Sonografie

1

Sonografie

transkraniell extrakraniell

abdominell

peripher arteriell

peripher venös

echokardial

2

Physikalische Grundlagen

3

Grundbegriffe

Wellenlänge ˀAbstand zweier benachbarter Maxima

Frequenz fAnzahl Schwingungen / ZE (s)

Schallgeschwindigkeit cProdukt aus ˀ und fabhängig von Medium nicht von f

Schallintensität IAmplitude der Auslenkung aus Ruhelage

4

SchnittbildverfahrenAussendung von Ultraschallwellen in GewebeEmpfang von diesen aus diesemInfraschall vs. Ultraschall

Schallwellenschwächung bei GewebedurchtrittUrsachen: Reflexion, Brechung, Absorption, Streuung, Divergenz

Frequenzspektrum des menschlichen Gehörs16 Hz 20 kHz

5

Reflexion

Umkehr Ausbreitungsrichtung von Schallwellen an Grenzfläche zweier Medien bei gleichem Ein- und Ausfallswinkel↑ Reflexion = dicke Grenzfläche, ↑ Impedanzunterschied beider Medien

z.B. Knochen↓ Reflexion = dünne Grenzfläche, ↓ Impedanzunterschied beider Medien

z.B. Weichteilgewebe → luftgefüllte Lunge6

Reflexion

Umkehr Ausbreitungsrichtung von Schallwellen an Grenzfläche zweier Medien bei gleichem Ein- und Ausfallswinkel↑ Reflexion = dicke Grenzfläche, ↑ Impedanzunterschied beider Medien

z.B. Knochen↓ Reflexion = dünne Grenzfläche, ↓ Impedanzunterschied beider Medien

z.B. Weichteilgewebe → luftgefüllte Lunge7

Reflexion Grenzfläche Luft Haut minimieren:

Ultraschallgel!

8

Brechung

Transmission zweier Medien unterschiedlicher Impedanz bewirkt ↓ der AusbreitungsgeschwindigkeitÄnderung der Ausbreitungsrichtung

9

Brechung

Transmission zweier Medien unterschiedlicher Impedanz bewirkt ↓ der AusbreitungsgeschwindigkeitÄnderung der Ausbreitungsrichtung

10

Absorbtion

an Grenzfläche zu Medium ↑ Impedanz↑ Reibung = Wärme↓ Schallwellenamplitude

umso ↑ f desto ↑ Absorption = ↓ Eindringtiefez.B. 8-mHz-Schallkopf nur oberflächlichz.B. 2-mHz-Schallkopf in der Echokardiographie

11

Absorbtion

an Grenzfläche zu Medium ↑ Impedanz↑ Reibung = Wärme↓ Schallwellenamplitude

umso ↑ f desto ↑ Absorption = ↓ Eindringtiefez.B. 8-mHz-Schallkopf nur oberflächlichz.B. 2-mHz-Schallkopf in der Echokardiographie

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Streuung

wenn Schallwellen auf Strukturen, die kleiner als eine Wellenlänge sind, treffen, werden diese in sämtliche Richtungen „gestreut“Intensität im Vergleich zu reflektierten Echos wesentlich geringerz.B. Erythrozyten → <1ˀ→ Streuung→ ↓Iz.B. Wandstrukturen →>1ˀ→Reflexion→↑I

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Streuung

wenn Schallwellen auf Strukturen, die kleiner als eine Wellenlänge sind, treffen, werden diese in sämtliche Richtungen „gestreut“Intensität im Vergleich zu reflektierten Echos wesentlich geringerz.B. Erythrozyten → <1ˀ→ Streuung→ ↓Iz.B. Wandstrukturen →>1ˀ→Reflexion→↑I

1ˀ

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Divergenz

Öffnungswinkel der Schallwellen zueinanderabhängig vom Aufbau des Schallkopfes

15

Dopplereffekt

bei Reflexion mechanischer (oder elktomagnetischer) Wellen an einer sich bewegenden Struktur weisen auftreffende und reflektierte Wellen unterschiedliche Frequenzen auf

16

Dopplereffekt

bei Reflexion mechanischer (oder elktomagnetischer) Wellen an einer sich bewegenden Struktur weisen auftreffende und reflektierte Wellen unterschiedliche Frequenzen auf

Schallwandler

Reflektor

f1 f2

steht17

Dopplereffekt

bei Reflexion mechanischer (oder elktomagnetischer) Wellen an einer sich bewegenden Struktur weisen auftreffende und reflektierte Wellen unterschiedliche Frequenzen auf

Schallwandler

f1 f2

Reflektor

18

Dopplereffekt

bei Reflexion mechanischer (oder elktomagnetischer) Wellen an einer sich bewegenden Struktur weisen auftreffende und reflektierte Wellen unterschiedliche Frequenzen auf

Schallwandler

f1 f2

Reflektor

19

Doppler

Alias-Phänomen

tritt auf, wenn Frequenzverschiebung (Spitzengeschwindigkeiten) Nyquist-Grenze überschreitetPulsrepetitionsfrequenz(Pulswiederholungsrate) = PRF

20

Nyquist-Grenze= PRF 2

21

khz55

33

11

-1-1

-3-3

-5-5

Max. darstellbare Frequenzverschiebung

entspricht einer PRF von 12 kHz

22

Max. darstellbare Frequenzverschiebung

khz55

33

11

-1-1

-3-3

-5-5pw

Anti-Alias

über Tiffpassfilter hohe f dämpfen (bei Darstellung hoher Geschwindigkeiten schlechte Variante!)Erhöhung PRFNulllinienverschiebung (Erhöhung Darstellung in einer Richtung)

23

Anatomische Grundlagen

24

siehe Handout

25

Signalerzeugung

26

Schallwandler

Piezokristalle werden periodisch verformtdurch Anlegen Wechselspannung➤ Abgabe von Schallwellendurch auftreffende Schallwellen➤ Entstehung messbarer Spannungen

27

Sender und Empfänger

Wandlertypen I

Linearscanner (linear array)Parallelabtastung➤ hohe Auflösung➤ Große Auflagefläche

28

Wandlertypen II

Konvexscanner (curved array)Abtastung parallel konvex➤ breites Schallfeld in der Tiefe➤ begrenzte Auflösung in der Tiefe

29

Wandlertypen III

Sektorenscanner (phased array)phasenverschobene Anregung der Kristalleoder mechanische Drehung der Elementeradiale Schallausbreitung➤ Sektorenförmiges Schnittbild➤ kleine Auflagefläche bei großem Bildauschnitt

30

Signalverarbeitung

Berrechnung Tiefe reflektierter Grenzflächen

Beschaffenheit reflektierenden Gewebes31

Schallwellenlaufzeit

Ausmaß Schallwellenreflexion

Dopplersonografie

32

Prinzip

33

Dopplershift

Differenz aus Sende- und EmpfangsfrequenzDopplershift = FrequenzverschiebungFV abhängig von ➤ Sendefrequenz (konstant) ➤ Strömungsgeschwindigkeit des Blutes➤ Schallausbreitungsgeschwindigkeit (konstant) ➤ Einfallswinkel Schallstrahl (zur Gefäßachse)d.h. ↑ FV bei ↓ Winkel sowie ↑ Geschwindigkeitd.h. ↓ FV bei ↑ Winkel sowie ↓ Geschwindigkeit

34

positiv

Strömungsrichtung

Siehe DopplereffektSondenrichtung immer gegen Strömungsrichtung

35

+ FV annähernde Strömung f↑

- FV entfernende Strömung f↓

negativ

Sondenwinkel

Strömungsgeschwindigkeit = max. Ausmaß FVkann nur unter Berücksichtigung des Sondenwinkels zur Gefäßachse ermittelt werden➤ ↑ FV bei ↓ Sondenwinkeltheoretisch bei 90° keine FV➤ aufgrund von Divergenz praktisch dochForm- und Frequenzanalyse nurbei Sondenwinkeln zw. 30°- 60°mgl.

36

Dopplerverfahren

37

continuous wave

kontinuierlicher Sende -und Empfangsbetrieb (zeitgleich)benötigt 2 Schallelementekeine Tiefenselektivitätkeine Abgrenzung verschiedener Gefäße2 Gerätetypen: unidirektional und bidirektional

38

pulsed wave

diskontinuierlicher Sende -und Empfangsbetrieb (zeitversetzt)1 Schallelement im Wechsel Sender / EmpfängerTiefenselektivität über Wellenlaufzeit mgl.⤻ Abgrenzung verschiedener GefäßeVariation Sample Volume (Messvol.)mgl.Aussendeintervall der Wellenpakete = Pulsrepetitionsfrequenz PRF → Wdh. Alias

39

Farbdoppler

Farbcodierung Sektoren abhängig von Richtung, Varianz und Frequenzverschiebung

Farbalias-Phänomen bei zu niedrig gewählter PRF oder Stenose

40

+← Frequenzspektrum → -

Frequenzverschiebung

hoch mittelkeine

mittel hoch

Power-Doppler

leistungsabhängige Strömungsdarstellung (Power-Mode, Angio-Mode)keine Registrierung von Geschw. oder FVFarbcodierung nach Energiegehalt der empfangenen Wellennur1Farbe → dunkel = ↓ Amplitude;hell = ↑ Amplitudenicht winkelabhängig; kein Alias-Phänomen!Anwendung: bei kl. Gefäßen, ↓ Strömungen

41

Strömungskurve

42

Analogkurve

einfache Darstellungschmaler Ausschnitt der FrequenzinformationNulldurchgangszähler ermittelt am häufigsten vorkommende f (ähnlich einem Mittelwert)diese folgt der Analogkurve

43

Phasen

44

1) Systolische Spitzen-geschwindigkeit

2) Frühdiastolischer Rückfluss

3) Mesodiastolischer Vorwärtsfluss

4) enddiastolische Strömungs-geschwindigkeit

1 1

2

3 4

4

Spektralanalyse

Frequenzanalyse der gesamten StrömungsinformationGraustufen- oder Farbcodierung entsprechend der HäufigkeitDarstellung im Frequenz-Zeit-Diagramm

45

Durchführung der Dopplersonografiemit Druckmessung der peripheren Arterien

46

Indikationen

Screening bei kv Risikofaktoren, KHK, cerebralen DurchblutungsstörungenV.a. Verschlüsse oder StenosenpaVkAkutsymptomatikKlinikVerlaufskontrolle nach Therapie

47

Vorbereitung

Patienteneinweisung / Anamneseje nach Anforderung Extremitäten entsprechend frei machen lassen10 min Ruhphaseflache, liegende PatientenlagerungWärmeerhalt der Extremitäten

48

Durchführung

Lokalisation A. brachialis bds. Beurteilung PulsstatusBeurteilung Flussprofilsystemische systolische RR-Ermittlung

Lokalisation A. dorsalis pedis und A. tibialis posterior bdsBeurteilung Pulsstatus und FlussprofilErmittlung systolischer RR

49

Durchführung Etagendoppler

zusätzliche RR-Messung, Pulsstatuserhebung und Flussprofilbeurteilung von A. poplitea bds.Pulsstatus und Flussprofil A. femoralis communisggf. können sich manche Veränderungen erst nach Belastung deutlich manifestierenUntersuchung nach def. Belastung durchführen (Fahrradergometer ungeeignet)

50

Auswertung

51

CBQ / ABI

Cruro Brachial Quotient / Ankle Brachial IndexQuotient aus Bein-Druck und Armdruck

52

Index Bewertung

>1,2 Mediasklerose

1,2-0,9 normale Durchblutung

0,9-0,7 leichte Minderperfusion

0,7-0,5 mittelschwere Minderperfusion

<0,5 schwere Minderperfusion

Flussprofil normal

triphasische bis biphasische Kurvenformschmales Frequenzbandgroßes schallfreies Fensterenddiastolische Frequenz auf Nulllinie

53

max. syst. Strömungsgeschwindigkeit

A. subclavia 100-149 cm/s

A. femoralis c.

90-131 cm/s

A. poplitea 68-81 cm/s

Flussprofil im Strömungsjet

54

Stenosegrad <25% 25-50% 50-75% >75%

Fsys normal ↑ ↑ ↑

Fdias normal normal ↑ ↑

Spektrumbreite ↑ ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑

Schallfenster ↓ ↓↓ - -

Kurvenform bi-triphasisch bi-triphasisch monophasisch monophasisch, syst. inv. Frequenzanteile

Flussprofil poststenotisch

55

Stenosegrad <25% 25-50% 50-75% >75%

Fsys normal normal normal oder↓ ↓

Fdias normal normal ↑bei schlechter Kompensation

↑bei schlechter Kompensation

Spektrumbreite normal normal normal normal

Schallfenster normal normal normal normal

Kurvenform biphasisch biphasisch monophasisch monophasisch

Einteilung

56

Unterschenkeltyp A.tibialis posterior und/oder A. dorsalis pedis betroffen

Oberschenkeltyp A. poplitea betroffen

Beckentyp A. femoralis communis betroffen

Duplexsonografie

57

B-Flow

B = brightnessGraustufendarstellung unterschiedlicher Echoamplituden

morphologische Beurteilung vaskulärer Strukturen

58

↑← Amplitude →↓

Schwarzweiß-Duplex

59

Prinzip

Kombination aus Dopplerverfahren und zweidimensionalen SchnittbildGraustufendarstellung von nicht bewegten StrukturenCW-doppler von beweg-ten StrukturenBerechnung von Ge-schwindigkeiten aus Frequenzspektrum

60

möglich, da Berechnung Einfallswinkel zur Gefäßachse im SchnittbildUmrechnung Frequenzverschiebung in Geschwindigkeit

Geschwindigkeitsberechnung

61

αβ

Schallkopf

Gewebe

GefäßGefäßachse

Schallfeld

Farbduplex

62

Prinzip

Kombination aus farbcodierter Strömungs-information und zweidimensionalen SchnittbildGraustufendarstellung von nicht bewegten StrukturenFarbdoppler oder Power-Doppler von bewegten Strukturen

63

Durchführungshinweis

um flüssiges, hochauflösendes Bild zu erhalten→↑Bildlaufrate und ↓Sektoren-größe sowie ↓ Sample volume

64

Kontrastmittel-Sonografie

65

Prinzip

Verstärkung schwacher Ultraschallsignale durch Applikation gasgefüllter Mikrobläschenstarke Relexion an Bläschenoberfläche → hoher Kontrastkapillargängig➤ werden über die Zeit über Lunge abgeatmet

66

Sicherheit

∅ 3-7 µmGefahr Gasembolie erst ab Blasen > 1mlaufgrund geringen ∅ sowie Menge nicht zu befürchten

67

Kontrastmittel

NaCl (geschüttelt)

Sono Vue

Liminity

Optison

Levovist

Echovist

68

Echokardiografie

69

B-Mode-Verfahren

B = brightnessGraustufendarstellung unterschiedlicher Echoamplituden

morphologische Beurteilung kardialer Strukturen

70

↑← Amplitude →↓

B-Mode-Verfahren

B = brightnessGraustufendarstellung unterschiedlicher Echoamplituden

morphologische Beurteilung kardialer Strukturen

71

↑← Amplitude →↓

Schallfeld

M-Mode-Verfahren

M = motionGraustufendarstellung unterschiedlicher Echoamplituden bei kons-tanter Beschallung eines Ortesdynamische Darstellung kardialer Strukturenhohe zeitliche Auflösungz.B. Klappenfunktionsanalyse

72

↑← Amplitude →↓

Wandschichten

73

M-Mode-Verfahren

M = motionGraustufendarstellung unterschiedlicher Echoamplituden bei kons-tanter Beschallung eines Ortesdynamische Darstellung kardialer Strukturenhohe zeitliche AuflösungKlappenfunktionsanalyse

74

↑← Amplitude →↓

Auswahl eines Schallstrahlskein Schallfeld

Dopplerverfahren

CW-Doppler → Erfassung hoher Flussgeschwindigkeiten (z.B. Quantifizierung von Klappenstenosen)PW-Doppler → hohe örtliche AuflösungFarbdoppler → Erfassung von Strömungsrichtung und -eigenschaften

75

Nachsatz

simultanes 1-Kanal-EKG-MonitoringKontrastmittelgabe zur besseren Strömungsdarstellung mgl.spezielle Liege zur optimalen Patientenlagerungevtl. Liegeergometer für Stressechokardiografie

76

Transthorakale Echokardiografie

TTE

77

Indikationen

symptomatisch (z.B. Luftnot, AP)angeborene / erworbene Vitienart. / pulm. HypertonieV.a. atriale / ventrikuläre HyperthrophieHerzrhythmusstörungen unklarer GeneseBeurteilung von Klappenfunktion, -stenosen, -prothesenV.a. infektiöse EndokarditisV.a. kardialen Tumor oder ThrombusV.a. Perikarderguß, PerikarditisVerlaufskontrolle

78

Schnittebene I

79

4-KammerblickQuerschnitt von apikal (5.-6. ICR)➤ LA, RA, LV, RV ➤ Vorhofseptum halb so lang wie KammerseptumSeitenvergleichKlappenanalysePat.lagerung: halb-schräge Linkslage

Schnittebene II

80

2-KammerblickQuerschnitt von apikal (5.-6. ICR)➤ LA, LVLV-FunktionMitralklappenfunktionPatientenlagerung: halbschräge Linkslage

Schnittebene III

81

SubcostalschnittQuerschnitt von apikal in Rückenlage➤ LA, LV, RA, RVRV-FunktionTrikuspidalklappen-funktionPulmonalklappen-funktionPatientenlagerung: Rückenlage

RV

LV

LA

RA

Schnittebene IV

82

Parasternale LängsachseLängsschnittschnitt von apikal (3.-5. ICR, medioklavikulär)➤ LA, LV, RVAortenklappen-beurteilungWandvermessung im M-ModePatientenlagerung: Linksseitenlage

Hinweise bei Assistenz

OrganisationVorbereitung (EKG, Dateneingabe)Patientenlagerung (Rückenlage, Linksseitenlage)DokumentationArchivierungQualitätssicherung

83

Transösophagiale Echokardiografie

TEE (transesophageal echocardiography)

84

Indikationen

AdipositasEmbolieBrustdeformationZ.n. ThorakotomieBeurteilung Hinterwand Beurteilung linkes HerzohrBeurteilung der großen thorakalen Gefäße

85

Prinzip

Echokardiografie über modifiziertes GastroskopPhased-array-SchallkopfThermometer → Schutz vor Überhitzung (>42°C) US im mittleren Ösophagusabschnittenge Nachbarschaft zum dorsalen Herzen→↑f mgl.→ ↑ Auflösung

86

Verfahren

B-ModeM-ModeCW-DopplerPW-DopplerFarbdoppler

87

Patientenvorbereitung

Patientenaufklärung schriftl. 24 h im VorfeldnüchternFlexüleBeißschutzLokalanästhesie (Xylocain)Prämedikation→ Sedativa (z.B. Dormicum (Midazolam), Propofol)Monitoring: EKG, SpO2, ggf. RRb.B. O2-Gabe

88

Assistenz / Nachbereitung

Medikation a.A. (Sedierung, Kontrastmittel, Antidot, Buscopan)NotfallplanDokumentationDichtigkeitsprüfungWiederaufbereitung in EndoskopieQualitätssicherungArchivierung

89

Stress-Echokardiografie

ergometrisch /pharmakologisch

90

Indikationen

KHK allg.Belastungsischämienach Infarktnach PTCA

91

Belastungsformen

ergometrieschLiegeergometer (Rückenlage oder Seitenlage)Belastungssteigerung über ↑ Widerstand

pharmakologischPerfusor (Dobutamin, Dipyridamol, Atropin, Adenosin)Belastungssteigerung über Steigerung Dosierung

92

Prinzip

TTE unter Belastungkontinuierliche oder stufenweise BelastungssteigerungBeurteilung v.a. der linken HerzkammerAbbruch durch Abbruchkriterium

APHFmaxWandbewegungsstörung

93

Wandbewegungsstörungen

Normokinesienormale Wandbewegungseigenschaften

Hyperkinesiegesteigerte Wandbewegungen

Hypokinesieverminderte Wandbeweglichkeit

Akinesiehochgradige Bewegungsarmut bzw. Bewegungslosigkeit

Dyskinesieverzögerter Bewegungsbeginn bestimmter Regionen

94

95

Kardiologie, Hans Christian Lederhuber, Elsevier Urban & FischerKompendium Echokardiographie - Leitfaden zur Aus-, Fort- und Weiterbildung, Dr. med. Stefan Pfleger, Prof. Dr. med. Karl Konstantin Haase, Dr. med. Franz Metzger, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart

Doppler- und Duplexsonografie, Helmut Kopp, Malte Ludwig, Georg Thieme Verlaghttp://www.vitanet.de/f/13029/alte_struktur/herz-kreislauf/untersuchung/echokardiographie/

echokardiogramm.jpghttp://www.echobasics.de/2kb.jpg

http://www.kerckhoff-klinik.de/abteilungen/kardiologie/echokardiographie/transthorakale_echokardiographie/http://www.medlibrary.de/images/9/90/TEE_Schnitte.jpg

http://de.wikipedia.orghttp://de.wikibooks.org/wiki/Sonographie:_Herz

http://www.caritasklinik.de/_cms/401/attachment/11719_e130b58ff0042c19ae764e2bb85fcaea.jpghttp://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0079610706000824-gr34.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/UltraSonicLinearArrayTransducer.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4d/UltraSonicCurvedArrayTransducer.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/UltraSonicPhasedArrayTransducer.png

http://www.farbdoppler.de/data/data/Carotis.jpghttp://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0890509611000318-gr3.jpg

http://books.google.de/books?id=6nmUsy9N5wIC&pg=PA10&lpg=PA10&dq=Systolische+Vorwärtsströmung&source=bl&ots=nJKUZ1ZMld&sig=JzpcjZPyD_5ELw8xBmKApxpC6Z4&hl=de&sa=X&

ei=KnwfUbmIIs3ntQb_kYCIBw&ved=0CDQQ6AEwAQ#v=onepage&q=Systolische%20Vorwärtsströmung&f=false

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/PLAX_Mmode.jpg

Quellen