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Intraoperative Echokardiographie

Das Spektrum der Herzchirurgie hat sich in den letzten Jahrzehnten drastisch verändert. So werden bei einer im älter werdenden Bevölkerung immer komplexere Eingriffe durchgeführt, wobei sich zahlenmässig das Verhältnis zwischen Koronarchirurgie und Klappeneingriffen deutlich zu Gunsten der Klappenoperationen verschoben hat. Zudem kommt es zu immer mehr Reoperationen und sonstigen Zweiteingriffen. Wo Klappenvitien früher fast ausschliesslich durch Prothesen versorgt wurden, besteht heute ein klarer Trend zu klappenerhaltenden Techniken, namentlich zur Rekonstruktion der Mitral- und Aortenklappe sowie auch der Trikuspidalklappe. Hinzu kommen sogenannte Hybrideingriffe, bei denen das Team aus interventionellen Kardiologen und Herzchirurgen besteht, welche den kathetertechnischen Ersatz der Aortenklappe ohne Herz-Lungen-Maschine am HerzZentrum Hirslanden seit Anfang 2008 gemeinsam durchführen. Techniken zur kathetertechnischen Rekonstruktion der Mitralklappe stehen bereits in der Warteschlaufe. Nebst diesen technischen Neuerungen stellen die aufgrund des höheren Alters zunehmenden Komorbiditäten der Patienten zusätzliche und zunehmende Herausforderungen auch für die Anästhesie im Rahmen des perioperativen Managements dar. In diesem immer komplexeren Umfeld ist es naheliegend, dass sowohl Herzchirurgen als auch Anästhesisten den Ablauf und Erfolg eines Eingriffes möglichst in Echtzeit (real time) verfolgen und überprüfen, also «monitorisieren» wollen.

Die intraoperative transösophageale Echokardiograhie (TEE) ist das bislang einzige bildgebende Verfahren, welches diesen Schritt in effizienter Art und Weise im Operationssaal erlaubt (Abb. 1). Die in der Speiseröhre (Oesophagus) des Patienten liegende Ultraschallsonde (Abb. 2) ermöglicht eine Visualisierung des Herzens und sämtlicher kardialer Strukturen sozusagen «aus der Nähe», d. h. unter Bedingungen, wo zeitliche und räumliche Auflösung der generierten Ultraschallbilder nahezu im optimalen Bereich liegen. Als Ultraschalluntersuchung ist das Verfahren für den Patienten schonend (keine Strahlenbelastung, zusätzlicher Pulmonalarterienkatheter nicht unbedingt erforderlich), für den Anwender benutzerfreundlich (hohe Verfügbarkeit, fortlaufende Beurteilung am Patienten durch den Untersucher alleine, ohne zusätzliches Imaging Team, in der Regel exzellente Bildqualität) und zudem vergleichsweise kostengünstig. Die Fortschritte in der Computertechnologie mit ultraschnellen, leistungsstarken Prozessoren und die Miniaturisierung der Schallköpfe haben in den letzten Jahren die Entwicklung der 3D-Ultraschalltechnik in Echtzeit (real time 3D TEE) hervorgebracht und zur alltagstauglichen Realität werden lassen, von der insbesondere auch das intraoperative Milieu enorm profitiert. So liegt der besondere Wert dieser Technik darin, dass kardiale Strukturen wie z. B. die Mitral- oder die Aortenklappe (Abb. 3 und Abb. 4) so dargestellt werden, können wie sie der Chirurg schliesslich im Operationsfeld sieht, so dass diese «surgical views» die Kommunikation zwischen Operateur und Echokardiographeur substantiell erleichtern. Ferner können durch die Darstellung von Strukturen simultan in zwei Ebenen Messungen z. B. des Aortenanulus (Abb. 5) präziser durchgeführt werden, was beim kathetertechnischen Ersatz der Aortenklappe (Abb. 6) von kardinaler Bedeutung ist. Die diagnostische Genauigkeit (Abb. 7) wird generell durch das real time 3D TEE nochmals erhöht und die Planung der Operation dadurch weiter vereinfacht.

Am HerzZentrum Hirslanden führen wir pro Jahr ca. 300 bis 350 diagnostische intraoperative TEE Untersuchungen durch, was heisst, dass unter anderem bei jeder Herzklappenoperation vor der eigentlichen chirurgischen Sanierung einer Klappe noch einmal die gesamte Anatomie und Funktion des Herzens zusammen mit dem Chirurgen analysiert und auf diese Weise das definitive Vorgehen festgelegt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Chirurg im Voraus weiss, welche Besonderheiten im individuellen Fall, z. B. bei der Rekonstruktion einer Mitral- oder Aortenklappe, zu beachten sind. Ausserdem können zusätzliche Befunde wie etwa eine konkomittierende schwere Trikuspidalinsuffizienz, ein offenes Foramen ovale oder ein Vorhofseptumdefekt in die Planung des operativen Vorgehens miteinbezogen werden.

Aus der Literatur ist bekannt, dass die Anwendung der intraoperativen TEE-Untersuchung das ursprünglich geplante chirurgische Vorgehen in etwa 10% der Fälle signifikant ändert resp. mitbeeinflusst. Neben der Klappenchirurgie sind Eingriffe an der Aorta sowie Herzwandaneurysmen, Ventrikelseptumdefekte nach Infarkt und seltener einfache angeborene Herzfehler weitere Indikationen, bei denen das intraoperative TEE zum Einsatz kommt.

Am Schluss einer  Operation, wenn der Patient «off bypass», d. h. nicht mehr an die Herz-Lungen-Maschine angeschlossen ist, wird der Erfolg des Eingriffs erneut standardmässig mittels TEE überprüft. Im Falle einer Mitral- oder Aortenklappenrekonstruktion kommt der Bestimmung einer allfälligen residuellen Undichtigkeit der rekonstruierten Klappe (Abb. 8) besondere Bedeutung zu, da das Ausmass dieser Klappeninsuffizienz prognostisch etwas über das Risiko für eine Reoperation aussagt. Ein Missverhältnis zwischen der Grösse des ausgewählten künstlichen Klappenrings und der Länge der Sehnenfäden der rekonstruierten Mitralklappe, aber auch schlechte Ventrikelfüllung oder zu starke medikamentöse Stimulation des Herzmuskels kann postoperativ die Sehnenfäden nach anterior gegen die Kammertrennwand drücken (SAM der mitralen Chordae) und so zu einer funktionellen, jedoch oft relevanten Mitralinsuffizienz nach Rekonstruktion führen. Hier kommt dem TEE für die Diagnose und das unmittelbare Management entscheidende Bedeutung zu. Entscheidend für den Erfolg in dieser wie auch in allen anderen schwierigen intraoperativen Situationen ist, dass der Untersucher mit den besonderen Bedingungen, die im einzigartigen intraoperativen Umfeld vorherrschen, vertraut ist, was nicht nur gute echokardiographische Kenntnisse voraussetzt, sondern auch die Fähigkeit impliziert, sich immer wieder an die oft rasch sich ändernden hämodynamischen und/oder anatomischen Bedingungen adäquat adaptieren zu können. Insofern stellt die intraoperative Echokardiographie zweifelsohne eine Spezialdisziplin der Echokardiographie dar, welche ein entsprechendes spezielles Training bedingt.

Abb. 1
TEE Untersuchungseinheit im Operationssaal der Klinik Hirslanden

Abb. 2
Schematische Darstellung der Position der TEE-Sonde im Oesophagus des Patienten

Abb. 3
Real-time 3D TEE: Aufsicht auf die Mitralklappe vom linken Vorhof her, analog der chirurgischen Sicht am offenen Herzen; ausgeprägter Prolaps v.a. des hinteren Mitralsegels

Abb. 4
Real time 3D TEE: Aufsicht auf die Aortenklappe (Pfeil) analog der chirurgischen Sicht von der Aorta her

Abb. 5
Simultane Visualisierung der Aortenklappe in zwei Ebenen aus 3D: Der Längsschnitt rechts wird entlang des grössten Durchmessers der Aortenklappe im Querschnitt links gelegt, was eine exakte Messung des effektiven Durchmessers des Aortenanulus im Längsschnitt rechts erlaubt.

Abb. 6
Kathetertechnischer Ersatz der Aortenklappe durch eine sog. CoreValveR Stentklappe

Abb. 7
Real time 3D TEE: Vorhofseptumdefekt (*) mit zusätzlicher, exakt lokalisierbarer Membran im linken Vorhof

Abb. 8
Schwere Mitralinsuffizienz vor (* obere Bildhälfte) und lediglich noch minime Regurgitation durch kleinen posterioren Stichkanal (Pfeil untere Bildhälfte) nach Mitralklappenrekonstruktion

Intrainterventionelle Echokardiographie

Die Vielfalt und Komplexität der im Herzkatheterlabor durchgeführten Interventionen hat in den letzten Jahren sehr stark zugenommen und das Spektrum hat sich vor allem auch auf Eingriffe ausserhalb der Koronararterien erweitert. Parallel dazu hat bei all diesen nichtkoronaren Interventionen der Einsatz der Echokardiographie im Katheterlabor zusehends an Bedeutung gewonnen.

Am HerzZentrum Hirslanden werden seit längerem neben dem perkutanen Verschluss des offenen Foramen ovale und des Vorhofseptums mit einem sogenannten Occluder Device auch der interventionelle Aortenklappenersatz mittels Stentklappe für konventionell nicht mehr operable Patienten mit schwerem Aortenklappenvitium sowie der Verschluss des linken Vorhofohres für Patienten mit chronischem Vorhofflimmern und einer Kontraindikation für die medikamentöse Antikoagulation angeboten und auch regelmässig durchgeführt.

Das Ziel der Echokardiographie im Katheterlabor ist ein dreifaches: visuelle Führung (guidance) der Intervention jenseits von Fluoroskopie und Angiographie, Optimierung des Resultates eines Eingriffs und Detektion von Komplikationen, welche durch den kathetertechnischen Eingriff verursacht werden könnten. Dabei sei erwähnt, dass durch den vermehrten Einsatz der Echokardiographie bei jedem Patienten die Strahlenexposition und der Kontrastmittelverbrauch relevant herabgesetzt werden können. Zusätzlich macht die detaillierte Abbildung der anatomischen Strukturen und der Beziehung von Kathetern und Devices zu diesen umliegenden Strukturen in real time (Echtzeit), wie dies nur mit Ultraschall möglich ist, den Eingriff sicherer und die Endresultate besser. Voraussetzung ist natürlich das Bewusstsein, dass es sich bei diesen immer anspruchsvolleren und hochentwickelteren katheterbasierten Behandlungen um eine Team-Angelegenheit handelt, bei der es wichtig ist, dass alle Beteiligten die gleiche Sprache sprechen. Sowohl der Interventionalist als auch der Echokardiograph sollten sich im Klaren darüber sein, welche Anforderungen ein spezifischer Eingriff stellt, welche Parameter monitorisiert werden müssen und welche Zusatzinformationen die Echokardiographie und/oder die Fluoroskopie für jeden einzelnen Schritt einer Prozedur im Detail erbringen.

Grundsätzlich stehen für den Einsatz der Echokardiographie im Katheterlabor drei technische Varianten zur Verfügung: die transthorakale, die transösophageale und die intrakardiale Echokardiographie mittels Ultraschallkatheter. Die Wahl des jeweils verwendeten bildgebenden Verfahrens hängt dabei von der etablierten Rolle einer Technik in einem spezifischen Setting ab und vor allem davon, welche Erfahrung ein Team mit einer spezifischen Methode hat, ferner, ob ein Eingriff unter Vollnarkose stattfindet oder nicht, und schliesslich vom Aufwand und den Kosten, die das gewählte Ultraschallverfahren verursacht.

Am HerzZentrum Hirslanden verwenden wir für die interventionelle Echokardiographie am häufigsten den transösophagealen Zugang, also die Untersuchung des Herzens von posterior von der Speiseröhre aus. Dies, da einerseits unsere Erfahrung damit aufgrund der seit Jahren durchgeführten intraoperativen Untersuchungen am grössten ist, andererseits die Kosten, die dem Patienten für einen Ultraschallkatheter verrechnet werden müssen, immer noch mehrere tausend Franken betragen. Ebenso gelangt die transthorakale Untersuchung nur selten zur Anwendung, da die technische Durchführung im sterilen Umfeld des Katheterlabors heikel und die Qualität der Bildgebung wegen der geringeren zeitlichen und räumlichen Auflösung naturgemäss im Vergleich zu den anderen Verfahren weniger gut ist.
Die auch international für Katheterinterventionen zum Standard gewordene transösophageale Echokardiographie bietet seit der Entwicklung von Vollmatrix-Schallköpfen vor einigen Jahren den zusätzlichen Vorteil der dreidimensionalen Visualisierung der kardialen Strukturen und der verwendeten Führungsdrähte, Katheter und Devices in real-time, was u.a. vor allem die Generierung von Aufsichten (sog. «en-face-views») z. B. auf das Vorhofseptum oder die Mitralklappe erlaubt, also eine diagnostische Mehrinformation, die aus herkömmlichen zweidimensionalen Schnitten nicht erhältlich ist.

In den Abbildungen 1–7 werden typische Beispiele, bei denen die interventionelle Echokardiographie am HerzZentrum Hirslanden zur Anwendung kam, veranschaulicht

Die transseptale Punktion (Abb. 1) ist bei intaktem Vorhofseptum für Eingriffe im linken Vorhof (Radiofrequenzablation bei Vorhofflimmern, Deviceverschluss des Vorhofohres) oder an der Mitralklappe (Ballonvalvuloplastie, Clipping der Mitralsegel) unumgänglich. Die interventionelle Echokardiographie erlaubt die exakte Monitorisierung der Punktionsstelle und verhindert damit die irrtümliche Punktion resp. Perforation von benachbarten Strukturen wie z.B. der Aorta.

Beim Deviceverschluss des Vorhofohres (Abb. 2) kann die Landezone für das Device genau ausgemessen werden und ferner kann die optimale Platzierung und damit Abdichtung des Vorhofohres direkt mitverfolgt werden, was verhindert, dass der gegenteilige Effekt eintritt und eine zusätzliche Emboliequelle geschaffen wird. Interventionen am Vorhofseptum bei offenem Foramen ovale (Abb. 3) oder Vorhofseptumdefekt (Abb. 4) bergen die Gefahr der Devicedislokation bei fehlerhafter Verankerung oder des Restshunts, wenn das Device suboptimal platziert oder die Grösse nicht adäquat gemessen wurde. Vor allem das 3D Echo erlaubt eine effiziente Minimierung dieser Risiken.

Der transkatheter Ersatz der Aortenklappe mit einer Stentklappe benötigt als wesentliche Voraussetzung eine genaue Bestimmung der Anulusgrösse, was mit der 3D Technik aus 2 orthogonalen Ebenen optimiert wird (Abb. 5). Ferner unterstützt die interventionelle Echokardiographie die optimale Freisetzung der Stentklappe und erfasst immediat die Relevanz von Leaks nach der Prozedur (Abb. 6 und 7). Abschliessend kann festgehalten werden, dass sich die interventionelle Echokardiographie bereits jetzt als fester Bestandteil bei Interventionen im Katheterlabor integriert und etabliert hat und somit zur substantiellen Hilfe geworden ist, die immer weniger verzichtbar wird.

Abb. 1
Transseptale Punktion: Beim sogenannten «tenting» hebt die Punktionsnadel das Vorhofseptum unmittelbar vor dem Durchtritt durch die Membran der Fossa ovalis wie eine Zeltspitze an.

Abb. 2
Endergebnis mit dem Amplatzer Cardiac Plug 24 mm Occluder Device in situ: Der Pacifier deckt exakt den Eingang zum linken Vorhofohr ab.

Abb. 3
Verschluss des Foramen ovale mit einem Amplatzer 18 mm Occluder Device. Kein Restshunt bei der Echokontrastinjektion

Abb. 4
Vorhofseptumverschluss mit Amplatzer 14 mm Occluder Device. Im Farbdoppler kommt der übliche minime zentrale Restshunt zur Darstellung.

Abb. 5
Simultane Visualisierung der Aortenklappe in zwei Ebenen aus 3D: Der Längsschnitt rechts wird entlang des grössten Durchmessers der Aotenklappe im Querschnitt links gelegt, was eine exakte Messung des effektiven Durchmessers des Aortenanulus im Längsschnitt rechts erlaubt.

Abb. 6
Kathetertechnischer Ersatz der Aortenklappe durch eine sog. CoreValveR Stentklappe

Abb. 7
Kathetertechnischer Aortenklappenersatz mit CoreValve-29-Prothese. Im Farbdoppler Visualisierung eines semizirkumferentiellen Leaks posterior simultan in 2 Ebenen aus 3D.