Schwerpunkt Herz 2015 DOI 10.1007/s00059-015-4205-7 © Urban & Vogel 2015

V. Dornberger1, 2 · H.D. Dittrich1, 2 · R. Busch1, 2 1 Klinik für Innere Medizin B, Universitätsmedizin Greifswald, Greifswald 2 Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung, Standort Greifswald, Greifswald

Echokardiographische Evaluation der systolischen linksventrikulären Funktion bei Herzinsuffizienz Wertigkeit alternativer Parameter zur Bestimmung der Ejektionsfraktion

Die Beurteilung der linksventrikulären Funktion gehört zu den täglichen Routineaufgaben des echokardiographisch tätigen Arztes, sei es bei der Abklärung von Dyspnoe, der Einschätzung der Operationsfähigkeit oder für wissenschaftliche Studien. Die eigentliche Frage nach der kardialen Kontraktilität lässt sich nichtinvasiv nur durch Surrogatparameter abschätzen. Ein solcher Surrogatparameter ist die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF). Die Bestimmung der LVEF nach der Scheibchensummationsmethode [1] gilt als Standard zur Beurteilung der linksventrikulären Funktion in der Echokardiographie. Doch in einigen klinischen Situationen spiegelt die EF nur unzureichend das Gesamtbild einer kardialen Erkrankung wider. So ist die EF beispielsweise bei regionalen Wandbewegungsstörungen, Mitralklappeninsuffizienz und hypertrophen Herzerkrankungen trotz deutlich linksventrikulärer Einschränkung lange im Normbereich. Auch bei gesunden Herzen ist die biplane EF durch falsche Annahme einer geometrischen Symmetrie oder durch verkürzende Anlotung („foreshortening“) in ihrer Validität limitiert. Des Weiteren wird in den meisten Studien eine Prävalenz von schlechter Schallqualität mit 23–31% [2] angegeben, in denen eine EF nach Simpson nicht planimetriert werden kann. Zudem ist die echokardiographische Bestimmung der EF gegenüber der Messung der EF in der kardialen Magnetresonanztomogra-

phie (Kardio-MRT), die mittlerweile als Goldstandard dient [2], aufgrund großer Inter- und Intraobservervariabilität limitiert [3]. Aber auch die Kardio-MRT hat bedeutsame Limitationen: Neben der eingeschränkten Verfügbarkeit und den hohen Kosten ist bei klaustrophobischen Patienten und Trägern von implantierbaren Kardiovertern/Defibrillatoren (ICD) oder Schrittmachern eine MRT oft nicht durchführbar. Die echokardiographische Beurteilung der linksventrikulären Funktion ist daher weiterhin die unter Routinebedingungen im täglichen Klinikalltag durchzuführende Diagnostik, die schnell und kostengünstig durch einen erfahrenen Untersucher erfolgen kann. Für eine differenzierte Beurteilung der myokardialen Kontraktilität können, außer der EF, noch andere echokardiographische Parameter bestimmt werden. Im Folgenden werden einige vorgestellt.

„Speckle tracking“ Zehn Jahre nach den ersten Publikationen [4] gehört „speckle tracking“ bereits in ei-

nigen Echokardiographielaboren zum Standarduntersuchungsprogramm. Basis für die „Speckle-tracking“-Echokardiographie (STE) ist eine Offline-Auswertung von normalen B-Bild-Sequenzen in den Standardebenen [5]. Hierbei identifiziert eine Software fleckenartige Artefakte im Myokard („speckles“) und verfolgt diese über den Herzzyklus („tracking“). Diese Artefakte entstehen durch Interferenzen zufällig auftretender Streuechos. Die Deformierung eines myokardialen Segments während eines Herzzyklus („strain“) ist die Grundeinheit der STE. Die Geschwindigkeit der myokardialen Deformierung wird „strain rate“ genannt. Es können die Werte von „strain“ und „strain rate“ einzelner Segmente und die Werte des globalen „strain“ bzw. der globalen „strain rate“ ermittelt werden. Außerdem kann die Deformation in der longitudinalen, zirkumferenziellen und radialen Ausrichtung analysiert werden. Somit kann der komplexen „Auswringbewegung“ des linken Ventrikels in der Systole besser Rechnung getragen werden als durch eine einfache Lumenverkleinerung

Tab. 1  Normalwerte „strain“ (%) im 2-D- und im 4-D-„Speckle-tracking“ [1] an 265 gesun-

den Probanden (18–76 Jahre) ohne kardiovaskuläre Erkrankungen oder Risikofaktoren 2-D Global longitudinal Global zirkumferenziell Global radial  

  -21 -22 46  

4-D Global longitudinal Global zirkumferenziell Global radial „Area strain“a

GE -19 -18 52 -33

Tomtec -20 -28 41 -32

Aufnahme mit einem GE-Echokardiographiegerät, Auswertung mit der GE-Software 4D AutoLVQ oder Tomtec 4D LV-Analysis. a“Area strain“ = Kombination aus longitudinalem und zirkumferenziellem „strain“. Herz 2015 

| 1

Schwerpunkt

Abb. 1 9 „Speckle tracking“ (GE Vivid 9), Beispielbild einer kardialen Amyloidose: Die Kurvenanalysen oben und rechts unten beschreiben den Verlauf des longitudinalen „strain“ der einzelnen Segmente im 4-, 2- und 3-KammerBlick über den Herzzyklus (AVC „aortic valve closure“); rechts unten der „bull’s eye plot“ mit dem amyloidosetypischen „apical sparing“, also erhaltenem longitudinalen „strain“ in den apikalen Segmenten

Abb. 2 8 dP/dt-Messung bei leichtgradiger Mitralinsuffizienz und hochgradig reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (Normwerte: dP/dt >1200 mmHg/s, Graubereich: 1000–1200 mmHg)

in 2 Ebenen, wie es bei der konventionellen EF-Planimetrie gemessen wird. Vorteile dieser Methode sind die sehr gute Reproduzierbarkeit und Durchführbarkeit [6]. Außerdem ist die Auswertung nicht sehr zeitaufwendig. Zudem ist sie kostengünstig, da keine speziel-

2 | 

Herz 2015

le Hardware für die in der Routinediagnostik eingesetzten Geräte erforderlich ist. Im Gegensatz zur EF sind „Strain“-Werte auch weniger vor- oder nachlastabhängig [7]. Im Vergleich zu anderen regionalen Deformationsanalysen wie dem TissueDoppler-Imaging ist die STE nicht win-

kelabhängig, und es entstehen keine sog. „Tethering“-Artefakte. Dies sind scheinbare, passive Mitbewegungen von akinetischen Segmenten durch benachbarte normokontraktile Segmente. Nachteile sind, dass eine gute Bildqualität und Bildwechselfrequenz („frame rate“ >70 Bilder/s) sowie ein Sinusrhythmus für die Aufnahme des B-Bildes vorliegen müssen. Die Software zur Auswertung ist einerseits von den Geräteherstellern selbst (QLAB™ von Philips®, Echopac™ von GE® Healthcare) oder auch von speziellen Drittherstellern (z. B. 2D-CPA von Tomtec® oder TissueTrack™ von Epsilon Imaging®) erhältlich (. Tab. 1). Das Hauptanwendungsgebiet der STE ist die regionale Wandbewegungsanalyse, z. B. bei koronarer Herzerkrankung (KHK). Aber auch bei der chronischen Herzinsuffizienz ist „speckle tracking“ ein fester Bestandteil der echokardiographischen Evaluation geworden. Am besten untersucht für die Herzinsuffizienz ist der globale longitudinale „strain“. Die subendokardialen Fasern sind vor allem in der longitudinalen Dimension ausgerichtet und werden bei vielen Erkrankungen zuerst geschädigt. Des-

Zusammenfassung · Abstract halb ist die globale longitudinale Funktion am frühesten eingeschränkt, während die zirkumferenzielle Funktion lange kompensiert und damit die EF aufrecht erhält [8]. Normalwerte für den globalen longitudinalen „strain“ werden zwischen 18,6 und 21% angegeben ([6, 9]; . Abb. 1), wobei eine niedrigere Prozentzahl für eine stärkere Verkürzung in der longitudinalen Achse spricht als eine Zahl näher an Null. Es hat sich gezeigt, dass bei gesunden Herzen die basalen Segmente einen niedrigeren longitudinalen „strain“ als die apikalen Segmente haben [6]. Hierbei ist jedoch noch nicht geklärt, ob dies ein Phänomen der kardialen Kontraktion darstellt oder methodenimmanent ist. Nicht nur der „strain“ selbst ist bei der Interpretation von Bedeutung, sondern auch die zeitliche Zuordnung. In ischämischen Segmenten wird beispielsweise ein „post-systolic shortening“, also eine Verkürzung des Segments erst nach dem Aortenklappenschluss, beobachtet [19]. Problematisch ist, dass bisher nur wenige Studien vorliegen, die die verschiedenen Softwareanbieter vergleichen [10] und die „Speckle-tracking“-Einheiten normieren. Im Januar 2015 wurde nun ein Konsensusdokument der European Society of Cardiovascular Imaging (EACVI) und der American Society of Echocardiography (ASE) publiziert, welches die Standardisierung der STE-Einheiten durch die Gerätehersteller initiiert [11].

Praktische Bedeutung von „speckle tracking“ bei Herzinsuffizienz Für die Evaluation der kardialen Kontraktilität in der Herzinsuffizienz hat sich die STE sowohl als differenzialdiagnostisches Instrument, vor allem bei Kardiomyopathien, als auch als prognostischer Marker bei manifester Herzinsuffizienz etabliert. Die biplane EF gilt als prognostischer Marker bei Herzinsuffizienz [12]. Neuere Studien zeigten jedoch, dass bei Patienten mit Herzinsuffizienz und erhaltener EF („heart failure with normal ejection fraction“, HFNEF) eine ähnlich hohe Sterblichkeit vorliegt wie bei Patienten mit Herzinsuffizienz und reduzierter EF („heart failure with reduced ejection fraction“, HFREF; [13]). Es konnte bereits ge-

Herz 2015 · [jvn]:[afp]–[alp]  DOI 10.1007/s00059-015-4205-7 © Urban & Vogel 2015 V. Dornberger · H.D. Dittrich · R. Busch

Echokardiographische Evaluation der systolischen linksventrikulären Funktion bei Herzinsuffizienz. Wertigkeit alternativer Parameter zur Bestimmung der Ejektionsfraktion Zusammenfassung Die Bestimmung der linksventrikulären Funktion ist eine zentrale Aufgabe der Echokardiographie in der Diagnostik der Herzinsuffizienz. Die etablierte Methode hierfür ist die Bestimmung der Ejektionsfraktion (EF) durch 2-D-Planimetrie mit der Scheibchensummationsmethode nach Simpson. Jedoch gibt es hierbei einige Limitationen, wie z. B. die Annahme einer geometrischen Symmetrie, die große Intra- und Interobservervariabilität, die ungenaue Bestimmung des linksventrikulären Volumens durch verkürzende Anlotung („foreshortening“) oder die eingeschränkte Schallbarkeit des Patienten. Zur genauen Bestimmung der linksventrikulären Funktion sollten deshalb ergänzend weitere echokardiographische Methoden herangezogen werden. Die Parameter der „Speckle-tracking“-Echokardiographie haben sich sowohl als wichtige prognostische Kenngrößen bei Herzinsuffizienz als auch zur diffe-

renzialdiagnostischen Abklärung bei Kardiomyopathien bewährt. Einfache und auch bei reduzierter Schallbarkeit anwendbare Marker für die linksventrikuläre Funktion sind die Bewegung des Mitralklappenanulus (MAPSE) und die Geschwindigkeit seiner Bewegung (Sm oder S‘). Bei einer Mitralklappeninsuffizienz hingegen kann die linksventrikuläre dP/dt als Ausdruck des Druckaufbaus im linken Ventrikel herangezogen werden. Nicht zuletzt ist die 3-D-Echokardiographie durch die Möglichkeit der dreidimensionalen EFBestimmung und der multivektoralen „Speckle-tracking“-Analyse ein wichtiges Werkzeug für die Evaluation der linksventrikulären Funktion. Schlüsselwörter 2-D/4-D-Echokardiographie · Systolische Funktion · Herzinsuffizienz ·   Ejektionsfraktion · „Speckle tracking“

Echocardiographic evaluation of systolic left ventricular function in heart failure. Value of alternative parameters for determination of ejection fraction Abstract Assessment of the left ventricular ejection fraction plays a key role in the echocardiographic diagnosis of heart failure. The parameter most commonly used is the ejection fraction computed with the biplane disc summation method of Simpson; however, there are numerous limitations to this method, such as the assumption of geometrical symmetry, a substantial intraobserver and interobserver variability, foreshortening of the left ventricle and insufficient image quality for endocardial tracking. Alternative parameters for the evaluation of left ventricular function should be taken into consideration. Speckle tracking echocardiography has proven to be a reliable prognostic factor and a good tool for differentiating cardiomyopathies. Simple measurements, which are al-

zeigt werden, dass der globale zirkumferenzielle „strain“ (GCS) bei ischämischer wie auch bei nichtischämischer Herzinsuffizienz einen unabhängigen prognostischen Parameter für kardiale Ereignisse darstellt [14]. Bei einem GCS von unter 10,7% traten in einer Kohorte von 201 Pa-

so feasible with poor image quality, are mitral annular plane systolic excursion (MAPSE) and the velocity of mitral annular movement (Sm or S’). In mitral regurgitation, left ventricular dP/dt represents the time to build up a certain pressure gradient and is therefore a measure of the contractile force exerted. Three-dimensional echocardiography has proven to be an important tool not only for three-dimensional measurement of the left ventricular ejection fraction but also for multivectoral speckle tracking analysis. Keywords 2-D/4-D echocardiography · Systolic   function · Heart failure · Ejection fraction · Speckle tracking

tienten mit chronischer Herzinsuffizienz unterschiedlicher Ätiologie deutlich häufiger kardiale Ereignisse auf. Bei den hypertrophen Kardiomyopathien ist durch das geringe linksventrikuläre Volumen die EF über eine lange Zeit normal bis supernormal. Bei nichtobstHerz 2015 

| 3

Schwerpunkt Ein weiteres Anwendungsgebiet für die „Speckle-tracking“-Analyse besteht in der Stratifizierung herzinsuffizienter Patienten für die Implantation von ICD und Herzschrittmacher. Patienten mit einer hohen „mechanical dispersion“, also einer breiten Streuung von „Strain“Spitzenwerten während des Herzzyklus, scheinen besonders von Arrhythmien betroffen zu sein und damit vor allem von einer ICD- bzw. CRT-D [Kombination aus Herzschrittmacher (kardiale Resynchronisationstherapie, CRT) und Defibrillator]-Implantation zu profitieren [20].

LV dP/dt (Rate des linksventrikulären Druckanstiegs)

Abb. 3 8 Sm (oder S‘), aufgenommen mittels farbkodierter Gewebedopplersonographie („color tissue Doppler imaging“, Color-TDI; a) und PW-TDI („pulse wave“ TDI; b)

ruktiver hypertropher Kardiomyopathie mit erhaltener EF konnten jedoch Abnormalitäten aller „Strain“-Komponenten nachgewiesen werden [15]. Bei kardialer Amyloidose zeigt sich im „speckle tracking“ ein typisches Bild, welches bei der differenzialdiagnostischen Abgrenzung zu anderen hypertrophen Herzerkrankungen helfen kann. In der „Bull’s-eye“-Ansicht (. Abb. 1) ist das typische „apical sparing“ zu sehen, also ein apikal gut erhaltener longitudinaler „strain“ neben eingeschränktem „strain“ in den medialen und basalen Segmenten [16].

4 | 

Herz 2015

Eine frühe Verminderung des globalen „strain“ hat sich auch bei subklinischer linksventrikulärer Dysfunktion nach Chemotherapie gezeigt. Lange bevor eine Reduktion der LVEF nachzuweisen ist, kann bereits eine Verminderung des globalen longitudinalen „strain“ diagnostiziert werden [17]. Auch nach Herztransplantation ist, selbst bei klinisch unauffälligen Patienten, ein verminderter globaler longitudinaler „strain“ ein guter unabhängiger prognostischer Marker für eine Abstoßungsreaktion [18].

Die linksventrikuläre dP/dt ist in der invasiven Kardiologie eine etablierte Größe und stellt eine der ältesten Methoden zur Abschätzung der globalen linksventrikulären Kontraktilität dar [21]. Auch echokardiographisch ist die dP/dt sehr einfach messbar und gut validiert [21, 22]. Die LV dP/dt beschreibt die Geschwindigkeit des Druckanstiegs im linken Ventrikel in der isovolumetrischen Kontraktionszeit. Voraussetzung für die echokardiographische Messung ist eine mindestens leichtgradige Mitralklappeninsuffizienz mit einer gut abgrenzbaren Hüllkurve im CW („continous wave“)-Doppler. Um die LV dP/dt echokardiographisch zu messen, sollte ein CW-Doppler-Signal mit großer zeitlicher Auflösung (200 mm/s) und einer entsprechend großzügigen Skalierung der Geschwindigkeitsachse verwendet werden. Es wird die Zeitdifferenz zwischen dem Hüllpunkt der Kurve bei 1 m/s und bei 3 m/s gemessen (. Abb. 2). Nach der modifizierten Bernouilli-Formel entspricht dies der Zeit, die der linke Ventrikel braucht, um 32 mmHg Druck aufzubauen. Die LV dP/dt errechnet sich dann als

Bei vielen Geräteherstellern ist ein Messprogramm installiert, welches die Anpassung von ms in mmHg/s automatisch vornimmt.

Tab. 2  Normalwerte MAPSE und Sm.

(Nach [29, 30]) MAPSE ♀ ♂ Sm* ♀ ♂

  >13 mm >11 mm PW-TDI 8,6±1,4 8,2±1,3

      cTDI 6,9±1,3 6,6±1,1

PW-TDI „pulse wave tissue Doppler imaging“, Color-TDI („color TDI“). *Die Werte für das linksventrikuläre LV Sm beziehen sich auf den Mittelwert aus Sm lateral, septal, inferior und anterior

Bei Vorliegen einer Dyssynchronie, wie z. B. bei Linksschenkelblock, ist diese Methode durch das Auftreten einer präsystolischen Mitralinsuffizienz nicht verwertbar. Bei einer Aortenklappenstenose werden typischerweise falsch hohe dP/dtWerte gemessen, da der Druckanstieg im linken Ventrikel durch das Ausflusstrakthindernis zu schnell zu hoch ist. Die linksventrikuläre dP/dt wird als normal interpretiert, wenn der gemessene Wert mehr als 1200 mmHg/s beträgt, ein Graubereich besteht zwischen 1000 und 1200 mmHg/s. In einer Studie von Kolias et al. [23] ging ein linksventrikulärer dP/ dt von weniger als 600 mmHg/s mit einer deutlich erhöhten Mortalität einher.

MAPSE und Sm (oder S‘) Die Messung der MAPSE („mitral annular plane systolic excursion“) basiert auf dem seit den 1980er-Jahren bekannten Prinzip der TAPSE („tricuspid annular plane systolic excursion“), die zur Funktionsbestimmung des rechten Ventrikels herangezogen wird [24]. Analog wird ein M-Mode durch den lateralen und/ oder septalen Mitralklappenannulus gelegt. Die Amplitude der diastolischen und systolischen Auslenkung spiegelt die Bewegung der jeweiligen Wand wider und kann somit für die Bewertung der globalen linksventrikulärenFunktion mit herangezogen werden. Bei der Messung sollte darauf geachtet werden, dass der M–Mode-Strahl parallel zur linksventrikulären Wand verläuft und keine postsystolische Kontraktion gemessen wird. Die große Stärke der MAPSE liegt in der schnellen und einfachen Datenaquisition, die auch bei unerfahrenen Untersuchern [25] oder schlechter Bildqualität

[26] valide Ergebnisse liefert. Deshalb ist die MAPSE vor allem in klinischen Situationen, wie auf Intensivstation oder Chest Pain Unit, ein attraktiverer Surrogatparameter für die systolische Funktion als eine biplane Planimetrie nach Simpson [27]. Die Normalwerte liegen bei über 11 bzw. 13 mm für Frauen respektive Männer ([28, 29]; . Abb. 3), wobei der Wert der lateralen MAPSE meist höher als der der septalen MAPSE ist. Eine gute Korrelation zwischen MAPSE und LVEF ist nur bei symmetrisch dilatierten linken Ventrikeln, also in Abwesenheit von regionalen Wandbewegungsstörungen, gegeben. Vor allem bei hypertrophierten Herzen ist zunächst die longitudinale Funktion eingeschränkt, während die radiale und die zirkumferenzielle Funktion noch kompensierend supernormal sind. Somit ist die MAPSE bei hypertrophen Erkrankungen häufig früher als die LVEF eingeschränkt. Eine Weiterentwicklung der MAPSE ist die Messung der systolischen Mitralklappenringbewegung (Sm oder S‘) mittels Gewebedopplersonographie („tissue Doppler imaging“, TDI). Hierzu wird entweder mittels PW („pulse wave“)-Doppler („sample volume“ 5 mm) die Maximalgeschwindigkeit des lateralen Mitralklappenrings mittels Gewebedoppler aufgenommen, oder es wird die relativ neue Methode der farbkodierten Gewebedopplersonographie (Color-TDI) angewandt (. Abb. 3). Hierbei ist zu beachten, dass die Normalwerte durchschnittlich um 20% geringer ausfallen (. Tab. 2; [30]). Auch für die Sm im Color-TDI zeigte sich eine gute Korrelation zu LVEF [31] und dP/dt [32]. In einer Studie an 185 herzinsuffizienten Patienten von Nikitin im Jahr 2006 war die Sm ein besserer prognostischer Marker (für Tod oder Transplantation) als die LVEF [33].

Tei-Index (“myocardial performance index”) Der Tei-Index ist ein Surrogatparameter für die globale systolische und diastolische Ventrikelfunktion. Seit der „myocardial performance index“ 1995 von Tei publiziert wurde, konnte in mehr als 2000 Publikationen die prognostische Bedeutung

des Index für verschiedenste Krankheitsentitäten nachgewiesen werden. Zur Bestimmung des Tei-Index sollte der PW-Doppler zunächst im linken Ventrikel über den Spitzen der Mitralklappensegel positioniert werden, und anschließend sollten mit einer langsamen Vorschubgeschwindigkeit (ca. 100– 200 mm/s) die isovolumetrische Relaxations- und die isovolumetrische Kontraktionszeit gemessen werden (. Abb. 4). Danach wird der PW-Doppler im Fünfkammerblick in den linksventrikulären Ausflusstrakt gebracht, um die linksventrikuläre Ejektionszeit zu vermessen. Zur Vereinfachung können auch alle Zeiten im Fünfkammerblick mit dem „sample volume“ des PW-Dopplers zwischen linksventrikulärem Ausflusstrakt („left ventricular outflow tract“, LVOT) und anteriorem Mitralklappensegel gemessen werden. Die Berechnung erfolgt nach

(. Abb. 4; [34]). Der Normalwert wird mit 0,40 ms oder weniger angegeben, wobei epidemiologische Daten an größeren Patientenkollektiven noch ausstehen [35, 36]. Vorteile des Tei-Index sind die einfach durchzuführende Messung sowie die hohe Reproduzierbarkeit. Ein Nachteil ist, dass der Tei-Index nur im Sinusrhythmus bestimmt werden kann. Eine weitere Limitation ist die Pseudonormalisierung des Tei-Index bei sehr hohen Füllungsdrücken [37] durch eine Verkürzung der isovolumetrischen Kontraktionszeit, vor allem bei akut dekompensierter Herzinsuffizienz [38].

4-D-Echokardiographie Die kardiologische Routinediagnostik wäre heutzutage ohne 2-D-Echokardiographie nicht denkbar. Sie stellt ein zuverlässiges und schnell durchführbares Diagnostikum dar, mit dem der Untersucher einen Überblick über kardiale Funktion, Wandbewegungsstörungen und vorliegende Vitien erhält. Allerdings wird bei der 2-D-Echokardiographie die LVEF nur in 2 Dimensionen gemessen, dabei wird von einer nicht vorhandenen symmetHerz 2015 

| 5

Schwerpunkt

Abb. 4 9 Schema zur Tei-Index-Berechnung (IVCT „isovolumetric contraction time“, IVRT „isovolumetric relaxation time“, LVET „left ventricular ejection time“, LVRT „left ventricular relative thickness“)

Abb. 5 8 2-D- und 3-D-Echokardiographie, „Single-beat“- vs. „Multislice“-Technik

rischen Geometrie des linken Ventrikels ausgegangen. Die 3-D-Echokardiographie erfasst zusätzlich eine dritte, räumliche Dimension. Bei der 4-D-Echokardiographie kommt durch die Aufnahme einer Bildsequenz die Zeit als vierte Dimension hinzu. Die 4-D-Echokardiographie stellt daher für die Bestimmung der LVEF eine gute Alternative bzw. ein hervorragendes zusätzliches Diagnostikum dar. Außerdem ist gerade bei Techniken wie dem „speckle tracking“ die 4-D-Echokardiographie von Bedeutung, da sich „speckles“ nicht nur in einer planaren 2-D-Ebene bewegen. Die 4-D-Echokardiographie kann alle Vektoren eines „speckle“ über den Herzzyklus erfassen [39]. Die Einführung der 4-D-Echokardiographie in die klinische Routine war äußerst aufwändig. Nachdem verschiedene Ebenen mit Hilfe einer 2-D-Sonde geschallt und aufgenommen wurden, konn-

6 | 

Herz 2015

ten diese dann im Postprocessing mit Hilfe einer Software zu einem 3-D-Bild rekonstruiert werden. Diese zeitaufwändige Methode war durch Veränderung der Schallkopfposition und des Herzzyklus häufig sehr ungenau. Die Entwicklung von Matrixschallköpfen stellte daher für den Einsatz der 3-D-Technologie eine wegweisende Richtung dar und ermöglichte den Beginn des „Real-time“-3-D. Diese Matrixschallköpfe besitzen im Gegensatz zu bisherigen Sektorschallköpfen mehrere Reihen von Ultraschallelementen, die einen pyramidenförmigen Sektor erfassen können [40]. Prinzipiell sind 2 verschiedene Arten der Datenaquisition zu unterscheiden (. Abb. 5). Bei der ersten Methode werden die 4 Dimensionen während eines einzigen Herzzyklus („single beat“) erfasst und als Bild rekonstruiert. Diese Möglichkeit ist durch eine relativ geringe zeitliche und räumliche Genauigkeit limitiert. Die

zweite Methode setzt Scheibchen des Gesamtbildes aus mehreren Herzaktionen zusammen. Hierzu ist eine gewisse Bildkonstanz erforderlich, weshalb EKG-getriggert in Apnoe über mehrere Herzzyklen aufgenommen wird („multibeat“). Der Vorteil ist die deutlich bessere räumliche Auflösung. Die Apnoe über mehrere Sekunden sowie eventuelle Herzfrequenzschwankungen sind jedoch limitierende Faktoren. Für die 4-D-EF-Bestimmung hat sich die „Multibeat“-Methode über mindestens 2 Herzschläge als die Methode der Wahl etabliert (. Abb. 6; [41]). Eine Metaanalyse von 2012 zeigt, dass bei der Evaluation der LVEF mittels 4-DEchokardiographie im Vergleich zum Goldstandard MRT [42] die linksventrikulären Volumina eher unterschätzt werden. Dies kommt vor allem bei sehr dilatierten Herzen, bei denen der gesamte Ventrikel nur eingeschränkt in den Sondensektor passt, zum Tragen. Im Vergleich zur 2-D-Volumenmessung ist die 4-D-Technologie jedoch eindeutig überlegen. Die LVEF wird ähnlich zuverlässig im 3-D wie im 2-D im Vergleich zum MRT gemessen, es zeigen sich jedoch weniger Intra- und Interobservervariabilitäten. Außerdem können 4-D-Messungen helfen, die Genauigkeit vor allem bei unerfahrenen Echokardiographeuren zu erhöhen [43], da verkürzte („foreshortened“) Bildeinstellungen vermieden werden können.

Fazit F Die Leitlinie der European Society of Cardiology (ESC) empfiehlt zur Diagnostik der Herzinsuffizienz an erster Stelle die Durchführung einer transthorakalen Echokardiographie. Als prominentester Vertreter zur Charakterisierung der systolischen Funktion gilt die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) nach Simpson. Einige Studien konnten jedoch zeigen, dass sowohl die prognostische Bedeutung als auch die diagnostische Wertigkeit der LVEF aufgrund großer Interund Intraobservervariabilität eingeschränkt ist. F Die hier vorgestellten zusätzlichen Parameter zur Bestimmung der systolischen LVEF stellen alternative diag-

Abb. 6 8 Beispiel einer 3-D-Ejektionsfraktionsmessung mittels 4D-LV-Analysis®-Software der Firma TomTec bei einem Patienten mit hochgradig reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (LVEF)

nostische Möglichkeiten dar. Die Methode des „speckle tracking“, des dP/ dt, der MAPSE und der Sm sowie der 3-D/4-D-Echokardiographie besitzen bei gezielten Fragestellungen und Differenzialdiagnosen wertvolle Bedeutung und sollten deshalb komplementär zur Evaluation der EF nach Simpson bestimmt werden. F Gemäß aktueller Empfehlungen der ASE und der EACVI vom Februar 2015

sollte in erfahrenen Echokardiographielaboren zur Bestimmung der LVEF die Anwendung der myokardialen Deformationsanalyse („speckle tracking“) und der 4-D-Echokardiographie erfolgen [44].

Korrespondenzadresse Dr. R. Busch Klinik für Innere Medizin B,   Universitätsmedizin Greifswald Ferdinand-Sauerbruch-Str., 17475 Greifswald [email protected]

Herz 2015 

| 7

Schwerpunkt

Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt.  V. Dornberger, H.D. Dittrich und R. Busch geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Literatur   1. Lang RM, Bierig M, Devereux RB et al (2005) Recommendations for chamber quantification: a report from the American Society of Echocardiography’s Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group, developed in conjunction with the European Association of Echocardiography, a branch of the European Society of Cardiology. J Am Soc Echocardiogr 18:1440–1463   2. Bellenger NG, Burgess MI, Ray SG et al (2000) Comparison of left ventricular ejection fraction and volumes in heart failure by echocardiography, radionuclide ventriculography and cardiovascular magnetic resonance; are they interchangeable? Eur Heart J 21:1387–1396   3. Brown J, Jenkins C, Marwick TH (2009) Use of myocardial strain to assess global left ventricular function: a comparison with cardiac magnetic resonance and 3-dimensional echocardiography. Am Heart J 157:102.e1–e5   4. Leitman M, Lysyansky P, Sidenko S et al (2004) Two-dimensional strain – a novel software for realtime quantitative echocardiographic assessment of myocardial function. J Am Soc Echocardiogr 17:1021–1029   5. Mondillo S, Galderisi M, Mele D et al (2011) Speckle-tracking echocardiography: a new technique for assessing myocardial function. J Ultrasound Med 30:71–83   6. Marwick TH, Leano RL, Brown J et al (2009) Myocardial strain measurement with 2-dimensional speckle-tracking echocardiography: definition of normal range. JACC Cardiovasc Imaging 2:80–84   7. Becker M, Kramann R, Dohmen G et al (2007) Impact of left ventricular loading conditions on myocardial deformation parameters: analysis of early and late changes of myocardial deformation parameters after aortic valve replacement. J Am Soc Echocardiogr 20:681–689   8. Stanton T, Marwick TH (2010) Assessment of subendocardial structure and function. JACC Cardiovasc Imaging 3:867–875   9. Muraru D, Cucchini U, Mihaila S et al (2014) Left ventricular myocardial strain by three-dimensional speckle-tracking echocardiography in healthy subjects: reference values and analysis of their physiologic and technical determinants. J Am Soc Echocardiogr 27:858–871.e1 10. Yuda S, Sato Y, Abe K et al (2014) Inter-vendor variability of left ventricular volumes and strains determined by three-dimensional speckle tracking echocardiography. Echocardiography 31:597–604 11. Voigt JU, Pedrizzetti G, Lysyansky P et al (2015) Definitions for a common standard for 2D speckle tracking echocardiography: consensus document of the EACVI/ASE/Industry Task Force to standardize deformation imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 16:1–11 12. Solomon SD, Anavekar N, Skali H et al (2005) Influence of ejection fraction on cardiovascular outcomes in a broad spectrum of heart failure patients. Circulation 112:3738–3744

8 | 

Herz 2015

13. Bhatia RS, Tu JV, Lee DS et al (2006) Outcome of heart failure with preserved ejection fraction in a population-based study. N Engl J Med 355:260–269 14. Cho GY, Marwick TH, Kim HS et al (2009) Global 2-dimensional strain as a new prognosticator in patients with heart failure. J Am Coll Cardiol 54:618–624 15. Serri K, Reant P, Lafitte M et al (2006) Global and regional myocardial function quantification by twodimensional strain: application in hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol 47:1175–1181 16. Phelan D, Collier P, Thavendiranathan P et al (2012) Relative apical sparing of longitudinal strain using two-dimensional speckle-tracking echocardiography is both sensitive and specific for the diagnosis of cardiac amyloidosis. Heart 98:1442–1448 17. Poterucha JT, Kutty S, Lindquist RK et al (2012) Changes in left ventricular longitudinal strain with anthracycline chemotherapy in adolescents precede subsequent decreased left ventricular ejection fraction. J Am Soc Echocardiogr 25:733–740 18. Sera F, Kato TS, Farr MJ et al (2013) Left ventricular longitudinal strain by speckle-tracking echocardiography for the detection of treatment-requiring rejection in clinically asymptomatic heart transplant recipients. J Am Coll Cardiol 61:E1028 19. Voigt JU, Lindenmeier G, Exner B et al (2003) Incidence and characteristics of segmental postsystolic longitudinal shortening in normal, acutely ischemic, and scarred myocardium. J Am Soc Echocardiogr 16:415–423 20. Haugaa KH, Smedsrud MK, Steen T et al (2010) Mechanical dispersion assessed by myocardial strain in patients after myocardial infarction for risk prediction of ventricular arrhythmia. JACC Cardiovasc Imaging 3:247–256 21. Bargiggia GS, Bertucci C, Recusani F et al (1989) A new method for estimating left ventricular dP/dt by continuous wave Doppler-echocardiography. Validation studies at cardiac catheterization. Circulation 80:1287–1292 22. Chung N, Nishimura RA, Holmes DR Jr et al (1992) Measurement of left ventricular dp/dt by simultaneous Doppler echocardiography and cardiac catheterization. J Am Soc Echocardiogr 5:147–152 23. Kolias TJ, Aaronson KD, Armstrong WF (2000) Doppler-derived dP/dt and -dP/dt predict survival in congestive heart failure. J Am Coll Cardiol 36:1594–1599 24. Kaul S, Tei C, Hopkins JM et al (1984) Assessment of right ventricular function using two-dimensional echocardiography. Am Heart J 107:526–531 25. Willenheimer R (1998) Assessment of left ventricular dysfunction and remodeling by determination of atrioventricular plane displacement and simplified echocardiography. Scand Cardiovasc J Suppl 48:1–31 26. Hu K, Liu D, Herrmann S et al (2013) Clinical implication of mitral annular plane systolic excursion for patients with cardiovascular disease. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 14:205–212 27. Bergenzaun L, Ohlin H, Gudmundsson P et al (2013) Mitral annular plane systolic excursion (MAPSE) in shock: a valuable echocardiographic parameter in intensive care patients. Cardiovasc Ultrasound 11:16 28. Elnoamany MF, Abdelhameed AK (2006) Mitral annular motion as a surrogate for left ventricular function: correlation with brain natriuretic peptide levels. Eur J Echocardiogr 7:187–198 29. Matos J, Kronzon I, Panagopoulos G, Perk G (2012) Mitral annular plane systolic excursion as a surrogate for left ventricular ejection fraction. J Am Soc Echocardiogr 25:969–974

30. Dalen H, Thorstensen A, Vatten LJ et al (2010) Reference values and distribution of conventional echocardiographic doppler measures and longitudinal tissue doppler velocities in a population free from cardiovascular disease. Circ Cardiovasc Imaging 3:614–622 31. Galiuto L, Ignone G, Demaria AN (1998) Contraction and relaxation velocities of the normal left ventricle using pulsed-wave tissue Doppler echocardiography. Am J Cardiol 81:609–614 32. Yamada H, Oki T, Tabata T et al (1998) Assessment of left ventricular systolic wall motion velocity with pulsed tissue Doppler imaging: comparison with peak dP/dt of the left ventricular pressure curve. J Am Soc Echocardiogr 11:442–449 33. Nikitin NP, Loh PH, Silva R et al (2006) Prognostic value of systolic mitral annular velocity measured with Doppler tissue imaging in patients with chronic heart failure caused by left ventricular systolic dysfunction. Heart 92:775–779 34. Tei C, Ling LH, Hodge DO et al (1995) New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: a simple and reproducible measure of cardiac function – a study in normals and dilated cardiomyopathy. J Cardiol 26:357–366 35. Karatzis EN, Giannakopoulou AT, Papadakis JE et al (2009) Myocardial performance index (Tei index): evaluating its application to myocardial infarction. Hellenic J Cardiol 50:60–65 36. Dujardin KS, Tei C, Yeo TC et al (1998) Prognostic value of a Doppler index combining systolic and diastolic performance in idiopathic-dilated cardiomyopathy. Am J Cardiol 82:1071–1076 37. Dandel M, Lehmkuhl H, Kemper D, Hetzer R (2007) Pseudonormalization tendency of the Tei index at high filling pressures – a serious limitation for its use as a myocardial performance index. Circulation 116:II_499 38. Onose Y, Fukuda N, Shinohara H et al (2004) Pseudonormalization of the TEI index in patients with left ventricular systolic dysfunction and congestive heart failure. J Echocardiogr 2:7–13 39. Luis SA, Yamada A, Khandheria BK et al (2014) Use of three-dimensional speckle-tracking echocardiography for quantitative assessment of global left ventricular function: a comparative study to threedimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 27:285–291 40. Franke A, Kühl HP, Hanrath P (2000) Bildgebende Verfahren in der Kardiologie: 3D-Echokardiographie. Z Kardiol 89:150–159 41. Macron L, Lim P, Bensaid A et al (2010) Single-beat versus multibeat real-time 3D echocardiography for assessing left ventricular volumes and ejection fraction: a comparison study with cardiac magnetic resonance. Circ Cardiovasc Imaging 3:450–455 42. Dorosz JL, Lezotte DC, Weitzenkamp DA et al (2012) Performance of 3-dimensional echocardiography in measuring left ventricular volumes and ejection fraction: a systematic review and metaanalysis. J Am Coll Cardiol 59:1799–1808 43. Chuang ML, Parker RA, Riley MF et al (1999) Threedimensional echocardiography improves accuracy and compensates for sonographer inexperience in assessment of left ventricular ejection fraction. J Am Soc Echocardiogr 12:290–299 44. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V et al (2015) Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr 28:1–39.e14

[Echocardiographic evaluation of systolic left ventricular function in heart failure: value of alternative parameters for determination of ejection fraction].

Assessment of the left ventricular ejection fraction plays a key role in the echocardiographic diagnosis of heart failure. The parameter most commonly...
864KB Sizes 0 Downloads 4 Views