Die dreidimensionale (3-D) Darstellung von Strukturen des Herzens besteht seit mehreren Jahren als Option neben der zweidimensionalen (2-D) Ultraschalluntersuchung zur Verfügung.

Die Echokardiografie kann in eine transthorakale (TTE) und eine transösophageale Echokardiografie (TEE) eingeteilt werden. Sowohl die TTE als auch die TEE können wiederum in ein zwei- und in ein dreidimensionales Verfahren unterteilt werden, sodass insgesamt vier Optionen der Herzultraschalluntersuchung bestehen: 2-D-TTE, 3-D-TTE, 2-D-TEE und 3-D-TEE. Die meisten Hersteller bieten Geräte an, welche über alle vier Optionen verfügen.

Ziel der dreidimensionalen Echokardiografie ist es, einen anatomischen bzw. chirurgischen Blick auf Herzstrukturen zu ermöglichen. Insbesondere Herzklappenerkrankungen lassen sich morphologisch dadurch besser darstellen und quantifizieren. Mittels dieser 3-D-Technologie erhält man erstmalig einen strukturellen Eindruck der Pathomorphologie bestimmter Herzklappen. Die räumliche Zuordnung pathologischer Strukturen ist im 3-D-Modus im Gegensatz zur 2-D-Echokardiografie deutlich präziser und zuverlässiger. Die 3-D-Echokardiografie führt somit zu einer Erhöhung der diagnostischen Genauigkeit. Des Weiteren erlaubt die 3-D-Technologie eine exakte morphologisch-qualitative Beurteilung sowie die Möglichkeit quantitativer Messungen (z. B. Volumenbestimmung).

Möglichkeiten der 3-D-Echokardiografie

Die 3-D-Echokardiografie basiert auf der Grundlage von speziellen Matrixschallköpfen. Die matrixförmige Anordnung der Ultraschallkristalle erlaubt erst die Erfassung eines pyramidenförmigen Ultraschallsektors. Der dreidimensionale Schallkopf lässt insgesamt drei Hauptanwendungen zu.

1 „x-Plane" Modus (Abb. 1): Hier besteht die Möglichkeit, gleichzeitig verschiedene (meist zwei) Schallebenen zu untersuchen, die in einem wählbaren Winkel zu einander stehen (Abb. 1A). Während des x-Plane ist ein Zuschalten des Farbdopplers möglich (Abb. 1B), um eine zeitliche Zuordnung von Insuffizienzjets zu anatomischen Strukturen in zwei Ebenen zu ermöglichen.

2. „3-D-Zoom" oder „Echtzeit"-Modus (Abb. 2): Untersuchung eines pyramidenartigen 3-D-Sektors (Abb. 2). Alle echokardiografischen Datensätze können während der Aufnahme oder später mittels spezieller Programme nachbearbeitet werden. Dieser Modus, bei welchem ein breiter Ultraschallsektor gewählt wird, hat im Gegensatz zum „Full-volume-Modus" eine kleinere Bildfrequenz (10-15 Hz).

3. „Full-volume"-Modus (Abb. 3): 3-D-Untersuchung mehrerer pyramidenartiger Sektoren (meist 4-7 Untersektoren). Bei diesem Modus werden mehrere Untersektoren gewählt und in 4-7 konsekutiven Herzzyklen benachbarter Volumensegmente zusammengefügt, sodass die umliegenden Strukturen genau betrachtet werden können (Bildfrequenz 25-40 Hz).

3-D-TEE am Beispiel Mitralklappenprolaps

Am Beispiel eines jungen Patienten mit Palpitationen möchten wir den Stellenwert der dreidimensionalen Echokardiografie darlegen. Die primäre transthorakale 2-D-Echokardiografie war aufgrund von schlechten Schallbedingungen nicht aussagekräftig, sodass die Indikation zur transösophagealen Echokardiografie bestand. Im Rahmen der 2-D-TEE Untersuchung im x-Plane-Modus konnten eine systolische Vorwölbung bzw. eine abnorme Protrusion des posterioren Mitralsegels (P2) nach atrial während der Ventrikelsystole mit exzentrischem Refluxjet im Farbdoppler nachgewiesen werden (Abb. 1), sodass die Diagnose eines Mitralklappenprolaps gestellt wurde. Zur weiteren räumlichen Zuordnung und Größenabschätzung des Mitralklappenprolaps erfolgte die 3-D-TEE-Untersuchung (Abb. 2 und 3), bei welcher der 2-D-TEE-Befund bestätigt werden konnte. Anhand der dreidimensionalen Darstellung war erstmalig eine genaue Größenzuordnung und Lagebestimmung des Prolapes möglich, sodass in Zusammenschau aller Befunde die Indikation zur herzchirurgischen Mitralklappenrekonstruktion gestellt wurde. Anhand dieser Falldemonstration erklärt sich gerade die Stärke der 3-D-Echokardiografie, da es dadurch gelingt, die komplexe sattelförmige Geometrie der Mitralklappe in einem plastischen Gesamtbild zu veranschaulichen. Der interventionell tätige Kardiologe und der Kardiochirurg erhalten zum einen eine orientierte Pathomorphologie in Echtzeit und zum anderen eine räumliche Beziehung zwischen prolabierenden und nicht prolabierenden Mitralsegelsegmenten.

3-D-TEE bei Klappeninterventionen

Da sowohl der „x-Plane"- als auch der „3D-Zoom"-Modus in Echtzeit erfolgen, eignen sich beide Modi neben der Diagnostik auch im Rahmen von Interventionen, wie zum Beispiel bei der perkutanen Mitralklappenrekon­struktion. Die 3-D-TEE Untersuchung im x-Plane- und im 3-D-Full-volume-Modus sind im Rahmen der perkutanen Mitralklappenrekonstruktion nicht wegzudenken. Sowohl die transseptale Punktion als auch das Prozedere während des MitraClipping erfolgen unter kontinuierlichem 3-D-TEE-Monitoring. Das intraprozedurale Monitoring und die Navigation während des Mitra­Clipping mittels 3-D-TEE gehören zum Standard dieser speziellen Intervention.

Limitationen der 3-D-Echo­kardiografie

Der routinemäßige Einsatz der 3-D-Echokardiografie ist aufgrund der hohen Gerätekosten noch deutlich limitiert. Obwohl viele Anbieter 3-D-TTE-Schallköpfe anbieten, sind diese aufgrund ihrer Größe noch sehr umständlich zu handhaben. In jüngster Zeit bieten einige Hersteller handliche 3-D-TTE-Sonden an, jedoch sei erneut auf den ökonomischen Aspekt hingewiesen.

Des Weiteren bieten die meisten 3-D-Sonden keine Dopplerfunktion an, oder es wird eine 3-D-Option ohne Möglichkeit der quantitativen Auswertung angeboten. Obwohl einige Studien die multidimensionale Echokardiografie vor die zweidimensionale Darstellung stellen, sei an dieser Stelle angemerkt, dass die unterschiedliche Expertise des Untersuchers und die Qualität der Echogeräte neben den technischen Vor­aussetzungen wesentlich zur Qualität des 3-D-Verfahrens beitragen.

Die 3-D-Darstellung der Trikuspidal- und Pulmonalklappe ist im Gegensatz zur 3-D-Darstellung von Aorten- und Mitralklappe häufig erschwert, sodass die 3-D-Echokardiografie bezogen auf das rechte Herz und seine Klappen aufgrund der komplexen Anatomie noch keinen Einzug in die klinische Routine gefunden hat.

Eine weitere Limitation ist die zeitliche und räumliche Auflösung. Im 3-D-Zoom liegt die Bildfrequenz beispielsweise einer normalgroßen Mitralklappe bei 10-15 Hz. Bei dilatiertem Mitralklappenanulus im Rahmen einer dilatativen Kardiomyopathie muss ein größerer Sektor gewählt werden; mit der Folge, dass die Bildfrequenz bis zu 6 Hz abnimmt.

Fazit

Die 3-D-Technologie in der Echokardiografie ist eine ergänzende Option zur konventionellen 2-D-Echokardiografie. Die 3-D-Echokardiografie setzt neben der hohen Expertise des Untersuchers einen finanziellen und zeitlichen Mehraufwand voraus. Die aktuell wesentliche Indikation besteht in der Beurteilung von Mitral- und Aortenklappenvitien sowie als intraprozedurales Monitoring bei katheterinterventionellen Eingriffen an der Mitralklappe.