Dopplerographie der Hirngefäße

Ultraschall des Gehirns gilt als eine der sichersten und gleichzeitig effektivsten Methoden. Dieses Verfahren wird sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen durchgeführt. Mithilfe der Ultraschalldiagnostik ist es möglich, schwerwiegende Erkrankungen im Anfangsstadium ihrer Entwicklung zu erkennen und deren Behandlung zu verschreiben.

Das primäre Ziel der zerebralen Gefäßuntersuchung mittels Farbduplexsonographie ist die Bestimmung und Quantifizierung des Stenosegrads aufgrund atherosklerotischer Veränderungen bei Patienten mit Beschwerden und einer Vorgeschichte einer vorübergehenden ischämischen Attacke oder eines Schlaganfalls. Die Untersuchung soll den Stenosegrad und das Ausmaß des betroffenen Gefäßabschnitts feststellen. Das Kollateralsystem sollte zur präoperativen oder präinterventionellen Bestimmung des Komplikationsrisikos beurteilt werden. Die Untersuchung erfordert Kenntnisse der zerebralen Gefäßanatomie und der normalen Ultraschallbildgebung, die in diesem Kapitel behandelt werden, bevor die Semiotik zerebrovaskulärer Erkrankungen in den Halsschlagadern und den Vertebralarterien vorgestellt wird.

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Ultraschallanatomie des Halsschlagadersystems, Forschungsmethoden

Viele Ärzte bevorzugen es, hinter dem Kopf des Patienten zu sitzen, während dieser liegt. Die Untersuchung kann auch anterior begonnen werden, wobei der Schallkopf nahe der Mittellinie positioniert wird und einen Querschnitt der Arteria carotis communis darstellt. Dieses Gefäß liegt posterior und medial der inneren Drosselvene. Der Durchmesser der Drosselvene kann durch ein Valsalva-Manöver vergrößert werden, wodurch das Gefäß in der Regel sofort im B-Bild sichtbar wird. Der Querschnitt wird wie unten dargestellt dargestellt, wobei die rechte und linke Seite vertauscht sind.

Bei einer Drehung des Schallkopfes um 90° entlang der Längsachse befindet sich die rechte Bildhälfte unten und die linke oben, analog zur Abdominalsonographie. Achten Sie auf die physiologische Trennung der Augenfalten im Bereich der Bifurkation der Arteria carotis communis und des Übergangs zum Bulbus carotis der Arteria carotis interna. Diese abrupte Aufweitung erzeugt einen runden Wirbel, der nicht mit einem pathologischen poststenotischen Rückfluss, Turbulenzen oder einer Unschärfe verwechselt werden sollte.

Das Dopplerspektrum der Arteria carotis communis zeigt typischerweise einen leichten Anstieg der systolischen Spitzengeschwindigkeit im Vergleich zur Arteria carotis interna aufgrund des relativ geringen intrakraniellen peripheren Widerstands. Dieses Muster unterscheidet sich vom Dopplerspektrum der Arteria carotis externa, die ein pfeifendes Tonsignal mit relativ hohen systolischen und niedrigen diastolischen Geschwindigkeiten aufweisen kann. Ein dreiphasiges Spektrum der Arteria carotis externa kann erhalten werden, das eine Rückflusskomponente enthält. Die Arteria thyreoidea superior ist hier farblich dargestellt.

Anatomische Orientierung

Bei der Längsachsendarstellung befindet sich die Arteria carotis interna normalerweise posterior und lateral des Schallkopfes, während die Arteria carotis externa über eine weite Distanz in der Nähe des Gefäßes verbleibt. Bei Zweifeln an der Gefäßzugehörigkeit führt eine wiederholte Kompression der Arteria temporalis superficialis zu Oszillationen im Spektrum der Arteria carotis externa. Die Vena jugularis interna lässt sich anhand der Blutflussrichtung und einer flachen Spektralkurve leicht von der Arteria carotis interna unterscheiden.

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Stenotische Läsion der inneren Halsschlagader

Atherosklerotische Ablagerungen enthalten nicht immer Verkalkungen mit Verschattung. „Weiche Plaques“ erscheinen als echoarme, halbmond- oder kreisrunde Hohlräume im Farblumen entlang der Gefäßwand. Mittels Farbduplexsonographie lässt sich die kraniokaudale Ausdehnung der Plaque genau bestimmen. Häufig ist eine exzentrische Blutflusssteigerung erkennbar.

Gefäßwandschichtung

Die Dissektion der Gefäßwand mit Blut zwischen den Schichten ist eine spezielle Erkrankung, die meist spontan auftritt, aber auch mit einem Nackentrauma oder körperlicher Überlastung in jedem Alter einhergehen kann. Sie ist durch das Vorhandensein eines hypoechogenen intramuralen Hämatoms gekennzeichnet, das erhebliche Durchblutungsstörungen verursacht.

Als Komplikation entwickelt sich meist ein Wandaneurysma. Der Intimalappen kann das ursprüngliche Gefäßlumen verschließen, das im Ultraschall spitzwinklig endet. Eine Rekanalisation kann nach mehreren Wochen erfolgen und lässt sich mittels Farbduplexsonografie präzise dokumentieren.

Ultraschallanatomie des Wirbelarteriensystems, Forschungsmethodik

Die A. vertebralis wird vom anterolateralen Zugang in Rückenlage des Patienten ausgehend von ihrem Ursprung (V _{0 ) im Längsschnitt bis in den Bereich der C1} -Wirbelschlinge (einschließlich des V ₂ -Abschnitts) untersucht. Am besten verwendet man einen linearen Schallkopf mit variabler Frequenz (5,0–7,5 MHz). Der intraforaminale Abschnitt V ₂ der Wirbelforamina ist der Duplexsonographie am besten zugänglich. Er lässt sich zusammen mit der Begleitvene zwischen den Schallschatten der Halswirbelkörper gut darstellen.

Bei einer hypoplastischen Wirbelarterie hat meistens eine der Arterien (normalerweise die rechte) einen Durchmesser von weniger als 2,5 mm, während die gegenüberliegende auf mehr als 4 mm Durchmesser vergrößert ist (die Diskrepanz beträgt mehr als 1:1,7). Der normale Durchmesser der Wirbelarterie beträgt ca. 3,8 ± 0,5 mm. Bei einer hypoplastischen Wirbelarterie ist eine Abnahme der enddiastolischen Komponente des Blutflusses (Vdiast) festzustellen. Manchmal ist es schwierig, eine hypoplastische Wirbelarterie von einer distalen Stenose oder Okklusion zu unterscheiden, da in allen Fällen eine Abnahme von Vdiast vorliegt. Bevorzugte Stellen für eine Stenosierung sind der Ursprung der Wirbelarterie aus der Arteria subclavia sowie der Bereich auf Höhe des Wirbels C1, der von einem posterioren Zugang hinter dem Warzenfortsatz gescannt wird. Am besten verwenden Sie einen 5,0-MHz-Transducer, platzieren ihn unmittelbar unterhalb des Warzenfortsatzes und nach hinten und neigen ihn in Richtung der gegenüberliegenden Augenhöhle, wobei Sie den Kopf leicht zur anderen Seite drehen.

Segment V4 wird mit einem 2,5- oder 2,0-MHz-Sektorwandler gescannt, der unterhalb des Hinterhauptsvorsprungs positioniert und in Richtung Augenhöhle geneigt ist.

Zu beachten ist, dass es im Gegensatz zur Halsschlagader keine aussagekräftigen Kriterien zur Bestimmung des Schweregrades einer Vertebralarterienstenose gibt.

Bei normaler Durchgängigkeit der Arteria vertebralis liegt ein biphasisches Spektrum mit klarem Spektralfenster vor, während bei einer Stenose eine deutliche Zunahme des Blutflusses und eine Füllung des Spektralfensters charakteristisch ist.

Eine Dissektion der Wirbelarterie nach einem Trauma kann zu einer embolischen zerebralen Ischämie führen, die in einem Schlaganfall endet. Die Ergebnisse der Farbduplexsonographie können sehr unterschiedlich sein – vom Vorhandensein eines intramuralen Hämatoms bis zum Verschluss des betroffenen Arterienabschnitts. Manchmal ist der abgelöste Intimalappen selbst sichtbar.

Der dünne Plattenepithelanteil des Schläfenbeins bietet das beste akustische Fenster zum Scannen des Circulus arteriosus cerebri mit einem 2,0-MHz-Wandler.

Transzervikale Untersuchung der Arteria basilaris

Die transzervikale Scanning-Technik kann sowohl in sitzender Position mit nach vorne geneigtem Kopf als auch in liegender Position mit seitlich gedrehtem Kopf durchgeführt werden. Dadurch können die beiden V4-Segmente an ihrer Einmündung in die Arteria basilaris dargestellt werden.

Anatomie der Hirngefäße

Der Circulus arteriosus cerebri wird normalerweise von der Halsschlagader (vorderes Becken) und der Wirbelarterie (hinteres Becken) gebildet. Atherosklerotische Plaques bilden sich selten an der Abgangsstelle der Arteria carotis communis aus dem Aortenbogen rechts und dem Truncus brachiocephalicus links. Stenose entsteht meist an der Aufzweigung der Arteria carotis communis in die Arteria carotis interna und die Arteria carotis externa. Der erste intrakraniale Ast der Arteria carotis interna ist die Arteria ophthalmica. Unmittelbar danach teilt sich die Arteria carotis interna in die Arteria cerebri media und die Arteria cerebri anterior.

Die Wirbelarterien entspringen in 4 % der Fälle dem Aortenbogen, ihre Quelle ist jedoch meist die Arteria subclavia. Die linke Wirbelarterie beginnt häufig proximaler als die rechte. Jede Wirbelarterie ist in 5 Segmente unterteilt. Das proximale Segment vom Ursprung wird Vo genannt. Segment Vi setzt sich bis zum Querfortsatz des Wirbels C6 fort, manchmal tritt die Arterie jedoch auf Höhe von Cs in das Foramen ein. Segment V2 ist in der Mitte des Halses am besten für Untersuchungen zugänglich. Die Schleife der Wirbelarterie auf Höhe des ersten Halswirbels entspricht Segment V3. Segment V4 befindet sich im Schädel, und aus seinem distalen Segment entspringt die Arteria cerebellaris inferior posterior. In bestimmten Segmenten oder entlang ihres gesamten Verlaufs kann die Wirbelarterie hypoplastisch sein. Die rechte und die linke Wirbelarterie vereinigen sich und bilden die Arteria basilaris, die sich in die rechte und linke hintere Hirnarterie unterteilt.

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Kollateralwege

1. Schwere Stenose oder Verschluss der Arteria carotis interna. Über den Hauptkollateralweg von der Arteria carotis interna zum Becken der Arteria carotis interna gelangt das Blut retrograd über die Arteria supratrochlearis und die Arteria ophthalmica ins Gehirn. Eine weitere Möglichkeit, eine hochgradige Stenose der Arteria carotis interna zu kompensieren, ist der Querfluss über die Arteria communicans anterior. Um Risiken während der Operation zu vermeiden, sollte der Chirurg die Möglichkeit einer Hypoplasie oder Aplasie des proximalen A1-Segments der Arteria cerebri anterior beachten. Das Wirbelarteriensystem kann über die Arteria communicans posterior kollateral versorgt werden, sofern das P1-Segment der Arteria cerebri posterior auf der entsprechenden Seite nicht unterentwickelt ist.
2. Schwere Stenose oder Verschluss der A. vertebralis. Kollaterale bei proximaler Stenose der A. vertebralis können die tiefe Halsarterie sein, die vom Truncus thyrocervicalis kommt, oder der Ast der A. occipitalis aus dem Becken der A. carotis externa. Bei Stenose der A. basilaris sind die einzigen Kollateralwege die hinteren Verbindungsarterien oder leptomeningeale Anastomosen aus dem Becken der A. cerebri media. In solchen Fällen hat eine Aplasie des P-Segments, der A. cerebri posterior mit direktem Abgang der A. cerebri posterior aus der A. carotis interna, positive Auswirkungen.

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Quantitative Beurteilung der Stenose der inneren Halsschlagader

Der lokale Stenosegrad kann durch Messung des intrastenotischen Farbrestlumens (Ag) berechnet und mithilfe der Querschnittsreduktionsformel zum ursprünglichen Querdurchmesser des Gefäßes im betroffenen Bereich (AN) in Beziehung gesetzt werden. Der empfindlichere Power-Doppler-Modus wird zur genauen Bestimmung der Querschnittsfläche des restlichen perfundierten Lumens verwendet.

In beiden Bildern ist die echoarme Plaque im Lumen deutlich von den echoreichen Verkalkungen unterschieden.

Der Stenosegrad kann auch durch Längsschnittuntersuchungen durch Messung der maximalen Flussgeschwindigkeiten mit Winkelkorrektur beurteilt werden. Die digitale Subtraktionsangiographie beispielsweise kann die Flussgeschwindigkeit nicht bestimmen. Die in der bislang größten Multicenterstudie (North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial: NASCET) verwendete Methode maß die Karotisstenose durch Bestimmung des Verhältnisses des Lumendurchmessers an der engsten Stelle der Stenose (ds) zum normalen Karotisdurchmesser distal der Stenose.

Bei der Prüfung des Einsatzes der Farbduplexsonographie zur Stenosediagnostik zeigte sich, dass der Stenosegrad mit dieser Technik mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann. Für die Planung einer geeigneten Behandlung ist es wichtig, zwischen einer präokklusiven „Pseudookklusion“ und einer echten Okklusion zu unterscheiden. Ein fadenförmiges Restlumen, das auf nativen Bildern nicht sichtbar ist, kann manchmal mit intravenöser Kontrastmittelgabe nachgewiesen werden. Es ist zu beachten, dass nach Kontrastmittelgabe manchmal eine höhere maximale Blutflussgeschwindigkeit gemessen werden kann. Die Farbduplexsonographie ermöglicht zudem ein nicht-invasives Monitoring nach Karotis-Thromboendarteriektomie oder Stentimplantation zum Ausschluss einer Rezidivstenose. Mehrere multizentrische Studien haben gezeigt, dass die Thromboendarteriektomie das individuelle Schlaganfallrisiko bei Patienten mit klinisch evidenter hochgradiger (> 70 %) Stenose der Arteria carotis interna senkt.

Intima-Media-Dicke im Halsschlagadersystem

Langfristige epidemiologische Studien haben gezeigt, dass die Dicke der Intima-Media der Halsschlagader unter Berücksichtigung aller anderen Risikofaktoren (Hypercholesterinämie, Bluthochdruck, Rauchen usw.) ein prognostischer Faktor für Schlaganfall oder Herzinfarkt ist. Wie wird sie bestimmt?

Die Untersuchung erfolgt mit einem linearen Schallkopf mit einer Frequenz von über 7,5 MHz, der Bilder mit 60 dB Kompression aufzeichnet und Gefäße in der Systole misst. Harmonische Komponenten und künstliche Kontrastmittel werden nicht verwendet. Beginnt die Untersuchung vom Lumen der Halsschlagader, ist die erste sonographisch erfasste Schicht der echogene Übergang von Blut und Intima, gefolgt vom echoarmen Bild der Intima-Media und schließlich der Media und Adventitia. Aus physikalischen Gründen kann die Intima-Media-Dicke an der gegenüberliegenden Wand (4=) genauer gemessen werden als an der nahen Wand, wo der Übergang weniger klar definiert ist. Die Intima-Media-Dicke an der gegenüberliegenden Wand wird als Gesamtdicke des gesamten Komplexes gemessen, da eine genaue getrennte Messung beider Schichten nicht möglich ist.

In Forschungsstudien werden üblicherweise 5–10 Messungen in drei Abschnitten der Halsschlagader – der Arteria carotis communis, der Bifurkation und dem Bulbus carotis interna – durchgeführt und der Durchschnittswert für alle drei Abschnitte berechnet. In diesen Studien kommen häufig halbautomatische Verarbeitungsmodule zum Einsatz, die mehrere IMT-Werte sequenziell in Graustufen aufzeichnen, was die Reproduzierbarkeit der Messungen verbessert.

Für die praktische Anwendung dieser Technik ist es notwendig, die Untersuchung auf einen Abschnitt der Arteria carotis communis zu beschränken. Ein Protokoll besteht aus der Messung eines gut sichtbaren Abschnitts von 10 mm Länge, 5 bis 10 Einzelmessungen und der Berechnung des Durchschnittswerts. Die resultierenden Daten sind altersabhängig und korrelieren mit etablierten Risikofaktoren. Es wurde festgestellt, dass eine effektive Intervention kardiovaskulärer Risikofaktoren über ein bis zwei Jahre die Intima-Media-Dicke reduziert.

Ultraschallsemiotik intrakranieller Gefäßläsionen

Bei Patienten mit hochgradiger Stenose oder einseitigem Verschluss der A. carotis interna ist es wichtig, das Vorhandensein eines retrograden Kollateralflusses durch die A. ophthalmica aus dem Becken der A. carotis externa, entgegengesetzt zum Normalwert, festzustellen. Das Bild der intrakraniellen Kollateralisierung kann durch Vergleich der Dopplerspektren der Arterien beurteilt werden.

Bei einem beidseitigen Verschluss der Arteria carotis interna erfolgt der Kollateralfluss aus dem vertebralen arteriellen System über den intakten Circulus arteriosus cerebri oder über die orbitalen Kollateralen. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, ist es notwendig, stets alle wichtigen, dopplersonographisch zugänglichen Arterien des Circulus arteriosus cerebri zu untersuchen.

Eine erhöhte Durchblutung kann auch andere Ursachen als eine Stenose haben. Beispielsweise kann eine Anämie eine funktionelle Erhöhung des Blutflusses in der inneren Halsschlagader verursachen, wie bei diesem Patienten mit einem Hämoglobinwert von nur 6,2 g/l gezeigt. Eine erhöhte Durchblutung kann auch bei Aneurysmen auftreten, die durch Farbduplexsonographie erkannt werden können, wenn sie größer als 5–10 mm sind und sich in für die Untersuchung zugänglichen Bereichen befinden.

Kritische Bewertung

Die Halsschlagadern eignen sich aufgrund ihrer oberflächlichen Lage und der Möglichkeit, bei hohen Frequenzen mit guter Auflösung zu scannen, ideal für Untersuchungen mittels nicht-invasiver Farbduplexsonographie. Gleiches gilt bis zu einem gewissen Grad auch für die Wirbelarterien. Der Ursprung der linken Wirbelarterie, der oft recht tief liegt, ist mittels Farbduplexsonographie nur schwer darstellbar. Ein ähnliches Problem besteht auch in 4 % der Fälle, in denen die Wirbelarterie aus dem Aortenbogen entspringt. Eine alternative nicht-invasive Untersuchungstechnik zum Ausschluss einer Dissektion der Wirbelarterie oder Halsschlagader ist die MR-Angiographie (MRA), die im Time-of-Flight-Verfahren oder mit Kontrastmittelgabe durchgeführt werden kann.

Eine weitere, invasivere Methode ist die digitale Subtraktionsangiographie. Ihre Hauptvorteile liegen in der Fähigkeit, langsamen Blutfluss in Stenosen mit sehr engem Lumen zu erkennen und die Lumen kleiner intrakranieller Gefäße zu identifizieren. In diesem Fall wurde ein kleines Aneurysma entdeckt. Die digitale Subtraktionsangiographie kann auch Kollateralen und venöse Drainagen bestimmen, wenn eine Sinusvenenthrombose ausgeschlossen ist.

In 15 % der Fälle ist die Ultraschallpenetration bei der Doppleruntersuchung so schwierig (beispielsweise bei dicken Gewölbeknochen), dass Kontrastmittel eingesetzt werden müssen.

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