Aus der Klinik für Pädiatrische Kardiologie und Angeborene Herzfehler der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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1 Aus der Klinik für Pädiatrische Kardiologie und Angeborene Herzfehler der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Die Funktion des interventrikulären Septums nach Vorhofumkehroperation - Neue diagnostische Möglichkeiten mittels Strain Rate Imaging- I N A U G U R A L D I S S E R T A T I O N zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Vorgelegt 2009 von Sylvia Jeanine Muller-Hägele geboren in Lörrach

2 Dekan Professor Dr. med. Christoph Peters 1. Gutachter Professor Dr. med. Deniz Kececioglu 2. Gutachter Professorin Dr. med. Annette Geibel-Zehender Jahr der Promotion 2010

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Einleitung Ziel und Fragestellung der Arbeit Entwicklungen in der Echokardiographie Der Doppler-Effekt Der Gewebe-Doppler Strain und Strain Rate Imaging Strain Strain Rate Farbkodierung von Strain und Strain Rate Schnittebenen und Bewegungsrichtungen am Herzen Transposition der großen Arterien Epidemiologie Anatomie und Pathophysiologie Klinik und Diagnostik Therapie Material und Methodik Studienpopulation Verwendete Geräte Untersuchungsablauf Klinische Untersuchung Gepulster Blutdoppler Der Gewebedoppler Datenanalyse mit EchoPac Einteilung des Herzzyklus in seine Phasen das Timing Auswahl der Bildschleifen Auswahl der regions of interest Das Tissue Tracking Statistische Analyse Ergebnisse Radiale Auswertung Die Geschwindigkeiten...30

4 Erreur! Style non défini Strain Strain Rate Longitudinale Auswertung Systole Der linke Ventrikel Das Interventrikuläre Septum Der rechte Ventrikel Im Überblick: Signifikante Unterschiede während der Systole Die frühe Diastole Der linke Ventrikel Das interventrikuläre Septum Der rechte Ventrikel Die späte Diastole Der linke Ventrikel Das interventrikuläre Septum Der rechte Ventrikel Im Überblick: Signifikante Unterschiede während der Diastole Diskussion Der rechte Ventrikel der Senning-Patienten Die longitudinale Auswertung Das interventrikuläre Septum der Senning-Patienten Die longitudinale Funktion Die radiale Funktion Der linke Ventrikel der Senning-Patienten Die Ejektionsfraktion Perspektiven und Limitationen Literaturverzeichnis Zusammenfassung Lebenslauf Danksagung... 65

5 1 Abkürzungsverzeichnis A-Welle AK av B-Mode CFM atrialer Anteil der Diastole Aortenklappe atrioventrikulär Brightness Mode Color Flow Mapping CW-Doppler continuous wave Doppler DMI E-Welle (LV)EF EKG E m /A m EMC FPS FS GE HF IVC IVR IVS LPA LV M-Mode MK mo MRT PRF Doppler Myocardial Imaging early (frühdiastolisch) (linksventrikuläre) Ejektionsfraktion Elektrokardiogramm Verhältnis von früher zu später diastolischer Bewegung (m = motion) elektromechanische Kopplung frames per second Fractional Shortening General Electric Herzfrequenz isovolumic contraction isovolumic relaxation interventrikuläres Septum linke Pulmonalarterie linker Ventrikel Motion Mode Mitralklappe magneto-optisch Magnetresonanztomografie pulse repetition frequency

6 Erreur! Style non défini. 4 PW-Doppler ROI RPA RV S S,E,A SR S,E,A TDI TGA TVI V V S,E,A VSD pulsed wave Doppler region of interest, Auswertebereich rechte Pulmonalarterie rechter Ventrikel Strain systolisch (S), frühdiastolisch (E) und spätdiastolisch (A) Strain Rate systolisch (S), frühdiastolisch (E) und spätdiastolisch (A) Tissue Doppler Imaging Transposition der großen Arterien Tissue Velocity Imaging Velocity Velocity systolisch (S), frühdiastolisch (E) und spätdiastolisch (A) Ventrikelseptumdefekt

7 Erreur! Style non défini. 5 2 Einleitung 2.1 Ziel und Fragestellung der Arbeit Seit Mitte der 60er Jahre gehört die Echokardiographie zu den Standarduntersuchungsmethoden sowohl in der Erwachsenenkardiologie als auch in der Kinderkardiologie bei der Untersuchung angeborener Herzfehler (21;30;41). In den 40 Jahren konnte sich diese Diagnostik gegenüber anderen Untersuchungsmethoden dank seiner zahlreichen Vorteile durchsetzen und weiterentwickeln. Die Echokardiographie bietet nämlich bei einer optimalen zeitlichen Auflösung mittlerweile auch eine gute räumliche Auflösung (13;52). Außerdem überzeugt sie durch ihre Nichtinvasivität, ihre fehlende Strahlenbelastung und ihre einfache räumliche Verfügbarkeit. Neben der Analyse von Kavitätengrößen, Wanddicken und Klappenbewegungen im M- und im B-Mode wurde es im Laufe der 80er Jahre in der Echokardiographie möglich, Blutflussrichtungen und geschwindigkeiten mittels pulsed wave (PW-) und continuous wave (CW-) Dopplertechnik zu ermitteln.(5;8;22;34). Anfang der 90er Jahre gelang es durch eine Modifizierung der Filtereinstellung nun auch die Bewegungsrichtungen und Geschwindigkeiten des Myokards zu beurteilen (so genanntes Tissue Doppler Imaging (TDI)) (49). Die somit gemessenen Geschwindigkeiten bezogen sich zwar auf einen bestimmten Punkt, jedoch konnte nicht unterschieden werden, inwieweit sie von der Gesamtbewegung des Herzens oder angrenzender Areale beeinflusst waren (51). Durch die neueste Weiterentwicklung des TDI erhielt man schließlich die Möglichkeit, nicht nur die globale sondern auch die regionale Verformung des Herzmuskels mittels Strain (Deformierung) und Strain Rate (Geschwindigkeit der Deformierung) zu beurteilen. Außerdem hatte man nun auch eine Methode, welche nicht nur eine qualitative sondern auch eine quantitative Beurteilung des Herzmuskels erlaubte (51). In mehreren Studien konnte gezeigt werden, dass sich diese neue Doppler-Modalität gut zur Unterscheidung infarzierter und ischämischer Areale bei der koronaren Herzkrankheit eignet (9;48;54) und deutliche Unterschiede gegenüber gesundem Myokard bestehen.

8 Erreur! Style non défini. 6 Wie viele Studien bewiesen, leiden Patienten mit Transposition der Großen Arterien nach Sennings atrialer Vorhofumkehr-Operation im Langzeitverlauf an einer Beeinträchtigung der rechtsventrikulären Funktion, welche bis hin zu rechtsventrikulärem Herzversagen führen kann (38;40;52). Diese Arbeit untersucht die regionale rechts- und linksventrikuläre Funktion bei Patienten nach Senning Operation mit Hilfe der lokalen myokardialen Deformierungsparameter (Strain und Strain Rate). 2.2 Entwicklungen in der Echokardiographie Während die MR-Verfahren bei hohem technischen und finanziellen Aufwand in der Gewebsdifferenzierung, in der örtlichen Auflösung und in der unbegrenzten dreidimensionalen Durchdringung des Brustkorbes ihre Stärke haben, ist die Echokardiographie die billigste, schonendste und vielseitigste Methode für die tägliche Routine. Sie überzeugt durch ihre Nichtinvasität, ihre einfache räumliche Verfügbarkeit und nicht zuletzt durch ihre sehr gute zeitliche Auflösung. Wenn heutzutage beim MRT eine zeitliche Auflösung von ca. 16 Bildern pro Sekunde (62 msec. +/- 12) vorliegt (35), so gibt es Echokardiographiegeräte, die eine sehr hohe zeitliche Auflösung im Bereich von 400 Bildern pro Sekunde erreichen können, was die Erfassung von Ereignissen mit einer Dauer von 2,5 ms ermöglicht. Dies ist insbesondere wichtig zur Beurteilung der sehr kurzen isovolumetrischen Phasen (13;38;52;53). Anfangs gab es in der Echokardiographie bei der Beurteilung der Herzfunktion nur einen qualitativen Ansatz. Dabei teilte man die Bewegungsmuster in unterschiedliche Klassen ein: normokinetisch, hypokinetisch, akinetisch, dyskinetisch (16). Da es sich bei dieser Bewertung nur um eine subjektive Untersuchung handelte und diese somit sehr abhängig von der Erfahrung des Untersuchers war, suchte man nach einem quantitativen Ansatz zur Beurteilung der Herzfunktion: Ejektionsfraktion (EF), des Fractional Shortening (FS), Wandverdickung und Geschwindigkeit der AV- Klappenebene erfüllten diese Bedingungen. Allerdings widerspiegeln diese Parameter die globale Herzfunktion. Eine quantitative Beschreibung der regionalen Ventrikelfunktion ist damit nicht möglich. Erste Ansätze für eine solche regionale Beurteilung des Myokards wurden durch Kostis et al. (24) schon in den 70er Jahren mit

9 Erreur! Style non défini. 7 Hilfe von PW-Dopplermessungen an der posterioren Wand versucht. Jedoch gelang es erst in einem zweiten Schritt Ende der 80er Jahre erstmals durch eine Modifikation der Filterung des gepulsten Blutdopplers Myokardgeschwindigkeitsprofile zu beschreiben und deren Verhalten bei verschiedenen Krankheitsbildern zu untersuchen (17). Anfang der 90er Jahre wurde das Prinzip des Farbdopplers, also der Gewebefarbdoppler, zur Messung der myokardialen Geschwindigkeit eingesetzt (28), wodurch Geschwindigkeitsinformationen für die gesamte Schnittebene ermittelt werden konnten. Durch diese neue Entwicklung des so genannten Gewebedopplers (Tissue Doppler Imaging, TDI) konnten in frei wählbaren Punkten (region of interest, ROI) einzelne Myokardbereiche näher untersucht werden und deren Geschwindigkeit (velocity) gemessen werden (Tissue Velocity Imaging, TVI). Außerdem konnte man mit dem TDI sowohl die systolische (12), als auch beide diastolische Bewegungen, die E- (early filling) und A-Welle (atrial filling) (11) aufzeichnen. Das TDI lieferte jedoch noch eine nur eingeschränkte Beurteilung der regionalen Funktion, da die Bewegungs- und Geschwindigkeitsprofile im betrachteten Areal von den Kontraktionen der angrenzenden Areale und des gesamten Herzens beeinflusst wurden (1;18;42;46;51). Mit Hilfe der neuen Technik des Strain Rates konnte dieses Problem gelöst werden. Höhere Rechenleistungen der Ultraschallgeräte sowie entsprechend ausgereifte Software ermöglichten dabei, dass, unter Einbeziehung des Abstandes zweier Messpunkte, ein Maß für die regionale Kontraktilität, die so genannte Strain Rate, geschaffen werden konnte. Diese unterliegt nicht dem Einfluss der umliegenden Areale und widerspiegelt somit eine genaue regionale Funktion. In mehreren Studien konnte dieses Strain Rate Imaging genannte Verfahren bereits gegenüber etablierten invasiven Methoden validiert werden (18;51). Allerdings vermögen Strain und Strain Rate nicht zwischen passiver und aktiver Verformung zu unterscheiden (15) Der Doppler-Effekt Das Dopplerprinzip gehört heutzutage zu einer der wichtigsten Techniken in der Ultraschalltechnik. Es wurde erstmals durch den österreichischen Physiker Christian Doppler im Jahre 1842 beschrieben und nach ihm benannt. Dieses physikalische Phänomen ermöglicht es anhand der Frequenzvariationen von gesendeten Schallwellen

10 Erreur! Style non défini. 8 Geschwindigkeiten eines sich bewegenden Körpers samt ihrer Richtung zu messen und zu bestimmen. Geht man von einem sich bewegenden Reflektor (im Blutdoppler: das Blut) und von einem fixen Sender (der Schallkopf) aus, so kommt es auf Grund der Bewegung des Reflektors zu einer Frequenzvariation der vom Sender produzierten Wellen. Aus dieser gemessenen Frequenzvariation kann man die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des Reflektors bestimmen. Kommt es hierbei zu einer Frequenzerhöhung bewegt sich der Reflektor auf den Schallkopf zu, zu einer Frequenzerniedrigung, bewegt er sich davon weg. Dabei ist die Frequenzverschiebung proportional zur Geschwindigkeit. Trifft also eine Ultraschallwelle auf fließendes Blut, wird ihre Frequenz je nach Fließrichtung und -geschwindigkeit des Blutes verändert. Aus der Frequenz der reflektierten Schallwellen können also auf Rückschlüsse über die Art des Blutflusses gezogen werden. Das kann man hörbar und sichtbar machen. Im Farbdopplerultraschall erscheint Blut, das zum Schallkopf hin fließt, definitionsgemäß rot und Blut, das vom Schallkopf wegfließt, blau. So können zum Beispiel Herzfehler erkannt werden. Analog dazu können auch Myokardgeschwindigkeiten gemessen werden Der Gewebe-Doppler Wie die Blutdopplertechnik basiert auch der so genannte Gewebedoppler (Doppler Myocardial Imaging, DMI oder Tissue Doppler Imaging, TDI) auf den von Christian Doppler gefundenen physikalischen Prinzipien. Dabei war nur eine neue Filtereinstellung nötig, um, anstelle der Blutsignale, die Signale des Myokards zu erfassen. Während sich das Blut in hohen Geschwindigkeiten im Bereich von 1-1,5m/s und mit niedrigen Amplituden bewegt, erreicht das Myokard nur Geschwindigkeiten in einer Größenordnung von 1-15cm/s bei jedoch höheren Amplituden. Für die Gewebedoppler-Untersuchung optimierte man folglich Filter auf hohe Amplituden und niedrige Geschwindigkeiten. Genau wie beim Blutdoppler, bedeutet rot eine Bewegung auf den Schallkopf zu und blau eine Bewegung vom Schallkopf weg. Außerdem werden verschieden Geschwindigkeiten durch unterschiedliche Farbtöne angezeigt

11 Erreur! Style non défini. 9 Abbildung 2.1: Beispiele der farbkodierten Darstellung von Gewebe- und Blutdoppler Strain und Strain Rate Imaging Dadurch dass Strain und Strain Rate Imaging auf der Technik des TVI basieren, können ihre Messungen anhand der Geschwindigkeitsaufnahmen im Offline Modus ermittelt werden. Dafür sind keine neuen Aufnahmen notwendig. Strain und Strain Rate ermöglichen eine regionale und von den angrenzenden Arealen unabhängige Evaluation der Myokardfunktion (14;51) Strain Strain ist eine dimensionslose Größe und wird somit in Prozent angegeben. Er ist ein Maß für die Deformierung eines Körpers: Erhalten wir einen positiven Strain bedeutet dies also, dass sich das Myokard verlängert und sich somit ausdehnt. Erhalten wir jedoch einen negativen Strain, so verkürzt sich das Myokard. Eine Verlängerung eines 2cm langen Körpers um 0,5cm auf 2,5cm entspricht also einem Strain von +25% (Abbildung 2.2). Abbildung 2.2: Verlängerung eines Körpers um 25% entspricht einem positiven Strain-Wert Mathematisch wird der Strain mit folgender Formel beschrieben: Strain (S) L L S = L 0 0

12 Erreur! Style non défini. 10 wobei L 0 für die Ausganglänge und L für die Endlänge stehen und S in Prozent angegeben wird Strain Rate Die Strain Rate bezeichnet ein Maß für die Veränderung der Länge pro Zeiteinheit. In der Praxis wird diese zunächst aus den Geschwindigkeitsdaten mit folgender mathematischer Formel berechnet. Strain Rate (SR) SR = ( v v ) B L A wobei v B und v A Geschwindigkeiten in zwei verschiedenen Punkten mit dem Abstand L sind. Daraus ergibt sich die Einheit s -1. Bildet man das Integral über ein beliebiges Intervall der Strain Rate Kurve, erhält man die Längenänderung und somit den Strain- Wert während dieses Zeitabschnitts Farbkodierung von Strain und Strain Rate Zur Darstellung des Strains und der Strain Rate werden wie bei den herkömmlichen Dopplerverfahren die jeweiligen Farbkodierungen über ein Graustufen-B-Mode-Bild gelegt. Eine blaue Einfärbung widerspiegelt in der Strain-Darstellung dabei definitionsgemäß eine Verlängerung des Myokards, die Verkürzung wird rot dargestellt. Wird Strain Rate farbkodiert dargestellt, sprechen Farben von gelb bis rot für eine Verkürzung, cyan bis blau stellt eine Verlängerung dar. In grün dargestellten Bereichen findet zum jeweiligen Zeitpunkt keine Längenänderung statt Schnittebenen und Bewegungsrichtungen am Herzen Prinzipiell orientieren sich alle Richtungsbezeichnungen am Herzen an der Längsachse des linken Ventrikels. Dabei bezeichnet man Bewegungen entlang dieser genannten Achse als longitudinal. Ihre Messungen werden üblicherweise anhand der Vier- Kammerblick-Aufnahme erhoben. Schneidet man das Herz senkrecht zu dieser Achse, erhält man wiederum zwei verschiedene Bewegungsrichtungen: die radiale und die circumferentielle. Die radiale Messung wird anhand der LAX-Aufnahmen (lange Achse) erhoben und beschreibt eine Bewegung der Ventrikelwand in Richtung des Ventrikelinneren. Dir circumferentielle Messung beschreibt eine Verdrehung der Ventrikelwand um die Längsachse und wird in der Aufnahme der kurzen Achse erhoben. Insgesamt ist die dopplerbasierte Strain- und Strain Rate- Messung nur in einer

13 Erreur! Style non défini. 11 Dimension messbar auf der Linie des Ultraschallstrahls. Wie alle anderen Dopplerverfahren unterliegt auch dieses einer relativ starken Winkelabhängigkeit, bei der Aufzeichnung der Daten muss also stets auf eine möglichst parallele Ausrichtung des Ultraschallstrahls zur untersuchten Bewegungsrichtung geachtet werden. 2.3 Transposition der großen Arterien Epidemiologie Die Transposition der großen Arterien (TGA) gehört zu den häufigsten zyanotischen Herzfehlern und macht ca. 5% der angeborenen Herzfehler insgesamt aus. Mit 35 % ist sie aufgrund der Zyanose der häufigste bereits im Neugeborenenalter festgestellte Herzfehler. Das Geschlechtsverhältnis ist mit 2:1 zwischen Jungen und Mädchen ungleich. Ohne Therapie sterben 50% der Patienten innerhalb des ersten Monats und 90% innerhalb des ersten Lebensjahres. Durch die heutigen Therapieverfahren wird ein Langzeitüberleben von deutlich über 90% erreicht (6) Anatomie und Pathophysiologie Bei der TGA handelt es sich um eine Vertauschung der beiden großen Körpergefäße, der Aorta und des Truncus pulmonalis. Die Aorta entspringt bei diesem Herzfehler aus der rechten Herzkammer und der Truncus pulmonalis aus der linken Herzkammer. Man versteht also unter der TGA eine Fehlbildung mit konkordanten atrioventrikulären Verbindungen und diskordanten ventrikuloarteriellen Verbindungen. Wenn ein Kind mit TGA geboren wird, dann hat die Vertauschung der beiden großen Körpergefäße zur Folge, dass Körper- und Lungenkreislauf nicht wie normalerweise in Serie, sondern parallel geschaltet sind und ohne Verbindung zueinander arbeiten. Dadurch gelangt das sauerstoffreiche Blut aus der Lunge direkt wieder in die Lunge zurück, während das sauerstoffarme Blut aus dem Körperkreislauf über das rechte Herz wieder in die Aorta und somit in den Körperkreislauf zurück gepumpt wird (Abb.2.3).

14 Erreur! Style non défini. 12 Abbildung 2.3 Schematische Darstellung der Transposition der großen Arterien. Ao = Aorta, LA = linkes Atrium, LV = linker Ventrikel, PA = Pulmonalarterie, PDA = Persistierender Ductus Arteriosus, RA = rechtes Atrium, RV = rechter Ventrikel, VCI = Vena cava inferior, VCS = Vena cava superior Damit das Neugeborene überleben kann, muss somit ein Blutaustausch über so genannte Kurzschlussverbindungen aufrechterhalten werden. Bei ca. 25% der TGA- Kinder, bei der komplexen TGA, besteht zusätzlich zu der TGA noch ein großer Ventrikelseptumdefekt, welcher eine solche Kurzschlussverbindung darstellen kann. Bei den übrigen 75%, bei der sog. einfachen TGA, ist die Scheidewand intakt, daher muss ein Blutaustausch über die beiden Kurzschlussverbindungen Foramen ovale und Ductus Botalli aufrechterhalten werden; das bedeutet, dass diese Verbindungen offen bleiben müssen. Zum einen hat man seit 1979 ein Medikament, das Prostaglandin E, zur Verfügung, welches den Ductus Botalli offen halten und somit die lebenswichtige Durchmischung der Kreisläufe gewährleisten kann. Zum anderen gab es vor dieser Ära und gibt es heute noch falls notwendig die Möglichkeit einer Herzkatheterintervention mit Hilfe eines Ballonkatheters. Dabei versucht man, das Foramen ovale zwischen rechtem und linkem Atrium über den aufgeblasenen Ballon zu dehnen und zu erweitern. Dieses so genannte Rashkind-Manöver ermöglicht das Überleben bis zur notwendigen Korrekturoperation.

15 Erreur! Style non défini Klinik und Diagnostik Während Kinder mit einer einfachen TGA schon in den ersten Lebensstunden eine deutliche Zyanose zeigen, finden sich bei Kindern mit einer komplexen TGA erst mit ca. einem Monat Symptome einer Herzinsuffizienz. Die Echokardiographie ist heute das Verfahren der Wahl in der Diagnostik der TGA. In vielen Fällen ersetzt sie den Herzkatheter, der jedoch vor allem in der Diagnostik der komplexen Formen der TGA immer noch eine große Rolle spielt Therapie Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten, eine TGA chirurgisch zu behandeln: die Vorhofumkehr-Operation, die den Herzfehler physiologisch korrigiert, oder die arterielle Switch-Operation, die ihn anatomisch korrigiert. Seit Anfang der 90er Jahre gilt die arterielle Switch-Operation (ASO), erfunden von Jatene (1975) (19), als Operationsmethode der Wahl. Dabei wird innerhalb der ersten beiden Lebenswochen eine Vertauschung (Switch) der Aorta und des Truncus pulmonalis vorgenommen. Diese werden oberhalb der Klappenebene abgetrennt und mit der jeweils anderen Herzklappe neu verbunden, sodass eine anatomisch richtige Kreislaufsituation entsteht und der kräftiger ausgebildete linke Ventrikel die Funktion des Systemventrikels erhält. Diese Operation wird innerhalb weniger Tage nach Geburt durchgeführt, da der linke Ventrikel nur innerhalb der frühen Neonatalperiode in der Lage ist, den systemischen Druck aufzubringen. Hauptsächliche Schwierigkeit dieser Therapie und Grund dafür, dass sie erst Anfang der 90er Jahr durchführbar wurde, ist die Reimplantation der Koronararterien in die Aorta. Diese wurde erst durch den Fortschritt der Operationstechniken und der Intensivmedizin in den 90er Jahren möglich. Risikofaktoren bei dieser Methode sind vor allem der intramurale Verlauf der Koronararterien und der retropulmonale Verlauf der linken Koronararterie. Beeinträchtigungen der linksventrikulären Funktion und Komplikationen im Zusammenhang mit den reimplantierten Koronargefäßen gehören zu den häufigsten frühpostoperativen Komplikationen (43;55). Mittelfristig hingegen finden sich vor allem supravalvuläre Stenosen der Pulmonalarterie (33). Die Vorhofumkehr-Operation nach Senning (1959) (45) oder nach Mustard (1964) (31) war bei Säuglingen mit TGA seit Mitte der 70er Jahre bis Ende der 80er Jahre die Operationsmethode der Wahl.

16 Erreur! Style non défini. 14 Dabei werden die Blutströme auf Vorhofebene umgelenkt, sodass das sauerstoffreiche Blut aus der Lunge dem rechten Ventrikel und über die daran anschließende Aorta dem Körperkreislauf zugeleitet wird, während das sauerstoffarme Blut dem linken Ventrikel und über den daran anschließenden Truncus pulmonalis dem Lungenkreislauf zugeführt wird. Durch diese physiologische Korrektur erhält man eine Trennung von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut. Systemventrikel bleibt jedoch der schwächer ausgebildete rechte Ventrikel. Aorta und Truncus pulmonalis bleiben vertauscht. Eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit, rechtsventrikuläre Dysfunktion, rechtsventrikuläre Insuffizienz, rechtsatriale Rhythmusstörungen und die Trikuspidalklappeninsuffizienz gehören zu den bekannten mittel- und langfristigen Komplikationen dieses Verfahrens (6;29). Das Verhalten und die Funktion des interventrikulären Septums im Myokarddoppler mittels Velocity, Strain und Strain Rate im langfristigen Verlauf nach einer solchen Operation und deren prognostische Aussagekraft sind nicht bekannt und sollen in dieser Dissertation untersucht werden.

17 Erreur! Style non défini Material und Methodik 3.1 Studienpopulation Die Patientengruppe bestand aus 12 Jugendlichen, 3 Mädchen, 9 Jungen, zwischen 14,7 und 24,4 Jahren (durchschnittliches Alter 19,41 Jahre) mit einer Transposition der großen Arterien, welche im durchschnittlichen Alter von 0,26 Jahren mittels Vorhofumkehroperation nach Senning operiert worden waren. Zwischen der chirurgischen Intervention und unserer echokardiographischen Untersuchung lagen somit durchschnittlich 19,15 Jahre. Unsere Ergebnisse sind folglich als eine Langzeitstudie zu werten. Die Patienten waren in einem guten Allgemeinzustand und gaben keine Leistungsminderung an. Sie wurden im Rahmen der jährlichen Routineuntersuchung in die Studie aufgenommen. Die Normdaten erhielten wir von gesunden Jugendlichen, welche sich freiwillig für die Untersuchung zur Verfügung stellten und welche wir nach Alter (+/- 2Jahre), Geschlecht, Gewicht (+/- 5kg) und Körperlänge (+/- 10cm) auswählten. Sowohl die Patienten als auch die gesunden Matchpartner gaben nach Aufklärung über die Studie ihr Einverständnis. 3.2 Verwendete Geräte Alle echokardiographischen Untersuchungen wurden mit einem Ultraschallgerät VIVID 7 der Firma General Electric (GE), Norwegen, durchgeführt. Für die Untersuchungen wurde ein Schallkopf mit 3MHz verwendet. Die erhobenen Daten wurden auf CD-ROM bzw. MO-Disks gespeichert. Die Offline-Analysen wurden mit einem Software-Paket für echokardiographische Quantifizierung (EchoPac 5.1.3) durchgeführt. 3.3 Untersuchungsablauf Klinische Untersuchung Zunächst wurde sowohl bei den Patienten als auch bei den Probanden Blutdruck und Puls gemessen; außerdem wurden Gewicht und Körperlänge ermittelt. Im Anschluss und vor der echokardiographischen Untersuchung wurden alle Probanden und Patienten auskultatorisch untersucht. Während der gesamten echokardiographischen Untersuchung wurde simultan zu den Bildern ein EKG aufgezeichnet und mit dem

18 Erreur! Style non défini. 16 jeweiligen Bild, bzw. Bildschleife, gespeichert. Wichtig war es für den Untersucher darauf zu achten, alle Bildschleifen in einer exspiratorischen Atempause aufzuzeichnen. Soweit möglich wurden die einzelnen Bilder bei einer möglichst gleich bleibenden Herzfrequenz (± 5%) aufgezeichnet Gepulster Blutdoppler Mit dem gepulsten Blutdoppler wurden die maximalen Flussgeschwindigkeiten über allen vier Klappen untersucht die beiden atrioventrikulären Klappen im apikalen Vierkammerblick, die Aortenklappe im apikalen Fünfkammerblick und die Pulmonalklappe in der parasternalen kurzen Achse. Dabei wurde darauf geachtet, den Untersuchungsbereich (sample volume) etwas distal der Klappe zu positionieren und den Geschwindigkeitsbereich optimal einzustellen. Hier wurden 3-6 Herzzyklen aufgezeichnet und gespeichert. Diese Blutflusskurven wurden für die Bestimmung der Zeitpunkte (timing) der einzelnen globalen Herzereignisse verwendet Der Gewebedoppler Zunächst wurde das gesamte Herz im apikalen Vierkammerblick dargestellt, danach wurde der Winkel des dargestellten Sektors auf ca. 30 verringert und jede Wand einzeln betrachtet, um eine höchstmögliche Bildfrequenz (frame rate) erzielen zu können. Um bei höchstmöglicher Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung den Alias- Effekt (aliasing) vermeiden zu können, wurden von jeder Wand drei bis vier Bildschleifen (cineloops) mit unterschiedlichen Pulswiederholungsraten (pulse repetition frequency, PRF) aufgezeichnet. Hier wurde anhand des simultan aufgezeichneten EKGs darauf geachtet, mindestens drei vollständige Herzzyklen aufzuzeichnen. 3.4 Datenanalyse mit EchoPac Einteilung des Herzzyklus in seine Phasen das Timing Um die lokalen kardialen Ereignisse, d.h. die extrahierten Werte für Geschwindigkeit, Strain und Strain Rate, später in die globalen kardialen Ereignisse und somit in die entsprechenden Phasen des Herzzyklus (Diastole: isovolumetrische Relaxation, frühe passive Kammerfüllung, Vorhofsystole, Systole: isovolumetrische Kontraktion,

19 Erreur! Style non défini. 17 Austreibungsphase) einordnen zu können, mussten nun zuerst bestimmte Zeitmarker gewählt und bezeichnet werden. Zur Bestimmung dieser Zeitmarker, verwendeten wir Aufnahmen des gepulsten Blutdopplers von allen vier Herzklappen (Abbildung 3.1). Die späte Diastole wurde bei der Kurvenanalyse anhand der P-Welle des EKGs markiert (Ausschlag in unmittelbarer Folge der P-Welle). Abbildung 3.1 : links: gepulster Blutdoppler über Mitralklappe rechts: gepulster Blutdoppler über Aortenklappe. Die Marker wurden jeweils analog für drei Herzzyklen bestimmt um mögliche Extremwerte zu vermeiden. Für den linken Ventrikel, das Septum und die radiale Messung wählten wir dabei folgende Zeitmarker: Öffnung der Mitralklappe Schluss der Mitralklappe Öffnung der Aortenklappe Schluss der Aortenklappe Für den rechten Ventrikel wählten wir folgende Zeitmarker:

20 Erreur! Style non défini. 18 Öffnung der Trikuspidalklappe Schluss der Trikuspidalklappe Öffnung der Pulmonalklappe Schluss der Pulmonalklappe Erster Schritt: Öffnung der Atrioventrikularklappen Die frühe Diastole teilt sich in zwei Phasen auf: die isovolumetrische Relaxation und die passive Kammerfüllung. Die isovolumetrische Relaxation beginnt bei geschlossenen Klappen. Das Ende der isovolumetrischen Relaxation bzw. der Anfang der passiven Kammerfüllung wurde durch die Öffnung der Mitralklappe (linker Ventrikel, Septum, radiale Messung) bzw. der Trikuspidalklappe (rechter Ventrikel) markiert (Abbildung 3.2). Abbildung 3.2 : Erster Schritt des Timings. Markierung von drei aufeinander folgenden Öffnungen der Mitraklappe (Ende der isovolumetrischen Relaxation). 1-3 = Mitralklappenöffnungen in Herzzyklus 1-3 Zweiter Schritt: Schluss der Atrioventrikularklappen Im nächsten Schritt wurde das Ende der Diastole bzw. der Anfang der Systole markiert. Die Systole besteht aus isovolumetrischer Kontraktion und Austreibungsphase. Der

21 Erreur! Style non défini. 19 Beginn der isovolumetrischen Kontraktion wurde beim linken Ventrikel, beim Septum und bei der radialen Messung durch den Schluss der Mitralklappe bestimmt, beim rechten Ventrikel durch den Schluss der Trikuspidalklappe (Abbildung 3.3). Abbildung 3.3: Zweiter Schritt des Timings. Markierung des Mitralklappenschlusses (Ende der Diastole ); 1-3 = Mitralklappenöffnung in Herzzyklus 1-3, 4-6 = Mitralklappenschluss in Herzzyklus 1-3 Dritter Schritt: Öffnung der Taschenklappen In einem dritten Schritt wurde das Ende der isovolumetrischen Kontraktion und somit der Beginn der Austreibungsphase durch die Öffnung der Taschenklappe festgelegt; für den linken Ventrikel, das Septum und die radiale Messung wählten wir die Öffnung der Aortenklappe, für den rechten Ventrikel die Öffnung der Pulmonalklappe (Abbildung 3.4).

22 Erreur! Style non défini. 20 Abbildung 3.4 : Dritter Schritt des Timings. Markierung der Öffnung der Aortenklappe (Ende der isovulmetrischen Kontraktion); AVO = Aortenklappenöffnung, 1-3 = Aortenklappenöffnung in Herzzyklus 1-3 Vierter Schritt: Schluss der Taschenklappen Im letzten Schritt wurde das Ende der Austreibungsphase und somit der auch das Ende der Systole durch den Schluss der Aortenklappe beim linken Ventrikel, beim Septum und bei der radialen Messung festgelegt, durch den Schluss der Pulmonalklappe beim rechten Ventrikel (Abbildung 3.5) Abbildung 3.5 : Vierter Schritt des Timings. Schluss der Aortenklappe. Markierung des Endes der Austreibungsphase, 1-3 = Aortenklappenöffnung in Herzzyklen 1-3; 4-6 Aortenklappenschluss in Herzzyklen Auswahl der Bildschleifen Begonnen wurde die Analyse jeder Wand mit der Sichtung der drei vorhandenen Bildschleifen. Dabei wurde so vorgegangen, dass die Bildschleife mit der besten Qualität und gleichzeitig der niedrigstmöglichen PRF gewählt wurde, um das Spektrum der aufgenommenen Geschwindigkeiten bestmöglich zu nutzen. Es wurden nur Bildschleifen verwendet, die mindestens eine Bildfrequenz von 150Hz aufwiesen.

23 Erreur! Style non défini Auswahl der regions of interest Longitudinale Messung: Messung im apikalen Vierkammerblick Sowohl für die Analysen der rechten, als auch der linken Seitenwand, als auch des interventrikulären Septums, wurden jeweils die drei folgenden regions of interest (ROI) gewählt: 1. basal 2. medial 3. apikal Als erstes wurde die basale ROI gesetzt. Diese sollte sich leicht oberhalb der Klappenebene befinden, um mögliche Artefakte, welche von der jeweiligen Klappe ausgehen könnten, zu minimieren. Als zweites wurde die apikale ROI nahe der Herzspitze gesetzt. Zwischen diesen beiden ROIs wurde nun die dritte, die so genannte mediale ROI, gesetzt. Je nach Herzgröße betrug die Länge einer ROI zwischen 10 und 15 mm. Wichtig war es, bei der Wahl der Länge darauf zu achten, dass die jeweiligen ROI zu keinem Zeitpunkt während des Herzzyklus sich überlappen oder in Berührung kommen. Abbildung 3.6 zeigt die schematische Darstellung der ROIs, wobei die einzelnen Wände getrennt voneinander analysiert werden (Abb. 3.7) Apex apikal mid Klappenebene RV Septum LV basal Abbildung 3.6 : Schematische Darstellung der ROIs bei longitudinaler Messung. RV= rechter Ventrikel, LV= linker Ventrikel.

24 Erreur! Style non défini. 22 Abbildung 3.7: Darstellung der ROIs im echokardiographischen Bild bei longitudinaler Messung. Linkes Bild: rechtsventrikuläre Seitenwand; Mittleres Bild: Septum; Rechtes Bild: linksventrikuläre Seitenwand. Radiale Messung: Parasternale lange Achse Bei der radialen Messung wurden die beiden folgenden ROIs gewählt: 1. linksventrikuläre Hinterwand 2. Interventrikuläres Septum Dabei waren beide ROIs so zu wählen, dass sie sich auf einem Drittel des Weges zwischen Klappenebene und Apex befinden. Die Länge einer ROI betrug bei dieser Messung 3-5mm, wiederum abhängig von der Herzgröße (Abb. 3.8) Apex RV-Wand Sept LV-Hinterwand Aorta Mitralklappe LV-Messpunkt Septum-Messpunkt Abbildung 3.8: Schematische Darstellung der ROI bei radialer Analyse (parasternale lange Achse). RV= rechtsventrikuläre Seitenwand; Sept= Septum; LV= linksventrikuläre Hinterwand.

25 Erreur! Style non défini. 23 Abbildung 3.9 : Darstellung der ROI im echokardiographischen Bild; radiale Analyse Nachdem die ROI wie oben beschrieben in ihr jeweiliges Segment gesetzt worden war, erschien eine der ROI zugehörige Strain Rate-Kurve im Schaubild. Dies wird am Beispiel der basalen ROI im linken Ventrikel verdeutlicht (Abb 3.10). Änderte man den Modus, so erhielt man auch die zugehörige Velocity- und Strain-Kurve Abbildung 3.10: Strain Rate-Kurve nach dem Setzen der ROI im basalen Segment des linken Ventrikel.

26 Erreur! Style non défini Das Tissue Tracking Für jedes einzelne Segment sollten nun folgende Werte betrachtet werden: die maximale Strain Rate während der Systole (SR S ) die maximale Strain Rate während der frühen Diastole (SR E ) die maximale Strain Rate während des atrialen Teils der Diastole (SR A ) die maximale Velocity während der Systole (V S ) die maximale Velocity während der frühen Diastole (V E ) die maximale Velocity während des atrialen Teils der Diastole (V A ) der maximale Strain während der Systole (S S ) Um möglichst genaue Werte zu erhalten und um Extremwerte zu verhindern, wurden für jedes Segment drei Herzzyklen analysiert und somit die oben genannten Werte jeweils drei Mal gemessen. Aus den gemessenen Werten wurden im Anschluss Mittelwerte errechnet. Um diese genannten Werte zuverlässig und ohne Artefakte zu erhalten, musste zuerst das so genannte Tissue Tracking durchgeführt werden. Dabei handelt es sich um das Nachführen des Untersuchungsbereichs bzw. um das regelmäßige Nachsetzen der ROI, welches im Folgenden erläutert und anhand von Schaubildern verdeutlicht werden soll: Das Tissue Tracking begann am Anfang der ersten isovolumetrischen Kontraktion, welcher mit Hilfe der Markierung des Mitralklappenschlusses definiert wurde. Durch Mausklick wurden nun langsam die drei zu analysierenden Herzzyklen durchlaufen. Der rote Zeitbalken zeigte dabei sowohl im EKG als auch in der zu analysierenden Strain Rate- Kurve an, wo man sich innerhalb der Herzaktion befand. Der Verlauf dieses roten Zeitbalkens wird am Beispiel der basalen ROI des Septums in Abbildung 3.11 dargestellt.

27 Erreur! Style non défini. 25 Das Ende des Tissue Trackings wurde anhand des Mitralklappenschlusses am Ende der drei analysierten Herzzyklen definiert. Anfang Tracking Zeitbalken Zeitbalken Zeitbalken Ende Tracking Abbildung 3.11 : Verlauf des roten Zeitbalkens. Der dicke rote Pfeil zeigt dabei die Verlaufsrichtung an; Obere Abbildung: Anfang des Tissue Trackings, der rote Zeitbalken befindet sich am Anfang der drei zu analysierenden Herzzyklen; Abbildung links unten: Zeitbalken im Verlauf des Tissue Trackings; Abbildung rechts unten: Ende des Tissue Trackings, der Zeitbalken befindet sich am Ende der drei zu analysierenden Herzzyklen Beim Durchlaufen der drei Herzzyklen wurde durchgehend darauf geachtet, dass sich die ROI, d.h. der Untersuchungsbereich, innerhalb des Myokards der zu untersuchenden Region befindet.

28 Erreur! Style non défini. 26 Mit der Software ist eine Verschiebung des Aufnahmebereichs in jedem einzelnen Bild möglich, was eine Korrektur der Artefakte ermöglicht. In Abbildung 3.12 und 3.13 wird das Vorgehen anhand von Beispielen erläutert. Ab bildung 3.12: linke Abbildung: Strain Rate kodierte Darstellung des linken Ventrikels mit entsprechender Kurve, vor Artefaktkorrektur. Der lilafarbene Pfeil verdeutlicht das Artefakt in der Kurvendarstellung. Das Artefakt (weit ins Positive reichender Ausschlag in der SR Kurve) wird durch eine zu dicht am Blutpool gelegene Position des Aufnahmebereichs verursacht. Eine Messung dieses Ausschlages (A-Welle) würde einen Wert von 3,72 /s ergeben. Der weiße Pfeil zeigt die Richtung an, in der die Korrektur erfolgt. rechte Abbildung: Strain Rate kodierte Darstellung des linken Ventrikels, nach Artefaktkorrektur. Der überschießende positive Ausschlag hat sich reduziert. Die Messung dieses Ausschlages (A- Welle) ergibt nun einen Wert von 2,40 /s S= maximale Strain Rate während der Systole, E= maximale Strain Rate während der frühen Diastole, A= maximale Strain Rate während des atrialen Teils der Diastole

29 Erreur! Style non défini. 27 Abbildung 3.13: linke Abbildung: Strain Rate kodierte Darstellung der linken Hinterwand bei radialer Analyse mit entsprechender Kurve, vor Artefaktkorrektur. Die türkisfarbenen Pfeile verdeutlichen das Artefakt in der Kurvendarstellung: die S-Welle ist auf Grund der zahlreichen Ausschläge nur schwer bestimmbar. Das Artefakt wird durch eine zu dicht am Perikard gelegene Position des Aufnahmebereichs verursacht. Eine Messung des maximalen Ausschlages (S-Welle) würde einen Wert von 2,07 /s ergeben. Der weiße Pfeil zeigt die Richtung an, in der die Korrektur erfolgt. rechte Abbildung: Strain Rate kodierte Darstellung der linken Hinterwand bei radialer Analyse, nach Artefaktkorrektur. Die zahlreichen Ausschläge sind verschwunden, die S-Welle zeigt einen harmonischen Verlauf. Die Messung der S-Welle ergibt nun einen Wert von 2,90 /s Nachdem das Tissue Tracking an drei aufeinander folgenden Herzzyklen durchgeführt worden war, konnten die Messungen vorgenommen werden. Dabei wurde per Mausklick der jeweilige Ausschlag markiert. Für jeden Wert wurden jeweils drei Messungen (eine Messung pro Herzzyklus) erhoben: Messung 1, 2 und 3 markierten dabei die maximale Strain Rate während der Systole (SR S ) in Herzzyklus 1-3 Messung 4, 5 und 6 markierten die maximale Strain Rate während der frühen Diastole (SR E ) in Herzzyklus 1-3 Messung 7, 8 und 9 markierten die maximale Strain Rate während des atrialen Teils der Diastole (SR A ) in Herzzyklus 1-3 Die Abbildungen 3.14 und 3.15 verdeutlichen das Verfahren der Messung und das Ergebnis eines Tissue Trackings.

30 Erreur! Style non défini. 28 Wert in 1/s 9 1,23 8 1,70 7 1,21 6 0,89 5 1,21 4 2,36 3-1,94 2-1, E = 4,5,6 A = 7,8,9 Tab 3.1: Strain Rate- Werte vor dem Tissue Tracking S = 1,2,3 Abbildung 3.14: Strain Rate-Kurve basales Septum mit Messungen vor dem Tissue Tracking Wert in 1/s 9 1,30 8 1,38 7 1, ,14 4 2,93 3-1,83 2-1, E = 4,5,6 A = 7,8,9 T ab 3.2 : Strain Rate-Werte nach dem Tissue Tracking S = 1,2,3 Abbildung 3.15: Strain Rate-Kurve mit Messungen nach dem Tissue Tracking

31 Erreur! Style non défini Statistische Analyse Unsere Werte gaben wir als Mittelwerte mit einer Standardabweichung an. Der Vergleich der Patientengruppe mit unseren Alters-, Gewichts- und Größen gematchten Normwerten wurde mit Hilfe von dem so genannten t-test unverbunden durchgeführt. Hierbei kann man zwei voneinander unabhängige Gruppen an einem gemeinsamen stetig qualitativen Merkmal testen, welches normalverteilt ist. Die Hypothese H1, also dass die Merkmale sich signifikant unterscheiden, wurde angenommen bei einem Signifikanzniveau von α 5%. Die Korrelationen zwischen rechtsventrikulärer Ejektionsfraktion und den jeweiligen systolischen Strain und Strain Rate-Werten wurden mit Hilfe der Pearsons Korrelationsanalyse ermittelt.

32 Erreur! Style non défini Ergebnisse Standardauswertung Healthy Control Subjects Senning Patients p-value Age, years 20.1 ± ± 3.4 NS Weight, kg 68.1 ± ± 11.9 NS Length, cm ± ± 9 NS Heart rate, beats/min 69.7 ± ± 10.3 NS LV end-diastolic volume, ml 99.0 ± ± 4.9 <0,0001 LV end-systolic volume, ml 43.3 ± ± 5.3 <0,0001 LV ejection fraction, % 56.5 ± ± 8.8 0,0129 RV end-diastolic volume, ml 44.9 ± ± 38.6 <0,0001 RV end-systolic volume, ml 23.2 ± ± 21.5 <0,0001 RV area shortening fraction, % 48.7 ± ± , Radiale Auswertung Die Geschwindigkeiten In der radialen Auswertung konnten wir bei den Geschwindigkeiten interessante Beobachtungen machen (Tab. 4.1): Bei der gesamten Patientengruppe zeigte sich im Vergleich zur Norm-Gruppe im interventrikulären Septum ein gespiegeltes Bewegungsmuster. Während sich in der Norm-Gruppe das interventrikuläre Septum in der Systole vom Schallkopf weg, das heißt zum linken Ventrikel hin, bewegt, macht es in der Patientengruppe eine umgekehrte Bewegungsrichtung, das heißt zum Schallkopf

33 Erreur! Style non défini. 31 bzw. zum rechten Ventrikel hin. Sowohl in der frühen als auch in der späten Diastole zeigte sich das umgekehrte Bild: bei der Norm-Gruppe bewegte sich das interventrikuläre Septum Richtung rechten Ventrikel (zum Schallkopf hin), in der Patientengruppe zum linken Ventrikel hin (vom Schallkopf weg). Die Auswertung in der linksventrikuläre n Hinterwand ergab in beiden Gruppen das gleiche Bewegungsmuster: während der Systole in Richtung Schallkopf, während der frühen und späten Diastole vom Schallkopf weg. Während der Systole und der frühen Diastole zeigten sich bei der Patientengruppe leicht erhöhte Werte, währ end der späten Diastole leicht erniedrigte Werte. Radial NORMS SENNINGS p-value Geschwindigkeiten LVHW IVS LVHW IVS LVHW IVS Systole 4,59-2,33 5,45 3,92 0,0377 <0,0001 Standardabw. 0,87 0,76 1,33 2, 17 Frühe Diastole -6,16 3,26-7,19-6,12 0,0742 <0,0001 Standardabw. 0,94 0,98 2,21 1,99 Späte Diastole -1,47 2,09-1,08-4,10 0,1413 <0,0001 Standardabw. 0,53 1,05 1,00 2, 66 Tabelle 4.1: Werte für Geschwindigkeiten in der linksventrikulären Hinterwand (LVHW) und im interventrikulären Septum (IVS) während der Systole, der frühen und späten Diastole mit den dazugehörigen Standard-Abweichungen. Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unter-scheiden. Norm-Gruppe = blau. Senning-Patienten = rosa.

34 Erreur! Style non défini. 32 Abbildung 4.1: schematische Darstellung des Bewegungsmusters des interventrikulären Septums (IVS) während eines Herzzyklus. Links Norm-Gruppe: während der Systole (S) negative Geschwindigkeit, d.h. vom Schallkopf weg, während der frühen Diastole (E) und der späten Diastole (A) positive Geschwindigkeit, d.h. zum Schallkopf hin. Rechts Senning-Patienten: umgekehrtes Bewegungsmuster, positiv während der Systole, negativ während der frühen und späten Diastole. LV= linker Ventrikel, RV= rechter Ventrikel. Abbildung 4.2: Velocity-Kurven mit den dazugehö rigen Messpunkten in der linksventrikulären Hinterwand (LVHW) (gelbe Kurve + gelbe ROI) und im interventrikulären Septum (IVS) (grüne Kur ve + grüne ROI). Links Norm-Gruppe, rechts Senning-Patienten. S= Systole, E= frühe Diastole, A= späte Diastole. ROI= region of interest. Abbildung 4.3: Darstellung im M-Mode mit dazugehöriger TVI-Darstellung. Links Norm-Gruppe. Rechts Senning-Patienten. In der Schwarz-Weiß-Darstellung kann man deutlich erkennen dass sich das interventrikuläre Septum bei den Norm-Gruppe in der Systole (S) auf den linken Ventrikel hin bewegt; in der TVI-Darstellung wird diese Bewegung (vom Schallkopf weg) mit der Farbe blau markiert (gelbe Pfeile). Bei der Patientengruppe kann man schon in der Schwarz-Weiß-Darstellung sehen, dass sich das interventrikuläre Septum nicht auf den linken Ventrikel hin bewegt; in der TVI-Darstellung codiert die rote Farbe sogar eine Gesamtbewegung in Richtung Schallkopf, d.h. vom linken Ventrikel weg (gelbe Pfeile).

35 Erreur! Style non défini Strain Auch in der Auswertung des Strains konnten wir interessante Erkenntnisse erlangen: Während wir in der linksventrikulären Hinterwand bei der Norm-Gruppe einen durchschnittlichen Strain von 70,19 % (Standardabweichung 15,08) erhielten, lag dieselbe Messung bei unserer Patienten-Gruppe bei einem deutlich reduzierten Wert von 19,79 % (Standardabweichung 7,51) und lieferte somit einen signifikanten Unterschied (p-value <0,0001). Bei der Messung des Strains im interventrikulären Septum ergab sich ein inverses Bild. Dort konnten wir bei der Patientengruppe einen durchschnittlichen Wert von 45,37 % (Standardabweichung 15,56) messen, wohingegen die Messung diesmal bei der Norm-Gruppe einen signifikant (p-value <0,0001) reduzierten Wert von 18,68 % (Standardabweichung 8,98) ergab (Abb. 4.4 und 4.5). LVHW Strain (%) Normals Sennings IVS Strain (%) Normals Sennings Abbildung 4.4: Darstellung der durchschnittlichen Strain-Werte mit den dazugehörigen Standardabweichungen in der linksventrikulären Hinterwand (links) und im interventrikulären Septum (rechts). blau = Norm-Gruppe, rosa = Senning-Patienten, LVHW = linksventrikuläre Hinterwand, IVS = interventrikuläres Septum. Abbildung 4.5: Strain-Kurven mit den dazugehörigen Messpunkten in der linksventrikulären Hinterwand (LVHW) (gelbe Kurve + gelbe ROI) und im interventrikulären Septum (IVS) (grüne Kurve + grüne ROI). Links Norm-Gruppe, rechts Senning-Patienten. ROI= region of interest.

36 Erreur! Style non défini Strain Rate Auch bei der Messung der Strain Rate während der Systole erhielten wir in der linksventrikulären Hinterwand bei der Patienten-Gruppe im Vergleich zur Norm- Gruppe signifikant (p-value 0,0086) erniedrigte Werte (2,01/s Stabw. 1,26 vs. 3,03/s Stabw. 0,54), im interventrikulären Septum signifikant (p-value 0, ) erhöhte Werte (3,36/s Stabw. 1,25 vs.1,52/s Stabw. 0,49) LVHW (1/s) Normals Sennings Strain Rate 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Normals (1/s) LVHW IVS Strain Rate 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Strain Rate (1/s) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 IVS Normals Sennings Abbildung 4.6: Darstellung der durchschnittlichen Strain Rate-Werte mit den dazugehörigen Standardabweichungen in der linksventrikulären Hinterwand (links), im interventrikulären Septum (rechts). blau = Norm-Gruppe, rosa = Senning-Patienten, LVHW = linksventrikuläre Hinterwand, IVS = interventrikuläres Septum. Verglichen wir sowohl bei der Norm-Gruppe als auch bei den Senning-Patienten das interventrikuläre Septum mit der linksventrikulären Hinterwand, so erhielten wir in beiden Gruppen einen signifikanten aber inversen Unterschied. Während bei der Norm- Septum im Vergleich Gruppe der Wert des interventrikulären Septums im Vergleich zur linksventrikulären Hinterwand deutlich erniedrigt war, beobachteten wir bei der Patienten-Gruppe einen deutlich erhöhten Wert im interventrikulären zur linksventrikulären Hinterwand. Somit ergab sich in der Norm-Gruppe eine Ratio IVS/ LVHW von 0,50, in der Patienten-Gruppe von 1,67. Sennings (1/s) LVHW IVS Strain Rate 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Abbildung 4.7: Darstellung der durchschnittlichen Strain Rate-Werte mit den dazugehörigen

37 Erreur! Style non défini. 35 Standardabweichungen bei der Norm-Gruppe (links), bei den Senning-Patienten (rechts). Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW) = schraffiert, interventrikuläres Septum (IVS) = volle Farbe. Stellten wir bei der Patienten-Gruppe nun die Ratio interventrikuläres Septum zu linksventrikulärer Hinterwand der jeweils dazugehörigen rechtsventrikulären Ejektionsfraktion gegenüber, erhielten wir eine negative Korrelation von r = -0,85; einfacher gesagt: je stärker sich das interventrikuläre Septum im Vergleich zur linksventrikulären Hinterwand bewegt, desto geringer ist die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion. Ein ähnliches Ergebnis erhielten wir, als wir anstatt der Ejektionsfraktion das reine Schlagvolumen verwendeten. Ratio SR IVS/LV 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Ratio SR IVS/LV vs RV EF y = -5,1346x + 3,5295 R 2 = 0,7204 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% RV EF [%] Abbildung 4.8: Korrelation zwischen der Ratio Strain Rate (SR) interventrikuläres Septum (IVS) zu linksventrikulärer Hinterwand (LVHW) = y-achse und der rechtsventrikulären Ejektionsfraktion (RVEF) = x- Achse. Ratio SR IVS/LV 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Ratio SR IVS/LV vs RV SV y = -0,0227x + 2,8287 R 2 = 0,5427 Abbildung 4.9: Korrelation zwischen der Ratio Strain Rate (SR) interventrikuläres Septum (IVS) zu linksventrikulärer Hinterwand (LVHW) = y-achse und dem rechtsventrikulären Schlagvolumen (RVSV) = x- Achse. 0, RV SV [ml]

38 Erreur! Style non défini. 36 In der Frühen und Späten Diastole ergaben sich ähnliche Ergebnisse wie in der Systole: Die Messungen in der linksventrikulären Hinterwand zeigten bei der Patientengruppe durchgehend reduzierte Werte, wobei sich die Werte in der frühen Diastole signifikant unterschieden; die Messungen im interventrikulären Septum zeigte durchgehend erhöhte Werte. Radial NORMS SENNINGS p-value Strain Rate LVHW IVS LVHW IVS LVHW IVS LVHW IVS Systole 3,03 1,52 2,01 3,36 0,0086 <0,0001 Standardabw. 0,54 0,49 1,26 1,25 Frühe Diastole -6,43-2,50-3,01-3,73 <0,0001 0,0525 Standardabw. 1,42 1,23 2,07 2,23 Späte Diastole -1,31-1,13-1,08-1,36 0,1292 0,2179 Standardabw. 0,37 0,43 0,57 0,93 Tabelle 4.2: Werte für Strain Rate in der links- ventrikulären Hinterwand (LVHW) und im interventrikulären Septum (IVS) während der Systole, der frühen und späten Diastole mit den dazugehörigen Standard-Abweichungen. Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden Norm-Gruppe = blau. Senning-Patienten = rosa,.

39 Erreur! Style non défini Longitudinale Auswertung Systole Der linke Ventrikel Tabelle 4.3 zeigt die Werte während der Systole in der linken Seitenwand für die Parameter Geschwindigkeit, Strain Rate und Strain und die zugehörigen Standardabweichungen. Es fanden sich im Vergleich zu der Norm-Gruppe signifikant erhöhte Werte für d en Strain, sowohl basal (21,55 vs. 14,99), als auch medial (21,11 vs. 17,09), als auch apikal ( 23,93 vs. 13,51). Auch die Strain Rate-Werte waren bei unseren Patienten in der gesamten linken Seitenwand leicht erhöht. Die Geschwindigkeiten waren im Vergleich zu der Norm-Gruppe nur apikal leicht erhöht; basal und medial ergaben sich jedoch leicht verringerte We rte. Longitudinal NORMS SENNINGS p-value LV LV Systole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit Standardabw. 8,76 2,84 8,41 2,91 4,88 2,56 8,15 1,55 6,78 1,80 4,95 1,97 0,2615 0,0693 0,4690 Strain Rate -1,46-1,53-1,59-1,79-1,56-1,83 0,1312 0,3934 0,1061 Standardabw ,73 0,71 0,78 0,46 0,44 Strain -14,99-17,09-13,51-21,52-21,11-23,93 0,0118 0,0434 <0,0001 Standardabw. 4,13 4,8 4,56 8,34 6,11 6,36 Tabelle 4.3: Werte für Geschwindigkeiten, Strain Rate und Strain mit den dazugehörigen Standardabweichungen im linken Ventrikel während der Systole. Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm-Gruppe, = erniedrigte Werte, = unterschiedliche Ergebnisse je nach Wandabschnitt.

40 Erreur! Style non défini Das Interventrikuläre Septum Im interventrikulären Septum erhielten wir bei unserer Patientengruppe durchgehend erhöhte Werte (Tabelle 4.4). Die Strain-Werte jedoch, waren die am stärksten erhöhten Parameter; hier ergaben sich in allen drei Wandabschnitten signifikante Unterschiede (-27,45; -27,99; -19,19 vs. -20,13; -20,40; -14,18). Auch bei den Strain Rate-Werten unterschied sich unsere Patientengruppe sowohl basal (-2,64 vs. -1,50), als auch apikal (-1,39 vs. -0,90) signifikant von der Norm-Gruppe. Die Werte für die mediale Strain Rate und für die Geschwindigkeiten waren alle erhöht, jedoch ohne Signifikanz. Longitudinal NORMS SENNINGS p-value IVS IVS Systole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit 5,53 3,17 1,55 5,72 3,93 2,34 0,3782 0,0748 0,0568 Standardabw. 1,20 1,10 0,80 1,72 1,37 1,20 Strain Rate -1,50-1,46-0,90-2,64-2,11-1,39 0,0017 0,0525 0,0177 Standardabw. 0,49 0,62 0,21 1,10 1,18 0,72 Strain -20,13-20,40-14,18-27,45-27,99-19,19 0,0139 0,0083 0,0130 Standardabw. 7,64 7,03 4,66 7,79 7,50 5,65 Tabelle 4.4 : Werte für Geschwindigkeiten, Strain Rate und Strain mit den dazugehörigen Standardabweichungen im interventrikulär en Septum während der Systole. Die unterstrichen en Zahl en markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm- Gruppe, = erniedrigte Werte Der rechte Ventrikel Der rechte Ventrikel zeigte bei der Patienten-Gruppe im Strain und im Strain Rate durchgehend reduzierte Werte (Tabelle 4.5). Basal und medial waren diese Unterschiede als signifikant zu bewerten (Basal: Strain: -20,30 vs. -34,60; Strain rate: - 1,28 vs. -2,77; Medial: Strain: -18,58 vs. -26,12; Strain rate: -1,36 vs. -1,98).

41 Erreur! Style non défini. 39 Auch bei den Geschwindigkeiten ergab sich eine signifikante Reduktion im basalen Abschnitt. Im Gegensatz dazu erhielten wir bei den Geschwindigkeiten medial und apikal leicht erhöhte Werte. Verglichen wir die systolischen Geschwindigkeiten der rechten Systemventrikel der Senning-Patienten mit den Geschwindigkeiten der linken Ventrikel der Norm-Gruppe, erhielten wir basal und medial im rechten Systemventrikel signifikant erniedrigte Werte, apikal waren sie leicht reduziert ( Tab. 4.5b). Longitudinal NORMS SENNINGS p-value RV RV Systole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit 9,07 5,36 3,63 6,87 5,72 4,22 0,0070 0,3485 0,2103 Standardabw. 2,54 2,88 1,97 1,32 1,26 1,57 Strain Rate -2,77-1,98-1,71-1,28-1,36-1,37 0,0038 0,0043 0,0674 Standardabw. 1,72 0,51 0,5 0,27 0,55 0,57 Strain -34,60-26,12-19,24-20,30-18,58-17,04 0,0004 0,0295 0,2321 Standardabw. 11,54 10,06 7,49 3,80 7,79 6,52 Tabelle 4.5a : Werte für Geschwindigkeite n, Strain Rate und Strain mit den dazugehörigen Standardabweichungen im rechten Ventrikel während der Systol e. Die unterstrichenen Zahl en markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm-Gruppe, = erniedrigte Werte, = unterschiedliche Ergebnisse je nach Wandabschnitt. Systole NORMS SENNINGS p-value LV RV basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit 8,76 8,41 4,88 6,87 5,32 4,22 0,0243 0,0112 0,2283 Tabelle 4.5b: Werte für Geschwindigkeiten im linken Ventrikel der Norm-Gruppe während der Systole (links) verglichen mit den Geschwindigkeiten im rechten Systemventrikel der Senning-Patienten (rechts). Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden, = erniedrigte Werte.

42 Erreur! Style non défini Im Überblick: Signifikante Unterschiede während der Systole Abbildung 4.10 zeigt im Überblick die drei Herzwände im Strain, Strain Rate und in der Velocity während der Systole und soll die signifikanten Unterschiede zwischen der Patientengruppe und den Normwerten nochmals verdeutlichen. Hierbei ist zu erkennen, dass sich die größten Signifikanzen insgesamt im Strain ergeben. Von den neun im Strain gem essenen erhielten wir in sieben Wandabschnitten signifikante Unterschiede. Im Strain Rate waren es noch vier, in der Velocity war es nur noch einer. Im Vergleich zwischen den einzelnen Wänden rechter Ventrikel, Septum, linker Ventrikel erhielten wir von den jeweils neun gemessenen Segmenten sowohl im rechten Ventrikel als auch im Septum fünf signifikant e Unterschiede; im link en Ventr ikel waren es zwei. Abbildung 4.10: Schematische Darstellung der drei Herzwände in longitudinaler Ausrichtung während der Systole mit Angaben über signifikante Unterschiede zwischen der Patienten-Gruppe und den Normwerten. Rot markierte Fläch en= signifikanter Unterschied; grün markierte Flächen= ke in signifikanter Unterschied. RV= rechter Ventrikel, LV = linker Ventrikel. Bild 1: Strain während der Systol e; Bild 2: Strain rate während der Systole, Bild 3: Velocity während der Systole.

43 Erreur! Style non défini Die frühe Diastole Der linke Ventrikel Tabelle 4.6 zeigt die Ergebnisse für die Geschwindigkeit und für die Strain Rate während der Frühen Diastole im linken Ventrikel. Hierbei fällt auf, dass die Strain Rate- Werte bei der Patienten-Gruppe durchgehend erhöht sind, wie sie es auch in der Systole waren. Die Geschwindigkeiten hingegen sind durchgehend erniedrigt. Einen signifikanten Unterschied erhielten wir nur bei der medialen Geschwindigkeitsmessung (8,25 vs.10, 5) und bei der apikalen Strain rate Messung (2,72 vs. 1,99). Longitudinal NORMS SENNINGS p-value LV LV Frühe Diastole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -12,53-10,50-5,88-10,37-8,25-5,34 0,0509 0,0102 0,3232 Standardabw. 3,43 2,25 3,54 2,72 2,17 1,84 Strain Rate 2,13 2,57 1,99 2,70 2,70 2,72 0,1345 0,3407 0,0261 Standardabw. 0,87 0,69 0,54 1,54 0,85 1,12 Tabelle 4.6: Werte für Geschwindigkeiten und Strain Rate mit den dazugehörigen Standardabweichungen im linken Ventrikel während der Frühen Diastole. Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm- LV= linker Gruppe, = erniedrigte Werte. Ventrikel Das interventrikuläre Septum Auch im interventrikulären Septum ergeben sich wie im linken Ventrikel in der Frühen Diastole für die Geschwindigkeiten durchgehend erniedrigte Werte, für die Strain Rate durchgehend erhöhte Werte. Signifik anzen erhielten wir in der Strain Rate in der basalen (4,27 vs. 2,0) und in der medialen Messung (3,54 vs. 2,07) (Tabelle 4.7).

44 Erreur! Style non défini. 42 Longitudinal NORMS SENNINGS p-value IVS IVS Frühe Diastole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -9,02-6,73-3,78-8,28-5,57-3,52 0,2302 0,0687 0,3857 Standardabw. 2,19 2,23 2,77 2,61 1,37 1,31 Strain Rate 2,08 2,07 1,74 4,27 3,54 2,14 0,0056 0,0133 0,3132 Standardabw. 0,72 0,73 0,49 2,63 2,02 0,79 Tabelle 4.7: Werte für Geschwindigkeiten und Strain Rate mit den dazugehörigen Standardabweichungen im interventrikulären Septum während der Frühen Diastole. Die unterstrichenen Zahlen mark ieren die Werte, welc he sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm- ppe, = erniedrigte Werte. IVS= interventrikulär es Septum. Gru Der rechte Ventrikel Bei der Auswertung in der Frühen Diastole im rechten Ventrikel erhielten wir an allen Abschnitten erniedrigte Werte. Sowohl in de n Geschwindigke iten als auch in der Strain Rate ergaben die basalen Werte einen signifikanten Unterschied (Tabelle 4.8). Longitudinal NO RMS SENNING S p-value RV RV Frühe Diastole bas al mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -9,29-6,75-4,71-6,83-5,03-3,50 0,0252 0,1132 0,1236 Standardabw. 2,96 4,03 2,75 2,85 2,60 2,20 Strain Rate 3,64 2,38 2,42 1,55 1,78 2,29 0,0001 0,0629 0,3355 Standardabw. 1,56 1,06 0,86 0,46 0,74 1,09

45 Erreur! Style non défini. 43 Tabelle 4.8: Werte für Geschwindigkeiten und Strain Rate mit den dazugehörigen Standardabweichungen im rechten Ventrikel während der Frühen Diastole. Die unterstrichenen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm- pe, = erniedrigte We rte. RV= rec hter Ventrikel. Grup Die späte Diastole Der linke Ventrikel In der Späten Diastole erhielten wir im linken Ventrikel sowohl in den Geschwindigkeiten als auch in der Strain Rate durchgehend erniedrigte Werte. Signifikant waren diese bei den Geschwindigkeitsmessungen basal und medial (Tabelle 4.9). Longitudinal NORMS SENNINGS p-value LV LV Späte Diastole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -3,59-2,38-1,24-1,47-1,10-0,74 0,0007 0,0047 0,0855 Standardabw. 1,69 1,30 0,96 1,09 0,85 0,77 Strain Rate 1,25 1,02 0,53 0,82 0,66 0,36 0,0597 0,0386 0,0784 Standardabw. 0,65 0,58 0,38 0, 38 0,33 0,17 Tabelle 4.9: Werte für Geschwindigkeiten und S train Rate mit den dazugehörigen Standardabweichungen im linken Ventrikel während der Späten Diastole. Die unterstriche nen Zahlen markieren die Werte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten LV= linker im Vergleich zur Normte Werte. Gruppe, = erniedrig Ventrikel Das interventrikuläre Septum Die Geschwindigkeiten im interventrikulären Septum waren alle reduziert und ergaben im basalen und medialen Abschnitt einen signifikanten Unterschied. In der Strain Rate erhielten wir keine signifikanten Unterschiede (Tabelle 4.10).

46 Erreur! Style non défini. 44 Longitudinal NORMS SENNINGS p-value IVS IVS Späte Diastole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -3,63-2,33-1,18-1,70-1,70-1,14 <0,0001 0,0352 0,4449 Standardabw. 1,17 0,82 0,59 0,68 0,79 0,83 Strain Rate 1,03 0,81 0,61 1,19 0,84 0,66 0,2547 0,4326 0,3567 Standardabw. 0,38 0,35 0,29 1,16 0,63 0,32 Tabelle 4.10: Werte für Geschwindigkeiten und Strain Rate mit den dazugehörigen Standardabweichungen im interventrikulären Septum während der Späten Diastole. Die unterstrichenen Zah len markieren die Werte, welche sich signifikant untersc heiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm-Gruppe, = erniedrigte We rte. IVS= interventrikuläres Septum Der rechte Ventrikel In der Auswertung des rechten Ventrikels erhielten wir bei den Geschwindigkeiten basal, in der Strain Rat e basal und medial signifika nt reduzierte Werte. Die apikalen Werte waren sowohl in der Geschwindigkeit als auch in der Strain Rate nicht signifikant verändert (Tabell e 4.11). Longitudinal NORMS SENNINGS p-value RV RV Späte Diastole basal mitte apikal basal mitte apikal basal mitte apikal Geschwindigkeit -4,89-2,90-1,39-3,07-2,23-1,49 0,0078 0,1577 0,3906 Standardabw. 2,08 2,02 0,96 1,20 0,99 0,72 Strain Rate 1,51 1,27 0,76 0,90 0,70 0,84 0,0063 0,0106 0,3335 Standa rdabw. 0,72 0,71 0,47 0,26 0,36 0,42

47 Erreur! Style non défini. 45 Tabelle 4.11: Werte für Geschwindigkeiten und Strain Rate mit den dazugehörigen Standard abweichungen im rechten Ventrikel während der Sp äten Diastole. Die unterstrichenen Zahlen markieren die We rte, welche sich signifikant unterscheiden. = erhöhte Werte bei Senning-Patienten im Vergleich zur Norm- Wert e. RV= rechter Ventrikel. Gruppe, = erniedrigte Im Überblick: Signifikante Unterschiede während der Diastole Abbildung 4.11: Schematische Dars tellung der dr ei Herzwände i n longitudinaler Ausrichtung während der Diastole mit Angaben über signi fikante Unterschie de zwischen der Patientengruppe und den Normwerten. Rot markierte Flächen= signifikanter Unterschied; grün markierte Flächen= kein signifikante r Unterschied. RV= rechter Ventrikel, LV = linker Ventrikel. Bild 1: Strain Rate währe nd der frühen Diasto le; Bild 2: Velocit y während der frühen Diastole, Bild 3: Strain Rate während der späten Diastole; Bild 4: Velocity während der späten Diastole.

48 Erreur! Style non défini Diskussion In zahlreichen Langzeitstudien konnte gezeigt werden (7;23;26), dass im langfristigen Verlauf bei P atienten mit atrialer Vorhofumkehroperation nach Senning neben rechtsventrikulären Rhythmusstörungen auch eine Insuffizienz des morphologisch rechten Ventrikels in Systemposition mit Trikuspidalklappeninsuffizienz zu erwarten ist. Die Beurteilung des myokardialen kontraktilen Verhaltens mit der herkömmlichen Echokardiographie ist aufgrund der deutlich veränderten Morphologie des rechten Systemventrikels limitiert. Der Einsatz der Gewebedoppler-Echokardiographie inklusive Strain und Strain Rate ermöglicht einen neuen Zugang zur quantitativen Myokard-Funktionsanalyse. Ziel dieser Studie war es, die regionale rechtsventrikuläre, septale und linksventrikuläre Funktion mit Hilfe von Strain und Strain Rate bei Patienten mit Transposition der großen Arterien nach Vorhofumkehroperation nach Senning zu untersuchen, zu quantifizieren und einer herzgesunden Vergleichsgruppe gegenüber zu stellen. Die somit erhaltenen Ergebnisse sollen der Früherkennung rechtsventrikulären Herzversagens dienen und könnten außerdem bei der Wahl der therapeutischen Optionen, wie zum Beispiel dem Einsatz von Medikamenten (ACE- in eine Switch Operation oder der Inhibitoren, β-blockern, Diuretika), der Umwandlung Indikationsstellung einer rechtzeitigen Herztransplantation helfen. 5.1 Der rechte Ventrikel der Senning-Patienten Die longitudinale Auswertung Böttler et al. verglichen in einer Gruppe von gesunden Probanden in longitudinaler Auswertung die rechtsventrikuläre freie Wand mit dem interventrikulären Septum und der linksventrikulären freien Wand. Dabei zeigten sich die höchsten Werte für Strain und Strain Rate in der rechtsventrikulären Wand (2). Kukulski et al. fanden an 32 gesunden Erwachsen, longitudinal gemessen, heraus, dass auch die Geschwindigkeiten in der rechtsventrikulären Wand deutlich höher sind als im Septum und der linksventrikulären freien Wand (25). Des Weiteren zeigten sie, dass, im Gegensatz zu den longitudinalen, die radialen Geschwindigkeiten im rechten Ventrikel signifikant niedriger sind als im linken Ventrikel. Die Tatsache, dass die Hauptbewegungsrichtung der rechtsventrikulären Wand eine longitudinale Orientierung hat, der linke Ventrikel

49 Erreur! Style non défini. 47 und das interventrikuläre Septum sich jedoch hauptsächlich radial bewegen, könnte durch die unterschiedliche Myokardarchitektur erklärt werden: Während die freie linksventrikuläre Wand vor allem aus zirkulären und schrägen Muskelfasern besteht, dominieren im rechten Ventrikel longitudinal ausgerichtete Fasern (32). Bei der longitudinalen Auswertung des rechten Ventrikels der Senning-Patienten erhielten wir im Vergleich zu unserer Norm-Gruppe sowohl im Strain als auch in der Strain Rate basal und medial signifikant erniedrigte Werte und apikal erniedrigte Werte, welche jedoch nicht als signifikant niedrig zu beurteilen waren. Auf Grund seiner Position als Systemventrikel, ist der rechte Ventrikel bei Patienten nach einer Vorhofumkehr-Operation systemischem, d.h. höherem Drücken ausgesetzt, als er es bei gesunden Menschen ist. Die reduzierten Strain-Werte bei Senning-Patienten könnten somit Folge der unnatürlich erhöhten Nachlast sein und könnten ein Hinweis dafür sein, dass die Toleranz höherer Druckverhältnisse im rechten Ventrikel begrenzt ist und dieser bedingt durch die erhöhte Nachlast langsam dekompensiert. In ihrer Studie zeigten Jamal et al. (18) eine ähnliche Reaktion des rechten Ventrikels auf erhöhte Nachlast. Dabei steigerten sie bei neun Schweinen künstlich die Nachlast des rechten Ventrikels auf Werte um 50 mmhg, indem sie zehn Minuten lang den pulmonalen Ausflusstrakt (die Pulmonalarterie) mit Hilfe einer Schlinge einengten (Pulmonary Artery Constriction). Während dieser Phase konnten Jamal et al., neben den erhöhten Druckwerten, unter anderem eine signifikante Abnahme des Strains sowohl invasiv mit Hilfe einer sonomikrometrischen Messmethode als auch mit Hilfe der transthorakalen Echokardiographie feststellen. Somit stimmen unsere Ergebnisse mit den Ergebnissen von Jamal et al. überein. Sie unterstützen demnach die Theorie, dass bei einer unnatürlich erhöhten Nachlast, wie sie bei den Senning-Patienten besteht, der rechte Ventrikel überlastet ist und langsam dekompensiert, wobei der Strain-Wert einen besonders empfindlichen Messparameter für diese Dekompensation darzustellen scheint. Bei der Messung der Strain Rate-Werte erhielten wir bei den Senning-Patienten im Gegensatz zu Jamal et al. (erhöhte Werte) signifikant erniedrigte Werte. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass Jamal et al. nur in ihrer sonomikrometrischen Messung signifikant erhöhte Werte messen konnten; in der echokardiographischen Messung erhielten sie keinen signifikanten Unterschied. Jamal et al. untersuchten zudem in ihrer Studie die Auswirkung einer akuten Nachlasterhöhung auf den rechten

50 Erreur! Style non défini. 48 Ventrikel. In unserer Studie jedoch handelt es sich um eine chronische Nachlasterhöhung, da der rechte Ventrikel der Senning-Patienten dem systemischen Druck im Schnitt 19,4 Jahre ausgesetzt war. Die Daten sprechen somit dafür, dass der rechte Ventrikel in der akuten Situation in der Lage ist, dem systemischen Druck Stand zu halten und nach einer gewissen Zeit dekompensiert. Diese Tatsache könnte eine Erklärung für die unterschiedlichen Ergebnisse sein. Auch die Arbeitsgruppe von Rentzsch (39) verglich in ihrer Studie mittels Gewebedoppler-Echokardiographie Senning-Patienten in einem durchschnittlichen Alter von 21,3 Jahren mit einer im Median gleich alten herzgesunden Gruppe. Alle Strain- und Strain Rate-Werte bis auf den basalen frühdiastolischen Strain Rate-Wert waren dabei signifikant reduziert. Bei uns war dieser Wert zwar signifikant reduziert, jedoch erhielten wir keine Signifikanz in der medialen frühdiastolischen SR und in allen apikalen Werten. Für diese unterschiedlichen Signifikanzen gibt es zwei verschiedene Erklärungsansätze: Zum einen könnte die Tatsache, dass wir auf Grund unserer kleineren Patientengruppe (12 bei uns vs. 24 bei Rentzsch) einen größeren Störfaktor in unseren Ergebnissen haben, eine Rolle spielen. Zum anderen könnte das unterschiedliche Alter bei der Senning Operation (bei uns im Schnitt mit 0,26 Jahren, bei Rentzsch mit 4,4 Jahren) von Bedeutung sein. Lubiszewska et al. (27) zeigten mittels Radionukleotid Angiographie, dass Senning-Patienten mit einem späteren Operationszeitpunkt (4,0 vs. 2,4 Jahre) eine schlechtere Myokardperfusion bei Belastung und eine geringere rechtsventrikuläre und linksventrikuläre Ejektionsfraktion besitzen. Somit hätten unsere Senning-Patienten auf Grund des früheren Operationszeitpunktes eine etwas bessere rechtsventrikuläre Funktion als Rentzschs Patientengruppe. Dies könnte erklären, warum wir keine einheitlich signifikante Reduktion der rechtsventrikulären Strain- und Strain Rate-Werte erhalten. Sowohl unsere Ergebnisse, als auch Rentzschs Ergebnisse zeigen eine reduzierte regionale Funktion des rechten Ventrikels in Systemventrikelposition, wie es auch angiographische (37), Radionukleotid- (36) und MRI-Studien (20) getan haben. Eyskens et al. (10) verglichen 20 Senning-Patienten mit altersgematchten herzgesunden Personen. Auch sie erhielten eine signifikante Reduktion der Strain Rate und des Strains im rechten Ventrikel. Sie konnten zudem beweisen, dass eine solche Reduktion des basalen Strains linear mit einer im MRI gemessenen verminderten rechtsventrikulären

51 Erreur! Style non défini. 49 Ejektionsfraktion korreliert und somit einen diagnostischen Hinweis für eine rechtsventrikuläre Dekompensation darstellt. Bei der Auswertung der Geschwindigkeiten im rechten Ventrikels erhielten wir in der systolischen Messung inhomogenere Werte als im Strain und in der Strain Rate (Tab.4.5a): basal zeigte sich bei den Senning-Patienten ein signifikant erniedrigter Wert, medial und apikal hingegen erhielten wir tendenziell leicht erhöhte Werte, welche jedoch nicht signifikant differierten. In der frühen Diastole erhielten wir durchgehend erniedrigte Velocity-Werte, welche sich basal signifikant unterschieden, medial und apikal jedoch nicht (Tab. 4.8). In der späten Diastole erhielten wir wieder ein inhomogenes Ergebnis, basal signifikant erniedrigte, medial erniedrigte und apikal minimal erhöhte Werte (Tab. 4.11). Beim Vergleich der systolischen Geschwindigkeiten des rechten Systemventrikels der Senning-Patienten mit den systolischen Geschwindigkeitswerten des linken gesunden Systemventrikels erhielten wir durchgehend erniedrigte Werte (basal und medial signifikant, apikal nicht signifikant). Bei Rentzsch et al. (39) wurden bei den Geschwindigkeiten nur die basalen Werte gemessen, dabei waren die systolischen basalen Geschwindigkeiten des morphologisch rechten Systemventrikels der Senning-Patienten signifikant gegenüber einem Pulmonal- und auch gegenüber dem Systemventrikel der Norm-Gruppe reduziert. Somit stimmen unsere Ergebnisse mit denen von Rentzsch überein. Auch hier könnte man unser, im Vergleich zu Rentzsch, inhomogenes Ergebnis mit der Tatsache erklären, dass Rentzschs Patienten auf Grund des späteren Operationszeitpunkts (4,4 Jahre bei Rentzsch, 0,24 Jahre bei uns) im Schnitt eine schlechtere rechtsventrikuläre Funktion besitzen und somit signifikant und homogen reduzierte Myokardgeschwindigkeitswerte haben. Die Tatsache aber, dass wir in den systolischen Geschwindigkeits-Werten medial und apikal sogar leicht erhöhte Werte erhielten, im systolischen Strain und Strain Rate jedoch signifikantere und homogen reduzierte Werte, könnte für eine bessere Aussagekraft der Strain- und Strain Rate-Messungen gegenüber den Geschwindigkeits-Messungen sprechen, welche von der Gesamtbewegung des Herzens beeinflusst werden und somit eine geringere regionale Aussagekraft besitzen (1;18;42;46;51).

52 Erreur! Style non défini. 50 Um eine vollständigere Sicht der Funktion des rechten Ventrikels zu gewinnen, wäre es zusätzlich zu der longitudinalen Messung des rechten Ventrikels interessant gewesen, auch eine Messung in radialer Ausrichtung zu erhalten. Diese war jedoch auf Grund der zu großen Nähe des Schallkopfes zum rechten Ventrikel und der daraus resultierenden Häufung von Artefakten nicht durchführbar. 5.2 Das interventrikuläre Septum der Senning-Patienten Wie neuere Studien schon bewiesen haben (3;4;42;44), spielt das interventrikuläre Septum eine viel wichtigere Rolle für die kardiale Funktion als man bis vor einigen Jahren vermutet hatte. Santamore et al. (44) zeigten, dass das interventrikuläre Septum für etwa 40% der linksventrikulären Auswurfkraft verantwortlich ist. Auch und vor allem bei der rechtsventrikulären Funktion scheint das interventrikuläre Septum eine führende Rolle für die Auswurfskraft zu spielen. Torrent-Guasp et al. (50) und Saleh et al. (42) untersuchten dabei die einzelnen Wandabschnitte und entwickelten ein Schema über die Muskelfaserstruktur der einzelnen Wände (Abb. 5.1, Abb. 5.2). Abbildung 5.1 links: (50) Schematische Darstellung der räumlichen Konfiguration des ventrikulären myokardialen Bandes in Helixform. a-b= basale Schleife, b-c= apikale Schleife, RFW= rechtsventrikuläre freie Wand, LFW= linksventrikuläre freie Wand, DS= absteigendes Segment, AS= aufsteigendes Segment. Abbildung 5.2 rechts: (42) Muskelfaserverlauf des interventrikulären Septums, bestehend aus schrägen Fasern, welche aus dem absteigenden und aufsteigenden Segment der apikalen Schleife entspringen, umgeben vom transversen Muskelfaserverlauf der basalen Schleife, welche die freie rechtsventrikuläre Wand bildet.