Ultraschall in der Anästhesie und perioperativen Intensivmedizin

Zusammenfassung
In der Anästhesiologie und perioperativen Intensivmedizin haben die klinisch verfügbaren Ultraschallverfahren das diagnostische, überwachungs- und verfahrenstechnische Optionsspektrum in den letzten Jahren beträchtlich erweitert. Ein großer methodischer Vorteil ist, dass die meisten dieser Verfahren nicht- oder nur minimalinvasiv sind und anwendungsbedingte Komplikationen nur wenig Bedeutung haben. Die Ultraschallverfahren können in der Regel zeit- und ortsungebunden am Patienten eingesetzt werden und eignen sich deshalb besonders für den akuten Einsatz. Das Spektrum der Einsatzorte umfasst den Operationssaal und die Intensivstation, aber auch die Notaufnahme bis hin zum Behandlungsraum für die interventionelle Schmerztherapie.

Schlüsselwörter: Ultraschall, Echokardiographie, Doppler, Kreislauf, Monitoring

Summary
Ultrasound in Anaesthesia and Perioperative Intensive Care Medicine
In anaesthesia and perioperative intensive care, clinically available ultrasound procedures have enhanced the spectrum of diagnostic
options, patient monitoring and methodological approach over the past years. As a major advantage, most of the ultrasound procedures are non- or semi-invasive and therefore related to only few and minor complications. Ultrasound is normally applicable in patients independent of daytime and location and therefore particularly useful in acute settings. The location for their appliance includes the operation room and intensive care unit, but also the emergency room and facilities for interventional pain therapy.

Key words: ultrasound, echocardiography, Doppler, circulation, monitoring


Die transösophageale Echokardiographie (TEE) und die transkranielle Doppler-Sonographie (TCD) werden in der Anästhesiologie und operativen Intensivmedizin hauptsächlich zu diagnostischen und überwachungstechnischen Zwecken eingesetzt. Daneben werden in bestimmten Bereichen die konventionelle B-Mode-Sonographie, einfache Doppler-Verfahren sowie miniaturisierte transvenös-intravaskuläre und zukünftig möglicherweise auch intrakardiale Katheter angewendet.
Transösophageale Echokardiographie
Kein Verfahren hat in den letzten zwanzig Jahren die Möglichkeiten zur perioperativen Kreislaufdiagnostik und -überwachung am Krankenbett so erweitert wie die TEE. Mit ihrer Einführung in den klinischen Arbeitsbereich der Anästhesiologie ließen sich endlich intraoperativ und auch bei nichtkardiochirurgischen Eingriffen die kardiale Funktion und die Effekte von kreislaufwirksamen Medikamenten, von verschiedenen kontrollierten Beatmungsformen und von akuten Volumenverschiebungen visualisieren und beurteilen. Die seitdem publizierten Resultate der wissenschaftlichen Arbeiten auf diesem Gebiet bilden heute die Grundlage für die Indikationen der TEE in der Anästhesiologie (Grafik).
An oberster Stelle der Indikationsliste für die intraoperative Echokardiographie steht die Befunderhebung bei kardiochirurgischen Patienten, die sich einer Klappen- oder aortokoronarvenösen Bypass-Operation unterziehen (29, 30). Neben dem diagnostischen Potenzial der TEE kommt dem intraoperativen Monitoring des Herz-Kreislauf-Systems eine besondere Bedeutung zu, und dies nicht erst seitdem der Goldstandard der invasiven hämodynamischen Überwachung mittels des Swan-Ganz-Katheters zunehmend kritisch hinterfragt wird (14).
Insbesondere beim Abgang von der Herz-Lungen-Maschine und in der unmittelbaren Folgezeit erleichtert die TEE die Kontrolle des Volumen- und Kontraktilitätsstatus, eignet sich zum Ischämienachweis mittels regionaler und globaler Wandbewegungsanalysen und ist eine Entscheidungshilfe bei der Wahl exogen zugeführter Katecholamine (7). Sie kann zudem auch bei nichtkardiochirurgischen Eingriffen im Falle einer plötzlich aufgetretenen hämodynamischen Instabilität unklarer Ursache wichtige Zusatzinformationen liefern oder gar Kausalzusammenhänge aufdecken, dient dem perioperativen Monitoring des kardialen Risikopatienten während größerer operativer Eingriffe und kommt darüber hinaus auch in der Akutdiagnostik des instabilen Traumapatienten zum Einsatz (Abbildung 1), insbesondere bei Verdacht auf eine thorakale Aortenruptur, Aortendissektion oder Myokardkontusion (48).
Außerhalb dieser mittlerweile etablierten Einsatzgebiete eignet die TEE sich in der Anästhesiologie zur Beantwortung von Fragestellungen, die sich beim narkotisierten Patienten etwa aus der kontrollierten Beatmung, dem Letalitätsrisiko des operativen Eingriffes, der speziellen Lagerung (58) oder aus Volumenverschiebungen ergeben. So können beispielsweise während minimalinvasiver bauchchirurgischer Eingriffe die Auswirkungen des Pneumoperitoneums auf die Herzfunktion (20) und die Leberperfusion (51) erfasst werden. Bei der Implantation von Gelenkprothesen der unteren Extremitäten liefert die TEE bei der Untersuchung des Phänomens der „Fettembolie“ wichtige Erkenntnisse (38, 47, 50). Sie wird außerdem bei neurochirurgischen Operationen in halbsitzender Position zur Untersuchung auf ein funktionell offenes Foramen ovale beziehungsweise zur rechtzeitigen Erkennung venöser Luftembolien genutzt (60). Beschrieben wurde kürzlich die intraoperative Stressechokardiographie zum Screening von kardialen Risikopatienten während eines nichtkardiochirurgischen Eingriffs (55), ebenso wie die intraoperative myokardiale Kontrastechographie (34), deren zukünftiger routinemäßiger Einsatz etwa bei koronaren Bypass-Operationen aber eine Weiterentwicklung der TEE-Sonden und weitere intensive Untersuchungen über die Wechselwirkungen zwischen dem Ultraschall und dem Kontrastmittel voraussetzt.
Für die Anästhesiologie interessante Neuentwicklungen wie zum Beispiel die automatische Endokardbestimmung als Mittel zum Monitoring des Volumenstatus (Abbildung 2) und farbkodierte Darstellungen der myokardialen Kinetik zur leichteren Erkennung von regionalen Wandbewegungsstörungen, der so genannte Gewebe-Doppler, sind bislang für den perioperativen Routineeinsatz nur bedingt geeignet. Auch die fortlaufende dreidimensionale Darstellung des Herzens, die den Weg zu einer kontinuierlichen intraoperativen Volumetrie des linken Ventrikels bahnen könnte, bedarf noch der technologischen Verbesserung. Als zukunftsweisendes, wenn auch hochinvasives und kostspieliges Verfahren wird die Echokardiographie mittels intrakardialer Ultraschallkatheter (11) hier möglicherweise an Bedeutung in der Anästhesiologie und Intensivmedizin gewinnen. Dagegen hat die angesichts der limitierten räumlichen Kapazitäten und der eingeschränkten Handlichkeit der Sonden auch von Anästhesisten geforderte Miniaturisierung echokardiographischer Geräte zur Prototyp-Entwicklung miniaturisierter TEE-Sonden geführt, die einerseits in der pädiatrischen Anästhesie (Abbildung 3), andererseits bei der Narkoseeinleitung des erwachsenen Patienten das kardiale Monitoring bereits komplementieren konnten (69).
Unter den in der Anästhesiologie genutzten Ultraschallverfahren zählt die TEE insofern zu den risikoreichsten, als es hier – wenn auch sehr selten – zu Perforationen des Schluck- und Verdauungstrakts kommen kann (35). Auch aus diesem Grund wird einer qualifizierten Ausbildung für zukünftige Anwender im Fachgebiet große Bedeutung beigemessen. Dies spiegelt sich in der Erarbeitung und kürzlich getroffenen Bekanntmachung der „Richtlinien zur Weiterbildung in der transösophagealen Echokardiographie für Anästhesisten“ der Deutschen Gesellschaft für Anaesthesiologie und Intensivmedizin wider (42).
Doppler-Sonographie
Die transkranielle Doppler-Sonographie (TCD) ist in der nichtinvasiven Diagnostik von zerebralen Vasospasmen oder Gefäßstenosen sowie arteriovenösen Malformationen bei neurologischen und neurochirurgischen Patienten seit langem ein etabliertes Verfahren (4). Auf Intensivstationen wird die TCD zunehmend auch bei Patienten mit Schädelhirntrauma zur Überwachung der zerebralen Perfusion (39) oder auch zur Hirntoddiagnostik (22, 62) eingesetzt, in diesen Fällen meist eingebettet in ein multimodales Monitoring, das verschiedene Methoden der Elektroenzephalographie und der direkten Hirndruckmessung sowie radiologische Verfahren zum Nachweis pathologischer Hirnbefunde umfasst (61). In der Anästhesiologie wurden seit Einführung der TCD die Einflüsse verschiedener Anästhetika und Anästhesieverfahren auf den zerebralen Blutfluss untersucht (18, 53).
Der intraoperative Einsatz des TCD erlaubt beispielsweise bei einer Endarteriektomie der Arteria carotis interna, ein unter Anlage eines arterioarteriellen Bypasses akut auftretendes ischämisches und embolisches Geschehen schnell zu erfassen (23, 46). Die rechtzeitige Erkennung der Bypass-Fehlfunktion, ein sofortiges agressives Management der zerebralen Hämodynamik und die temporäre Shuntanlage bei Hinweisen auf eine zerebrale Ischämie oder eine sofortige operative Revision bei Reokklusion (24) sind für den Patienten von großem Nutzen. Allerdings wird der intraoperative TCD-Einsatz hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit kontrovers diskutiert und ist weit davon entfernt, in das Routinemonitoring bei gefäßchirurgischen Eingriffen aufgenommen zu werden. Eine Studie an 50 in Lokalanästhesie operierten Patienten erlaubte beispielsweise den Schluss, dass die TCD nicht einmal ein verlässliches Mittel zur Indikationsstellung einer Shuntanlage ist (10).
Bei kardiochirurgischen Patienten wird die TCD zur Ermittlung von Mikroembolisationen nach kardiopulmonalem Bypass benutzt (19). Wie oft in der klinischen Medizin ist auch hier zu bedenken, dass der Befund abnormer Signale allein nicht unbedingt mit einem verschlechterten Behandlungsergebnis verbunden sein muss (57). Desgleichen lassen Messungen der Blutflussgeschwindigkeit in der Arteria cerebri media nur bedingt Rückschlüsse auf den zerebralen Blutfluss zu (65).
Durch die Einführung neuer Algorithmen hat sich die ösophageale Doppler-Sonographie (ÖDS) zur Bestimmung des Herzzeitvolumens von einem insbesondere bei beatmeten Patienten unzuverlässigen Monitor (12) zu einem nützlichen semiinvasiven Werkzeug in der Hand des erfahrenen Anwenders entwickelt (18). Die fortschreitende Miniaturisierung erlaubt die Anwendung der ÖDS sogar bei Kindern (27). Die Vorteile der ÖDS gegenüber der TEE liegen in der kontinuierlichen Messung des Herzzeitvolumens, die auf der Doppler-Analyse des Blutstroms in der thorakalen Aorta beruht. Im Vergleich zur kontinuierlichen Herzzeitvolumenmessung mittels modifiziertem Swan-Ganz-Katheter ist die ÖDS nicht unumstritten, weil die Signalstabilität und die Messgenauigkeit erheblich schwanken (37). Die Indikationen für die ÖDS sind derzeit unklar. Sinnvoll erscheint der Einsatz bei Risikopatienten mit ausgewählten kardiovaskulären Erkrankungen, die „zu gesund“ für einen Pulmonaliskatheter sind und bei denen die TEE wenig neue Informationen ergeben würde, bei denen ein kontinuierliches Monitoring des Herzzeitvolumens jedoch eingriffsbedingt wünschenswert wäre, zum Beispiel bei laparoskopisch durchgeführten Operationen unter Anlage eines Kapnoperitoneums (28).
Weitere Anwendungen der eindimensionalen Doppler-Sonographie – in diesen Fällen ohne Kurvenregistratur – liegen in der intraoperativen präkordialen Anschallung des rechten Ventrikels, einer Routinemaßnahme zum Luftembolienachweis bei neurochirurgischen Patienten, die in sitzender Position operiert werden. Ebenso kann der Blutfluss in kanülierten Gefäßen, zum Beispiel bei extrakorporalen Membranoxygenierungs- und Hämodialyse- beziehungsweise Filtrationsverfahren, kontrolliert werden. Die Doppler-Sonographie ist ebenfalls eingesetzt worden, um zu prüfen, ob eine Spinal- oder Epiduralanästhesie bei normaler Schwangerschaft die Blutströmung in der Arteria umbilicalis beeinflusst (45). Auch ein neu auftretendes Strömungshindernis durch Kompression der Arteria carotis, das beim narkotisierten Patienten zum Beispiel durch das Blocken einer so genannten Kehlkopfmaske entstehen kann (13), ließe sich mit der Doppler-Sonographie identifizieren. Eine zusätzliche interessante Anwendung der Doppler-Technik findet sich in der so genannten „smart needle“, ein für die Kanülierung von zentralen Venen entwickeltes Punktionsset mit integriertem Schallkopf (63).
Konventionelle B-Mode-Sonographie
Die bildliche Darstellung von nichtkardialen Schnittebenen mithilfe der B-Mode-Sonographie dient in der Anästhesiologie und Intensivmedizin in erster Linie der Erleichterung und Überwachung von Punktionen verschiedenster Art. Gelegentlich wird sie von Anästhesisten für einige diagnostische Fragestellungen – zum Beispiel zur Abklärung eines Pleuraergusses – herangezogen, wenn Konsiliardienste radiologischer Abteilungen nicht verfügbar sind. Die ultraschallgesteuerte Punktion der Vena jugularis interna mit einem herkömmlichen Sonographiegerät wurde 1988 beschrieben (52). Seit 1993 stehen spezielle portable Geräte für Gefäßpunktionen zur Verfügung (3). Diese erleichtern wegen des variablen Verlaufs der V. jugularis interna bei 20 Prozent der Kleinkinder (2) besonders die zentralvenöse Katheterisierung in der Kinderanästhesie (Abbildung 4) und reduzieren das anästhesiologische Risiko (59). Aber auch bei Erwachsenen kann die Ultraschalluntersuchung die zentralvenöse Punktion beschleunigen und die Katheterisierung vereinfachen (16, 56).
Über die erleichterte ultraschallgesteuerte Punktion des Epiduralraums wurde erstmals 1980 berichtet (15). Die Sonographie ist hier aber nicht nur Hilfsmittel für die Insertion eines Epiduralkatheters bei Patienten mit unklaren anatomischen Verhältnissen (8), sondern hat das Potenzial, eventuell auch bei epiduralen Corticosteroidinjektionen zur Behandlung radikulärer Schmerzsyndrome die Durchleuchtungskontrolle der Punktionskanüle zu ersetzen. Eine solche Lagekontrolle erscheint deshalb wünschenswert, weil ohne diese in bis zu 25 Prozent der Fälle die Injektion trotz des Zeichens eines vermeintlichen Widerstandsverlusts nicht in den Epiduralraum appliziert wird (66).
Obwohl die von anterior vorgenommene ultraschallgesteuerte Blockade beziehungsweise Neurolyse des Plexus coeliacus beim Pankreaskarzinom und bei der chronischen Pankreatitis schon 1985 als neue Technik präsentiert wurde (26), kommt in den meisten Fällen weiterhin die klassische posteriore Technik mit oder ohne Durchleuchtungs- beziehungsweise CT-Kontrolle zur Anwendung (21). Der ultraschallgesteuerte anteriore Zugang bietet jedoch gleiche Ergebnisse ohne das Risiko einer Paraplegie, die Rückenlage wird von Patienten im Terminalstadium besser toleriert, auf Kontrastmittel- und Röntgenexposition kann verzichtet werden, und das Verfahren ist zudem kostengünstiger (68). Ähnliches gilt für lumbale Grenzstrangblockaden (35). Auch bei Stellatumblockaden (32), dem Glossopharyngeusblock (5), der Blockade des Plexus brachialis über verschiedene Zugangswege (31, 67) und beim so genannten 3-in-1-Block des N. femoralis und benachbarter neuronaler Strukturen wird das Ultraschallverfahren von Anästhesisten genutzt, um Komplikationsraten, Zeiten bis zum Wirkungseintritt und Lokalanästhetikadosen zu reduzieren (43, 44).
In der perioperativen Intensivmedizin sind häufige Indikationen für die B-Mode-Sonographie unter anderem die Frage nach freier intraabdominaler Flüssigkeit oder Hinweise auf eine Cholezystitis. Bei der Beurteilung eines Pleuraergusses oder Hämatothorax werden neben der Volumenbestimmung etwaige Septierungen dargestellt und der günstigste Ort für das Anlegen einer Thoraxdrainage gewählt. Beim Aufweisen eines so genannten „Kometenschweif“-Artefakts kann mit hoher Wahrscheinlichkeit sowohl ein kompletter Pneumothorax ausgeschlossen (41), als auch ein interstitielles Lungenödem von der Exazerbation einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung differenziert werden (40). Bei nasal intubierten Patienten ist die sonographische Diagnosestellung einer Sinusitis maxillaris möglich (49), was unter Umständen erhebliche Konsequenzen für die weitere Therapie hat, etwa die Tracheotomie. Eine der perkutanen Dilatationstracheotomie vorangehende Ultraschalluntersuchung des Halses kann durch die Lokalisation des Schilddrüsenisthmus oder kaliberstarker Venen die Wahl der Punktionsstelle gelegentlich beeinflussen (10). Die sonographische Orientierung bei der Anlage eines suprapubischen Blasenkatheters gehört dagegen auf vielen Intensivstationen zum Standardvorgehen.
Perspektiven
Die Miniaturisierung von Echokardiographiegeräten, die die intraoperative TEE erheblich vereinfachen würde, und kleinkalibrige Sonden, die sich wie Magensonden durch die Nase einführen lassen (25), könnten den Ein-
satz der TEE als ein perioperatives Überwachungsverfahren wesentlich erleichtern. Dies käme einer im Operations- und Intensivbereich erforderlichen räumlichen Ökonomisierung entgegen. Weitere Innovationen, wie die dreidimensionale TEE oder automatisierte Verfahren zur Volumenbestimmung oder Wandbewegungsanalyse, sind bereits heute wegweisend für ein kontinuierliches Herz-Kreislauf-Monitoring, das die perioperative Überwachung bei kardialen Hochrisikopatienten und operativen Eingriffen mit hoher Kreislaufbelastung bereichern wird.
Die 1960 erstmals vorgestellte intrakardiale Ultraschalluntersuchung ist in den letzten Jahren von Kardiologen wiederentdeckt worden (64). Parallel zur rasant verlaufenden Geräteentwicklung sind hierfür klinische Einsatzgebiete definiert worden, die bislang in der verbesserten Visualisierung kardiologischer Interventionen (zum Beispiel bei Angioplastie oder Elektroablation) und der Erkennung hierbei auftretender Komplikationen (etwa einer Koronararteriendissektion) liegen. Nach ersten Versuchen mit Kathetern, die mit 20 MHz operierten, eine zu geringe Eindringtiefe für den intrakardialen Einsatz aufwiesen und deshalb zunächst nur intravaskulär einsetzbar waren, sind inzwischen 10-MHz-Katheter verfügbar, mit denen vom rechten Herz aus alle Herzregionen, abgesehen von apikalen Abschnitten des linken Ventrikels, dargestellt werden können (54).
Damit rückt ein kontinuierliches bildgebendes intrakardiales Monitoringverfahren in greifbare Nähe. Allerdings handelt es sich hier um ein hochinvasives und teures Verfahren, dessen Risiken und Kosten-Nutzen-Relation einer sorgfältigen Analyse unterzogen werden muss, bevor ein Einsatz in der Anästhesiologie erwogen werden sollte.
Ausbildung und Qualitätsmanagement
Der zunehmende Einsatz von Ultraschallverfahren in der Anästhesie und operativen Intensivmedizin und die zunehmende Zahl von Anästhesisten, die sich dieser Methoden bedienen, lassen Fragen nach einer qualifizierten Aus- und Weiterbildung, einer entsprechenden Qualitätskontrolle und Untersuchung der gerade in Zeiten reduzierter Budgets immer wichtiger werdenden Anschaffungs- und Unterhaltungskosten aufkommen. Im Zeitalter der evidenzbasierten Medizin sind Verlaufsstudien und Kosten-Nutzen-Analysen zwingend.
Dies gilt besonders für komplexe Ultraschallverfahren wie die TEE und TCD, die prinzipiell eine lange Ausbildung erfordern (33), potenziell jedoch schon nach minimalem Training die diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten des Anwenders bereichern können (6). Beispielhaft sind die Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Anaesthesiologie und Intensivmedizin für ein originär kardiologisches Ultraschallverfahren wie die TEE zu nennen (42), die auf der Basis der 1996 publizierten nordamerikanischen Richtlinien (1) eine den deutschen Verhältnissen angepasste Position absteckten. Hier ist einerseits die Abgrenzung gegenüber dem Einsatz der TEE in der Kardiologie, zum Beispiel im Hinblick auf die Indikationstellung, andererseits aber auch die konsiliarische Zusammenarbeit bei bestimmten Fragestellungen als ein schwieriger Balanceakt evident geworden.
Der Einsatz von Ultraschallverfahren hat in der Vergangenheit bereits viel zur Beantwortung anästhesierelevanter Fragestellungen beigetragen. Die Vorteile für die anästhesiologische Patientenbetreuung sind wissenschaftlich belegt; die Ultraschallverfahren können aber nur dann einen sinnvollen Versorgungsbeitrag in der Anästhesie und perioperativen Intensivmedizin leisten, wenn die Ausbildung auf diesem Gebiet eine hohe Qualität der Anwendung gewährleistet.

zZitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 2001; 98: A 1963–1967 [Heft 30]

Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über das Internet (www.aerzteblatt.de) erhältlich ist.

Anschrift für die Verfasser:
Priv.-Doz. Dr. med. Clemens-A. Greim
Klinik für Anaesthesiologie des Universitätsklinikums der Bayerischen Julius-Maximilians-Universität
Josef-Schneider-Straße 2
97080 Würzburg
E-Mail: [e-mail]


Klinik für Anaesthesiologie (Direktor: Prof. Dr. med. Norbert Roewer) des Universitätsklinikums, Bayerische Julius-Maximilians-Universität, Würzburg

Einsatzgebiete und Indikationen für die transösophageale Echokardiographie in der Anästhesie und perioperativen Intensivmedizin


Abbildung 1: Bei einer verunfallten hämodynamisch instabilen 54-jährigen Patientin mit schwerem Thoraxtrauma zeigt sich in der transösophagealen Echokardiographie ein abgerissener rechtsventrikulärer Papillarmuskel (Pfeil) am Trikuspidalklappensegel, der in der Systole in den rechten Vorhof umschlägt.


Abbildung 2: Die schallsignalgesteuerte automatische Erkennung des Endokards mit der transösophagealen Echokardiographie ermöglicht eine kontinuierliche Bestimmung der linksventrikulären Querschnittsfläche, mittels derer die Füllung des linken Ventrikels intraoperativ abgeschätzt werden kann (EDA, enddiastolische Fläche; ESA, endsystolische Fläche; FAC, echokardiographische Ejektionsfraktion).


Abbildung 3: Die technische Entwicklung der medizinischen Ultraschallverfahren hat ösophageale Sonden hervorgebracht, die auch bei Kindern zur intraoperativen Volumensteuerung eingesetzt werden können.


Abbildung 4: Der Einsatz kleiner Schallköpfe erlaubt eine ultraschallgesteuerte zentralvenöse Punktion und Katheterisierung. Die Darstellung des größeren jugulovenösen Gefäßquerschnitts in Relation zur kleinkalibrigen Arteria carotis communis reduziert insbesondere bei Kleinkindern und Säuglingen das Risiko einer Fehlpunktion.

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