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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
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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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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
14
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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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↑← 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
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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
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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
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ei=KnwfUbmIIs3ntQb_kYCIBw&ved=0CDQQ6AEwAQ#v=onepage&q=Systolische%20Vorwärtsströmung&f=false
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/PLAX_Mmode.jpg
Quellen