Sonographische Visualisierung des Führungsdrahtes und Positionierung des zentralen Venenkatheters

Nach Anlage eines zentralen Venenkatheters (ZVK) müssen prinzipiell die Katheterlage kontrolliert und ein Pneumothorax ausgeschlossen werden. Mittlerweile gibt es klare Empfehlungen für die Anwendung des Ultraschalls zur Gefäßpunktion, auch stellt dieser ein geeignetes Verfahren zum Ausschluss eines Pneumothorax dar. Die sonographische Darstellung des Führungsdrahts könnte die spätere korrekte Lage des ZVK vorhersagen und damit eine Thoraxröntgenaufnahme verzichtbar machen.

Die sonographisch geführte ZVK-Anlage ist im klinischen Alltag zu einem Standardverfahren geworden und dient einerseits dem leichteren Auffinden der Gefäße und verringert andererseits das Auftreten von Komplikationen [6, 13]. Darüber hinaus stellt die Ultraschalldiagnostik ein geeignetes Verfahren zum Ausschluss punktionsbedingter Komplikationen wie Pneumo- oder Hämatothorax dar und ist z. T. der anterior-posterioren Thoraxröntgenaufnahme überlegen [11]. In einer Metaanalyse aus dem Jahr 2018 konnte gezeigt werden, das die Sonographie zum Ausschluss von Komplikationen nach durchschnittlich 2,83 min erfolgt war; bis zur Durchführung des Röntgenbildes vergingen durchschnittlich 34,7 min [20]. Die korrekte Lage eines ZVK ist anhand unterschiedlicher Kriterien definiert, wobei üblicherweise die Lage der Katheterspitze im unteren Drittel der V. cava superior als optimal angesehen wird [21].

Eine Lagekontrolle des ZVK kann prinzipiell über verschiedene Wege erfolgen [14]: Über Jahre hinweg hat sich die EKG(Elektrokradiogramm)-Ableitung über den Führungsdraht als Option angeboten, bei richtiger Lage des Drahtes kann im EKG eine überhöhte, spitze P-Welle abgeleitet werden. Allerdings gab es auch Studien, in denen gezeigt werden konnte, dass ein überhöhtes P-Wellen-Potenzial eine Drahtfehllage nicht sicher ausschließen kann [18]. Im klinischen Alltag wird nach wie vor im Anschluss an die ZVK-Anlage eine Thoraxröntgenaufnahme durchgeführt, um so die korrekte Lage des Katheters zu bestätigen und Komplikationen auszuschließen. Eine korrekte Lage wird dabei üblicherweise angenommen, wenn sich die Katheterspitze im Röntgenbild auf Höhe der Carina als vereinfachte Landmarke projiziert [19]. Darüber hinaus ist neben der Strahlenbelastung ein wesentlicher Nachteil der Thoraxröntgenaufnahme, dass die Lagekontrolle erst nach Abschluss der Katheteranlage erfolgt und die Verifikation einer eindeutigen Fehllage dann in der Regel nur durch Entfernen des ZVK mit anschließend notwendiger neuer Punktion korrigiert werden kann. Die beste Methode zum Nachweis der optimalen Positionierung der Katheterspitze in Bezug auf die Einmündung der V. cava superior in den rechten Vorhof ist vermutlich die transösophageale Echokardiographie, wobei diese jedoch in der klinischen Routine ungeeignet ist [23]. Matsushima und Frankel propagieren, mittels Sonographie umliegender Venen um die Punktionsstelle eine Fehllage bzw. ein Abweichen des Drahts in andere Gefäße auszuschließen und so indirekt die korrekte Lage zu bestätigen, bevor der Katheter über den Draht eingeführt wird [12]. Nach wie vor bleibt jedoch beim Einführen des Drahts eine „visuelle Lücke“, die eine korrekte Positionierung des Katheters mit der propagierten Methode von Matsushima und Frankel nicht zulässt. Kim et al. gelang es in 2 prospektiven Beobachtungsstudien bereits unter Verwendung eines Mikrokonvexschallkopfes, diese visuelle Lücke zu schließen [9, 10]. Dabei konnte der „J tip“ des ZVK-Drahts direkt in der unteren V. cava superior über ein supraklavikuläres Schallfenster sowohl für den Zugang über die V. jugularis interna [10] als auch über die rechte V. subclavia [9] identifiziert werden.

In der vorliegenden Studie sollte evaluiert werden, inwiefern die korrekte i.v.-Lage und Richtung des Führungsdrahtes mittels Ultraschall über 2 aus der Notfallsonographie bekannte und standardisierte Schallfenster (transhepatisch und subkostal) bereits vor Aufdilatation für die Katheterinsertion verifiziert werden kann. Anhand der Darstellung der Drahtspitze sollte außerdem versucht werden, die korrekte Einführlänge des Katheters zur Positionierung im unteren Drittel der V. cava superior zu bestimmen.

Die vorliegende monozentrische, prospektive Beobachtungsstudie wurde nach vorheriger Genehmigung durch die Ethikkommission der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (Aktenzeichen: D 526/15) auf den 3 interdisziplinär-operativen Intensivstationen und in den Operationssälen des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein, Campus Kiel, durch die Klinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin durchgeführt. Auf eine studienspezifische Aufklärung und das Einholen einer Einverständniserklärung konnte verzichtet werden, weil keine zusätzliche aufklärungspflichtige Intervention erfolgte und die Daten vor Auswertung anonymisiert wurden.

Insgesamt sollten 100 Patienten (Alter ≥18 Jahre) mit Indikation für eine ZVK-Anlage in die Studie eingeschlossen werden. Weiteres Einschlusskriterium war eine geplante Punktion der rechten oder linken V. jugularis interna bzw. V. subclavia. Die Gefäßpunktion wurde durch ärztliches Personal nach den abteilungsüblichen Hygienestandards unter sonographischer Kontrolle durchgeführt. War bei einem Patienten die zeitgleiche Anlage mehrerer ZVK indiziert, so wurde nur die Anlage des jeweils ersten Katheters in die Studie aufgenommen. Es wurden keine weiteren expliziten Ausschlusskriterien definiert.

Insgesamt konnten von 100 eingeschlossenen Patienten nach Ausschluss doppelter Untersuchungen die Daten von n = 94 Patienten für Fragestellung 1 und n = 44 Patienten für Fragestellung 2 evaluiert werden. Die Patientencharakteristika zeigt Tab. 1, Abb. 1 das Studienflussdiagramm. Die V. jugularis interna rechts wurde am häufigsten (n = 61) punktiert, gefolgt von der V. subclavia links (n = 17), der V. subclavia rechts (n = 12) und der V. jugularis interna links (n = 4). Der Führungsdraht konnte sonographisch bei 91 von 94 Patienten (97 %) eindeutig dargestellt werden, wobei dieser bei 59 Patienten über das transhepatische Schallfenster in der V. cava inferior darstellbar war, bei 32 Patienten über das subkostale Schallfenster (n = 18 in der V. cava inferior, n = 14 im rechten Vorhof) (Abb. 2). Bei diesen 91 Patienten bestätigte auch die postinterventionelle Thoraxröntgenaufnahme die korrekte Projektion des Katheters in Richtung zum Herzen. Für den sonographischen Nachweis des Führungsdrahtes benötigten die Untersucher im Mittel 2,2 ± 1,9 min.

Bei 3 Patienten konnte der Führungsdraht sonographisch nicht identifiziert werden. Bei einem dieser Patienten wurde kein adäquates Schallfenster gefunden; bei einem weiteren Patienten konnte trotz gutem Schallfenster kein Draht identifiziert werden. Bei beiden Patienten zeigte die im Anschluss durchgeführte Thoraxröntgenaufnahme jedoch eine regelrechte Projektion des einliegenden Katheters. Nur bei dem dritten Patienten ohne sonographischen Nachweis des Drahts war der Katheter auch falsch platziert und konnte radiologisch in der gegenüberliegenden V. axillaris nachverfolgt werden. Somit lag die Sensitivität der Methode bei 0,98 (95 %-KI 0,92–0,99), die Spezifität bei 1 (95 %-KI 0,2–1) (Tab. 2).

Im 2. Studienabschnitt wurde bei insgesamt 44 der 94 Patienten die einzuführende Länge des Katheters bestimmt (Abb. 3). Bei 5 dieser 44 Patienten konnte das Verschwinden des Führungsdrahtes aus der Schallebene zwar eindeutig visualisiert werden, allerdings waren bei Punktion der V. subclavia links der jeweils eingesetzte ZVK für die optimale Positionierung im Zielbereich um bis zu 6 cm zu kurz. Die Richtung dieser 5 Katheter war in allen Fällen korrekt, die Katheterspitzen kamen allerdings an der Einmündung der V. anonyma in die V. cava superior zu liegen, ohne vollständig in die V. cava superior gelangt zu sein. Daher wurden diese 5 Patienten von der Analyse ausgeschlossen. Im Vergleich zur Thoraxröntgenaufnahme war die Katheterspitze bei 20 der übrigen 39 Patienten (51 %) korrekt im definierten Zielbereich unteres Drittel der V. cava superior platziert, bei 9 Patienten (23 %) unterhalb (Eingang rechter Vorhof) und bei 5 Patienten (13 %) oberhalb des Zielbereiches (Abb. 4). Zwei Katheter lagen mit der Spitze im rechten Vorhof, ohne jedoch entsprechend der Projektion in der Thoraxröntgenaufnahme über die Trikuspidalklappe in den rechten Ventrikel gelangt zu sein. Bei 5 Patienten konnte dagegen das Verschwinden des Führungsdrahtes aus der Schallebene nicht eindeutig gesehen werden, sodass die optimale Katheterlänge bei diesen Patienten nicht berechnet werden konnte, wobei bei einem dieser 5 Patienten die Drahtidentifikation durch einliegende Schrittmacherelektroden erschwert wurde und somit nicht eindeutig möglich wurde. In keinem der Patienten wurde der Katheter nachträglich aufgrund der Thoraxröntgenaufnahme korrigiert.

Insgesamt wurde einmal anhand der postpunktionell durchgeführten Thoraxröntgenaufnahme ein Spitzenpneumothorax als Komplikation der ZVK-Anlage diagnostiziert.

In dieser monozentrischen, prospektiven Beobachtungsstudie konnte gezeigt werden, dass bei 97 % der 94 untersuchten Patienten bei Anlage eines ZVK der Führungsdraht sonographisch durch einen zusätzlichen Untersucher über 2 aus der Notfallsonographie bekannte und klinisch standardisierte Schallfenster (transhepatisch oder subkostal) sicher identifiziert werden kann. So war neben der korrekten i.v.-Lage auch die Bestätigung der korrekten Richtung zum Herzen möglich, bevor der eigentliche Katheter über den Draht vorgeschoben wird. Dazu muss der Draht also im rechten Herzen oder der V. cava identifiziert werden, wozu dieser auch nicht weiter eingeführt werden muss, als es in der täglichen Routine ohnehin der Fall ist.

Neben der korrekten Richtung des eingeführten Katheters zum Herzen ist die Lage der Katheterspitze, d. h. die eingeführte Länge des Katheters von Bedeutung, wobei die optimale Lage nach wie vor kontrovers diskutiert wird. Letztlich wird die Lage der Katheterspitze am Übergang der V. cava superior (unteres Drittel) zum rechten Vorhof als ideal angesehen, weil dann auch Katheter von allen Gefäßzugängen parallel zur Gefäßwand der V. cava superior liegen [3, 14, 19, 21]. Im 2. Studienabschnitt wurde daher bei insgesamt 44 der 94 Patienten untersucht, ob auch die einzuführende Länge des Katheters für den einzelnen Patienten sonographisch bestimmt werden kann. Hier wurde bei Rückzug und Verschwinden der Drahtspitze aus dem jeweiligen Schallfenster die eingeführte Drahtlänge abgemessen und bei Sonographie über das transhepatische Schallfenster 4 cm, über das subkostale Schallfenster 2 cm von der Einführungslänge abgezogen. Im Anschluss wurde dann der ZVK entsprechend der optimalen Tiefe vorgeschoben. Bei 5 dieser 44 Patienten konnte das Verschwinden des Führungsdrahtes aus der Schallebene zwar eindeutig visualisiert werden, allerdings waren bei Punktion der V. subclavia links der jeweils eingesetzte ZVK für die optimale Positionierung im Zielbereich um bis zu 6 cm zu kurz. Die Richtung dieser 5 Katheter war in allen Fällen korrekt, die Katheterspitzen kamen allerdings an der Einmündung der V. anonyma in die V. cava superior zu liegen, ohne vollständig in die V. cava superior gelangt zu sein. Daher wurden diese 5 Patienten letztlich von der Analyse ausgeschlossen. Neben der Katheterlänge spielen auch die zur Punktion gewählte Vene und die Lokalisation der Punktionsstelle eine Rolle, wobei sonographisch gesteuerte Gefäßpunktionen der Vv. jugularis interna und subclavia meist weiter kranial und lateral erfolgen [14, 17]. Insbesondere bei linksseitigen Punktionen oder sehr großen Patienten empfiehlt sich daher die Verwendung längerer Katheter. Im Vergleich zur Thoraxröntgenaufnahme war die Katheterspitze bei 20 der übrigen 39 Patienten (51 %) korrekt im definierten Zielbereich unteres Drittel der V. cava superior platziert, bei 9 Patienten (23 %) unterhalb (Eingang rechter Vorhof) und bei 5 Patienten (13 %) oberhalb des Zielbereichs. Wir haben bei unserer Methode bewusst nur 2 cm nach Verschwinden des Drahts aus dem Vorhof abgezogen, damit der ZVK nicht versehentlich zu weit zurückgezogen wurde. 9 der 44 Katheter lagen laut Thoraxröntgenaufnahme relativ zu tief, am Eingang zum rechten Vorhof, wobei diese Einführtiefe von einigen Autoren ebenfalls noch als ideal angesehen wird [5] und für intensivmedizinische bzw. am Monitor überwachte Patienten aus unserer Sicht klinisch akzeptabel ist. Für nicht am Monitor überwachte Patienten auf der Normalstation sollte man zur sicheren Vermeidung der Gefahr von Rhythmusstörungen daher über das transhepatische Schallfenster ≥5 cm, über das subkostale Schallfenster ≥3 cm von der Einführungslänge abziehen. In keinem der Patienten wurde der Katheter nachträglich aufgrund der Thoraxröntgenaufnahme korrigiert.

In vielen Fällen ist die ultraschallgesteuerte Punktion der Vene für die ZVK-Anlage Routine geworden, weil sie Vorteile hinsichtlich der Erfolgsrate und Vermeidung von Komplikationen, insbesondere Pneumothorax, bietet [15, 17]. Zur sonographischen ZVK-Lagekontrolle bzw. Bestimmung der Einführtiefe gibt es im Wesentlichen 5 prospektive Studien [1, 2, 9, 10, 12]. In der Studie von Matsushima und Frankel wurde durch Ausschluss einer Fehllage des Drahts in andere Gefäßabgänge („ruling-out technique“) die korrekte Lage indirekt angenommen. Dabei konnte bei 10 von insgesamt 83 ZVK-Anlagen eine Fehllage identifiziert werden, wobei diese Ausschlussmethode mit einer durchschnittlichen Untersuchungsdauer von 10,8 min vergleichsweise lang war. Kim et al. gelang es erstmalig, den J tip des ZVK-Drahts direkt in der V. cava superior über ein supraklavikuläres Schallfenster sowohl für den Zugang über die V. jugularis interna bei 48 Patienten [10] als auch über die rechte V. subclavia bei 21 Patienten [9] darzustellen. Unter Verwendung eines Mikrokonvexschallkopfes wurde dabei die obere Gefäßwand der kreuzenden rechten Pulmonalarterie, die an die untere V. cava superior angrenzt, als Zielzone für die Positionierung der Drahtspitze definiert. In beiden Studien konnte eine gute Übereinstimmung der korrekten ZVK-Lage zu den verwendeten Referenzmethoden Thoraxröntgenaufnahme bzw. intrakardiale EKG-Ableitung, Körpergrößenformel und transösophageale Echokardiographie (TEE) gezeigt werden. In der ersten Studie von Kim et al. lag die ZVK-Spitze laut Thoraxröntgenaufnahme bei 8 Patienten oberhalb, bei 31 Patienten unterhalb und 9 Patienten auf Höhe der Carina [10]. Ein möglicher Nachteil der beschriebenen Methodik von Kim et al. ist, dass kein Standardschallkopf bzw. Standardschallfenster zum Einsatz kamen, sodass ggf. ein längeres Training erforderlich sein könnte. Die mittlere Zeitdauer zwischen 1. Ultraschallbild und Positionierung des Drahts in der V. cava superior betrug in beiden Studien 11 bzw. 9,25 min. In 2 weiteren Studien [1, 2] wurde – wie in unserer Studie – versucht, den Führungsdraht in der V. cava inferior oder den rechten Herzhöhlen darzustellen. Bedel et al. [2] konnten so in 91 von 101 Patienten den Führungsdraht in der V. cava nachweisen, was bei ihrer Auswertung einer zu unserer Studie vergleichbaren Sensitivität von 1 und einem positiv-prädiktiven Wert von 0,98 entsprach. Als Schallfenster wählten die Autoren ausschließlich das subkostale Fenster, wodurch sie bei 4 Patienten nach abdominalchirurgischem Eingriff oder ausgeprägter Adipositas das Herz nicht darstellen konnten. In der prospektiven Beobachtungsstudie von Arellano et al. [1] wurde über das apikale und subkostale Schallfenster versucht, den Führungsdraht im rechten Vorhof durch einen zusätzlichen Untersucher nachzuweisen. Die Darstellung des Drahts gelang dabei in 91 von insgesamt 100 untersuchten Patienten, wobei keine Zeitdauer angegeben wurde. In allen 3 Studien wurde dagegen nicht die korrekte Einführlänge bestimmt. In unserer Studie wurden 2 Schallfenster gewählt für den Fall, dass im 1. Schallfenster von der rechten Flanke transhepatisch der Führungsdraht nicht zu identifizieren war. Aus unserer Sicht hat das transhepatische Schallfenster den Vorteil, dass es bei dem für die ZVK-Anlage steril abgedeckten Patienten in der Regel einfach zugänglich und schnell aufzufinden ist. So war der Führungsdraht bei zwei Drittel der Patienten bereits über dieses 1. Schallfenster darstellbar. Ein systematischer Vergleich beider gewählten Schallfenster wurde allerdings nicht durchgeführt. Die Sonographie des Führungsdrahtes, die unsteril vorgenommen werden konnte, wurde wie in der Studie von Arrelano et al. [1] durch einen 2. ärztlichen Untersucher vorgenommen. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Sonographie nicht mit der ZVK-Anlage interferiert. Die mittlere Zeitdauer bis zum Nachweis des Drahts betrug dabei 2,2 min, wobei unser Studienkollektiv mit einem Body-Mass-Index (BMI) von 29 ± 9 kg/m² prä- bzw. adipöse Patienten widerspiegelte. In der Studie von Bedel et al. [2] wurden 2 Schallköpfe steril vorbereitet und die Punktion und Lagekontrolle von einer einzigen Person durchgeführt, wobei die mittlere Zeitdauer bis zur Drahtidentifikation 1,8 min betrug, bei ihrem normalgewichtigen Patientenkollektiv (BMI von 24 ± 3 kg/m²). Generell ist die Ultraschalldiagnostik von der Erfahrung des Untersuchers und der „Schallbarkeit“ des Patienten abhängig. In unserer Studie erfolgte die sonographische Untersuchung durch in der Sonographie erfahrenes ärztliches Personal, sodass bei unerfahrenen Untersuchern mit einer längeren Zeit für die Darstellung bzw. einer geringeren Erfolgsquote zu rechnen ist. Es ist jedoch durchaus denkbar, dass die Sonographie zur Drahtidentifikation auch durch geschultes, nichtärztliches Personal durchgeführt wird [7].

In unserer Studie wurde bei jedem Patienten nach der Gefäßpunktion eine Thoraxröntgenaufnahme durchgeführt. Der Zeitpunkt der Röntgenaufnahme ist immer ein Kompromiss zwischen einer zügigen Lagekontrolle vor Verwendung des Katheters und dem Ausschluss eines Pneumothorax, welcher zu diesem Zeitpunkt vielleicht noch nicht zur Darstellung kommt. Lichtenstein et al. haben gezeigt, dass insbesondere ein Pneumo- oder Hämatothorax und die Dynamik dieser Komplikationen sicher mittels Ultraschall diagnostiziert und kontrolliert werden können [11]. Unsere Studie zeigt, dass mit der sonographischen Methode über zwei standardisierte und leicht zugängliche Schallfenster eine insbesondere bei intensivmedizinischen bzw. am Monitor überwachten Patienten akzeptable Bestimmung der ZVK-Einführtiefe möglich ist. Die routinemäßige Durchführung einer radiologischen Lagekontrolle ist aus unserer Sicht somit nur noch indiziert, wenn der Nachweis des Führungsdrahtes oder der Ausschluss punktionsbedingter Komplikationen sonographisch nicht gelingt.