Funktionsdiagnostik des linken Ventrikels mittels zweidimensionaler
Werbung
Funktionsdiagnostik des linken Ventrikels mittels zweidimensionaler Echokardiographie Raimund Erbel Funktionsdiagnostik des linken Ventrikels mittels zweidimensionaler Echokardiographie Mit 46 Abbildungen und 36 Tabellen Steinkopff Verlag Darmstadt 1983 Priv. Doz. Dr. med. Raimund Erbel II. Medizinische Klinik und Poliklinik lohannes-Gutenberg-Universitat Langenbeckstr. 1 D-6500 Mainz CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Erbel, Raimund: Funktionsdiagnostik des link en Ventrikels mittels zweidimensionaler Echokardiographie ! Raimund Erbel. - Darmstadt: Steinkopff, 1983. ISBN-13:978-3-642-72362-9 e-ISBN-13:978-3-642-72361-2 DOl: 10.1007/978-3-642-72361-2 AIle Rechte vorbehalten (insbesondere des Nachdruckes und der Dbersetzung) Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form (durch Photokopie, Xerographie, Mikrofilm, unter Verwendung elektronischer Systeme oder anderer Reproduktionsverfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert werden. Copyright © 1983 by Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, GmbH & Co. KG, Darmstadt Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1983 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in dieser Veroffentlichung berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB soIehe Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Gesamtherstellung: Druckhaus Darmstadt Vorwort Unter den nicht-invasiven diagnostischen Verfahren der Kardiologie hat die Echokardiographie einen besonderen Stellenwert, weil sie MaBe und Zahlen, Langen, Volumina und Bewegungsgeschwindigkeiten einzelner Herzareale liefert. Neben der Gefahrlosigkeit ist die unbegrenzte Wiederholbarkeit und damit die Maglichkeit, Verlaufsbeobachtungen anzustellen, besonders zu betonen. Die Bestimmung der Ventrikelvolumina, von ihr abgeleiteter GraBen wie das Schlagvolumen und die Ejektionsfraktion und die Erkennung, dys- bzw. akinetische Wandareale ohne Invasivitat ist nattirlich von speziellem kardiologischem Interesse. Der Verfasser hat, auf Modelluntersuchungen aufbauend, in jahrelanger klinischer Anwendung die Maglichkeiten der Volumenbestimmung des Herzens untersucht, vervollkommnet und bis zur Routinemethode ausgebaut. Ftir die schnelle Weiterverbreitung dieser Methoden tiber die Kardiologie hinaus in den internistischen Alltagsbereich steht mit seiner Monographie ein zuverlassiges Lehr- und Nachschlagewerk zur Verfugung. Aachen, im Mai 1983 S. Effert v Danksagung Mein besonderer Dank gilt Herrn Professor Dr. med. S. Effert fur die groBzUgige UnterstUtzung meiner wissenschaftlichen Arbeiten. FUr die gute Zusammenarbeit danke ich Herrn Professor Dr. med. J. Meyer, Priv. Doz. Dr. med. P. Schweizer und Dipl.-Ing. W. Krebs. HerrnDipl.-Ing. Dr. H. A. Richter, Abteilung Pathologie- VorstandProf. Dr. med. Ch. Mittermayer - danke ich fur die Herstellung der Herzmodelle, Frau Dipl.-Math. G. Henn, Abteilung Medizinische Statistik und Dokumentation- Vorstand Prof. Dr. med. Dipl.-Math. Repges - fur die Hilfe bei den statistischen Berechnungen. FUr die Hilfe bei den echokardiographischen Registrierungen danke ich Herrn Bernd Maassen und Frau Monika Reichel. Mein Dank gilt auch Herrn Franke fur die graphischen Arbeiten und Frau Broich fur die photographischen Arbeiten. FUr die Hilfe bei der Herstellung des Manuskriptes danke ich besonders Herrn Kemmer. In meinen Dank einschlieBen mochte ich die Herren Dipl.-Ingenieure Grenner und Braun sowie Herm Dr. med. H. Lambertz und die Mitarbeiter der Kardiologie. VI Inhaltsverzeichnis Vorwort............................................................................. v 1. Einleitung .................................................................... . 1 3 2. Historischer Vberblick znr Fnnktionsdiagnostik des linken Ventrikels ................. . 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 Physikalischer Teil ............................................................ . Physikalische Grundlagen ...................................................... . Aufbau des zweidimensionalen Echokardiographie-Gerates ......................... . Aufbau der Rontgenanlage ..................................................... . Aufbau der Auswerteeinheit .................................................... . 10 10 4. 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 4.4 4.5 Experimentelle Untersuchnngen znr Volumenanalyse bei Herzmodellen ............... . Einleitung .................................................................... . Methoden .................................................................... . Herzmodelle ................................................................. . Zweidimensionale Echokardiographie ............................................ . Rontgenologische Untersuchungen .............................................. . Mathematische Grundlagen der Volumenberechnung ............................... . Statistische Auswertungen ...................................................... . Ergebnisse ................................................................... . Zusammenfassung ............................................................. . SchluBfolgerung und klinische Konsequenzen ...................................... . 12 12 12 12 12 13 14 18 19 21 23 Echoventrikulographie ......................................................... . 5. Einleitung .................................................................... . 5.1 5.2 Methoden .................................................................... . 5.2.1 Patienten .................................................................... . 5.2.2 Zweidimensionale Echokardiographie ............................................ . 5.2.3 Cineventrikulographie ......................................................... . 5.2.4 Auswertung .................................................................. . 5.3 Ergebnisse ................................................................... . 5.3.1 Echoventrikulographie ......................................................... . 5.3.2 Vergleich zwischen simultaner Cinventrikulographie und zweidimensionaler Echokardiographie ...................................................................... . 5.3.3 Analyse des Kontrastmitteleinflusses auf die Volumina und die Ejektionsfraktion des linken Ventrikels .................................................................... . 5.3.4 Analyse der postextrasystolischen Potenzierung im Echoventrikulogramm ............. . 5.3.5 Analyse der positiv inotropen Wirkung von Prenalterol mitte1s Echoventrikulographie ... . 5.3.6 Analyse der Schallkopfposition .................................................. . 5.4 Zusammenfassung ............................................................. . 5.4.1 Kontrastechokardiographie ..................................................... . 5.4.2 Echoventrikulographische Volumenbestimmung ................................... . 5.4.3 EinfluB der Kontrastmittelin jektion auf die Funktion des linken Ventrikels ............. . 5.4.4 Echoventrikulographische Analyse der postextrasystolischen Potenzierung ............. . 5.4.5 Echoventrikulographische Analyse der Wirkung von Prenalterol bei Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz ............................................................... . 5.4.6 SchluBfolgerung ............................................................... . 24 24 24 24 25 26 27 7 7 9 28 28 30 31 33 34 38 40 40 41 47 48 48 49 VII Zweidimensionale echokardiographische Funktionsanalyse des liuken Ventrikels ....... . 6. Einleitung .................................................................... . 6.1 6.2 Methoden .................................................................... . 6.2.1 Normalkollektiv .............................................................. . 6.2.2 Zweidimensionale Echokardiographie ............................................ . 6.2.3 Auswertung .................................................................. . 6.2.4 Statistik ...................... ,. ............................................... . 6.3 Ergebnisse ................................................................... . 6.3.1 Normalwerte ................................................................. . 6.3.2 Schlag-zu-Schlag Variation ..................................................... . 6.3.3 Tag-zu-Tag Variation .......................................................... . 6.3.4 Intraobserver-Variation ........................................................ . 6.3.5 Interobserver-Variation ........................................................ . 6.4 Diskussion ................................................................... . 6.4.1 Normalwerte ................................................................. . 6.4.2 Schlag-zu-Schlag Variation ..................................................... . 6.4.3 Tag-zu-Tag Variation .......................................................... . 6.4.4 Intraobserver-Variation ........................................................ . 6.4.5 Interobserver-Variation ........................................................ . 7. 51 51 51 51 52 53 53 54 54 54 62 66 67 70 70 71 72 73 74 7.4.8 Zweidimensionale echokardiographische Volumenbestimmung bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung, kongestiver Kardiomyopathie und Herzklappenfehlern . . . . . . Einleitung ..................... , . .. .. .. . ...... .... . .. .... . . . .... . . . . .. ..... .. .. Methoden ............................................. " .. ... .. . . . . .. .... ... .. Zweidimensionale Echokardiographie und Cineventrikulographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Patienten ..................................................................... Statistik....................................................................... Ergebnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleichende Untersuchungen zur Volumenbestimmung des linken Ventrikels bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung .......................................... Vergleich zwischen apikalem RAO- und 4-Kammerschnittbild ........................ Vergleich zwischen monoplaner und biplaner Bestimmung der Volumina und der Ejektionsfraktion ........................................................... Vergleichende Volumenbestillllllung bei kongestiver Kardiomyopathie . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleichende Volumenbestimmung bei Patienten mit Herzklappenfehlern ............. Sensitivitiit und Spezifitiit der zweidimensionalen Echokardiographie zur Beurteilung der Funktion des linken Ventrikels ................................................... Diskussion. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleich zwischen der zweidimensionalen echokardiographischen und cineventrikulographischen Volumenbestimmung des linken Ventrikels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleichende Schlagvolumenbestimmung des linken Ventrikels ...................... Vergleichende Bestimmung der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels ................ Vergleich zwischen 4-Kammer- und RAO-Schnittbilddarstellung im apikalen zweidimensionalen Echokardiogramm ................................................ Vergleich zwischen monoplaner und biplaner zweidimensionaler Echokardiographie und Cineventrikulographie .......................................................... Vergleich der Scheibchen-, Fliichen- Liingen- und Ellipsoid-Methode .................. Vergleich zwischen zweidimensionaler Echokardiographie und nuklearmedizinischer Methoden zur Volumen- und Ejektionsfraktionsbestimmung des linken Ventrikels . . . . . . . Sensitivitiit und Spezifitiit der zweidimensionalen Echokardiographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Zusammenfassung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 9. Literaturverzeichnis ............................................................ 102 Sachverzeichnis ...................................................................... 117 7.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 7.4.7 VIII 77 77 77 77 78 79 80 80 82 84 89 89 91 92 92 94 95 96 96 97 97 98 1. Einleitung Ftir viele Herzerkrankungen sind mit Hilfe der eindimensionalen M-mode-Echokardiographie spezifische diagnostische Kriterien erarbeitet worden. 1m Rahmen der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung besitzt die M-mode-Echokardiographie nur eine geringe Bedeutung. Erst durch die Einflihrung der zweidimensionalen Echokardiographie sind deren Limitierungen aufgehoben worden, da der linke Ventrikel nun in multiplen Schnittebenen in seiner gesamten Kontur erfaBt werden kann. Von der Gegend des HerzspitzenstoBes aus gelingt die Darstellung des link en Ventrikels in Schnittebenen, die cineventrikulographischen Projektionsebenen entsprechen. Volumenbestimmungen des linken Ventrikels sind moglich. Zur Oberprtifung der Genauigkeit der zweidimensionalen echokardiographischen Volumenbestimmung sind zunachst experimentelle Untersuchungen an asymmetrischen Herzmodellen vorgenommen worden. Die Berechnungen sind mit der Scheibchen-Summations-Methode, der FHichen-Langen- und der Ellipsoid-Methode flir biplane und monoplane Volumenbestimmungen durchgeflihrt worden. Die Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, daB die Genauigkeit der Scheibchen-Summations-Methode groBer ist als die der Flachen-Langen- und Ellipsoid-Methode. Die Zuverlassigkeit einer biplanen Auswertung ist einer monoplanen tiberlegen. Die Genauigkeit der Volumenbestimmung mit Hilfe der zweidimensionalen Echokardiographie ist mit der radiologischer Verfahren vergleichbar. Die mittlere Differenz zwischen beiden Methoden betragt 10 ml und muB in der Analyse von Patientendaten berticksichtigt werden. 1m Vergleich mit der Cineventrikulographie ergeben sich bei Patienten ftir die zweidimensionale echokardiographische Bestimmung der Volumina und der Auswurffraktion des linken Ventrikels hohe Korrelationen. Die biplane Analyse ist der monoplanen Auswertung tiberlegen. Auffallig ist jedoch, daB die Volumina und die Ejektionsfraktion bei der Auswertung der zweidimensionalen Echokardiogramme niedriger ausfallen als bei der Cineventrikulographie. Es han de It sich urn einen systematischen Fehler. Da eine entsprechend groBe systematische Abweichung bei der Untersuchung der Herzmodelle nicht nachgewiesen worden ist, muB es sich hierbei urn einen patientenbezogenen Fehler handeln. Diese Ergebnisse sind unabhangig von der Grunderkrankung der Patienten, wie die Untersuchungen von Patientenkollektiven mit koronarer Herzerkrankung, kongestiver Kardiomyopathie und Herzklappenfehlern ergeben haben. Als Ursache flir die unterschiedliche Volumenbestimmung mit den in Rede stehenden Methoden scheiden Differenzen in der Herzfrequenz und des Blutdrucks und Einfltisse des Kontrastmittels sowie unterschiedliche Atemphasen aus, da die Differenzen in der Volumenbestimmung auch bei simultaner Registrierung und damit identischen Bedingungen ftir die zweidimensionale Echokardiographie und Cineventrikulographie beobachtet werden. Die Analyse der Schallkopfposition auf der Thoraxwand der Patienten laBt unter Berticksichtigung der quantitativen Auswertung den SchluB zu, daB mit der zweidimensionalen Echokardiographie nur ein tangentiales Schnittbild des link en Ventrikels erfaBt wird, wodurch die Volumenunterschatzung erklart wird. Zusatzlich ist zu berticksichtigen, daB die Echokardiographie eine Schnittbild- und die Cineventrikulographie eine Konturdarstellung des link en Ventrikels vornimmt. Cineventrikulographisch wird daher die auBere Trabekelbegrenzung und 1 echokardiographisch die innere Trabekelbegrenzung erfaBt; eine zusatzliche Erklarung flir die unterschiedliche Volumenbestimmung. Auf Grund der Unterschiede in der Methodik ist die Verwendung cineventrikulographischer Normalwerte fUr die zweidimensionale Echokardiographie nicht zulassig. Bine Korrektur der zweidimensionalen echokardiographischen Volumenwerte mit Hilfe der aufgestellten Regressionsgleichungen ist nur bei Vorliegen von cineventrikulographischen Ausgangsdaten moglich und kann flir Verlaufsbeobachtungen verwandt werden. Fili den individuellen Patienten ist allerdings eine sichere Vorhersage der Unterschatzung des Volumens im Vergleich zur Cineventrikulographie nicht moglich, da die Standardabweichungen zwischen beiden Methoden relativ hoch sind und die Schallkopfposition im Vergleich zur Herzspitze nicht abgeschatzt werden kann. Es sind daher eigene Normalwerte flir die zweidimensionale Echokardiographie aufgestellt worden. Die Normalwerte sind auf die Korperoberflache normiert und flir Frauen und Miinner getrennt aufgestellt worden. Toleranzwerte geben die Grenzbereiche fUr die Normalwerte an, so daB flir jeden Patienten eine individuelle Klassifizierung der Ventrikelfunktion auf Grund der enddiastolischen und endsystolischen Volumina, des Schlagvolumens und der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels moglich ist. Die Sensitivitat der zweidimensionalen Echokardiographie zur Erkennung von Funktionsstorungen des link en Ventrikels betragt 84% und die Spezifitat 98%, wie die Untersuchungen der Daten von 110 Patienten mit unterschiedlichen Herzerkrankungen ergeben haben. Zur zuverlassigen Bestimmung des enddiastolischen und endsystolischen Volumens, des Schlagvolumens und der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels im zweidimensionalen Echokardiogramm ist die Auswertung von drei konsekutiven Herzaktionen notwendig. Eine Erhohung der Zahl der ausgewerteten Schlage eriibrigt sich, da die Verbesserung der Zuverlassigkeit z. B. bei Auswertung von flinf Herzaktionen unter 1 % liegt. Eine Anderung der Ventrikelfunktion kann erst als signifikant und gerichtet angesehen werden, wenn sie sich um mehr als 10% yom Ausgangswert unterscheidet. Diese Aussagen stiitzen sich auf die Analyse der Tag-zu-Tag- und der Intraobserver-Variation. Die Variabilitat fUr die Intraobserver-Variation liegt unter 5 %. Werden dagegen dieselben Echokardiogramme von verschiedenen Untersuchern ausgewertet - Interobserver-Variation -, so zeigt sich eine deutliche Anhiingigkeit von der Erfahrung des Untersuchers. Zwischen zwei Untersuchern konnen Differenzen in bezug auf die Bestimmung des enddiastolischen und endsystolischen Volumens auftreten. Die Auswertung der Interobserver-Variation belegt aber, daB flir die wesentliche FunktionsgroBe des Herzens, die E jektionsfraktion des linken Ventrikels, signifikante Differenzen bei entsprechender Erfahrung der Untersucher nicht zu erwarten sind. Wahrend slmultaner Registrierungen des zweidimensionalen Echokardiogramms und des Cineventrikulogramms sind Funktionsanderungen des linken Ventrikels durch positiv inotrope Substanzen und postextrasystolische Potenzierung induziert worden. Trotz unterschiedlicher Absolutwerte, stimmten die Relativiinderungen in beiden Methoden gut iiberein. Die zweidimensionale Echokardiographie kann also fUr pharmakodynamische Studien verwandt werden, wenn statt der Betrachtung der Absolutwerte die Relativanderungen beriicksichtigt werden. Die zweidimensionale Echokardiographie bietet die Moglichkeit der nicht invasiven Analyse von Funktionsparametern des linken Ventrikels, die bisher nur im Rahmen von Herzkatheteruntersuchungen bestimmt werden konnten. Basierend auf erstmals erstellten Normalwerten ergibt sich eine hohe Sensitivitat und Spezifitat der zweidimenionalen Echokardiographie. Anderungen der Volumina und der Ejektionsfraktion des link en Ventrikels konnen damit in Verlaufsuntersuchungen und bei pharmakodynamischen Studien erfaBt werden. 2 2. Historischer Vberblick zur Funktionsdiagnostik des linken Ventrikels Das Beschwerdebild eines herzinsuffizienten Patienten erlaubt nur eine grobe Abschiitzung der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems. Allgemein anerkannt ist die New York Heart Association Klassifikation der Herzinsuffizienz in vier Schweregrade (32). Unter Herzinsuffizienz wird ein Zustand verstanden, bei dem das Herz nicht mehr in der Lage ist, dem Korper ausreichend Sauerstoff und Substrat zur Verfiigung zu stellen. Eine pulmonale Stauung weist den Arzt auf eine Linksherzinsuffizienz und eine venose Stauung auf eine Rechtsherzinsuffizienz hin. Eine ausgepriigte Funktionseinschriinkung des Herzens liiBt sich so leicht erkennen. Eine geringgradige Insuffizienz ist dagegen schwer zu objektivieren. Eine perkutorisch faBbare VergroBerung des Herzens gehort zu den Spiitzeichen der Herzinsuffizienz, ebenso ein auskultatorisch nachweisbarer Galopprhythmus. Hierbei darf nur das Vorhandensein sowohl des III. als auch des IV. Herztones (Viererrhythmus) als Hinweis auf eine gestorte Kammerfunktion gewertet werden (108). Chauveau und Marey (25) waren die ersten, die eine Methode ersannen, urn den PuIs des Herzens und der GefiiBe aufzuzeichnen. Die Auswertung der gewonnenen Kurven sollte objektive Kriterien zur Funktionsbeurteilung des Herzens liefern. Die Beurteilung der Pulsqualitiiten gehorte zu den wichtigsten Aufgaben fiir den Arzt in friiheren Jahrhunderten. Mit der neu entwickelten Methode waren sie erstmals quantifizierbar geworden. Aufgrund der groBen Abhiingigkeit der Auswurfleistung des Herzens von der Impedenz des GefiiBsystems waren die Ergebnisse dieser Versuche zuniichst unbefriedigend. Erst die zusiitzliche simultane Aufzeichnung des Elektrokardiogramms erlaubte iiber die Bestimmung der systolischen Zeitintervalle Riickschliisse auf die Funktion des Herzens. Die Arbeiten von Blumberger (10) und Weissler (213) miissen hier an erster Stelle genannt werden. Selbst zu invasiv gewonnenen GroBen, wie z. B. der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels, fand Weissler (213) gute Korrelationen. Gleichmann und Mitarbeiter (73) haben jedoch in einer groBen Studie auf die Schwierigkeiten bei routinemiiBiger Verwendung der systolischen Zeitintervalle zur Funktionsdiagnostik des Herzens hingewiesen. Ihre Bedeutung besitzen die systolischen Zeitintervalle fiir pharmakodynamische Untersuchungen unter strengen steady-state Bedingungen. Anderungen der Funktion des linken Ventrikels konnen dann z. B. nach Gabe von Digitalis und Beta-Rezeptorenblocker sicher nachgewiesen werden (8, 45, 47). Die Aufzeichnung und Registrierung der der Brustwand mitgeteilten Pulsationen wurde von verschiedenen Autoren zur Funktionsanalyse des Herzens benutzt (130). In der kardiologischen Diagnostik durchgesetzt hat sich jedoch nur die Registrierung des HerzspitzenstoBes, die sogenannte Apexkardiographie. An der Entwicklung wesentlich beteiligt waren Gleichmann und Mitarbeiter (72). Mit dieser Methode konnen zwar gewisse Hinweise auf eine Belastung des linken Ventrikels gewonnen werden, die Funktion laBt sich jedoch nicht sicher abschiitzen (15, 108). In der Diagnostik der idiopathischen hypertrophen obstruktiven Kardiomyopathie vermag die Apexkardiographie schon im Friihstadium wertvolle Hinweise zu geben (15, 136). Allerdings kann dies heute nicht invasiv mit Hilfe der Echokardiographie sicherer und leichter erfolgen. Die Einfiihrung der Rontgenuntersuchung bedeutete eine wesentliche Erweiterung fiir die kardiale Diagnostik. Erstmals erhielt der Arzt genaue Informationen iiber Form und GroBe 3 des Herzens. AIle Erkrankungen, die mit einer GroBenanderung des Herzens einhergingen, wurden sicher erfaBbar und quantifizierbar. Zahlreiche Arbeitsgruppen versuchten, quantitative Auswertungen standardisierter Rontgenaufnahmen vorzunehmen, urn im Vergleich zu Normalwerten VergroBerungen des Herzens und damit Erkrankungen friihzeitig erkennen zu konnen. Die einfachste Methode bestand in der Bestimmung des Transversaldurchmessers des Herzens aus Rontgenthoraxaufnahmen im posterior-anteriorem Strahlengang (97). 1m Vergleich zum Herzvolumen ergaben sich enttauschende Ergebnisse. Schon rein theoretisch ist es problema tisch, von einer eindimensionalen GroBe auf eine dreidimensionale zu schlieBen. Zudem verlauft der Transversaldurchmesser schrag zur Herzachse. Dies stellt eine zusatzliche methodische Schwierigkeit dar (208). Die Bestimmung der Flache des Herzens aus Rontgenaufnahmen im posterioren-anterioren Strahlengang mit Hilfe der Planimetrie oder berechnet mit Hilfe der Ellipsoidformel stellte eine deutliche Verbesserung dar. 1m Vergleich zum Herzvolumen ergaben sich bessere Korrelationen als fur den Transversaldurchmesser (105). Diese Methode geht auf eine Arbeit von Geigel aus dem Jahre 1914 zuriick (69). Nach allgemein giiltiger Ansicht sollte man heute auch die seitliche Projektion mit zur Berechnung heranziehen, wenn man aus Rontgenthoraxaufnahmen das Herzvolumen bestimmen will (97). Dieses Verfahren wurde bereits 1916 von Rohrer inauguriert (172). Trotz der Einfiihrung dieser quantitativen Methoden versagt die Rontgendiagnostik in der Friiherkennung der Herzinsuffizienz. Zwar konnen schwere Formen der Herzinsuffizienz sicher durch eine VergroBerung des Herzens erkannt werden, leichte Formen der Beeintrachtigung der Herzfunktion sind jedoch schwierig nachzuweisen (206). Die Ursache besteht vor allen Dingen darin, daB eine Standardisierung nur schwer gelingt, da das Herzvolumen von vie len Faktoren abhangig ist, wie z. B. Anderungen der Korperlage, des Zwerchfellstandes, der Atemphase, des Hamoglobins und des Blutvolumens. Korperoberflache und Trainingszustand sind als weitere EinfluBgroBen zu nennen (151). Die lange Belichtungszeit wirkt sich ungiinstig aus, da die Herzbewegung mit in die Aufzeichnungen eingeht. Die fehlende Trennung von Vorhof und Ventrikel bei der Herzvolumenberechnung ist ebenfalls nachteilig, da hierdurch eine genaue Erfassung des Schlagvolumens nicht erfolgen kann. Systolisch erscheinen die Ventrikel kleiner und die Vorhofe groBer. Diastolisch findet sich dann das umgekehrte Verhalten. Das Schlagvolumen wird so systematisch unterschatzt. Schon friih wurde versucht, die unter Durchleuchtung sichtbare Bewegung des Herzens auszuwerten. Grodel setzte hierzu 1909 die Kinematographie ein (81). Eine weitere Entwicklung stellte die Kymographie (88, 201) und die Belastungskymographie dar (106). Eine wesentliche klinisch-kardiologische Bedeutung in der Beurteilung der Funktion des Herzens haben beide Methoden jedoch nicht erlangen konnen (108). Mit der Einfuhrung der Herzkatheteruntersuchung (25, 31, 64) zeigte sich eine neue Moglichkeit. Zunachst standen jedoch rein diagnostische Probleme, besonders angeborene Herzfehler, im Vordergrund. Erste Volumen- und Bewegungsanalysen wurden 1951 von Rushmer und ThaI publiziert (173). Die Entwicklung geeigneter Methoden der Volumenbestimmung des linken Ventrikels (4,23) ermoglichten schlieBlich umfassende Untersuchungen der Herzfunktion. Durch Kombination mit simultan registrierten Driicken gelangen Druck-Volumen-Analysen, aus denen so komplexe FunktionsgroBen wie Herzarbeit und Wandspannung berechnet werden konnten (78, 85, 146, 147). Nach der Einfuhrung der Cineventrikulographie konnten erganzend auch Wandbewegungsanalysen vorgenommen werden (125,196). Die rontgenologischen invasiven Verfahren stellen die Standardmethoden der kardiologischen Diagnostik dar. AIle nicht invasiven Methoden werden im Vergleich hierzu bewertet. Nicht invasive Verfahren sind jedoch notwendig, wenn Reihenuntersuchungen, Serienuntersuchungen und Verlaufsuntersuchungen vorgenommen werden sollen. Auch urn eine gezielte Auswahl von Patienten zur Herzkatheteruntersuchung vornehmen zu konnen, sind nicht invasive Methoden zu verlangen, da die Herzkatheteruntersuchung aufwendig, teuer und nicht risikolos ist. 4 Eine der ersten nuklearmedizinischen Verfahren zur Funktionsdiagnostik des Herzens wurde von Feinendegen und Mitarbeitern entwickelt (62). Mit Hilfe der Bestimmung der "Minimalen Transitzeiten" konnte die Funktion des Herzens abgeschatzt werden und sogar die Ejektionsfraktion berechnet werden. Erst Jahre spater kamen weitere nuklearmedizinische Methoden hinzu. Sowohl die Radionuklid-Kardiographie (189) als auch die Radionuklid-Ventrikulographie (199) erlauben nicht invasiv mit vergleichsweise geringem methodischen Aufwand die Bestimmung der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels. Die erste Methode bietet den Vorteil, die Berechnungen der Ejektionsfraktion unabhangig von der Ventrike1geometrie durchfuhren zu konnen. Nachteilig ist jedoch, daB nur in der Phase der Injektion des Radionuklids Messungen moglich sind. Die andere Methode hingegen erlaubt eine Bestimmung der Ejektionsleistung des Herzens tiber einen liingeren Zeitraum, so daB Verlaufsuntersuchungen nach Medikamentengabe und wahrend fahrradergometrischer Belastung moglich sind. Der wesentliche Nachteil der nuklearmedizinischen Methoden liegt sicher in der Notwendigkeit einer Injektion von Radionukliden mit einer Strahlenbe1astung fur den Patienten. Hieraus resultieren notwendige SicherheitsmaBnahmen, die umfangreiche Strahlenschutzbestimmungen vorschreiben. Edler und Gustafson fuhrten die Ultraschalluntersuchung als neues nicht invasives Verfahren in die kardiologische Diagnostik ein (39). Spezifische echokardiographische Befunde wurden fur die Mitralstenose, den PerikarderguB und die Vorhofmyxome schon frtih erarbeitet (39, 40). Nach der Verbesserung der Registrier- und Aufzeichnungsgerate gelang die gleichzeitige Darstellung des interventrikuliiren Septums und der Hinterwand des linken Ventrikels, Erstmalig war es damit nicht invasiv moglich, den linksventrikuliiren Durchmesser zu bestimmen. Entsprechend angiographischen Untersuchungsverfahren nahmen die Autoren ein einfaches Rotationsellipsoid an, urn aus dem Durchmesser auf das Volumen schlieBen zu konnen. Aus dem Verhaltnis des Schlagvolumens zum enddiastolischen Volumen konnte die Ejektionsfraktion berechnet werden. 1m Vergleich mit cineangiographischen Verfahren ergaben sich hohe Korrelationen fur die Bestimmung der Volumina und der Ejektionsfraktion des linken Ventrikels (59, 65, 71, 150, 159). Auch beim Vergleich zur Fickschen Methode ergaben sich fur das Schlagvolumen gute Ergebnisse (160). Sehr bald zeigte sich jedoch, daB nur fur Herzen mit einer ungestorten Kontraktion aus dem echokardiographisch bestimmten Durchmesser Rtickschltisse auf das Volumen des linken Ventrikels erlaubt sind. Besonders bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung treten groBe Fehler mit dieser Bestimmungsmethode auf (134, 138,204). Die Ursache fur diese enttauschenden Ergebnisse liegen darin begrtindet, daB die notwendigen mathematischen Voraussetzungen bei asymmetrischen Ventrikeln nicht erfullt sind. Es erfolgt bei der Auswertung der eindimensionalen Echokardiogramme daher heute eine eigenstandige Betrachtung der Durchmesser und der Durchmesserverktirzung ohne Umrechnung auf das Volumen des linken Ventrikels. Die Anlotung des Herzens, die bei der M-mode Echokardiographie von links parasternal erfolgt, erreicht nur die Basis des Herzens. Andere Ventrikelbereiche werden nicht dargestellt. Die Basis des Herzens stellt allerdings die Ebene dar, die bei fortschreitender Erkrankung z.B. der koronaren Herzerkrankung erst spat mit in den KrankheitsprozeB einbezogen wird. So spricht eine VergroBerung der Basis des linken Ventrikels auch immer fur eine Zunahme des Volumens und eine verminderte Funktion auch fur eine Funktionseinschrankung des gesamten Herzens (60). In der M-mode Echokardiographie kann folglich nur der positive Befund diagnostisch verwendet werden. Fast gleichzeitig mit der Entwicklung des eindimensionalen Ultraschallverfahrens setzte auch die Entwicklung zweidimensionaler Verfahren ein. Die Autoren Wild und Reid (215) sowie Howry und Bliss (96) verwandten mechanische Schwenkvorrichtungen, die den Schallstrahl tiber einen definierten Bereich bewegten und so in diesem Bereich eine zweidimensionale Darstellung ermoglichten. Diese Arbeiten wurden bereits 1952 durchgefuhrt. Erst Anfang der 70er Jahre wurden die Forschungen in diesem Bereich wieder aufgenommen und mecha5 nische Schallkopfe entwickelt, die einen Echtzeitbetrieb ermoglichten (42, 80, 114, 195, 214). Die Autoren Donald und Mitarbeiter (35) fiihrten 1958 den sogenannten "Compound Scanner" ein. Hierbei wird der Schallkopf von Hand fiber den interessierenden Organbereich geschwenkt. Die erste Bildersequenz eines vollstandigen Herzzyklus wurde von Asberg (15) 1967 vorgestellt. Er benutzte ein spezielles Spiegelsystem, urn kontinuierlich zweidimensionale Bilder zu erhalten. Gemeinsam war diesen Verfahren der Versuch, aus den gespeicherten bright-mode Bildem ein zweidimensionales Bild zusammenzusetzen, der sogenannte B-Scan. Aus den so gewonnenen zweidimensionalen echokardiographischen Bildem wurde das Volumen des linken Ventrikels berechnet (77, 115). Die Methode wurde dadurch verbessert, daB die Bilder mit Hilfe des Elektrokardiogramms getriggert und somit enddiastolische und endsystolische Volumenbestimmungen moglich wurden (67, 109, 205). Bild-fiir-Bild-Analysen waren nicht moglich, Rhythmusst6rungen durften nicht bestehen. Andere Autoren setzten mehrere Ultraschallkristalle nebeneinander zu einem "Linear Array Scanner" zusammen und erzeugten ein zweidimensionales Bild (116). Dieses System erlaubte eine Echtzeitdarstellung der Bewegungen des Herzens, wie dies auch durch den mechanischen Sektor-Scanner ermoglicht wurde. Fast gleichzeitig wurde, unterstfitzt durch die fortschreitende Computertechnik, ein zweidimensionales echokardiographisches System entwickelt, das eine elektronische Schwenkung des Ultraschallstrahls vomahm (117, 165). Die ersten Arbeiten zu diesem System gehen jedoch auf das Jahr 1952 zurUck, in dem Somer bereits die ersten Arbeiten veroffentlichte. 6 3. Physikalischer Teil 3.1 Physikalische Grundlagen Die Grundlagen der Physik des Ultraschalls sind in ausftihrlicher Weise sowohl von Feigen~ baum (61) als auch von Effert und Mitarbeitern (41) dargelegt worden. Das Prinzip, nachdem der elektronische Scanner arbeitet, ist in Abbildung 1 dargestellt. Kugelwelle I elektrische Pulserregl.ong A B c o Abb.1: Physikalisches Prinzip der zweidimensionalen Echokardiographie. Die linear angeordneten Kristalle werden phasenversetzt angesteuert. Durch diese zeitlich versetzte Ansteuerung entstehen nacheinander Schallwellen, die sich zu einer Wellenfront vereinen, die sich in einem bestimmten Winkel zur axialen Richtung fortpflanzen. Die Schallwellenfront kann zusiitzlich durch sphiirische zeitversetzte Ansteuerung der Kristalle focusiert werden, wodurch das Auflosungsvermogen verbessert wird (165). Diesem Verfahren liegt physikalisch das Huygensche Prinzip zugrunde. Durch zusiitzliche rasche Variation der Ansteuerung erfolgt eine Schwenkung des Schallstrahls iiber einen Kreissektor (Abb.2) Die linear angeordneten Kristalle werden phasenversetzt angesteuert. Durch diese zeitlich versetzte Ansteuerung entstehen nacheinander Schallwellen, die sich zu einer Wellenfront vereinen. Diese pflanzen sich in einem bestimmten Winkel zur axialen Richtung fort. Die Schallwellenfront kann zusiitzlich durch sphiirische zeitversetzte Ansteuerung der Kristalle focusiert werden, wodurch das Auflosungsvermogen verbessert wird (165). Durch zusiitzliche rasche Variation der Ansteuerung erfolgt eine Schwenkung des Schallstrahls tiber einen Kreissektor (Abb. 2). Beim Empfang werden die Echosignale entsprechend der Ansteuerung wieder phasenversetzt addiert und in einem B-mode Bild (B = Brightness) 7 phasenversetzte Ansteuerung Abb. 2: Spharische-zeitversetzte Ansteuerung von piezoelektrischen Kristallen zur Focusierung und Schwenkung der resultierenden Wellenfront tiber einen Kreissektor. auf einem Bildsehirm dargestellt. Die genau gesteuerte Empfangselektronik erhoht das Auflosungsvermogen dadureh, daB reflektierte Sehallwellen aus anderen Sektorbereiehen jeweils unterdriiekt werden. Hierdureh konnen Nebeneehos vermieden werden. Dies wird auBerdem dureh eine variable laufzeitabhangige Verstarkung erreieht. Hierdureh konnen Eehos aus tieferen Sehiehten ausgeblendet werden. Abhangig von der GroBe des Sehallkopfs kann der erfaBte Kreissektor raumlieh als annahernd kegelformig im Sehnitt als sehmales Ellipsoid aufgefaBt werden (Abb.3). Es wird also auf dem Bildsehirm ein Sehnittbild, das heiJ3t ein zweidimensionales Bild dargestellt. In dem von uns verwandten Sehallkopf befinden sieh 32 Einzelelemente, zusammengerugt zu einem 1,2 x 1,3 em groBen Block. Das Eehokardiographiegerat arbeitet mit einer Ultrasehallfrequenz von 2,25 MHz. Die Anlottiefe kann wahlweise auf 15 em oder 21 em eingestellt werden. Bei einer Anlottiefe von 21 em besteht das Bild in einem Sektor aus 85 Linien. Bei einer Anlottiefe von 15 em erhoht sieh die Zahl der Linien auf 128. Die Bildfrequenz betragt 30/s, d. h. 2550 Impulse/s miissen mindestens bei einer Eindringtiefe von 21 em und 2840 Impulse/s bei einer Eindringtiefe von 15 em erreieht werden. Das physikaliseh erreiehbare axiale Auflosungsvermogen wird bei iibliehen eindimensionalen Eehokardiographiegeraten mit 0,7 mm angegeben, d. h. zwei in der Riehtung der Sehallstrahlaehse liegende Strukturen werden noeh bei einem Abstand von 0,7 mm getrennt dargestellt 8 Abb.3 : Ultraschallkopf mit eingezeichnetem Ultraschallsektor. (41) . In bezug auf das laterale Auflosungsvermogen muB mit wesentlich schlechteren Werten gerechnet werden. Es werden in der Literatur zwischen 1 und 3 mm in Abhiingigkeit von der Wandlergeometrie, der Ultraschallfrequenz und dem Achsenabstand angegeben (41, 120). 3.2 Aufbau des zweidimensionalen Echokardiographiegerates Der Aufbau des verwendeten zweidimensionalen Echokardiographiegeriites ist im Blockschaltbild in Abbildung 4 dargestellt. Phasenversetzt werden die piezoelektrischen Kristalle im Ultraschallkopf angesteuert und beim Empfang addiert. Das zweidimensionale Bild erscheint auf dem Videoschirm. Kontrolliert konnen verschiedene Verstiirkungen angewiihlt werden. Gleichzeitig mit dem zweidimensionalen Echokardiogramm wird auf dem Videoschirm ein Ekg aufgezeichnet. Hierdurch ist eine herzphasengerechte Zuordnung der zweidimensionalen echokardiographischen Bilder moglich. In das Videobild eingeblendet werden zusiitzlich alphanumerisch Angaben zur Identifikation der Patienten und des Datums. Gleichzeitig wird die jeweilige Bildnummer und die Uhrzeit eingeblendet. 1m Fernsehbild sind auBerdem in Richtung der x- und y-Achse Eichmarkierungen eingeblendet, die somit eine exakte Ausmessung ermoglichen. 9 Blockschaltbild des elektronischen Sektor·Scanners Abb.4: Blockschaltbild des zweidimensionalen Echokardiographiegeriites. (Ultrasonograph V-3000A, Sonotron) Wahlweise besteht zusiitzlich die Moglichkeit an jeder Linie des zweidimensionalen Bildes ein eindimensionales Echokardiogramm in M-mode (M = Motion = Bewegung) Verfahren auf einem anderen Femsehschirm darzustellen oder in tiblicher Weise mit Hilfe eines UV -Schreibers zu registrieren. Ein Mikroprozessor dient zur Steuerung und ist tiber zwei Interface-Systeme mit dem Geriit verbunden. Fiir die Patientenuntersuchung verwenden wir den Diasonics V -3400R. Dieses Geriit besitzt eine digitale Bildverarbeitung, die zu einer deutlichen Verbesserung der BildqualiHit fiihrt. Die zweidimensionalen echokardiographischen Bilder werden auf einem Videorekorder (VTC7100, Sanyo/U-Matic, National, Japan) aufgezeichnet. Die Wiedergabe erfolgt tiber einen gewohnlichen Femsehschirm. Es ist sowohl eine Echtzeitals auch eine Stoppbild-Darstellung moglich. Bild fiir Bild kann eine Analyse der echokardiographischen Bilder vorgenommen werden. 3.3 Aufbau der Rontgenanlage Die Referenzrontgenuntersuchungen werden entweder mit einer biplanen (ZweiebenenKoordinat-Arbeitsplatz) oder einer monoplanen Anlage (Angioscop C, Siemens) durchgefiihrt. In zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen konnen die Rontgenfilme simultan aufgezeichnet werden. Beide Ebenen besitzen auf der einen Seite eine Rontgenrohre mit einem 12-Puls-Generator mit Kinepulseinrichtung und auf der anderen Seite einen 17-mm-Bildverstiirker und 3-Kanal-Lichtverteiler mit 35 mm Arritechno-Film Kamera und Femsehkamera. 3.4 Aufbau der Auswerteeinheit Die auf einem Bandspeichergeriit aufgezeichneten zweidimensionalen Echokardiogramme werden im Standbildverfah,ren wiedergegeben. Ein eingeblendeter digitaler Bildziihler dient 10 o 00 Display Term i nal Videoschirm und Lichtgri ffel Abb. 5: Blockschaltbild der Auswerteeinheit als Referenzsignal. Ein mitaufgezeichnetes Elektrokardiogramm eriaubt die genaue Festlegung bestimmter Punkte des Herzzyklus. Der Beginn von QRS ist als Enddiastole definiert. Die Endsystole ergibt sich aus dem SchluBpunkt der Aortenklappe. AuBerdem wird aus anderen Schnitten, in den en die Aortenklappe sichtbar ist, der Punkt im Elektrokardiogramm gekennzeichnet, der mit dem SchluB der Aortenklappen erreicht wird. In Abbildung 5 sind die weiteren Schritte dargestellt. D ieEingabe der Kontur des linken Ventrikels kann vom Standbild direkt am Bildschirm mit Hilfe eines Lichtgriffels erfolgen. Auf einem Zentimeter werden mit dem Lichtgriffel 10 Punkte erfaBt. AuBerdem kann das Videobild als Hardcopy fixiert werden. Dieweitere Auswertung erfolgt dann mit Hilfe eines XY -Ultraschallkoordinatenlesers, der auf einem Zentimeter 100 Punkte erfaBt. Zusiitzlich besteht die Moglichkeit, direkt vom Fernsehschirm abgezeichnete Bilder mit Hilfe des XY-Koordinatenlesers auszuwerten (123). Die Rontgenfilmbilder werden tiber ein Projektionsgeriit (Vanguard M-35CW, Vanguard Cooperation, USA) auf das oben beschriebene Videosystem gegeben, so daB auch diese Auswertung mit dem Lichtgriffel vorgenommen werden kann. Ein wiihrend der Cineventrikulographie aufgezeichnetes Bildziihlsignal eriaubt, bei gleichzeitiger Registrierung des Elektrokardiogramms, die exakte Definition der Enddiastole (Beginn von QRS). Als Endystole wird die kleinste linksventrikuliire Silhouette gewiihlt. Auch Rontgenfilmbilder konnen tiber eine Projektion direkt mit Hilfe des XY -Koordinatenlesers ausgewertet werden. Die Kontrolle der eingegebenen Signale des XY -Koordinatenlesers erfolgt tiber einen zusiitzlichen Fernsehschirm (GA 18/ 30 ERA General Automation, Aachen). 11 4. Experimentelle Untersuchungen zur Volumenanalyse bei Herzmodellen 4.1 Einleitung Urn eine erste Aussage iiber die VerliiBlichkeit der Methode zu gewinnen, fiihrten wir zunachst an Herzmodellen eine Testreihe durch. Es wurden asymmetrische Herzmodelle verwandt, urn Bedingungen zu simulieren, die auch bei koronarer Herzerkrankung vorliegen. Das direkt bestimmte Volumen und das rantgenologisch bestimmte Volumen wurden zum Vergleich herangezogen. Die Berechnungen wurden mit verschiedenen mathematischen Ansatzen durchgefiihrt und in ihrer Wertigkeit iiberpriift. 4.2 Methoden 4.2.1 Herzmodelle Fiir die in vitro Versuche wurden zunachst die in der Radiologie iiblichen AusguBmodelle aus Silicon verwandt. Es zeigte sich jedoch in Vorversuchen, daB diese Modelle ungeeignet waren, da sie eine fast vollstandige Reflexion des Ultraschalls hervorriefen. Eine Darstellung des gesamten Ventrikels mit allen Wandabschnitten war daher nicht maglich. Eine Lasung des Problems wurde in der Verwendung diinnwandiger Herzmodelle gefunden. Von AusguBmodellen des linken Ventrikels wurden Glasmodelle hergestellt. Auf dies en Glasmodellen erfolgte dann die Herstellung diinnwandiger (1 mm)-Herzmodelle aus Silicongummi (MDx - Dow Corning). Urn eine zusatzliche Asymmetrie hervorzurufen, wurden in der Mitte der Modelle aneurysmatische Ausbuchtungen gebildet, so daB bei zwei orthogonalen Schnitten des linken Ventrikels in Langsachsenrichtung in einer Ebene (B) ein Aneurysma zu erkennen war, wahrend in der anderern Ebene (A) eine glatte Oberflache vorhanden war (Abb.6a und 6b). Das direkte oder "wahre" Volumen der Herzmodelle wurde durch Auffiillung der Herzmodelle mit Wasser bestimmt, nachdem die Aorten- und die MitralOffnung durch Gummistopfen verschlossen worden waren. Die Gummistopfen ermaglichten eine luftfreie Fiillung der Ventrike!' Dies war notwendig, da sonst starke Reflexionen bei der Anschallung aufgetreten waren. Bei 10 Modellen erfolgte nur eine einmalige Auffiillung, wahrend bei 3 weiteren Modellen die Auffiillung mit unterschiedlichen Volumen erfolgte. Somit standen 22 Fiillvolumina zur vergleichenden Volumenbestimmung zur Verfiigung. Die Volumina wurden zweimal bestimmt, erstens bei der Auffiillung und zweitens bei der Entleerung. 4.2.2 Zweidimensionale Echokardiographie Die zweidimensionalen Echokardiogramme wurden mit einem elektronischen Sektor-Scanner gewonnen, dessen genaue technische Daten im physikalischen Teil beschrieben worden sind. Die Aufzeichnung der zweidimensionalen Echokardiogramme erfolgte auf einem Videobandgerat, das sowohl eine Echtzeit- als auch Standbildwiedergabe ermaglichte. Die Herz12 Herzmodell Modell ROntgenbiid 2- d- E Abb. 6a: Original, Rontgenbild und zweidirnensionales Echokardiogramm eines Herzmodells in der Ebene A (Erbel und Mitarbeiter, Eur. Heart J. 3, 469-480, 1982). Herzmodell _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ B - Eben. Modell Ronlgenblld 2- d E Abb. 6b: Original, Rontgenbild und zweidirnensionales Echokardiogramm eines Herzmodells in der Ebene B (siehe Abb. 6a) Erbel und Mitarbeiter, Eur. Heart J. 3, 469-480, 1982). modelle wurden in einem Wasserbad angelotet. Die Abbildungen 6 a und b verdeutlichen, daB die Anschallung in der Liingsrichtung der Modelle erfolgte, entsprechend der Anschallung des Herzens bei der apikalen Echokardiographie. Zur Eichung wurde ein spezielles Modell konstruiert, daB aus 11 Metallringen mit einem Durchmesser von 7,1 cm bestand. Dieser Ring wurde im Wasserbad angeschallt und das resultierende Echokardiogramm sowohl bei der Anlottiefe von 15 als auch 21 cm aufgezeichnet. Urn die Linearitiit des Systems zu iiberpriifen, wurde ein weiteres Modell konstruiert, das aus 11 Messingstiiben bestand, die zylindrisch mit einem Kreisdurchmesser von 7 cm angeordnet waren. Zusiitzlich befand sich zentral ein weiterer Messingstab. Abbildung 7 zeigt die Versuchsanordnung und das echokardiographisch gewonnene Bild. Es wurde festgestellt, daB das Geriit im gesamten Bereich des Sektors linear arbeitet. Auch die Genauigkeit des eingeblendeten Eichgitters wurde mit diesem Modell iiberpriift (Abb.7). 4.2.3 Rontgenologische Untersuchungen Die rontgenologischen Untersuchungen der Herzmodelle wurden mit dem im physikalischen Teil beschriebenen Geriit durchgefiihrt. Entsprechend den echokardiographischen Untersu13
