Dreidimensionale Sonographie in der Urogynäkologie

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1 Gynäkologe 2013 DOI /s Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013 W. Umek 1, 2 R.M. Laterza 1 G. Yerlikaya 1 H. Kölbl 1 1 Abteilung für Allgemeine Gynäkologie und Gynäkologische Onkologie, Universitätsklinik für Frauenheilkunde Wien 2 Karl Landsteiner Institut für Spezielle Gynaekologie und Geburtshilfe, Wien Dreidimensionale Sonographie in der Urogynäkologie Kurzer historischer Abriss Seit den 1930er-Jahren steht Ultraschall dank dem österreichischen Neurologen Karl Dussik im Einsatz der medizinischen Diagnostik. Zu Beginn war die Anwendbarkeit sehr limitiert, bildgebend war im Hinblick auf die Qualität der ersten B-Bilder ein Euphemismus. Der compound scan produzierte Körperquerschnittbilder, bedurfte aber großer Transducer oder eines Wasserbeckens, in das der Patient mit seinem Körper eintauchte. Der compound scan wurde zunehmend durch kleinere, leichter zu handhabende Transducer abgelöst. Medizinisch-diagnostischer Ultraschall ermöglicht inzwischen die Darstellung von Weichteilorganen in ihrer Form, Lage und inneren Beschaffenheit in hoher Auflösung. Medizinisch-diagnostischer Ultraschall erzeugt statische oder dynamische Bilder. Insbesondere die Beurteilung dynamischer Ultraschallbilder gibt Auskunft über die Bewegung von Organen zu einander (s. unten, Abschn. Anwendungen in der Urogynäkologie ). Im Lauf der Zeit wurde vor allem die Prozessorgeschwindigkeit erhöht. Dadurch und aufgrund der Weiterentwicklung der Ultraschallköpfe selbst wurde es schließlich möglich, Volumina zu scannen und den gescannten Datensatz zu speichern. Die dreidimensionale Ultraschalldiagnostik war geboren (3-D-US). In den Anfängen des 3-D-US musste der Untersucher den Schallkopf selbst und gleichförmig über das gewünschte Volumen bewegen, ähnlich wie beim compound scan. Moderne Schallköpfe erledigen die mechanische Bewegung selbst. Der Sender/Empfänger im Schallkopf wird automatisch und gleichförmig bewegt. Das reduziert die Untersucherabhängigkeit und -variabilität im Vergleich mit der 2-D- Sonographie. Für die 3-D Bildakquisition stehen Schallköpfe (. Abb. 1) für alle gängigen Zugangswege zur Verfügung: transvaginal, transrektal, transabdominal. Mit 3-D-US ist es möglich, F Volumen, Winkel sowie Distanzen darzustellen und zu messen, F willkürliche Schallebenen darzustellen, die mit 2-D-US nicht einstellbar wären (s unten, multiplanarer Modus ), sowie F Organe und Organoberflächen abzubilden (s. unten, Rendering-Modus). Die Darstellung gescannter Volumina kann auf zwei Arten erfolgen: F Multiplanarer Modus: 3 Darstellungsebenen stehen in 90 -Winkel zueinander, nur eine davon ist tatsächlich gescannt, die anderen beiden Ebenen sind errechnet (. Abb. 2). Die Bilder können auch nach der Untersuchung des Patienten ausgewertet werden, vorausgesetzt die ursprüngliche Aufnahmequalität ist ausreichend. In jeder Ebene kann man sich frei bewegen und erkennt mithilfe eines Markierungspunktes, wo man sich in den beiden anderen Ebenen befindet. F Rendering-Modus: Der Begriff Rendering kommt aus der 3-D Computergraphik und entspricht dem Prozess der automatischen Umwandlung von Daten eines Volumens in 2-D Bilder, die einen dreidimensionalen photorealistischen Effekt ergeben (. Abb. 3). Dabei müssen die Positionen der fiktiven Kamera/des Blickwinkels und der fiktiven Lichtquelle vorgegeben werden, die dargestellten Oberflächen müssen geglättet werden. Rendering ist eine Form von post processing, also nachträglicher Bildbearbeitung. Die entstehenden Bilder entsprechen nur bedingt der Realität, da ein Computerprogramm hochrechnet, ausgleicht und glättet. Viele Vorteile der 3-D Sonographie gleichen denen der 2-D Sonographie: Abb. 1 8 Transducer. (Mit freundl. Genehmigung von GE Healthcare) 1

2 Abb. 2 8 Multiplanarer Modus Der 3-D-US überwindet einige Nachteile Abb. 3 8 Rendering-Modus zur Darstellung eines fetalen Gesichtes. Der vordefinierte und fiktive Blickwinkel ist von oben rechts auf das Gesicht gerichtet. Die fiktive Lichtquelle liegt auf derselben Höhe. (Mit freundl. Genehmigung des Urhebers Dr. Wolfgang Moroder [11]) In der Urogynäkologie kommt der 3-D- US derzeit bei den folgenden Fragestellungen zur Anwendung: 1. Restharnmessung Blasenentleerungsstörung 2. Darstellung und Vermessung der Urethra 3. Urethraldivertikeldarstellung und -vermessung 4. Darstellung synthetischer Schlingen und Netze 5. Darstellung und Vermessung des Hiatus urogenitalis 6. Darstellung und Vermessung des M. levator ani, im Speziellen des M. puborectalis und M. pubococcygeus Abb. 4 8 Volumetrie am Beispiel Restharnbestimmung, gefüllter Ballonkatheter in mäßig gefüllter Harnblase. (Mit freundl. Genehmigung des Autors W. Umek) F Einsatz von Ultraschallwellen zur Bildgebung, d.h. gesundheitliche Unbedenklichkeit (Ausnahme: Führungsschaft), F beliebige Wiederholbarkeit, F relativ niedrige Kosten und Personalaufwand, F ubiquitär verfügbar und F geringe Belastung des Patienten. der 2-D Sonographie: F Aufgezeichneten Volumina können auch nachträglich, d. h. nach Beendigung der Untersuchung von Dritten beurteilt werden. F Im gescannten Volumen kann jede beliebige Bildebene eingestellt werden kann (Diese Bildebenen sind bezüglich ihrer Bildauflösung der primär gescannten allerdings unterlegen). Ad 1. Restharnmessung. 3-D-US ermöglicht eine exakte Vermessung und Volumetrie (. Abb. 4), auch komplex gestalteter Formen und Organe [1]. 3-D-US ist daher insbesondere für die nichtinvasive Restharnbestimmung geeignet, wie sie nach vielen Inkontinenz- und Prolapsoperationen im klinischen Alltag wiederholt notwendig ist. Mehre Vergleichstudien haben die Validität der Methode im Vergleich zur Restharnbestimmung durch Katheterisierung (Goldstandard) bewiesen [2]. Eine Methode der Volumetrie von Körpern mit komplexer Gestalt ist es, 2 Der Gynäkologe 2013

3 Zusammenfassung Abstract Querschnittflächen in mehreren, parallel zu einander angeordneten Ebenen zu umfahren. Je mehr Querschnittflächen abgemessen werden, umso genauer wird die Berechnung des Volumens. Ad 2. Darstellung und Vermessung der Urethra. Der quergestreifte Sphinktermuskel der Urethra ist mittels Ultraschall darstellbar und vermessbar ([3],. Abb. 5). Er trägt mit etwa 30% zum Verschlussdruck der gesunden Urethra bei. Es konnte gezeigt werden, dass der Urethralsphinkter bei inkontinenten Patientinnen ein geringeres Volumen aufweist als bei kontinenten. Zur Darstellung wird idealerweise eine Rektalsonde verwendet, da ihre Bildebene 90 auf die Sondenachse steht. Dadurch kann die Sonde zur Darstellung der Urethra sowohl transvaginal als auch transrektal eingesetzt werden. Der transrektale Zugang hat den Vorteil, die Anatomie weniger zu verzerren als der transvaginale Zugang [4]. Der Nachteil des transrektalen Zuganges zur Darstellung der Urethra ist seine größere Artefaktanfälligkeit. Im Jahr 2012 gelang es Wieczorek et al. [13] mittels einer hochfrequenten Vaginalsonde (12 MHz, 360 Rotationswinkel) feine anatomische Details der gesunden Harnröhre darzustellen. Bekannt sind dadurch auch der Zusammenhang zwischen Sphinktervolumen und Urethraverschlussdruck sowie die Tatsache, dass der Urethralsphinkter postpartal an Volumen abnimmt. Ad 3. Urethraldivertikeldarstellung. Für die Darstellung von Urethraldivertikel bleibt die Magnetresonanz der Goldstandard. Dennoch hat der 3-D-US den Vorteil der niederschwelligeren, kostengünstigeren Anwendung (eventuell durch den Operateur selbst) bei ähnlich guter räumlicher Auflösung wie die Magnetresonanz. Lagebeziehung des Divertikulums zur Harnröhre, Ausmaß und Form des Divertikels können dargestellt werden und erleichtern OP-Planung und Vorbereitung der Patientin([5],. Abb. 6). Ad 4. Darstellung synthetischer Schlingen und Netze. Synthetisches Nahtmaterial, insbesondere Meshes, können im Ultraschall direkt bzw. über den Umweg der dorsalen Schallauslöschung (Schallschatten) dargestellt werden (. Abb. 7). Der 3-D-US hat den Vorteil, die komplexe räumliche Anordnung der vaginalen Meshes zu erfassen. Einmal aufgenommen können im gescannten Volumen nachträglich Lage und räumliche Beziehung eines Meshes oder einer suburethralen Schlinge zu anderen Organen (Blase, Rektum, Uterus etc.) analysiert werden. Auch Pathologien, wie Hämatome oder Abszesse, können in ihrer Lagebeziehung zu Mesh und benachbarten Organen dargestellt werden [6]. Ad 5. Darstellung und Vermessung des Hiatus urogenitalis. Bislang war die axiale Ebene in der 3-D-Sonographie des Beckenbodens die bedeutendste und für die klinische Anwendung die gebräuchlichste. In der axialen Bildebene kann der gesamte Hiatus urogenitalis von der Symphyse bis zum Anorektum, der Verlauf der Mm. pubococcygei und puborectales verfolgt werden konnen. Die Mittsagittalebene wurde daher für den 2D-US des Beckenbodens als Referenzebene definiert. H.-P. Dietz et al. postulierten nun die axiale Ebene plane of minimal hiatal dimensions als zusätzliche Referenz für den 3-D-US. Diese Ebene der kleinsten Hiatusöffnung liegt in der Ebene der kürzesten Verbindung zwischen der Unterkante der Symphyse und der echoreichen Schlinge des M. puborectalis dorsal des anorektalen Übergangs (. Abb. 8). Sie steht in einem Winkel von 90 zur Mittsagittalebene. Komplettiert wird die Darstellung durch das rendered volume, eine semitransparente Darstellung aller Grauwerte der Daten im dreidimensionalen Raum in einem frei wählbaren Kästchen ( region of interest ) als viertes Bild. In dieser axialen Ebene wird mit einer einzigen Aufnahme bei einem Erfassungswinkel der Sonde von mindestens 70 der Hiatus urogenitalis dargestellt. Im Bild oben erkennt man den echoreichen Symphysenspalt, der von den beiden Schambeinen rechts und links begrenzt wird, darunter die kreisförmige Urethra, die vom echoreichen Rhabdosphinkter eingerahmt wird. Auf beiden Seiten setzt die echoreiche Puborectalisschlinge des Levatormuskels am ebenfalls echoreichen Arcus tendineus an. die Puborectalisschlinge verläuft zu beiden Seiten der Vagina und dor- Gynäkologe 2013 [jvn]:[afp] [alp] DOI /s Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013 W. Umek R.M. Laterza G. Yerlikaya H. Kölbl Dreidimensionale Sonographie in der Urogynäkologie Zusammenfassung Die Urogynäkologie war von Beginn ihrer Etablierung als Subspezialisierung innerhalb der Frauenheilkunde eng mit der Bildgebung verbunden. Der dreidimensionale Ultraschall (3-D-US) ist in dieser Hinsicht die neueste Entwicklung und hat neben den allgemeinen Vorteilen des medizinisch-diagnostischen Ultraschalles (wenig Belastung für die Patientin, Wiederholbarkeit u. a.) die speziellen Vorteile der freien Wahl der Bildebene und des post processing. Dadurch wird 3-D-US besonders für urogynäkologische Fragestellungen anwendbar, z. B. Restharnmessung, Divertikeldarstellung, Darstellung synthetischer Schlingen und Netze. Im Beitrag werden nach einer kurzen historischen Einleitung die Möglichkeiten des 3-D-US für Anwendungen in der Urogynäkologie erörtert. Schlüsselwörter Bildgebung Dreidimensionaler Ultraschall Restharnbestimmung Prolaps der Beckenorgane Descensus uteri Three-dimensional sonography in urogynecology Abstract Since its establishment as a subspeciality of obstetrics and gynecology, urogynecology has always been closely linked to the possibilities of diagnostic imaging. Three-dimensional ultrasound (3D-US) is one of the latest development in diagnostic imaging and has specific advantages over two-dimensional imaging, such as arbitrary choice of picture plane and post-processing. As such, 3D- US is specifically applicable for urogynecologic clinical questions, such as residual volume measurement, imaging of diverticula and imaging of synthetic meshes and slings. In this article the possible applications of 3D-US in urogynecology are discussed. Keywords Diagnostic imaging Three-dimensional ultrasound Residual urine volume Pelvic organ prolapse Uterine prolapse sal um den konzentrischen, ringförmigen Analkomplex. Die Fläche des Hiatus urogenitalis kann an der Innenseite der echo- 3

4 Deszensus-Eingriffen bei Frauen mit Levatordefekten. Abb. 5 8 Multiplaner Darstellung der Urethra. (Mit freundl. Genehmigung von John Wiley & Sons; nach [4]) Ad 6. Darstellung und Vermessung des M. levator ani, im Speziellen des M. puborectalis und M. pubococcygeus. Mit der 3-D-Sonographie werden nicht nur die oben beschriebenen orthogonal zueinander stehenden drei Hauptebenen und das rendered volume dargestellt, sondern auch parallele Schnittbildserien, d. h. tomographischer Ultraschall in definierten Abständen, wie sie aus der Computer- oder Magnetresonanztomographie bekannt sind. Dadurch lassen sich beispielsweise Strukturen wie die Puborectalisschlinge in Schnitten von wenigen Millimetern Abstand auf mögliche Defekte untersuchen. Analog zum 2-D-US können auch in der 3-D-Sonographie funktionell-dynamische Manöver, wie Valsalva oder Beckenbodenkontraktionen, visualisiert werden. Durch die zusätzliche zeitliche Dimension kann von einer 4-D-Sonographie des Beckenbodens gesprochen werden. Albrich et al. [12] konnten zeigen, dass es gut gelingt, post partum den infrapubischen Winkel zu messen. Allerdings konnte kein Zusammenhang zwischen diesem Winkel und dem Geburtsfortschritt gefunden werden. Fazit für die Praxis Abb. 6 8 Multiplanare Darstellung eines Urethradivertikels (Mit freundl. Genehmigung von Elsevier, nach [5]). reichen Muskelschlinge beziehungsweise der Innenseite des Os pubis gemessen und somit quantifiziert werden. Die Prävalenz von Levatordefekten nach spontaner Geburt liegt zwischen 15 und 39% [7]. Diese morphologisch erfassbaren Defekte sind der Schlüssel zum Verständnis von postpartalen Veränderungen nach vaginalen Geburten, die zu urogynäkologischen Beschwerden, wie Senkungszuständen und Harninkontinenz führen. Defekte des Levatormuskels sind nicht nur mit einer signifikanten Größenzunahme der Hiatusfläche sondern auch mit Deszensus vergesellschaftet [8]. Ultraschallstudien bestätigen die klinische Erfahrung, dass ein erweiterter Hiatus urogenitalis mit Levatordefekten und mit Beckenorganprolaps assoziiert ist [9]. Die klinische Relevanz dieser Ultraschallbefunde wird noch offensichtlicher durch die Beobachtung gehäufter Rezidive nach F Die dreidimensionale Sonographie überwindet einige Limitierungen der zweidimensionalen Sonographie. Durch die Aufzeichnung eines Volumens wird es möglich, Bildebenen frei zu wählen. F Dadurch können auch komplexe, räumliche Strukturen und Organbeziehungen dargestellt und vermessen werden. F In der Urogynäkologie findet dies Anwendung bei der Restharnmessung, der Darstellung und Vermessung der Urethra, der Darstellung von Urethraldivertikel, der Darstellung synthetischer Schlingen und Netze, der Darstellung und Vermessung des Hiatus urogenitalis und des M. levator ani. F Die 3-D-Sonographie erweitert das Spektrum der Bildgebung in der Hand des Urogynäkologen. 4 Der Gynäkologe 2013

5 Abb. 78 Darstellung eines TVT-Bandes (a) und eines vorderen 3. Athanasiou Meshes S, Khullar (b). V, (Mit Boos freundl. K et al (1999) Genehmigung Die von hohen Elsevier, Kosten Nach [5]) für Ultraschallgeräging the urethral sphincter with three-dimensio- Ima- F nal ultrasound. Obstet Gynecol 94(2): te und -sonden stehen einer weiteren 4. Umek WH, Obermair A, Stutterecker D et al (2001) Three-dimensional ultrasound of the female urethra: comparing transvaginal and transrectal scanning. Ultrasound Obstet Gynecol 17(5): Dietz HP (2010) Pelvic floor ultrasound: a review. Am J Obstet Gynecol 202(4): Shek KL, Dietz HP, Rane A, Balakrishnan S (2008) Transobturator mesh for cystocele repair: a shortto medium-term follow-up using 3D/4D ultrasound. Ultrasound Obstet Gynecol 32(1): DeLancey JO, Morgan DM, Fenner DE et al (2007) Comparison of levator ani muscle defects and function in women with and without pelvic organ prolapse. Obstet Gynecol 109: Dietz HP, Simpson JM (2008) Levator trauma is associated with pelvic organ prolapse. Br J Obstet Gynaecol 115: Abdool Z, Shek KL, Dietz HP (2009) The effect of levator avulsion on hiatal dimension and function. Abb. 88 Minimal hiatal plane. (Mit freundl. Genehmigung Verbreitung der derzeit Koautorin noch R. Laterza) Am J Obstet Gynecol 201:89 e1 e5 im Weg (Zugegriffen: 10. Apr. 2013) Korrespondenzadresse yawning_4d_ultrasound_ecografia_4d_dr._wolfgang_moroder.theora.ogv. (Zugegriffen: 10. Apr. Prof.Dr. W. Umek 2013) 12. Albrich S, Laterza RM, Merinsky A et al (2012) Measurement of the infrapubic angle using 3D peri- Abteilung für Allgemeine Gynäkologie und Gynäkologische Onkologie, Universitätsklinik für neal ultrasound and its relationship to obstetrical Frauenheilkunde Wien parameters. Ultraschall Med 33(7):E doi: Währinger Gürtel 18, 1090 Wien /s Österreich 13. Wieczorek MM, Wozniak MM, Stankiewicz A et al (2012)3-D high-frequency endovaginal ultrasound of female urethral complex and assessment of inter-observer reliability. Eur J Radiol 81(1): e7 Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor e12 gibt für sich und seine Koautoren an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Literatur 1. Kot BC, Sin DM, Ying M (2009) Evaluation of the accuracy and reliability of two 3-dimensional sonography methods in volume measurement of small structures: an in vitro phantom study. J Clin Ultrasound 37(2): Ghani KR, Pilcher J, Rowland D et al (2008) Portable ultrasonography and bladder volume accuracy a comparative study using three-dimensional ultrasonography. Urology 72(1):

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