Echokardiografische Parameter bei der diastolischen Herzinsuffizienz

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1 A Hotline Diagnostische Verfahren und Bildgebung 1 Echokardiografische Parameter bei der diastolischen Herzinsuffizienz Andreas Hagendorff, Stephan Stoebe, Daniel Jurisch, Adrienn Tarr, Dietrich Pfeiffer Einleitung In den letzten Jahren sind zahlreiche Review-Artikel zum Thema diastolische Herzinsuffizienz oder Herzinsuffizienz mit normaler oder erhaltener Ejektionsfraktion verfasst worden, die die Definition, Pathophysiologie, Diagnose und Behandlung dieser Krankheitsentitäten HFnEF ( heart failure with normal ejection fraction ) oder HFpEF ( heart failure with preserved ejection fraction ) ausführlich darlegen [1,2,3,4,5]. Die Problematik und die Relevanz der diastolischen Herzinsuffizienz wird dadurch betont, dass nahezu die Hälfte aller Patienten mit Symptomen einer Herzinsuffizienz mit zunehmender Tendenz zur Gruppe der Patienten mit HFnEF oder HFpEF gehören und dass sich die Prognose dieser Patienten nicht wesentlich von denen mit einer Herzinsuffizienz bei reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (HFrEF) unterscheidet. Die Situation wird im Hinblick auf die Therapie noch komplexer, da die bisher erfolgreichen medikamentösen Therapieansätze bei Patienten mit HFrEF wie z. B. ACE-Hemmer, AT 1 -Rezeptorblocker und Betablocker bei Patienten mit HFnEF/ HFpEF nicht bestätigt werden konnten. Definition der diastolischen Herzinsuffizienz ESC-Leitlinien. Die diastolische Herzinsuffizienz wird durch eine Konstellation von Symptomen und funktionellen kardialen Befunden definiert. So ist die diastolische Herzinsuffizienz oder HFnEF/HFpEF nach den aktuellen ESC-Leitlinien zur Diagnose und Therapie der akuten und chronischen Herzinsuffizienz [6] durch typische Symptome und klinische Zeichen der Herzinsuffizienz bei normaler Größe und normaler oder erhaltender systolischer Funktion des linken Ventrikels definiert, sowie bei Hinweisen auf relevante strukturelle Veränderungen im Sinne einer linksventrikulären Wandverdickung, linksatrialen Dilatation oder diastolischen Dysfunktion gegeben. Krankheitsbilder. Trotz dieser Definition bleibt die diastolische Herzinsuffizienz ein sehr heterogenes Krankheitsbild, das sich bezogen auf die Pathophysiologie und die Prognose je nach Krankheitsentität extrem unterscheiden kann: Eine relativ gute Prognose hat z.b. das Frühstadium einer hypertensiven Herzerkrankung mit linksventrikulärer Hypertrophie und linksatrialer Dilatation durch potenziell vorliegendes paroxysmales Vorhofflimmern bei Symptomen infolge einer chronotropen Inkompetenz. Eine relativ schlechte Prognose hat beispielsweise eine noch nicht diagnostizierte Amyloidose mit noch erhaltener Ejektionsfraktion infolge einer konsumierenden Grunderkrankung, z.b. eines Plasmozytoms. Ebenso sind andere Erkrankungsformen zu nennen, die hinsichtlich der Definition der HFnEF/HFpEF entsprechen, wie z. B.: die pulmonal-arterielle Hypertonie mit primärer Rechtsherzinsuffizienz Myokarditiden mit Wandverdickungen durch Myokardödem die Peripartum-Kardiomyopathie das Spektrum der Speichererkrankungen die Normal-Flow-Low-Gradient - Aortenklappenstenose mit erhaltener linksventrikulärer Funktion die Endokardfibrosen diffuse Myokardfibrosen nach langjährigem Diabetes mellitus das Altersherz Es erscheint also zunehmend wichtiger zu sein, die diastolische Herzinsuffizienz oder HFnEF/HFpEF besser als bisher echokardiografisch und mit anderen Verfahren zu definieren und spezielle Krankheitsentitäten gesondert zu beurteilen. Echokardiografischer Algorithmus In den folgenden Abschnitten wird der diagnostische echokardiografische Algorithmus für die diastolische Herzinsuffizienz beschrieben [7]. Symptome, klinische Befunde, Ventrikelgröße, linksventrikuläre Ejektionsfraktion Nach Bestätigung der Symptome und/oder klinischen Zeichen einer Herzinsuffizienz bestimmt man die linksventrikuläre Größe und die linksventrikuläre Ejektionsfraktion konventionell echokardiografisch, um eine systolische Herzinsuffizienz auszuschließen. Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!

2 2 Abb. 1 Darstellung der echokardiografischen Methodik zur Abschätzung des linksventrikulären enddiastolischen Druckes (LVEDP). a Standardisierte apikale lange Achse im 2D-Bild. b Darstellung des diastolischen Einstroms in den Ventrikel im farbcodierten Modus. c Gepulstes Doppler-Spektrum des transmitralen Flusses. d Farbcodierter apikaler Vierkammerblick im Gewebe-Doppler. e, f Gepulstes Gewebe-Doppler-Spektrum der Myokardgeschwindigkeiten im basalen septalen (e) undlateralenmyokardbereich(f). g, h Messung der Parameter der isovolumetrischen Relaxationszeit (IVRT) sowie des Zeitintervalls R E Beginn (g) sowie des Zeitintervalls R E' Beginn (h) zur Bestimmung des Parameters IVRT/T E E'. Ventrikelgröße. Dazu sollte man entweder den Durchmesser des linken Ventrikels im Ejektionsfraktion. Die linksventrikuläre Ejektionsfraktion kann bei korrekter Abschätzung des linksventrikulären enddiastolischen Drucks standardisierten M-Mode oder 2D-Bild Ableitung und normaler Ventrikelgeome- ermitteln oder besser das Volumen mittels exakter biplaner Planimetrie im standardisierten apikalen Zwei- und Vierkammerblick bestimmen. Für den normal großen Patienten gilt ein linksventrikulärer enddiastolischer Durchmesser <55 mm und ein linksventrikuläres enddiastolisches Volumen <155ml als normal. trie mittels M-Mode-Analysen nach Teichholz oder durch biplane Planimetrie im standardisierten apikalen Zwei- und Vierkammerblick nach Simpson bestimmt werden. Werte > 55 % gelten als normal, Werte zwischen 50 und 55% gelten als erhaltene linksventrikuläre Ejektionsfraktion. Das wesentliche Merkmal der diastolischen Herzinsuffizienz ist der pathologisch erhöhte linksventrikuläre enddiastolische Druck (LVEDP). E/E'-Ratio. Den LVEDP schätzt man echokardiografisch über seinen Surrogatparameter, die E/E'-Ratio. Dazu leitet man ein Doppler-Spektrum des transmitralen Flusses im echten gepulsten Doppler ( low pulse repetition rate ) ab, wobei die Zielzelle am Übergang der Mitralsegel zu den Chordafäden auf der Ventrikelseite des Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!

3 Hotline Diagnostische Verfahren und Bildgebung 3 Abb.2 Darstellung der echokardiografischen Methodik zur Ableitung des gepulsten Doppler-Spektrums des Lungenvenenflusses. a Dokumentation des standardisierten apikalen Vierkammerblicks. b Einstellung einer größeren Eindringtiefe und Einstellung der Einmündung der rechten oberen Lungenvene nahe dem interatrialen Septum. c Abdunkelung durch niedrigeres Gain des 2D-Bildes. d Hinzufügen des farbcodierten Modus. e Einengung des Farbsektors zur Erhöhung der Bildrate. f Reduktion der Pulsrepetitionsrate zur besseren Visualisierung des farbcodierten Venenflusses. g Ableitung im echten gepulsten Doppler mit einem Fokus im Bereich der Zielzelle. h Falsch ist die Ableitung im Hybridverfahren des high puls repetition rate mit mehreren Foki, da in diesem Fall das Lungenvenenfluss-Signal durch Flüsse im Ventrikel vor allem auf Höhe der Mitralklappe überlagert wird. Mitralanulus positioniert sein sollte. Als Geschwindigkeiten ermittelte Quotient, E/ IVRT/T E E' >2 entspricht einem normalen besonders günstig erweist sich dabei die E'-Ratio genannt, liegt: LVEDP, ein Wert von IVRT/T E E' <2 einem apikale lange Achse, weil der Einstrom des bei normalem LVEDP bei Werten <8 erhöhten LVEDP. Diesen Parameter sollte Blutes in den linken Ventrikel in dieser bei hohem LVEDP bei Werten >15 man in Zweifelsfällen sicherlich aus einer Projektion im farbcodierten Doppler am echokardiografischen Dokumentation besten darzustellen ist (Abb.1a, b). Aus Bei Werten > 15 ist eine diastolische Dys- erheben können. Dazu benötigt man die diesem Spektrum bestimmt man den funktion dokumentiert. Werte zwischen exakte Darstellung des Zeitintervalls zwi- maximalen Geschwindigkeitswert des 8 und 15 sind ein Grauzonenbereich, bei schen Aortenklappenschluss und Mitral- Blutflusses während der frühen passiven dem weitere Analysen zur Sicherung der klappenöffnung (IVRT) durch ein gepuls- Füllung über das Maximum der E-Welle Diagnose einer diastolischen Dysfunktion tes Doppler-Spektrum mit großer Zielzelle (E für early filling, Abb.1c). In einem notwendig sind. auf dem vorderen Mitralklappensegel, standardisierten Vierkammerblick leitet sodass in diesem Flussprofil Anteile des man anschließend ein gepulstes Gewebe- Doppler-Spektrum der Myokardgeschwindigkeiten in der inferoseptalen und lateralen basalen Myokardregion nahe zum Mitralanulus ab (Abb.1d). Das Gewebe-Doppler-Spektrum der Myokardgeschwindigkeiten zeigt während der Diastole zum Zeitpunkt des frühen passiven Einstroms eine negative E'-Welle. Die jeweils maximalen Geschwindigkeiten der inferoseptalen und lateralen Myokardregion mittelt man zu einem E'-Wert (Abb.1e,f). Der aus den gemessenen IVRT/TE E'-Ratio. Wesentlich unbekannter als die E/E'-Ratio zur Abschätzung des LVEDP ist die Bestimmung des Quotienten aus der Dauer der isovolumetrischen Relaxation (IVRT) und der absoluten Differenz des Zeitintervalls zwischen R-Zacke und Beginn der E- sowie R-Zacke und Beginn der E -Welle (T E E' ), also der Ratio IVRT/T E E' (Abb.1g, h) [7,8,9]. Im Fall einer diastolischen Dysfunktion verspätet sich der Beginn der inferoseptalen E'-Welle, wodurch T E E' größer und der Quotient IVRT/T E E' kleiner wird. Ein Wert von Vorwärtsflusses in den Ventrikel und des Vorwärtsflusses im linksventrikulären Ausflusstrakt dargestellt werden. Linksventrikuläre Hypertrophie und linksatriale Dilatation Nach der echokardiografischen Analyse des LVEDP dokumentiert man die strukturellen kardialen Veränderungen. Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!

4 4 Abb.3 Darstellung der echokardiografischen Methodik zur Ableitung des Parameters Ar A. a, b Darstellung der apikalen langen Achse im 2D-Bild (a) undim farbcodierten Modus während der Diastole (b). c, d Positionierung der Zielzelle auf Höhe der Tenting-Area der Mitralklappe (c) fürdieableitungdestransmit- ralen Flusses (d). e, f Positionierung der Zielzelle in Höhe des Mitralanulus im linken Atrium (e) für die Ableitung des Bluteinstroms in den linken Ventrikel im Atrium (f). g Messung der A-Dauer des Vorwärtsflusses. h Messung der retrograden maximalen Flussgeschwindigkeit sowie der Dauer des retrograden Flusses aus dem Lungenvenen-Doppler-Spektrum. Kriterien. Die Diagnose HFnEF/HFpEF ist Größe wird enddiastolisch bezogen auf berechnet (LA max =maximales linksatriales belegt, wenn sich der Endorganschaden den Vorhof (also endsystolisch bezogen Volumen während der atrialen Diastole, einer hypertensiven Herzerkrankung auf den linken Ventrikel) im korrekten LA min =kleinstes linksatriales Volumen durch eine linksventrikuläre Wandver- apikalen Zwei- und Vierkammerblick pla- während der atrialen Systole). dickung >11mm morphologisch doku- nimetrisch bestimmt, wobei alle zufüh- mentieren lässt. Zusätzlich entsteht durch renden Strukturen wie das linke Vorhof- Die Entleerungsfraktion des linken die chronische Druckbelastung der ohr oder die Lungenvenen abgeschnit- Vorhofs liegt in der Regel bei 40 50%. Herzhöhlen eine linksatriale Dilatation >34ml/m 2. Die Veränderungen dieser Parameter werden auf die pathophysiologischen Kompensationsmechanismen bei eingeschränkter diastolischer Füllung infolge einer Ventrikelversteifung primär bei hypertensiver Herzerkrankung zurückgeführt. Bestimmung. Die linksventrikuläre Wanddicke misst man entweder in einem standardisierten M-Mode oder in einem parasternalen 2D-Bild. Die linksatriale ten werden. Die Werte aus Zwei- und Vierkammerblick werden schließlich gemittelt. Linksatriale Funktion Entleerungsfraktion. Die Entleerungsfraktion des linken Vorhofs charakterisiert dessen Funktion. Die Entleerungsfraktion [%] wird nach der Gleichung [(LA max LA min )/LA max ] 100 Werte unter 40 % sind pathologisch. A-Wellen-Differenz. Die Zeitdifferenz zwischen der Dauer der A-Welle im Lungenvenenfluss (A r =Refluxwelle) und der Dauer der A-Welle des linksventrikulären Einstroms in Höhe des Mitralanulus (A) charakterisiert die diastolische Füllung des Ventrikels. Dauert diese Zeitspanne A r A länger als 30ms, liegen pathologische Flussverhältnisse im linken Atrium vor. Zur Bestimmung von A r leitet man das gepulste Doppler-Spektrum des Pulmo- Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!

5 Hotline Diagnostische Verfahren und Bildgebung 5 Abb.4 Verwendung moderner echokardiografischer Verfahren zur Analyse von Patienten mit HFnEF/HFpEF. a Triplane-Analyse der myokardialen longitudinalen Deformation. b Konventionelle biplane Planimetrie nach Simpson bei dem gleichen Patienten. Trotz normaler Ventrikeldimensionen und normaler Ejektionsfraktion sind die basalen Deformationswerte (hellere Färbung) in der Bull s-eye-darstellung reduziert. c Normale Muster des maximalen sog. Strains und des longitudinalen Displacements (links) und korrespondierende hochpathologische Muster bei einem Patienten mit Amyloidose (rechts). d Darstellung eines multidimensionalen Datensatzes des Patienten der Abbildungen a und b, dieeineoptimalevolumetrieallerherzhöhlenermöglicht. nalvenenflusses in einem schrägen Vier- venenflüsse durch Blutflüsse in Mitral- latation oder durch ein Valsalva-Pressma- kammerblick in der Einmündung der klappenebene vermieden werden. növer ändert. Von pathologischen Druck- rechten oberen Lungenvenen nahe zum verhältnissen im linken Atrium kann man interatrialen Septum ab (Abb.2). Die Ziel- Ar A-Messung. Um die A-Wellen-Dauer dabei ausgehen, wenn dies den Wert des zelle des gepulsten Dopplers liegt dabei ca. zu messen, muss man in diesem Fall ein E/A-Verhältnisses um mehr als 0,5 verän- 5 mm vor der Einmündungsstelle in das zweites gepulstes Flussprofil für den dert. linke Atrium. Um die farbcodierten Lun- atrialen Einstrom mit Position der Ziel- genvenenfluss-signale besser darstellen zu können, sollte man dabei geringere Helligkeitsstufen des 2D-Bildes einstellen. Zudem sind für höhere Bildraten ein schmalerer Farbsektor und für eine bessere Farbpenetration und zusätzliche Verstärkung der Flusssignale eine geringere Pulsrepetitionsrate bzw. Farbskala im Bereich von cm/s zu empfehlen. Außerdem verwendet man unbedingt den echten gepulsten Doppler ( low pulse repetition rate ) statt des gepulsten Hybridverfahrens ( high pulse repetition rate ), damit Überlagerungen der Lungen- zelle zentral im Einstrom des linken Ventrikels in Höhe des Mitralanulus ableiten (Abb. 3). Das normale transmitrale gepulste Doppler-Spektrum mit der Zielzelle in Höhe der Tenting Area oberhalb der Mitralklappe wird durch die Druckverhältnisse im linken Ventrikel beeinflusst und sollte deshalb für die Messung von A r A nicht verwendet werden. E/A-Verhältnis. Zusätzlich kann man die Veränderung des E/A-Verhältnisses des transmitralen Flusses analysieren, indem man die Vorlast z. B. durch venöse Vasodi- Auswirkungen der diastolischen Dysfunktion auf den kleinen Kreislauf Als Minimalanforderung bei der Analyse der diastolischen Funktion sollte man den systolischen pulmonalarteriellen Druck bestimmen. Dies geschieht über die maximale Regurgitationsgeschwindigkeit über der Trikuspidalklappe nach der vereinfachten Bernoulli-Gleichung unter Berücksichtigung des Füllungszustands der zentralen Venen und damit des zen- Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!

6 6 tralen Venendrucks. Zusätzlich kann man andere Ursachen der Herzinsuffizienz bei Interessenkonflikt: den mittleren und enddiastolischen pul- normaler oder erhaltener systolischer monalarteriellen Druck und den pulmo- Funktion, wie z. B. Speichererkrankungen, nal-vaskulären Widerstand jedoch auch Myokarditiden, Endokardfibrosen, andere echokardiografisch abschätzen. Bei definierte Krankheitsentitäten der pul- Korrespondenzadresse HFnEF/HFpEF sind infolge der diastolischen Dysfunktion systolisch pulmonalarterielle Druckwerte über 35mmHg bei normalen Ventrikeldimensionen und bei normaler linksventrikulärer Ejektionsfraktion zu dokumentieren. monalarteriellen Hypertonie etc. ausgeschlossen werden. Die Heterogenität des Begriffes HFnEF/HFpEF muss in Zukunft durch bessere Vordiagnostik vermieden werden. Die exakte Analyse der diastolischen Funktion ist leider in der klinischen Rou- Stephan Stoebe Universitätsklinikum Leipzig AöR Department für Innere Medizin, Neurologie und Dermatologie Klinik für Kardiologie und Angiologie Liebigstr Leipzig Zusammenfassung und Ausblick tine aufgrund von organisatorischen und methodischen Gründen nicht üblich. Diese durchaus zeitintensiveren Analysen sollten jedoch bei speziellen Patienten- Literatur Die echokardiografische Diagnostik der diastolischen Herzinsuffizienz umfasst eine genaue Dokumentation von standardisierten Schnittebenen und Doppler- Spektren. Nur unter diesen Voraussetzungen lassen sich die Schweregrade und die Dynamik einer diastolischen Dysfunktion im Alltag durch die Echokardiografie erfassen und im Verlauf analysieren. Es ist zu berücksichtigen, dass sich die diastolischen Funktionsparameter je nach Alter der Patienten erheblich unterscheiden. Bei der Definition der diastolischen Herz- gruppen wie z. B. bei Patienten mit HFnEF/HFpEF oder unter kardiotoxischer Chemotherapie in den echokardiografischen Untersuchungsgang integriert werden. Abstract Diastolic heart failure or heart failure with normal or preserved ejection fraction (HFnEF, HFpEF) is defined by symptoms and clinical signs as well as normal dimension of the left ventricle and a left ventricular ejection fraction >50% combined with 1 Paulus WJ, Tschöpe C, Sanderson JE et al. How to diagnose diastolic heart failure: a consensus statement on the diagnosis of heart failure with normal left ventricular ejection fraction by the Heart Failure and Echocardiography Associations of the European Society of Cardiology. Eur Heart J 2007; 28: Udelson JE. Heart failure with preserved ejection fraction. Circulation 2011; 124: e540 e543 3 Paulus WJ, Tschöpe C. A novel paradigm for heart failure with preserved ejection fraction. JAmCollCardiol2013;62: Desai AS. Heart failure with preserved ejection insuffizienz sollten moderne echokardiografische Verfahren wie z. B. das Speckle- Tracking, die myokardiale Kontrastechokardiografie und die multidimensionale Echokardiografie oder andere bildgebende Verfahren wie die kardiale MRT und ggf. auch die Myokardbiopsie zum Einsatz structural changes like left ventricular hypertrophy, left atrial dilatation and diastolic dysfunction. Despite this definition the cohort of so-called HFnEF/HFpEF patients is heterogeneous and has to be characterised more precisely. Conventional transthoracic echocardiography en- fraction. J Am Coll Cardiol 2013; 62: Asrar ul Haq M, Mutha V, Hare DL et al. Heart failure with preserved ejection fraction unwinding the diagnosis mystique. Am J Cardiovasc Dis 2014; 4: McMurray JJV, Adamopoulos S, Anker SD et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure kommen. Mittels Speckle-Tracking können subklinische Einschränkungen der Myokardfunktion durch einen reduzierten globalen Strain dokumentiert werden sowie charakteristische Deformationsmuster wie bei Amyloidose (Abb. 4), Fibrose oder Myokarditis nachgewiesen werden, die die Genese der Herzinsuffizienz klären. Eine Gewebecharakterisierung ist ebenfalls mit der kardialen MRT gut möglich. Im Hinblick auf die therapeutischen Möglichkeiten sollte die Definition HFnEF/HFpEF auf Patienten mit hypertensiver Herzerkrankung und Diabetes mellitus beschränkt werden und ables a subtle analysis of diastolic function, but standardisation of views and accurate acquisition of Doppler spectra is the prerequisite for the graduation of diastolic dysfunction and the detection of increased left ventricular enddiastolic pressure. Modern features of echocardiography like speckle tracking and 3D-echocardiography as well as cardiac MRI will help to enable a better characterisation of patients with HFnEF/HFpEF. Eur Heart J 2012; 33: Nagueh SF, Appleton CP, Gillebert TV et al. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography. Eur J Echocardiography 2009; 10: Rivas-Gotz C, Khoury DS, Manolios M et al. Time interval between onset of mitral inflow and onset of early diastolic velocity by tissue Doppler: a novel index of left ventricular relaxation. J Am Coll Cardiol 2003; 42: Diwan A, McCulloch M, Lawrie GM et al. Doppler estimation of left ventricular filling pressures in patients with mitral valve disease. Circulation 2005; 111: Korrekturexemplar: Veröffentlichung (auch online), Vervielfältigung oder Weitergabe nicht erlaubt!