Tissue Doppler Imaging am fetalen Herzen - eine neue parametrische Ultraschalltechnik in der pränatalen Medizin

Zusammenfassung

Tissue Doppler Imaging ist eine neue Ultraschalltechnik, die die Aufzeichnung und Analyse von myokardialen Velocity- und Deforming-Parametern im menschlichen Herz erlaubt. In der Kardiologie wird diese innovative Technik zur Erkennung ischämischer Regionen, „gelähmter” Areale nach Herzinfarkt und zur Diagnostik von Dyssynchronien verwandt. In den letzten zwei Jahren hat unsere Arbeitsgruppe diese Technologie eingehend am fetalen Herzen getestet. Es ist eindeutig möglich, einen fetalen Herzzyklus aufgrund der typischen myokardialen Velocity-Kurven zu bestimmen. Die Kurvenqualität entspricht Ergebnissen aus der Erwachsenen-Kardiologie. Es ergeben sich viele innovative Analysemöglichkeiten wie z. B. der Vergleich der Kinetik verschiedener myokardialer Segmente in einem Herzzyklus, die Bestimmung der prä- und postsystolischen Herzzeitintervalle (isovolämische Kontraktionszeit, isovolämische Relaxationszeit), die Beurteilung der diastolischen Funktion aufgrund der Analyse der E_m- und A_m-Wellen und die Detektion der atrialen Kontraktion. Diese Parameter werden derzeit in der Kardiologie zur erweiterten Herzfunktionsanalyse benutzt. TDI ist ein erster Schritt hin zum Parametric Imaging des fetalen Herzens und markiert damit den Beginn einer neuen Ära in der fetalen Echokardiografie.

Abstract

Tissue Doppler imaging is a new ultrasound technique for the acquisition and analysis of myocardial velocity and deforming parameters in the human heart. In cardiology this innovative technique is used to identify ischemic regions and stunned areas after cardiac infarction and to diagnose dyssynchrony. In the last two years, our research group has been using this technique extensively on fetal hearts. It is possible to establish the fetal cardiac cycle clearly just by analyzing the typical courses of myocardial velocity curves. The quality of the curves is comparable to the results in adult cardiology. Consequently, many innovative analysis options can be acquired, e. g., the comparison of the kinetics of several myocardial regions in the cardiac cycle, the determination of pre- and post-systolic intervals (isovolumic contraction time, isovolumic relaxation time), the evaluation of diastolic function by analyzing the E_m and A_m waves and the detection of the atrial contraction. These parameters are currently used in cardiology for extended function analysis. Tissue Doppler imaging is the first step in parametric imaging of the fetal heart and consequently marks the beginning of a new era in fetal echocardiography.

Key words

cardiac - echocardiography - ultrasound - fetus - Doppler ultrasound

Literatur

• 1 Steinhard J, Heinig J, Roth von F. et al . Trikuspidal- und Mitral-Anulus Velocities: Erfassung der myokardialen Performance in der fetalen Echokardiografie.  Z Geburtsh Neonatol. 2005;  209 S96
• 2 Steinhard J, Heinig J, Roth von F. et al . Cardiac tissue Doppler imaging in the normal fetus: Atrial, annular and ventricular velocity data.  Ultraschall in Med. 2005;  26 S56
• 3 Steinhard J, Heinig J, Schmitz R. et al . M-mode Tissue-Doppler-Imaging in der fetalen Echokardiografie: Beispiele und Perspektiven für den klinischen Einsatz.  Z Geburtsh Neonatol. 2005;  209 S85
• 4 Schmitz R, Heinig J, Klemt A. et al . Korrelation von M-mode Tissue Doppler Imaging und multiplanem M-Mode im fetalen Herzzyklus.  Z Geburtsh Neonatol. 2005;  209 S85
• 5 Heinig J, Mosel A, Klemt A. et al . Tissue Doppler echocardiography (TDI) in the normal fetus- analyses of the myocardial velocity.  Ultraschall in Med. 2005;  26 S56
• 6 Steinhard J, Heinig J, Schmitz R. et al . Improved diagnosis of fetal arrhythmias by color tissue Doppler imaging (C-TDI).  Ultrasound Obstet Gynecol. 2006;  28 388
• 7 Steinhard J, Heinig J, Schmitz R. et al . Assessment of the fetal myocardial performance by tissue Doppler imaging.  Ultrasound Obstet Gynecol. 2006;  28 448
• 8 Sade L E, Gorcsan J 3 rd, Severyn D A. et al . Usefulness of angle corrected tissue Doppler to assess segmental left ventricular function during dobutamine stress echocardiography in patients with and without coronary artery disease.  Am J Cardiol. 2005;  96 141-147
• 9 Sade L E, Severyn D A, Kanzaki H. et al . Second-generation tissue Doppler with angle-corrected color-coded wall displacement for quantitative assessment of regional left ventricular function.  Am J Cardiol. 2003;  92 554-560
• 10 Tutschek B, Zimmermann T, Buck T. et al . Fetal tissue Doppler echocardiography: Detection rates of cardiac structures and quantitative assessment of the fetal heart.  Ultrasound Obstet Gynecol. 2003;  21 26-32
• 11 Tsutsumi T, Ishii M, Eto G. et al . Serial evaluation for myocardial performance in fetuses and neonates using a new doppler index.  Pediatr Int. 1999;  41 722-727
• 12 Mori Y, Rice M J, McDonald R W. et al . Evaluation of systolic and diastolic ventricular performance of the right ventricle in fetuses with ductal constriction using the doppler tei index.  Am J Cardiol. 2001;  88 1173-1178
• 13 Inamura N, Taketazu M, Smallhorn J F. et al . Left ventricular myocardial performance in the fetus with severe tricuspid valve disease and tricuspid insufficiency.  Am J Perinatol. 2005;  22 91-97
• 14 Falkensammer C B, Paul J, Huhta J C. Fetal congestive heart failure: Correlation of tei-index and cardiovascular-score.  J Perinat Med. 2001;  29 390-398
• 15 Aoki M, Harada K, Ogawa M. et al . Quantitative assessment of right ventricular function using doppler tissue imaging in fetuses with and without heart failure.  J Am Soc Echocardiogr. 2004;  17 28-35
• 16 Di Salvo G, Russo M G, Paladini D. et al . Quantification of regional left and right ventricular longitudinal function in 75 normal fetuses using ultrasound-based strain rate and strain imaging.  Ultrasound Med Biol. 2005;  31 1159-1162
• 17 Nii M, Hamilton R M, Fenwick L. et al . Assessment of fetal atrio-ventricular time intervals by tissue Doppler and pulse Doppler echocardiography: Normal values and correlation with fetal electrocardiography.  Heart. 2006;  92 1831-1837
• 18 Bergman G, Jacobsson L A, Wahren-Herlenius M. et al . Doppler echocardiographic and electrocardiographic atrioventricular time intervals in newborn infants: Evaluation of techniques for surveillance of fetuses at risk for congenital heart block.  Ultrasound Obstet Gynecol. 2006;  28 57-62
• 19 Rein A J, O’Donnell C, Geva T. et al . Use of tissue velocity imaging in the diagnosis of fetal cardiac arrhythmias.  Circulation. 2002;  106 1827-1833
• 20 Rein A J, Levine J C, Nir A. Use of high-frame rate imaging and Doppler tissue echocardiography in the diagnosis of fetal ventricular tachycardia.  J Am Soc Echocardiogr. 2001;  14 149-151

1 (both authors contributed equally to the manuscript)