwächt, die Eindringtiefe und Bildqualität sinkt somit ab. Reflektion von Ultraschallwellen erfolgt am  Übergang zwischen Geweben unterschiedlicher Dichte. Gewebe, die in ihrer Dichte wesentlich von der Dichte des Wassers (höhere Dichte: Knochen, Metall; niedrigere Dichte: Luft) abweichen, sind starke Schallreflektoren und für diagnostische Ultraschallverfahren schwer durchdringbar.

Diagnostische Ultraschallverfahren sind durch die Eindringtiefe von Ultraschallwellen bzw. die  Überlagerung des ausgewerteten "Echos" durch Streusignale begrenzt. Die größte Bildtiefe handelsüblicher TEE-Sonden liegt bei 24 cm. Die Bildqualität ist patienten- und schallkopfabhängig. Schallköpfe mit niedriger Frequenz (z.B. 2,5 MHz) haben eine höhere Eindringtiefe, aber eine geringere Bildauflösung. Schallköpfe mit höherer Frequenz (z.B. 3,5 MHz) haben eine geringere Eindringtiefe, aber eine weit bessere Bildauflösung. Da die TEE-Sonde direkt hinter dem Herzen liegt und daher die Eindringtiefe nicht so groß sein muß wie bei der transthorakalen Echokardiographie, werden 5-MHz-Sonden mit hoher Bildauflösung eingesetzt. Bei gutem Sondenkontakt mit der  Ösophaguswand, bei schlanken Patienten mit günstiger Herzachsenlage lassen sich hochwertige Bilder gewinnen. Dagegen ergeben Untersuchungen stark adipöser oder emphysematöser Patienten bzw. solche mit ungünstiger Herzachsenlage (abweichend vom  Ösophagus) qualitativ schlechtere Bilder.  Ösophagusstrikturen oder -divertikel,  Ösophagitis, Zustandsbilder nach  Ösophagusbestrahlungen oder -eingriffen sind wegen des Perforations- und Blutungsrisikos Kontraindikationen für die TEE-Untersuchung.

Der Informationsgehalt der Methode ist neben den technischen Begrenzungen vom Ausbildungsstand und der Erfahrung des Untersuchers abhängig. Für eine Grundausbildung in der transösophagealen Echokardiographie muß mit einer Mindestzeit von drei Monaten gerechnet werden. In dieser Zeit sollte auch die transthorakale Untersuchungstechnik erlernt werden. Nach der Basisausbildung kommt eine zweite Lernphase. Sie besteht in der selbständigen Durchführung von ca. 100 TEE-Untersuchungen und deren Interpretation sowie Diskussion mit einem erfahrenen Untersucher. Danach soll ein Untersucher mindestens 50 TEE-Untersuchungen pro Jahr vornehmen, um seine Qualifikation zu halten (Forderungen der American Society of Echocardiography).

Bei der transösophagealen Echokardiographie liegt die Sonde im  Ösophagus oder im Magen. Die Sonden sind Miniaturschallköpfe, die auf die Spitze eines flexiblen Gastroskops montiert sind. Heute eingesetzte Sonden lassen sich nach ihren möglichen Blickebenen in monoplane (nur horizontal - 0°), biplane (horizontal - 0° und vertikal - 90°) und multiplane (0 - 180°) Sonden unterscheiden. Die Darstellmöglichkeiten hängen vom eingesetzten Sondentyp ab. Während die monoplanen Sonden auch bei Ausschöpfung aller Einstellungsmöglichkeiten des Gastroskops nur wenige Standardeinstellungen ermög-lichen, ist diese Anzahl bei den biplanen Sonden erhöht. Die Einführung der multiplanen Sonde hat einen deutlichen Fortschritt in den Untersuchungsmöglichkeiten gebracht. Sie ist für diagnostische Fragestellungen heutzutage die Sonde der Wahl. Bi- und multiplane Sonden mit gepulsten und kontinuierlichen Farbdopplermöglichkeiten integrieren alle gängigen technischen Verfahren der Sonographie.

Die hohe Bildauflösung macht die TEE zum bildgebenden Untersuchungsverfahren der Wahl bei der Diagnostik der Endokarditis. Bei der Diagnostik der Aortendissektion ist sie der Sensitivität und Spezifität der Computertomographie und Kernspintomographie in etwa ebenbürtig. Ein großer Vorteil ist die schnelle bettseitige Aussagefähigkeit. Veränderungen der Aorta unterhalb des Zwerchfelles sind mit der TEE meist nicht sichtbar.

Die Sondenlage in  Ösophagus und Magen beschränkt die Anzahl der möglichen Schallrichtungen auf das Herz und die Aorta. Die Messung von Blutströmungsgeschwindigkeiten mit dem Dopplerverfahren erfordert die Plazierung des Dopplerstrahles mit möglichst geringer Abweichung von der angeloteten Strömungsrichtung. Die mit der TEE durchgeführten Dopplermessungen lassen sich selten optimal auf die Strömungsrichtung der intrakardialen Blutströmungen ausrichten und sind daher bezüglich ihrer Genauigkeit immer mit Vorsicht zu bewerten. Oft lassen sich an stenotischen Klappen mit der transthorakalen Echokardiographie höhere Flußgeschwindigkeiten als mit der TEE messen. Die Berechnung der  Öffnungsfläche von Klappenstenosen auf der Basis von Dopplermessungen (maximale transvalvuläre Beschleunigung des Blutstroms nimmt mit abnehmender Klappenöffnung zu) bleibt wegen der vielfachen Schallfenster eine der Domänen der transthorakalen Echokardiographie. Die semiquantitative Methode der farbkodierten (blau/rot für Strömungsrichtung, mosaikfarbig für turbulenten Fluß) Darstellung der Strömungsgeschwindigkeiten ("Farbdoppler") ist ebenfalls vom Winkel Blutfluß/Dopplerstrahl abhängig. Unter Berücksichtigung des Winkels ermöglicht die Farbdopplerdarstellung eine schnelle Erkennung pathologischer Strömungsmuster und -richtungen. Turbulente Flußmuster werden in der Regel als pathologisch bewertet und sind die Basis semiquantitativer Beurteilungen von Klappeninsuffizienzen.

Die TEE ist ein sehr sensitives Verfahren zur Darstellung von Luft in der Blutbahn. So läßt sich sowohl die akzidentelle Luftembolie als auch die paradoxe Luftembolie und der Erfolg der kardialen Entlüftung nach Operationen am offenen Herzen mittels TEE leicht und zuverlässig  überprüfen. Sehr kleine Luftblasen werden heute z.B. bei der Diagnostik der Vorhofseptumdefekte als Echokontrastmittel benutzt.

Die Begrenzung auf das Schallfenster  Ösophagus / Magen erschwert auch eine optimale Ausrichtung des TEE-Ultraschallbildes in bezug auf die Herzachsen und Klappenebenen. TEE-Bilder weichen leicht von den Herzachsen ab, daher ist die Herzspitze oft nicht genau darstellbar. Messungen des Herzvolumens (unter Messung der Herzlängsachse) und Untersuchungen der Herzspitze (Aneurysma, Thrombus) sind somit problematisch.

Im einzelnen lassen sich mit der TEE folgende Strukturen darstellen:

Aortenklappe
Gute Bildauflösung, besonders mit der multiplanen Sonde gelingt eine sehr gute funktionelle Beurteilung der Klappenmorphologie und -öffnung sowie der benachbarten Strukturen. Die Beurteilung der Funktion von Kunstklappen ist zum Teil nur eingeschränkt möglich. Bei Doppelklappenersatz ist die Untersuchung schwierig, da die künstliche Mitralklappe den linksventrikulären Ausflußtrakt verschattet.

Mitralklappe
Die TEE ermöglicht eine sehr gute Bildauflösung bei der Darstellung der Mitralklappe mit einer funktionellen Beurteilung der Klappenmorphologie in ihren anatomischen Segmenten und Abgrenzung der verschiedenen zugrundeliegenden Veränderungen. Die direkte planimetrische Messung der Mitralklappenöffnung und die Messung der transvalvulären Flußgeschwindigkeit per Doppler ermöglichen eine Einschätzung einer Mitralstenose. Mitralklappeninsuffizienzen können wie auch alle anderen Klappeninsuffizienzen mit der TEE nur semiquantitativ eingestuft werden.

Die TEE mit multiplaner Sonde ist das Verfahren der Wahl zur Planung des intraoperativen chirurgischen Vorgehens und zur anschließenden Beurteilung des Erfolgs einer Klappenreparatur an der Mitralklappe. Es ist ein sensitives Verfahren zur Funktionsprüfung einer Kunstklappe, zum Ausschluß von paravalvulären Lecks und bei der Beurteilung der Vorhofseite von Kunstklappen. Problematisch ist die Einschätzung der Ventrikelseite von Kunstklappen durch die akustischen Verschattungen durch Klappenring und Segel.

Trikuspidalklappe
Auch hier bietet die TEE eine gute Bildauflösung mit funktioneller Beurteilung der Klappenmorphologie, Klappenöffnung und der semiquantitativen Einschätzung der Klappeninsuffizienz.

Pulmonalklappe
Die Pulmonalklappe ist die im TEE am schwierigsten darzustellende Klappe. Allerdings sind Erkrankungen dieser Klappe im Erwachsenenalter sehr selten.

Linker Vorhof
Der linke Vorhof ist sehr gut sichtbar. Die TEE ist das Verfahren der Wahl bei der Suche nach Thromben (z. B. bei Vorhofflimmern, Mitralstenose) und Tumoren im linken Vorhof und Herzohr. Mit der biplanen Sonde lassen sich die meisten Defekte in der Vorhofscheidewand direkt nachweisen und Flußmessungen in mehreren Lungenvenen durchführen. Eine multiplane Sonde ist günstig bei der Untersuchung eines Sinus-venosus-Defektes.

Rechter Vorhof
Der rechte Vorhof ist vom Schallkopf weiter entfernt. Daraus ergibt sich im Vergleich zum linken Vorhof eine etwas schlechtere Bilddarstellung. Die biplane transösophageale Untersuchung ermöglicht in mehreren Ebenen eine gute Darstellung des rechten Herzohres, des  Überganges zwischen Hohlvenen und Vorhof sowie einen Einblick in mehrere Zentimeter der oberen Hohlvene. Defekte in der Vorhofscheidewand sind gut darstellbar. Die TEE mit Kontrastmittel ermöglicht die Diagnose einer doppelten oberen Hohlvene mit Einmündung in den gut erkennbaren Koronarsinus.

Linke Herzkammer
Die TEE ermöglicht eine gute Darstellung und Beurteilung der regionalen Wandbewegungen des linken Ventrikels. In der horizontalen Midpapillarmuskelebene sind Versorgungsgebiete aller drei Koronararterien repräsentiert. Sie ist leicht einzustellen und auch daher die Standardebene für das Monitoring regionaler Wandbewegungsstörungen. Ischämien gehen schon vor EKG-Veränderungen mit regionalen Wandbewegungsstörungen einher. Die TEE-Betrachtung der Midpapillarmuskelebene unterscheidet unspezifische, nur im EKG auftretende Veränderungen ohne muskuläres  Äquivalent von funktionell relevanten Ausfällen in der Myokardkontraktion. Wegen der damit möglichen Rückschlüsse auf Störungen in der koronaren Blutversorgung wird die TEE in der Herzchirurgie als sensibelste Untersuchungsmethode der Ischämiediagnostik eingesetzt. Da die Sonde im OP während der Einleitung stört bzw. die Einführung der Sonde bei wachen Patienten auch mit hämodynamischen Stressreaktionen verbunden sein kann, wird die Sonde erst nach Narkoseeinleitung plaziert und vor Ausleitung entfernt. Daher kann sie nicht zur  Überwachung der Myokardfunktion während Einleitung und Ausleitung genutzt werden.

Die Beurteilung der Pumpfunktion der linken Kammer wird häufig anhand der "Ejektionsfraktion" vorgenommen. Da die Herzfunktion bei koronarer Herzerkrankung typischerweise regional stark unterschiedlich ist, ist dies kritisch zu bewerten. Bei der Verwendung der globalen Methode der Ejektionsfraktion sind ihre typischen Begrenzungen durch fehlende Einbeziehung nicht einsehbarer Areale (hyperdynam, hypodynam, aneurysmatisch) und durch die  Überschätzung der Ejektionsfraktion bei gleichzeitig bestehender Mitralinsuffizienz zu beachten. Die Betrachtung des Ventrikels in der Midpapillarmuskelebene ermöglicht neben der Kontraktilitätseinschätzung auch eine schnelle und sichere Beurteilung der Ventrikelfüllung.

Mit einer multiplanen TEE-Sonde lassen sich Abweichungen zwischen Herzachse und  Ösophagusverlauf besser ausgleichen und somit mehr Abschnitte der linken Kammer als mit den biplanen Sonden untersuchen. Die Herzspitze ist allerdings auch mit einer multiplanen Sonde nicht immer einsehbar. Eine gute Darstellung des linksventrikulären Ausflußtraktes und des Septums bei der Diagnose der subvalvulären muskulären und membranösen Aortenstenose und der erfolgreichen Korrektur der hypertroph-obstruktiven Kardiomyopathie ist möglich.

Rechte Herzkammer
Der rechte Ventrikel ist vom Schallkopf am weitesten entfernt. Durch die komplexe geometrische Gestalt entzieht sich der rechte Ventrikel einer einfachen Funktionsbeurteilung. Auf einen Wert reduzierte Angaben zur Funktion, wie etwa die Ejektionsfraktion am linken Ventrikel, sind hier nicht möglich. Die Beurteilung der rechtsventrikulären Funktion kann daher in der klinischen Praxis nur grob abgeschätzt werden.

Aorta / Koronargefäße
Die ersten 5 - 7 Zentimeter der Aorta ascendens lassen sich gut darstellen. Der Abgang und Hauptstamm der linken Koronararterie sind meist sichtbar. Das rechte Koronarostium bzw. proximale Abschnitte der großen Koronararterien sind nur in ca. 50 % der Patienten zu sehen. Alle Darstellungen von Koronargefäßen sind als tangentiale Schnitte zu bewerten. Seltene Fisteln von Koronargefäßen (angeboren, nach Herzverletzungen oder HOCM-Resektion) sind z.T. sichtbar. Im weiteren Verlauf der Aorta ascendens tritt je nach Sondentyp ein mehrere Zentimeter langer "blinder Fleck" durch den Schatten des rechten Hauptbronchus auf. Eine optimale Untersuchung des Aortenbogens wie auch die Lokalisation von Aus- und Eintrittstellen bei Aortendissektionen erfordert eine multiplane Sonde und erfaßt nicht immer alle der oft multiplen Durchtrittsstellen. Die Aorta descendens ist bis jenseits des Zwerchfelles einsehbar und läßt sich dabei abhängig vom Sondentyp in mehreren Schnittebenen darstellen. Farbdoppler und gepulste Doppler-Untersuchungen ermöglichen bei Aortendissektionen eine Unterscheidung zwischen perfundiertem und nicht perfundiertem Lumen. Trotz der vorgenannten technischen Begrenzungen ist die multiplane TEE heute in der Diagnostik der Aortendissektion eine der Angiographie und CT-Diagnostik vergleichbare Methode.

Pulmonalarterie
Der Hauptstamm der Pulmonalarterie ist gut darstellbar. Die rechte Pulmonalarterie ist mit einer multiplanen Sonde weit einsehbar, die linke Pulmonalarterie nur für etwa 1 cm. Zentrale Lungenembolien sind z. T. direkt darzustellen, indirekte Zeichen wie Rechtsherzbelastung können zur Diagnosestellung beitragen. Linksseitige und periphere Lungenembolien sind nicht direkt darstellbar. Zur HZV-Bestimmung  über Dopplermessung des Pulmonalisflusses sind eine Parallelisierung des Dopplerstrahles mit dem Blutfluß und eine zuverlässige Durchmesserbestimmung der Pulmonalarterie bzw. Aorta im zweidimensionalen Bild nötig. Da es bei beiden Ansätzen leicht zu unbemerkten Ungenauigkeiten kommen kann, ist die HZV-Messung per Dopplerverfahren kritisch zu bewerten. Die Abschätzung der Pulmonalisdrucke  über die Dopplermessung einer Trikuspidalinsuffizienz ist nur durch eine transthorakale Untersuchung möglich.

Die transösophageale Echokardiographie im OP
Die intraoperative transösophageale Echokardiographie bietet eine besondere Möglichkeit zum Erlernen der Technik. Da der Patient narkotisiert und durch die Untersuchung subjektiv nicht so belastet ist wie im Wachzustand, kann sich der Auszubildende etwas mehr Zeit lassen. Insbesondere in der Herzchirurgie ermöglicht der direkte Vergleich zwischen Erscheinungsbild der Herzstrukturen im Ultraschallbild und der Wirklichkeit am Patienten einen hohen Lerneffekt. Das wird noch unterstützt durch den Vergleich zwischen im Echo beobachteten Veränderungen und den invasiv gemessenen Daten.

Alle kardialen Strukturen sind dreidimensional. Ein Echobild ist zweidimensional. Die fehlende dritte Dimension des Echobildes wird dadurch ausgeglichen, daß man bei der Untersuchung das jeweilige Zielgebiet im Herzen aus mehreren Blickwinkeln untersucht und sich so eine dreidimensionale Vorstellung der Struktur schafft. Der Vergleich dieser gedanklichen Rekonstruktion mit der Wirklichkeit läßt sich bei der TEE in der Herzchirurgie besonders gut erlernen.

Die transösophageale Echokardiographie ermöglicht dem Anästhesisten / Chirurgen einen neuen, funktionsbezogenen Blickwinkel auf das Herz. Die TEE erhöht das Verständnis der Hämodynamik von Herzerkrankungen und ermöglicht als bildgebendes Verfahren durch die hohe Qualität der Informationen die verbesserte Erkennung therapiewürdiger Erkrankungen und ist somit in der Lage, das operative Outcome einzelner Patienten (Klappenvitien und -operationen, Endokarditiden, Shuntvitien, Aortendissektionen, Lungenembolien, Herztraumen, unklare hämodynamische Entgleisungen) signifikant zu verbessern.

Keywords
Anaesthesie, TEE, Herzchirurgie, Diagnostik

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