Schock

Ultraschall in der Notfallmedizin

Dr. med. Konstantin Schraepler, Bremen 09/2023

Pathophysiologie

Schock: Pathophysiologie

vereinfacht:

Kreislaufversagen, das zur Minderperfusion der Organe mit unzureichender O₂-Versorgung und dadurch zur Funktionsstörung führt

Schock: Einteilung anhand der Hämodynamik

• eingeschränktes Herzzeitvolumen: Low output -Versagen
  •   ➡ hoher systemischer Gefäßwiderstand, hohe avDO₂
• erhöhtes Herzzeitvolumen: High output -Versagen
  •   ➡ niedriger systemischer Gefäßwiderstand, geringe avDO₂

Schock: Einteilung anhand der Hämodynamik

• eingeschränktes Herzzeitvolumen: Low output -Versagen
  •   ➡ hoher systemischer Gefäßwiderstand, hohe avDO₂
  • Einteilung anhand LV-Funktion
  • mit reduzierter LV-Funktion
  • mit erhaltener LV-Funktion
• erhöhtes Herzzeitvolumen: High output -Versagen
  •   ➡ niedriger systemischer Gefäßwiderstand, geringe avDO₂

Schock: Einteilung anhand der Hämodynamik

• eingeschränktes Herzzeitvolumen: Low output -Versagen
  • mit reduzierter LV-Funktion
    • Myokardinfarkt
      • großer Infarkt, kleinerer Infarkt bei vorbestehender LV-Dysfunktion, Re-Infarkt, Infarktausdehnung
    • Endstadium Kardiomyopathie
    • Myokarditis
    • Myokardkontusion
    • septische Kardiomyopathie
  • mit erhaltener LV-Funktion
    • Klappenvitien
    • rechtsventrikuläre Dysfunktion
    • Heart Failure with preserved Ejection Fraction [HFpEF]
    • Perikardtamponade
    • Hypovolämie
• erhöhtes Herzzeitvolumen: High output -Versagen
  • • distributiver Schock (Verteilungsschock)
      • Septischer Schock
      • Anaphylaktischer Schock
    • Anämie
    • Hypervolämie
    • Thyreotoxikose
    • arteriovenöse Fisteln
    • Leberzirrhose
    • etc.

die technik

wieviel Schnittebenen?

wenig Rüstzeug
viel Aussage

Kompromiss: Minimal-Schnittebenen vs. Aussagekraft

• subkostale Schnitte
  • subkostale lange Achse
  • subkostaler 4-Kammerblick
  • subkostale kurze Achse
• apikale Schnitte
  • 4-Kammerblick/ 5-Kammerblick
  • 2-Kammerblick
  • 3-Kammerblick
• parasternale Schnitte
  • lange Achse
  • kurze Achse

Kompromiss: Minimal-Schnittebenen vs. Aussagekraft

• subkostale Schnitte
  • subkostale lange Achse
  • subkostal 4-Kammerblick
• apikale Schnitte
  • 4-Kammerblick/ 5-Kammerblick

der Untersuchungsablauf           (immer der gleiche)

• subkostale Schnitte       ➡   Rückenlage
  • subkostaler 4-Kammerblick
    • hämodynamisch wirksamer Perikarderguß?
    • Ersteinschätzung LV- und RV-Funktion
  • subkostale lange Achse:
    • Beurteilung Volumenstatus
• apikale Schnitte            ➡   Linksseitenlage erleichtert Darstellung
  • apikaler 4-Kammerblick
    • Beurteilung LV- und RV-Funktion
    • Beurteilung MV-/ TV-Funktion
  • apikaler 5-Kammerblick
    • Beurteilung AoV-Funktion
    • Beurteilung Hämodynamik

subkostale Schnitte

Einstellung der subkostalen Schnitte

subkostaler
4-Kammerblick

subkostaler 4-Kammerblick

Perikarderguss?

Perikarderguss

• echofreier/-armer Raum zwischen Epikard und Perikard
  • ab ca. 15-35 ml erkennbar
• Dynamik des Auftretens entscheidet über die hämodynamische Relevanz
  • akuter Perikarderguß: ≥50 ml hämodynamische Instabilität
  • chronischer Perikarderguß: Toleranz bis zu 2000 ml
    • typisches morphologisches Korrelat: swinging heart
• hämodynamische Relevanz ergibt sich aus:
  • primär typischer Klinik
    • obere Einflussstauung, Hypotonie, Tachykardie, Pulsus paradoxus
  • Bildgebung sekundär
• Perikardiozentese-Zugang im Notfall primär von subkostal

hämodynamische Relevanz in der Bildgebung

• Kollaps der Herzhöhlen
  • Ablauf der Beeinträchtigung: RA (initial systolisch) ➙RV (initial diastolisch) ➙LV
• V. cava inferior dilatiert

Schock nach Herzkatheter

Hypotonie

Primär-Einschätzung
LV-/ RV-Funktion

Primär-Einschätzung LV-/ RV-Funktion

• nur grobe Beurteilung
  • schiefe Anschnitte erschweren die Interpretation
• Beachtung des interatrialen Septums
  • Auslenkung in den linken Vorhof ➡ rechtsatrale Drücke übersteigen die linksatrialen

Reanimation

kreislaufinstabil, febril

hämodynamische Instabilität, Dyspnoe

subkostale
lange Achse

subkostale lange Achse

Volumenstatus

Darstellung in 2 Ebenen:

lange und kurze Achse

diagnostischer Algorithmus

diagnostischer Algorithmus der Bestimmung des Volumenstatus geht direkt in die Therapiesteuerung über

Methodik

Messung end-exspiratorisch senkrecht der langen Achse direkt proximal Einmündung der Lebervenen (ca. 0,5 bis 3,0 cm proximal Ostium rechter Vorhofs)

Wer benötigt Volumen?

wenn Kaliberschwankungen bzw. kollabierend: Volumengabe!

Bewertung der V. Cava inferior-Weite

• zur Abschätzung des Volumenstatus nur ein Baustein
• erfolgt qualitativ anhand:
  • des Durchmessers und der inspiratorischen Kaliberveränderung
    • dynamische Bewertung (= VCI-Kollapsibilität) korreliert stärker mit intravaskulärem Volumenstatus als einzelne statische Diametermessungen
  • VCI-Kollapsibilität >50% entspricht RAP von <5 mmHg
    • VCI-Kollapsibilität = VCI-Durchmesser_maximal / VCI-Durchmesser_minimal x 100
  • für beatmete Patienten bisher keine ausreichend validen physiologischen IVC-Parameter (Größe, Kollapsibilität, Dehnbarkeit) definiert

Wer benötigt Volumen?

wenn linker/ rechter Ventrikel hyperdynam und Kissing walls: Volumengabe!

apikale Schnitte

Einstellung apikale Schnitte

apikaler
4-Kammerblick

apikaler 4-Kammerblick

visuelle Bewertung

Tachypnoe, SaO₂ 89% bei Raumluft

Dyspnoe, Hypotonie, Katecholamin-pflichtig

hypoton, tachykard, Lactatämie

kreislaufinstabil, vor 3 Tagen Brustschmerz

febril, hypoton

hypoton, dyspnoisch, Schüttelfrost

Pumpfunktion

Aufschlüsselung Pumpfunktion

• systolische Funktion
  • radiale Funktion
  • longitudinale Funktion
  • torsionale Funktion
• diastolische Funktion

viele Methoden der Bestimmung

• linker Ventrikel:
  • Ejektionsfraktion (EF)
  • MAPSE
  • Shortening fraction (Diameter, Fläche)
  • ߡp/ߡt
  • Cardiac power
  • annular systolic velocity
  • venticular longitudinal systolic strain
  • Speckle tracking
• rechter Ventrikel:
  • TAPSE
  • FAC
  • venticular longitudinal systolic strain

LV-Funktion

Ejektionsfraktion (EF)

Was ist die EF?

• = prozentueller Anteil des Schlagvolumens am enddiastolischem Ventrikelvolumen
  
  
  • bzw. EF = (Volumen_{enddiastolisch} - Volumen_endsytolisch) / Volumen_{enddiastolisch} x 100

echokardiographische EF-Bestimmung:

• nach Simpson:
  • zwei-dimensional
  • drei-dimensional
• nach Teichholz bzw. Quinones
• nach Dumesnil

Allgemeines zur EF-Bestimmung nach Simpson:

• Voraussetzung: gute Visualisierung des Endokards
  • schlechte Schallqualität in 23–31% d.F. bei denen die EF nicht planimetriert werden kann
• bei beatmeten, hämodynamisch instabilen kritisch Kranken
  nur eingeschränkte Anwend- und Reproduzierbarkeit

einfacher, schneller?

was interessiert?

• die eingeschränkte = nichterhaltende systolische LV-Funktion
• 
  
  = abnormale systolische LV-Funktion!
  
     ➙ d. h. EF <50%

Eyeball (EBEF)

Tipp: beachte die Exkursionen der Mitralklappenebene

Frage: EBEF > 50%?

Frage: EBEF > 50%?

Frage: EBEF > 50%?

Frage: EBEF > 50%?

Frage: EBEF > 50%?

Nachteile der EF:

• große Inter- und Intraobservervariabilität
  • EF-Änderungen <10% nicht unbedingt tatsächliche Veränderung der systolischen Funktion
• meist als wesentlicher LV-Funktionsparameter angesehen - was sie nicht ist!!
• Abhängigkeit Vorlast, Nachlast und Herzfrequenz
• kein direktes Maß der Kontraktilität

einfach, besser?

MAPSE

Mitral Annular Plane Systolic Excursion (MAPSE)

früher: AVPD

Atrioventricular Plane Deviation (AVPD)

Die Messung der MAPSE erfolgt an zwei Regionen. Die MAPSE_lateral wird am lateralen Mitralklappenannulus unter Verwendung der Zoomfunktion mittels M-Mode bestimmt.

Die Messung erfolgt vom tiefsten Punkt der Enddiastole bis zum Ende der T-Welle (=Aortenklappenschluß) = genau genommen entspricht sie nicht exakt der maximalen Mitralringexkursion.

Die MAPSE_septal wird am septalen Mitralklappenannulus bestimmt. Die MAPSE_septal ist physiologischerweise etwas geringer als die MAPSE_lateral.

Allgemeines zur MAPSE

• auch bei ungeübten Untersuchern sehr präziser Prädiktor der globalen LV-Funktion
• korrelliert bei systolischem Pumpversagen mit der Ejektionsfration
  • 
    Männer : EF = 4.8 x MAPSE + 5.8
    Frauen : EF = 4.2 x MAPSE + 20
    
    näherungsweise:
    
    EF (in %) = 5x MAPSE (in mm) + 5
    
• MAPSE (= longitudinale Funktion) macht ca. 60% des Schlagvolumens aus
  • spiegelt systolische und auch diastolische LV-Funktion wider
  • direkter, früher, empfindlicher Parameter der systolischen longitudinalen LV-Dysfunktion

Quantifizierung der linksventrikulären systolischen Funktion

RV-Funktion

Ursachen akutes Rechtsherzversagen

• akute Lungenarterienembolie
• dekompensiertes chronisches Cor pulmonale
• rechtsventrikulärer Myokardinfarkt

Merkmale rechtsventrikuläre Dysfunktion

• Dilatation
• Druckerhöhung
• Hypokinesie

RV-Dilatation

rechtsventrikuläre Dilatation

Akute Lungenembolie bei hämodynamisch instabilen Patienten. Typisch ist die Aufweitung des rechten Ventrikels vorallem im mittleren Segment. Ansicht im subkostalen 4-Kammerblick.

• RVD/LVD: <1

rechtsventrikuläre Dilatation

• RVD₁<42 mm
• RVD₂<35 mm
• RVD₃ <86 mm

RV-Druckerhöhung

rechtsventrikuläre Druckerhöhung

nicht-vorerkrankter RV kann einen maximalen PAmean von 40 mmHg kompensieren

• pulmonale Hypertension:
  • rechtsventrikulärer-rechtsatrialer Gradient >30 mmHg
  • erhöhte Flußgeschwindigkeit über TV >2,8 m/s
• paradoxe Septumkinetik

*für die weitere spezifische Untersuchung (wie z.B. 60/60-Sign, D-shape, linksventrikulärer Exzentritätsindex pulmonale Akzelerationszeit) wären weitere Schnittebenen (parasternal und subkostale kurze Achse etc.) notwendig

rechtsventrikuläre Druckerhöhung

• PAP_{syst. max} = 4(TR_velocity)² + RAP

paradoxe Septumbewegung bei RV-Druckerhöhung

RV-Hypokinesie

rechtsventrikuläre Hypokinesie

rechtsventrikuläre Hypokinesie

rechtsventrikuläre Hypokinesie

• tricuspid annulare plane systolic excursion (TAPSE)
  • Zeichen der akuten/ chronischen RV-Dysfunktion
  • Normwert >19 mm
  • rechtsventrikuläre Dysfunktion <16 mm
• positives McConnell Sign:
  • Zeichen der akuten Rechtsherzbelastung
  • Sensitivität 77%, Spezifität 94%
  • positiv prädiktiver Wert 71%, negativ prädiktiver Wert 96%

TAPSE

Tricuspidal Annular Plane Systolic Excursion (TAPSE)

Die Bestimmung der TAPSE erfolgt wie die MAPSE im apikalen 4-Kammerblick unter zur Hilfenahme des M-Mode.

RV

RA

LV

LA

Die Messung der TAPSE erfolgt im Bereich der freien rechtsventrikulären Wand am lateralen Trikuspidalklappenannulus unter Verwendung der Zoomfunktion mittels M-Mode.

Die Messung erfolgt vom tiefsten bis zum höchsten Punkt der Trikuspidalringringexkursion.

TAPSE

McConnel-Sign

Akutes Cor pulmonale bei Lungenarterienembolie mit aufgrund des kräftigeren Septums erhaltener Apexkontraktion mit Dyskinesie der schwachen medioapikalen rechtsventrikulären Wand (= McConnel-Sign).

Klappenvitien

Beurteilung von Vitien in der Akutmedizin

• immer Einbeziehung der Klinik
• Beurteilung der Klappen anhand der Morphologie und Beweglichkeit
• ausführliche Doppleruntersuchungen mit Schweregradbeurteilung nicht notwendig

in der Akutmedizin relevante Vitien

• dekompensierte chronische Klappenvitien
  • sind Klappeninsuffizienzen und -stenosen
  • vorhandene Anpassungsvorgänge
• akute Klappenvitien
  • sind Klappeninsuffizienzen (MV-Insuffizienz!)
  • keine Anpassungsvorgänge

dekompensierte chronische Klappenstenosen

• typischer Auskultationsbefund
• visuell eingeschränkte Klappenseparation
• verstärkte Sklerosierung
• sekundäre Folgen:
  • LV-Hypertrophie bei Aortenklappenstenose
  • linksatriale Dilatation bei Mitralklappenstenose

MV-Stenose

Dekompensierte schwere Mitralklappenstenose bei einer Patientin mit anamnestisch rheumatischem Fieber. Es zeigen sich verplumpte Mitralsegel, die verklebt erscheinen bzw. eine deutlich verminderte Separation aufweisen und sich in der Diastole kuppelförmig in den linken Ventrikel wölben (= Leaflet Doming). Erweiterung des linken Vorhofs. Die weitere Evaluation würde mittels pW-Doppler erfolgen.

apikaler
5-Kammerblick

apikaler 5-Kammerblick

AoV-Stenose

Erstdiagnose einer schweren Aortenklappenstenose mit verminderter Separation der ausgeprägt sklerosierten Klappen bei einem Hämodialyse-Patienten mit in den letzten Tagen progredienter Dyspnoe. Die weitere Evaluation erfolgt mittels Dopplersonografie.

cw-Doppler: AoV-Stenose

Darstellung der AoV-Stenose im cw-Doppler.

dekompensierte chronische Klappeninsuffizienzen

• Darstellung Insuffizienzvitien mittels Farbdopplerechokardiographie
• zur Graduierung:
  • Abschätzung der Regurgitationsfläche (z.B. bezogen auf die Vorhofgröße)
  • Bestimmung der proximalen Jetbreite (Vena contracta)
  • Pixeldichte des cw-Doppler-Signals bei der MV-Insuffizienz
• genaue Bestimmung des Schweregrades für die Akutmedizin zu umfangreich

Vena contracta

= kleinster Durchmesser des Insuffizienzjets

• AoV, MV und TV-Insuffizienz
  • <3 mm : leicht
  • 3-6 mm : moderat
  • ≥7 mm : schwer

MV-Insuffizienz

60 jährige Patientin mit rezidivierender Angina pectoris-Symptomatik bei bekannter koronarer Herzkrankheit. Echokardiographisch zeigt sich gegenüber der Voruntersuchung eine signifikante Abnahme der linksventrikulären Pumpfunktion (EF 23%).

MV-Insuffizienz

26 jährige Patientin mit Z.n. Mitralklappenrekonstruktion bei rheumatischer Herzerkrankung und jetzt progredienter Dyspnoe. Die Patientin war nicht mehr in der Lage 1 Etage Treppen zu steigen.

schwere Mitralinsuffizienz

Die erhöhter Densität der Insuffizienzhüllkurve kann als Hinweis auf eine schwere Mitralinsuffizienz dienen. Sie ähnelt dem einer Aortenklappenstenose, unterscheidet sich aber durch den unmittelbaren Beginn nach dem diastolischen Mitralsignal

MV-Insuffizienz II°:
geringere Densität

Tricuspidalinsuffizienz

mittelschwere Trikuspidalinsuffizienz

akute Klappeninsuffizienzen

• in der Akutsituation LV-Funktion zunächst erhalten
• hochturbulenter (mosaikfarbenen) Regurgitationsjet im Farbdoppler
  • paradoxerweise bei akuten Klappeninsuffizienzen im Farbdoppler oft nur geringgradig imponierender Jet
• Gefahr der Unterschätzung des Schweregrades im Farbdoppler
  • bei noch nicht dilatiertem kleinem linkem Ventrikel unterschätzte Jetfläche
  • tachykardiebedingte kurze Regurgitationszeit
  • schlechte zeitliche Auflösung des Farbdopplers
• Graduierung mittels Messung der Vena contracta
• erhöhte Pixeldichte des Flussignals bei schwergradiger MV-Insuffizienz

MV-Insuffizienz

MV-Insuffizienz III° bei 56 jährigen, trainierten Mann mit seit ca. 2 Wochen bestehender Dyspnoe und jetzt kardialem Lungenödem.

pragmatisches Vorgehen

nach Ausschluss anderer Ursachen bei bisher nicht bekanntem Vitium und typischer Klinik bei Darstellung eines Regurgitationsjets und erhaltener LV-EF von akut aufgetretener, relevanter Klappeninsuffizienz als Ursache der hämodynamischen Instabilität ausgehen

hämodynamisches Monitoring

hämodynamisches Monitoring

• mittels Echokardiographie adaequat noninvasiv durchzuführen
  • im Falle eines komplizierten oder refraktären Schocks dem Rechtsherzkatheter/ PiCCO an brauchbaren Informationen überlegen, ermöglicht jedoch kein kontinuierliches Monitoring
• gute Korrelation invasiv vs. noninvasiv
• mehr zur Verlaufsbeurteilung als für Erhebung präziser einzelner Werte
• zusätzliche Informationen (kompromittierender Perikarderguss etc.)

Messung des HZV

Voraussetzung für die echokardiographische Bestimmung des Herzzeitvolumens ist die akkurate, senkrechte Anlotung des linksventrikulären Ausflusstraktes im apikalen 5-Kammerblick.

Messung des HZV

Abweichungen der Anlotung von bis zu maximal 20° sind tolerabel. Bei größeren Winkelabweichungen steigt die Ungenauigkeit der HZV-Messung ausgehend von 6% bei 20° exponentiell an.

Messung des HZV

Das Probe-Volume wird in der Mitte des LVOT etwa 5 mm oberhalb der Aortenklappenebene platziert.

Messung des HZV

Das Pulsed-wave-Doppler (pw)-Signal lässt erkennen, mit welcher Geschwindigkeit (v = m/s) das Blut zum jeweiligen Zeitpunkt befördert wird.

Messung des HZV

Das Multiplikation des Velocity time integral mit der LVOT-Querschnittsfläche [π (LVOT/2)²] ergibt das Schlagvolumen.

Das Multiplikation des Velocity time integral mit der LVOT-Querschnittsfläche [π (LVOT/2)²] ergibt das Schlagvolumen.

Anmerkungen zur Cardiac output-Messung

• Messung des LVOT-Durchmessers unmittelbar unterhalb Aortenklappenansatz
  • Ausgangsformel: SV = π x r_LVOT² x VTI_LVOT
  • Messung in der parasternalen Längsachse = zusätzliche Schnittebene und fehleranfällig
  • LVOT statischer Wert (Normwert 18 bis 22 mm), VTI (Normwert 18 bis 22 cm)
  • zur qualitativen HZV-Bestimmung Verwendung nur des VTI_LVOT bei erhaltener Korrelation zum HZV
• Flußbeschleunigung im Bereich des Probe-Volumes (z.B. AoV-Stenose) führt zur Überschätzung des VTI_LVOT
• zur qualitativen HZV-Bestimmung lediglich Berücksichtigung des VTI_LVOT aufgrund der extrem fehlerbehafteten LVOT-Bestimmung und der guten Korrelation des VTILVOT zum HZV
• zur exakten Bestimmung werden 3 bis 5 Messungen gemittelt
  • bei Vorhofflimmern 5 bis 10 Messungen
  Beigel R (2014) J Crit Care 29:184e1-184e8
  Mayo P (2015) Intensive Care Med 41(6):1103-1106

Volumenstatus II

dynamische echokardiographische Parameter

• VTI_LVOT-Schwankungen unter Atmung/ Passive leg raising: Volumengabe!
• Anstieg des VTI_LVOT unter 250 ml Volumen-Bolus: Volumengabe!

erweiterte Therapiesteuerung anhand der VTI_LVOT

• Inotropikasupport
  • Gabe von Dobutamin, 3 min. später Kontrolle der VTI und ggf. weiterer Steigerung des Dobutamins

... wie geht es weiter?

European Diploma in Advanced Critical Care EchoCardiography

Fragen?