Ultraschalldiagnostik in der Anästhesiologie

Sowohl Streuung als auch Reflektion und Absorption sind Gegebenheiten, mit denen der Schallstrahl auf seinem Weg durch das Gewebe Richtungsänderungen unterworfen wird (Abb. 1). Nicht alle Schallwellen werden an den Grenzflächen reflektiert. Es kommt zu Streuungen und Brechungen von Schallsignalen, die dann in einem zweiten Schritt für das Entstehen von Ultraschallartefakten verantwortlich sind. So entstehen z. B. am Rand von Gefäßen dorsale Randauslöschungen oder laterale Schallschatten, da Schallsignale hier stärker reflektiert werden und weniger penetrieren können. Bei der Ultraschalluntersuchung von Gefäßen wird der dorsale Anteil der Gefäße (ebenso bei Zysten und bei anderen hypoechogenen Strukturen) deutlicher sichtbar: Schallwellen können diesen Bereich besser durchdringen, es tritt eine dorsale Schallverstärkung ein.

Ähnliche Effekte finden sich natürlich auch bei axillären Plexusblockaden: Nach der Injektion von Lokalanästhestika oder bei unterschiedlichem Andruck auf die Gefäße in der Axilla ergeben sich durch die hypoechogene Flüssigkeit andere Schallmuster. Diese sind durchaus geeignet, Nervenbahnen und umliegenden Strukturen besser zu Beurteilen. Diesen Effekt kann man insbesondere bei schwierigeren Schallbedingungen nutzen, um die Details und den Verlauf von Strukturen besser zu beurteilen.

Nerven und Sehnen verhalten sich bei der Ultraschalluntersuchung anisotrop: Es ist unbedingt notwendig, dass die Schallwellen für eine detaillierte Darstelllung der Strukturen in einem orthograden Schallwinkel zu den Strukturen einstrahlen. Das bedeutet, dass mit dem Schallkopf durch geeignete Bewegungen ideale Schallwinkel gefunden werden müssen um eine optimale Anlotung zu erreichen (Abb. 2). Bei nicht exaktem 90-Grad-Schallwinkel kommt es nicht mehr zu einer ausreichenden Reflektion der emittierten Wellen. Die dann auftretende Streuung der Schallwellen führt zu einer unscharfen und diffusen Bildgebung [3].

Ähnliche Effekte der Streuung von Schallwellen finden sich aber auch bei der Darstellung von Nadeln in der Ultraschallebene. An der Oberfläche der Nadeln kommt es regelhaft zu einer deutlichen Reflektion der Wellen, auf der schallkopffernen Seite der Nadel entstehen jedoch neben Schallschatten sog. Reverberationen (Wiederholungsartefakte) mit starken Signalmustern, die die schallkopfferne Darstellung erheblich beeinträchtigen.

Da die Fortleitungsgeschwindigkeit von Schallwellen biologischen Gesetzmäßigkeiten unterliegt und die Schallbedingungen von Patient zu Patient individuell verschieden sind, ist es notwendig, dass der untersuchende Arzt manuelle Anpassungen in Bezug auf die Schallverstärkung und Schallqualität vornehmen kann und neben einem „Standard Preset“, d. h. der vom Hersteller empfohlenen Bildeinstellung, auch individuelle Bildmerkmale bei den Untersuchungen verändert und nutzt. An manuellen Korrekturen sind an allen Ultraschallgeräten neben einer Veränderung der Schallstärke auch die Anpassung der Schallleitungsverstärkung in der Tiefe („time gain control“) und die Veränderung des Bildaufbaus und der Grauwerteskalen möglich. Von einigen Ultraschallsystemen werden einige dieser Anpassungen heute im Sinne einer automatisierten Bildverarbeitung bereits mit im Ultraschallsystem eingebauten Autoanpassungsfunktionen durchgeführt.

Ein weiterer wichtiger Schritt in der Bildgebung, insbesondere im hochauflösenden Bereich, ist die Entwicklung von Konzepten des „Compound Imagings“ (Abb. 3). Dabei werden Ultraschallwellen nicht nur in einer orthograden Wellenfront abgegeben, sondern es werden auch diagonale Wellenfronten, d. h. nach anterolateral und posterolateral ins Gewebe abgegeben. Die entsprechenden Schallmuster werden nach dem Rücklauf der Signale gegeneinander ausgewertet und verrechnet. Mit den heute vorhandenen Ultraschallsystemen ist es möglich, die entstehenden drei verschiedenen Informationsebenen miteinander zu koppeln und daraus optimierte Bildinformationen zu berechnen. Die Optimierung der Signalprozessortechnik und der Bildverarbeitung ist ein entscheidender Schritt für die Entwicklung der Qualität in der Bildgebung geworden. Die wesentlichste Eigenschaft des „Compound Imaging“ ist, dass viele Artefakte unterdrückt und Organgrenzen und Substrukturen detaillierter sichtbar werden. Die Interpretation wird so vielfach eindeutiger und einfacher.

Alle Ultraschallanwendungen benötigen eine geeignete Ankopplung des Schallkopfs zum Patientengewebe. Da Luft ein schlechter Leiter mechanischer Wellen ist, muss bei der Sonographie darauf geachtet werden, dass zwischen der Schallkopfsonde und dem Gewebe eine gute akustische Ankopplung besteht. Diese akustische Ankopplung wird im klinischen Alltag durch Ultraschallgel, Kochsalzlösung oder die Anwendung von Lokalanästhetika als Kontakt- oder Kopplungsmedium erreicht [3].

Die Abschwächung von Ultraschallwellen ist sowohl vom Gewebetyp als auch von den Eigenschaften der Schallwellen abhängig.

Ultraschallfrequenz und Eindringtiefe verhalten sich umgekehrt proportional zueinander (Tab. 3).

Für die Ultraschalluntersuchung in der Anästhesie ist es notwendig, detailreiche Ultraschallbilder zu generieren. Dies wird insbesondere in der „Small-parts-Sonographie“ durch hohe Auflösungen erreicht. Das Auflösungsvermögen in Bezug auf Ultraschallwellen beschreibt den kleinsten Abstand zweier benachbarter Strukturen, die gerade noch getrennt wahrgenommen werden können. Hierbei wird zwischen einer axialen Auflösung (dem Längsverlauf der Ultraschallwelle) und einer lateralen Auflösung (der Auflösung quer zum Verlauf der Schallwellen) unterschieden (Abb. 4). Das axiale Auflösungsvermögen ist von der Schallfrequenz abhängig und beträgt bei 7,5 MHz ca. 0,2–0,3 mm. Das laterale Auflösungsvermögen ist abhängig vom Durchmesser des Schallstrahls, vom Abstand der Ultraschallwellen zueinander und der Einteilung von Fokuszonen. Bei einem Schallkopf mit 7,5 MHz beträgt das laterale Auflösungsvermögen 0,5–0,7 mm.

Die Anwendung der Fokuszonen im Gerät optimiert die Auflösung im Fokuszonenbereich. Mit der extern eingestellten Fokuszone laufen die Wellen eng zueinander und die laterale Auflösung wird in diesem Bereich deutlich verbessert. Die Fokuszonen lassen sich je nach Fragestellung individuell anpassen und verbessern die Bildqualität in den relevanten Bildbereichen deutlich.

Die Auswahl des richtigen Schallkopfs für die Untersuchung oder Intervention ist von entscheidender Bedeutung. Jeder Schallkopf hat ein spezifisches Frequenzspektrum und Anordnung der Piezokristalle (Tab. 4, 5; Abb. 5).

Mit dem B-Mode-Verfahren („brightness-modulation“) wird in der Graustufendarstellung ein zweidimensionales Schnittbild erzeugt. Den unterschiedlichen Signalwerten werden definierte Helligkeitswerte zugeordnet und das Schnittbild wird aus mehreren hundert Bildzellen pro Sekunde generiert. Die sog. Echtzeit-Schnittbild-Darstellung entsteht dann, wenn aus einzelnen Bildern sieben Sequenzen generiert werden und etwa 25–30 Bilder/s dargestellt werden. Erst dadurch können im Ablauf einer diagnostischen Untersuchung die Nadelführung, die Punktion und die Struktur lückenlos dargestellt werden.

Die Bezeichnung M-Mode steht für „motion“ (Bewegung). Die Untersuchung mit dem M-Mode ist ein altes eindimensionales Untersuchungsverfahren, bei dem die Bewegung eines genau festgelegten Ultraschallstrahls auf einer Zeitachse dargestellt wird. Die Stärke der Reflektionen des Strahls wird in der exakt definierten vertikalen Y-Achse dargestellt und zeitlich in der horizontalen X-Achse aneinandergefügt. Der Vorteil dieser Darstellung liegt darin, dass eine hohe zeitliche Auflösung existiert, weil mit diesem Schallstrahl eine hohe Wiederholungsfrequenz vorliegt. Dieses Verfahren findet insbesondere Anwendung in der Kardiographie für die Bestimmung der Septum- und Ventrikeldicke.

Der Dopplereffekt beschreibt die Frequenzänderung von Objekten in der Bewegung. Es ist ein bekannter Effekt, dass eine Frequenzerhöhung der Schallwellen bei einem Herannahen einer Schallquelle zum Empfänger stattfindet. Umgekehrt erniedrigt sich die Frequenz der Schallwellen beim Entfernen des Empfängers von der Schallquelle. Die Geschwindigkeit des Sensors verhält sich damit proportional zur Frequenzänderung. Die heute verfügbaren Schallsonden sind so konstruiert, dass sie diese Frequenzveränderungen erkennen und innerhalb des Bilds darstellen können. Wird ein kontinuierlicher Schallstrahl abgegeben, werden alle Frequenzänderungen innerhalb des Schallstrahls gemessen (kontinuierlicher Doppler, „continuous wave“, CW). Deswegen ist bei dieser Methode eine räumliche Zuordnung einer Geschwindigkeit nicht möglich. Wird dagegen der Schallstrahl in Wellenpaketen (gepulster Doppler, „puls wave“, PW) ausgesendet, kann eine Frequenzänderung innerhalb eines bestimmten Bereichs gemessen werden. Ein Farbdoppler („Colour-flow-Doppler“) sendet Pulsverdoppler mit einem 2-D-Bild und stellt somit unterschiedliche Geschwindigkeiten innerhalb eines Schallfensters unterschiedlich farbig dar.

Ein Power-Doppler gibt anstelle der Größe oder der Geschwindigkeit einer Frequenzänderung die Stärke (Intensität) der Änderung an. Mit dem Power-Doppler kann nicht auf die Richtung einer Bewegung geschlossen werden. Er hat allerdings den Vorteil, dass er außerordentlich sensibel reagiert. Der Power-Doppler eignet sich daher für die Unterscheidung zwischen Gewebe und Blutgefäßen und die Erkennung dieser verschiedenen Strukturen.

Neben der Wahl einer sinnvollen Schallebene hat die Optimierung der Geräteeinstellung eine wichtige Bedeutung. Hierbei ist es wesentlich, dass das Gerät in eine geeignete Untersuchungsposition gefahren wird und dass der Patient in geeigneter Form gelagert wird. Vom Untersucher zum Patienten und zu Ultraschallgerät sollte ein direkter Sichtkontakt bestehen. Insbesondere wenn Interventionen durchgeführt werden, sollten die Punktionsebene, die Schalleben und der Bildschirm in einem geeigneten Arbeitsbereich liegen.

Es gibt mehrere Konzepte, wie die Nadel im Verhältnis zur Schallebene geführt werden kann. Zielführend sind zwei grundlegende Techniken, mit denen die Nadelführung im Ultraschallbild koordiniert wird:

Bei der Kurzachsentechnik wird die Punktionsnadel von der Schallkopfmitte in einem Abstand von 1,0–1,5 cm in einem Winkel von etwa 40–50° eingestochen und erreicht in der Regel die Schallebene in einer Tiefe von 1,0–1,5 cm. Da es bei der Kurzachsentechnik ein Ziel ist, die Nadelspitze darzustellen, muss hier ständig versucht werden, mit der Schallebene die Nadelspitze zu detektieren, um ein Vorschieben der Nadel über die Schallebene bis zum Nadelschaft zu vermeiden. Durch ein Kippen des Schallkopfs sollen Ultraschallebene und Nadelspitze so zusammengeführt werden, dass im Idealfall die Spitze während des Vorschubs konsequent dargestellt werden kann. Ein Vorteil ist, dass nur ein sehr kurzer Punktionsweg bei der Nadelführung existiert und dass nur wenige Artefakte bei der Nadelvorschubtechnik den Punktionsablauf beeinträchtigen. Wesentlicher Nachteil des Verfahrens ist die Schwierigkeit, in jedem Fall die Nadelspitze zu detektieren. Hier sind intensive Punktionsübungen erforderlich, um eine qualitativ hochwertige und sichere Punktion zu gewährleisten. Großes Problem bei diesem Vorgehen ist, dass – falls die Nadel zu weit vorgeschoben wird – statt der Nadelspitze der Nadelschaft abgebildet wird, was aus Sicherheitsgründen streng zu vermeiden ist.

Im Unterschied dazu wird in der Langachsentechnik die Nadel in der Längsachse geführt und gleichzeitig das Zielobjekt im Ultraschallbild eingestellt. Problem hierbei ist es sowohl das Zielobjekt als auch die Nadel in einer Ebene adäquat so zu führen, dass insbesondere bei schwierig darzustellenden Strukturen der Nerv im Querschnitt dargestellt und gleichzeitig die Nadel in der Längsachse geführt wird. Ein weiteres Problem bei der Punktion mit der Langachsentechnik ist, dass sichtbare Wiederholungsartefakte unterhalb der Nadel entstehen, die zu deutlichen Einschränkungen des Sichtfelds führen. Der große Vorzug dieser Technik liegt darin, dass im Idealfall der Punktionsvorgang vom Einführen der Nadel ins sichtbare Schallfeld bis zum Erreichen des Zielpunkts verfolgt werden kann und somit der komplette Punktionsweg von Nadelspitze und Schaft dargestellt werden kann. Dieser Ablauf ist aber technisch aufwändig.

Für die Punktion ist es wichtig, sich vorher für eine der beiden Punktionstechniken anhand folgender Fragen zu entscheiden [3]:

Die hier genannten Techniken beschreiben bisher den freihändigen Umgang mit einer Nadel. Es ist auch möglich, einen zusätzlichen Nadelhalter für die Führung der Nadel im Verhältnis zum Ultraschallkopf zu verwenden, der seitlich am Ultraschallgerät montiert werden kann. Mit diesen Nadelführungen kann die Nadel innerhalb der Ultraschallebene vorgeschoben werden. Bei der Langachsentechnik ist es dann möglich, dass die Nadel in der erwarteten Ebene liegt. Größter Nachteil bei diesem Vorgehen ist allerdings, dass nach dem Einstich der Nadel kleinere Positionsveränderungen des Schallkopfs nicht mehr möglich sind. Die Nadel fixiert den Halter und den Schallkopf am Patienten und begrenzt damit die Bildgebung. Dies ist besonders in bewegungssensitiven Regionen im Bereich von Extremitäten bei der Punktion von Nervenstrukturen problematisch.

Die Anwendung der Ultraschalltechnik für ultraschallgestützte Interventionen ist ein komplexer Vorgang, der verschiedene technische Kenntnisse und praktische Fähigkeiten miteinander kombiniert, sodass hier Bildinterpretation und Führung von Schallkopf und Nadel zeitgleich durchgeführt und koordiniert werden. Das Ultraschallbild ist im Gegensatz zu anderen Bildgebungsverfahren ein Interpretationsbild, das aus Schallwellen generiert wird und keine reale Abbildung der Anatomie darstellt. Das bedeutet im klinischen Alltag, dass neben den klassischen anatomischen Kenntnissen die Sonoanatomie, d. h. die Zuordnung von anatomischen Strukturen zu Schallbildern, erlernt und umgesetzt werden muss.

Der Ultraschalluntersucher braucht neben guten Anatomiekenntnissen eine schnelle Auffassungsgabe und ein umfassendes Wissen zur Strukturerkennung. Dazu kommt, dass das Erkennen von sonographischen Artefakten beherrscht werden muss. In der Kombination der Interpretation der Ultraschallbilder muss der Anwender vorteilhafte Ultraschallbilder der wichtigsten Strukturen erzeugen. Hier wird noch einmal auf die Möglichkeiten für die Maßnahmen zur Bildoptimierung und Geräteeinstellung für Ultraschallsysteme hingewiesen. Ein weiterer Schritt ist die Planung eines geeigneten Zugangs zu den Zielstrukturen und schließlich muss die Führung der Nadel unter Sicht beherrscht werden.

Hierbei sind ein Zusammenspiel der manuellen Nadelführung und das Anpassen der Schallebene durch die Schallkopfbewegung (Abb. 2; Abschn. 1.1) und die optimale Modifikation der Schallebene notwendig. Nadel und Schallkopf müssen bei einer bestmöglichen Geräteeinstellung kontinuierlich so aufeinander abgestimmt werden, dass der Punktionsvorgang und die ultraschallgestützte Intervention sicher ablaufen. Im Rahmen eines dynamischen Geschehens erfolgen die Darstellung der individuellen Anatomie, die Durchführung der Punktion und die Applikation von Medikamenten unter Sicht. Dabei ist es wichtig, den Punktionsablauf einschließlich der Ausgangs- und Endsituation zu dokumentieren. Dies dient langfristig der Qualitätssicherung zukünftiger Interventionen.

Die TEE ist im Vergleich zur transthorakalen Technik aufwändiger, invasiver und komplikationsträchtiger. Die Untersuchung mit einer TEE ist nur bei wenigen Patienten sinnvoll. Indikationen ergeben sich, wenn die transthorakale Diagnostik (Tab. 7) technisch nicht möglich ist oder keine ausreichende Sicherheit bietet, so z. B. bei erheblicher Adipositas, Lungenemphysem, dem Verdacht auf eine Endokarditis oder Vorhofthromben. Absolute Kontraindikationen für die TEE sind der unzureichende Ausbildungsstand des Untersuchers, operative Eingriffe am Magen oder Ösophagus vor weniger als 6 Wochen, Ösophagusfisteln, Engstellen oder Tumore.

Nach den Richtlinien verschiedener Fachgesellschaften werden 20 Schnittebenen definiert und in einem kompletten Untersuchungsgang zusammengefasst. Hier werden die Schnitte durch die Position des Transducers (transgastrisch, mittösophageal, tieftransgastrisch und hochösophageal), durch die Beschreibung der Schnittebene (Kurz- und Langachse) und durch die anatomische Hauptstruktur, die im Schnittbild dargestellt wird, unterschieden (Kap. „Kardiozirkulatorisches und respiratorisches Monitoring“).

Bei beatmeten Patienten kann die TTE-Untersuchung schwierig sein. In Folge der verbesserten technischen Geräteausstattung ist inzwischen die Versagerquote deutlich gesunken und beträgt 10–15 % [8‐10].

Beim schwerkranken Patienten werden von der Grundeinstellung her Schallfenster genutzt, die auch in der Kardiologie verwendet werden. Die Untersuchung wird – falls möglich – in Linksseitenlage durchgeführt, und man versucht im Zwischenrippenbereich oder subxyphoidal ein geeignetes Schallfenster zur Darstellung des Herzens zu erreichen. Hiermit ist bei 97 % der Patienten eine nützliche Bildeinstellung möglich (Abb. 8; [11]).

Insgesamt werden bei der transthorakalen Untersuchung 3 wichtige Schnittebenen verwendet (Abb. 9 und 10):

Während mit der parasternalen Untersuchung Längs- und Querschnitte des Herzens beobachtet werden, kann in der apikalen und in der subkostalen bzw. subxyphoidalen Anlotung das Herz im Vierkammerblick untersucht werden. Die subkostale Anlotung spielt primär beim Beatmungspatienten eine wichtige Rolle. Sie erlaubt das Auffinden der V. cava inferior am Lebervenenstern und im weiteren Schwenken den Blick auf das gesamte Herz [13].

Das Herz kontrahiert, bedingt durch den bandförmigen Muskelaufbau, in sehr komplexer Weise: Es zieht sich radiär zusammen, verkürzt sich und rotiert in der Kontraktion (transversale, longitudinale und torsionale Pumpfunktion). Der rechte und linke Ventrikel haben einen unterschiedlichen muskulären Aufbau, sodass sie auch im kontraktilen Verhalten differieren. Diese Komplexität kann durch die etablierten Messmethoden nur unvollkommen widergespiegelt werden [14]. Die systolische Pumpfunktion wird durch viele Faktoren wie z. B. Vor- und Nachlast oder den Sympathikotonus beeinflusst und variiert entsprechend. Nicht zuletzt besteht selbst bei erfahrenen Sonographikern eine hohe Untersucherabhängigkeit bei der genauen Bestimmung der Ejektionsfraktion. Gebräuchliche echokardiographische Messmethoden der linksventrikulären Auswurffraktion beziehen sich auf die Bestimmung des enddiastolischen und endsystolischen Volumens (Scheibchensummationsmethode nach Simpson als Referenzmethode) oder des Durchmessers („fractional shortening“; [15]). Mittels M-Mode und Gewebedoppler kann anhand der Bewegung des Mitralklappenringes insbesondere die longitudinale Pumpfunktion des linken Ventrikels abgeschätzt werden.

Das Herzzeitvolumen lässt sich bei bekanntem Durchmesser des linksventrikulären Ausflusstraktes über eine Bestimmung des Geschwindigkeits-Zeit-Integrals des Blutflusses erheben [8]. Die echokardiographischen Messungen korrelieren gut mit den Werten aus der Thermodilution [16].

In der Routine wird man primär v. a. auf das „eye balling“ – einer visuellen Kontraktilitätsabschätzung – zurückgreifen. Dies beinhaltet die Einteilung der kardialen Pumpfunktion in leicht-, mittel- oder höhergradig reduziert. Geübte Untersucher können visuell relativ sichere Aussagen treffen. Der Erfahrene kann die Kontraktilität auch bei eingeschränkter Bildqualität, bei regionalen Wandbewegungsstörungen, schräger oder subkostaler Anlotung genau und schnell abschätzen [17].

Für die echokardiographische Untersuchung wird ein Sektorschallkopf verwendet. Niedrige Frequenzen erlauben eine hohe Eindringtiefe. Das kegelförmige Schallfenster bietet darüber hinaus eine gute Übersicht. Die Untersuchung und Beurteilung des linken Ventrikels durch den parasternalen Längsschnitt (Abb. 11 und 12) und den apikalen Vierkammerblick hat eine zentrale Stellung in der kardiologischen Echographie. Es werden die Morphologie und die Funktion des Ventrikels untersucht (regionale Wanddicke, Muskelmasse, endsystolische und diastolische Durchmesser und Volumina).

Im parasternalen Längsschnitt kann die globale Kontraktilität beurteilt werden (hyperkontraktil, normal, mäßig, eingeschränkt). Der M-Mode dient für die Berechnung der Verkürzungsfraktion des linken Ventrikels (Abb. 13).

Die Verkürzungsfraktion („fractional shortening“, FS) wird alternativ für die Messung der Kontraktilität anstelle der Berechnung der Ejektionsfraktion verwendet und ergibt sich aus:Der Normbereich beträgt 25–45 %.

Die diastolische Pumpfunktion insbesondere des linken Herzens ist eine wichtige Ursache der Herzinsuffizienz. Bei kritisch Kranken ist dieses Problem eher häufig anzutreffen. Patienten mit einer deutlichen diastolischen Funktionsstörung sind hinsichtlich ihrer Vorlasttoleranz eingeschränkt. Die Kompensationsfähigkeit des Herzens ist insbesondere bei Tachykardien reduziert. Infolge der Diastolenverkürzung verstärkt sich die Füllungsbehinderung des linken Ventrikels, verbunden mit der Gefahr einer Lungenödementwicklung. Inzwischen gibt es Hinweise, dass sich diastolische Funktionsstörungen auch auf das Outcome septischer Schockpatienten auswirken [19].

Hinweise zur Abschätzung der diastolischen Funktion ergeben sich aus den Dopplerflussprofilen über der Mitralklappe, deren zweigipflige Öffnung durch die früh- und spätdiastolischen Eigenschaften des linken Ventrikels beeinflusst wird [13].

Rechtsventrikuläre Funktionsstörungen sind in der Intensivmedizin häufig. Sie treten in Folge einer Lungenthrombembolie auf und sind auch bei Sepsis, ARDS, beatmungsassoziiert oder im Rahmen von Hinterwandinfarkten zu finden. Visuell nimmt das rechte Herz im Vierkammerblick ein Drittel des Durchmessers im Vergleich zum linken Ventrikel ein. Bei einer Dilatation gleicht es sich in der Größe dem linken Ventrikel an oder überschreitet diese [20]. In der schweren Rechtsherzinsuffizienz entwickelt der rechte Ventrikel eine Kugelform und drängt den linken Ventrikel in D-Form zur Seite. Kontraktilitätsabschätzungen sind infolge der schalenförmigen Konfiguration limitiert.

Zuverlässige Formeln für die Volumenbestimmung existieren nicht. Praktikable Möglichkeiten einer Kontraktilitätsdarstellung bestehen in der Vermessung der systolischen Bewegung des Trikuspidalklappenrings analog der Mitralklappe in Bezug auf den linken Ventrikel. In der Akutmedizin hat die Abschätzung des systolischen pulmonalarteriellen Drucks über die insuffiziente Trikuspidalklappe Bedeutung. Die systolische Rückflussgeschwindigkeit durch die Klappe stellt ein Maß für den systolischen pulmonalarteriellen Druck dar, gegen den der rechte Ventrikel sein Blut auswirft [21].

Ziel einer Flüssigkeitstherapie ist die Normovolämie mit einer ausreichenden Gewebeoxygenierung, denn sowohl eine Hypo- und als auch eine Hypervolämie können das Outcome eines Patienten verschlechtern.

Auf der Intensivstation reagieren nur 50 % von kreislaufinstabilen Patienten positiv auf eine Volumengabe. Die zentrale Frage lautet, welcher Patient von einer Volumengabe profitiert („responder“ oder „non-responder“?).

Ultraschalltechniken bieten ebenfalls Möglichkeiten zur Untersuchung der Volumenreagibilität. Zur Anwendung kommen der Ösophagusdoppler [22], die TEE [23] und die TTE [24, 25].

Bei der TEE wird die atemabhängige Änderung des V.-cava-superior-Durchmessers bestimmt (V. cava collapsibility index). Der Reiz an der subkostalen transthorakalen Messung (Abb. 14) mittels TTE liegt in der schnellen und einfachen Durchführbarkeit. Die V. cava inferior wird 1–2 cm unterhalb vom rechten Vorhof im subkostalen Anschnitt in Längsrichtung dargestellt. Bei einem Durchmesser der V. cava inferior <20 mm und einer inspiratorischen Verringerung des Durchmessers von >50 % ist eine Hypovolämie wahrscheinlich. Beträgt der Durchmesser der V. cava inferior >20 mm ohne eine inspiratorische Abnahme des Durchmessers von <50 % deutet dies auf erhöhte rechtsatriale Drücke hin (Tab. 8). Einschränkend ist für die subkostale transthorakale Untersuchungsmethode zu sagen, dass die Dehnung der V. cava inferior vom abdominellen Druck abhängt. Die Messung des Dehnungsindex ist daher genauer, erfordert aber die aufwändigere Messung durch eine TEE [23].

Bei einer Kompression des Herzens durch Flüssigkeiten im Herzbeutel kann es schnell zu lebensbedrohlichen Zuständen kommen. Klinische Parameter wie ein erniedrigtes Herzzeitvolumen, ein erhöhter pulmonaler Verschlussdruck, eine verringerte Diurese oder ein Pulsus paradoxus sind unspezifische Zeichen für eine Perikardtamponade [26]. Mittels Ultraschall kann die Diagnose Herzbeuteltamponade gestellt und die hämodynamischen Auswirkungen können bestimmt werden. Dies ist für die Frage der Interventionsbedürftigkeit wichtig.

Das Perikard ist hyperechogen und stellt sich im Ultraschallbild als gut abgrenzbare helle Linie dar. Bei einem gesunden Menschen kann das Epikard (Lamina visceralis) gelegentlich von der Lamina parietalis in der Systole abgegrenzt werden. Ein persistierender Erguss in der Diastole ist dagegen pathologisch (Abb. 15).

Fibrinöse Kammerungen kommen insbesondere bei chronisch entzündlichen Veränderungen vor. Die genaue Ergussmenge kann nicht exakt bestimmt werden, allerdings kann das Ausmaß eines Perikardergusses eingeschätzt werden (Tab. 9). Ein ausgeprägter Perikarderguss mit hämodynamischer Wirkung zeigt eine mechanische Einengung der Herzhöhlen (Kollaps der Herzhöhlen).

Das Niederdrucksystem ist häufig als Erstes betroffen (rechter Vorhof, dann rechter Ventrikel). Die V. cava inferior kann bei einer venösen Stauung dilatiert sein. Zeichen eines inspiratorischen Kollapses würden dann fehlen. Isolierte Perikardergüsse können jedoch auch nur den linken Vorhof betreffen.

Ein Pleuraerguss trennt die Pleura parietalis von der Pleura visceralis und erscheint als homogene hypoechogene Struktur im Ultraschallbild. Er ist sowohl in der Exspiration als auch in der Inspiration sichtbar [30]. Aufgrund der typischen Erscheinung im Ultraschallbild sind Pleuraergüsse insbesondere beim sitzenden Patienten leicht zu erkennen [31, 32]. Die Technik der Pleurapunktion mit der Hilfe von Ultraschall kann schnell erlernt werden [33, 34]. Während in einer konventionellen Röntgenaufnahme Ergussmengen >150–200 ml erkannt werden, sind im Ultraschallbild bereits Mengen von 20 ml zu diagnostizieren [35]. Konventionelle Thoraxröntgenaufnahmen (a.p.-Aufnahmen) haben eine geringe Sensitivität hinsichtlich der Diagnose von Pleuraergüssen. Die Diagnose ist im Röntgenbild erschwert, weil die Aufnahme ein Summationsbild von Erguss und Lungengewebe ist.

In Abhängigkeit von der Schwerkraft sind Ergüsse beim stehenden und sitzenden Patienten zwerchfellnah (kostophrenikaler Winkel) und beim liegenden Patienten in den dorsalen Abschnitten zu finden. Befindet sich der Patient in Rückenlage, verteilt sich der Erguss auf einen größeren Raum und ist daher in der Röntgenaufnahme nicht immer zu erkennen. Eine der Stärken von Ultraschall stellt die Detektion von „auslaufenden Pleuraergüssen“ bei liegenden Patienten dar. Diese Technik dient somit u. a. der Diagnose und der Verlaufsbeobachtung. Kernspin- und computertomographisch lassen sich zwar auch Ergüsse im Liegen gut erkennen, allerdings sind diese Techniken aufwändiger und stehen nicht bettseitig zur Verfügung.

Einige Studien beschreiben die Möglichkeit einer exakten Bestimmung des Ergussvolumens mittels Ultraschall [22, 36‐39]. Eine Einteilung in ausgeprägt, mäßig und gering erscheint jedoch für den klinischen Alltag ausreichend, zumal klinische Parameter für die Entscheidung zur Entlastung eines Ergusses bestimmend sind (z. B. eingeschränkter Gasaustausch). Es gibt keine genauen Definitionen zur Bestimmung des Ausmaßes eines Pleuraergusses.

Um einen Pleuraerguss darzustellen, werden die abhängigen Lungenabschnitte in der Längsachse geschallt, die durch das Zwerchfell und die Brustwand begrenzt werden (Abb. 17, liegender Patient). Ein Konvexschallkopf bietet aufgrund der halbmondförmigen Anordnung der Schallkristalle sowohl ein gutes Nahfeld als auch eine ausreichende Eindringtiefe bei Frequenzen um 5 MHz.

Ein Pneumothorax ist sonographisch detektierbar und leichter auszuschließen als zu beweisen. Durch Ultraschall lassen sich 92–100 % der traumatisch bedingten Pneumothoraces ausmachen [28]. Dies hat eine große Bedeutung, weil das bettseitige Röntgenbild beim liegenden Patienten als Referenzmethode weitaus unsicherer ist [41, 42] und in dringlichen Situationen einen höheren Zeitaufwand benötigt.

Ein Pneumothorax ist im kontrollierten Areal sicher ausgeschlossen, wenn das Pleuragleiten wahrnehmbar ist. Es gibt allerdings gerade beim Beatmungspatienten Zustände (Pleuraadhäsionen, Überblähung der Lunge mit aufgehobener Pleurabewegung, Emphysemblasen), die zum Fehlen des Lungengleitens führen und nicht fehlinterpretiert werden dürfen (Abb. 19, [28, 43]).

Untersuchungen der gesunden Pleura sind einfach durchzuführen. Sobald ein geeignetes Schallfenster zwischen den Rippen gefunden ist, erscheint die Pleura als helle Linie zwischen Pleura und Lungenwebe. Abhängig von der Schallsonde, Schallwinkel und Ultraschallgerät sind häufig Artefakte zu finden, v. a. Wiederholungsechos der Pleura (A-Linien; [45]) und Kometenschweif-Artefakte ([46, 47]). Liegt die Lunge der Pleura an, ist das Gleiten der Pleura visceralis als atemabhängige Bewegung während der Untersuchung sichtbar. Kontraktionen des Herzen werden auf das angrenzende Lungengewebe übertragen und sind im M-Mode deutlich darzustellen. Dieses Phänomen ist bei herznahen Lungenabschnitten stärker ausgeprägt als bei herzfernen Abschnitten und wird als Lungenpuls („lung pulse“) bezeichnet.

Befindet sich Luft im Lungenspalt werden Ultraschallwellen nicht in das Lungengewebe weitergeleitet, das Pleuragleiten und der Lungenpuls sind nicht erkennbar. Für die Diagnostik des Pneumothorax ist es wichtig, dass mehrere Lungenabschnitte untersucht werden. Eine für den Untersucher standardisierte Vorgehensweise ist empfehlenswert (z. B. von apikal nach kaudal, und auf jeder Höhe von ventral nach dorsal). Auf diese Art und Weise kann eine fast vollständige Untersuchung der kostalen Pleura erfolgen. Ist in allen Abschnitten ein Pleuragleiten und ein Lungenpuls vorhanden, schließt dies einen Pneumothorax aus. Vorsicht ist bei Patienten mit Thoraxdrainagen oder Pleuraadhäsionen geboten, da hier ein Pleuragleiten vermindert sein oder fehlen kann, obwohl kein Pneumothorax vorliegt. Daher sollte zusätzlich immer auf den Lungenpuls und die Artefakte geachtet werden (Abb. 20, 21).

Diese nichtinvasive Diagnosetechnik kann bettseitig durch den Intensivmediziner durchgeführt werden. Sie ist gegenüber der Diagnostik des Pneumothorax durch eine Thoraxübersichtsaufnahme sensitiver [48‐50].

Die Punktionstracheotomie wird aufgrund der einfachen Durchführbarkeit und der guten Ergebnisse heute häufiger als die chirurgische Tracheotomie durchgeführt. Die Bronchoskopie wird als wichtiges Hilfsmittel während der Punktionstracheotomie eingesetzt. Die intratracheale Kanülenposition während der Punktion kann somit erkannt werden und der Verlauf des Seldinger-Drahts in Richtung Bifurkation bestätigt werden.

Eine Ultraschalluntersuchung vor der Punktion wird hingegen selten angewendet. Mit dieser Technik können jedoch wertvolle Informationen gewonnen werden. Dazu zählt

Der Punktionsort liegt zwischen der ersten und zweiten oder der zweiten und dritten Trachealspange (Abb. 22). Klassischerweise wird die Punktionsstelle durch Palpation festgestellt. Ist das nicht möglich, besteht eine absolute Kontraindikation für eine Punktionstracheotomie.

Bisher gibt es allerdings keine Daten darüber, ob eine Punktionstracheotomie bei sonographischer Identifikation der Punktionsstelle, aber nicht palpablen Trachealspangen, sicher durchgeführt werden kann. Eine vergrößerte Schilddrüse ist eine relative Kontraindikation für die Punktionstracheotomie. Sie schränkt die Qualität der Palpation ein und steigert das Risiko einer Schilddrüsenverletzung oder Schädigung anderer Strukturen. Sonographisch können Schilddrüsenlappen und Isthmus dargestellt werden. Überragt oder bedeckt der Isthmus die erste und zweite Trachealspange kann zur Schonung der Schilddrüse zwischen der zweiten und dritten Spange punktiert werden. Eine Messung der Punktionstiefe und Bestimmung des Punktionswegs kann bei einer ausgeprägten Struma hilfreich sein. Die sichtbare Führung der Punktion kann maximal bis zur Trachealmembran erfolgen, da die Nadelspitze in der luftgefüllten Trachea nicht darstellbar ist [51‐53].

Sonographisch lassen sich viele Organerkrankungen der Leber, Gallenblase, des biliären Systems, des Pankreas, der Nieren, der Milz und des Gastrointestinums erfassen [54]. Es gibt Daten, die der Sonographie bei akuten abdominellen Symptomen eine Sensitivität und Spezifität um 80 % bescheinigen [55].

Die Aussagequalität der Sonographie ist bei den verschiedenen Organsystemen different. So lässt sich eine Cholezystitis sonographisch hochsensitiv nachweisen [56]. Es finden sich die herkömmlichen Entzündungszeichen wie Wandverbreiterung der Gallenblase und sichtbare Wandschichtung aber auch bei Intensivpatienten mit inflammationsbedingtem Membranschaden oder Eiweißmangel. Hier lässt sich zur Bewertung die gezielte schmerzauslösende Palpation der Gallenblase mittels Ultraschallkopf nutzen. Ausgeprägte parenchymatöse Veränderungen der Leber, der Milz, des Pankreas oder auch der Nieren sind leicht erkennbar. Sie bieten wertvolle Hinweise für das weitere Vorgehen.

Gastrointestinale Passagestörungen lassen sich sonographisch oft besser beurteilen als angenommen. In Abhängigkeit von der Erfahrung des Untersuchers finden sich dilatierte Dünn- und Dickdarmschlingen mit veränderter Peristaltik, ein intestinales Wandödem und auch begleitender Aszites, der schon in kleinen Mengen nachweisbar ist. Die sonographischen Zeichen eines Ileus liegen zeitlich deutlich vor den Hinweisen im konservativen Röntgenbild. Der rechtzeitige Nachweis eines vollen Magens mit entsprechender Ableitung durch eine Magensonde kann Aspirationen verhüten.

Sonographisch lässt sich ein postrenales Nierenversagen mit Harnstau leicht nachweisen. Daneben ist eine Beurteilung der parenchymatösen Durchblutung der Niere farbdopplersonographisch möglich. Die Harnblase ist in gefülltem Zustand der Sonographie gut zugänglich. Die Füllmenge lässt sich berechnen und auch die Lage des Dauerkatheters überprüfen – beides sind häufige akutmedizinische Fragestellungen.

Die Ultraschalluntersuchung des Auges ermöglicht beim traumatisierten Patienten und beim Patienten mit intrakraniellen Prozessen zeitnah zusätzliche Informationen. Untersuchungsvorgang (Abb. 24): Bei geschlossenem Augenlid lässt sich das Auge in einer transversalen Ebene sehr gut mit einer linearen Sonde untersuchen. Es muss ein geeignetes Preset für die Augenuntersuchung eingestellt sein und unmittelbar hohe Energiemengen, die appliziert werden, müssen vermieden werden.

Die Untersuchung ergibt folgende Ergebnisse:

Ultraschallgestützte Nervenblockaden in der Regionalanästhesie stehen seit einigen Jahren im Mittelpunkt des Interesses. Sie sind derzeitig die häufigsten von Anästhesisten durchgeführten ultraschallgestützten Interventionen (Kap. „Periphere Regionalanästhesie: Grundlagen, Sonographie und ultraschallgesteuerte Nervenblockade“).

Die Gründe, warum sich Ultraschall in der Regionalanästhesie so stark verbreitet, sind:

Muss ein Perikarderguss bei hämodynamischer Instabilität entlastet werden, ist die Punktion mit Hilfe von Ultraschallsicht die Methode der Wahl. Die Punktionsstelle wird mittels Ultraschall bestimmt und richtet sich einerseits nach der Lokalisation der größten Ergussstelle und andererseits nach der geringsten Strecke zur Hautoberfläche.

Die Punktion findet unter sterilen Bedingungen mit einem abgedeckten Schallkopf mit einer Nadel unter Ultraschallsicht statt.

Der am häufigsten beschriebene Zugangsweg ist der von der linken Thoraxwand. Der subxiphoidale Zugang ist eine gängige Alternative. Der Punktionsweg ist jedoch gegenüber dem von der Thoraxwand länger. Sollte ein Katheter zur kontinuierlichen Drainage eingelegt werden, kann die korrekte Katheterlage im Ultraschallbild durch Injektion von Flüssigkeiten bestätigt werden [108‐110].

Entscheidend für die Kontrolle der Intervention sind der sichtbare Nachweis der verbesserten Kontraktion der Herzhöhlen und die Reduktion des Perikardergusses. Diese kann bei einer Nachuntersuchung überprüft werden.

Pleurapunktionen sind insgesamt mit einer niedrigen Komplikationsrate assoziiert. Risiken sind u. a. die Verletzungen von Lunge, Leber, Nieren oder Herz. Die Pneumothoraxrate liegt bei etwa bei 2,5 % [111‐113]. Das Auftreten eines Spannungspneumothorax nach Pleurapunktion bei beatmeten Patienten mit PEEP ist nur theoretisch höher [46, 114].

Die Punktion kann unter Ultraschallsicht durchgeführt werden (Abb. 28). In den meisten Fällen wird die Punktion freihändig nach der Ultraschalluntersuchung vorgenommen, die interventionelle Punktion unter Sicht ist über die kurze Achse möglich.

Die Punktion einer gefüllten Harnblase unter Ultraschallsicht hat den Vorteil, dass der Nadelvorschub auf die Blase unter kontrollierten Bedingungen stattfindet. Das hypoechogene Schallsignal der Blase ist durch niederfrequente Schallköpfe gut zu erkennen. Da die Blase eine gewisse Tendenz hat, bei Andruck auszuweichen, kann bei der Punktion unter Sicht eine mehrfache Korrektur des Punktionswegs vermieden werden.

Wichtige praxisrelvante Kompetenzen in der Ausbildung und eine Bewertung der Ultraschalltechnik: Tab. 10 und 11.