Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

Die Doppler-Sonografie ist eine nicht-invasive Methode zur Messung der Durchblutung fetaler, fetoplazentarer und maternaler Gefäße. Sie ist ein wertvolles diagnostisches Instrument zur Einschätzung der fetalen Blut- und Sauerstoffversorgung sowie der Funktionalität der Plazenta. Ergänzend zur Kardiotokografie (CTG) kommt sie in den Vorsorgeuntersuchungen in der Schwangerschaft insb. im Rahmen der Überwachung von Risikoschwangerschaften und Mehrlingsschwangerschaften zum Einsatz. Wichtigste Messparameter sind die Widerstandsindizes (RI und PI) der A. uterina, A. umbilicalis und A. cerebri media, deren erhöhte bzw. erniedrigte Werte eine inadäquate Sauerstoffversorgung des Fötus anzeigen.

• Doppler-Sonografie: Messung und bildliche/akustische Darstellung von Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit des Blutes
  • In der Schwangerschaft: Untersuchung spezifischer fetaler, fetoplazentarer und maternaler Gefäße zur Einschätzung der Durchblutung und somit der fetalen Blut- und Sauerstoffversorgung
    • Doppler-Sonografie der A. uterina
    • Doppler-Sonografie der A. umbilicalis
    • Doppler-Sonografie der A. cerebri media
    • Doppler-Sonografie des Ductus venosus
• Doppler-Sonogramm: Visuelle Darstellung des Doppler-sonografischen Strömungsprofils

Physikalische Grundlagen ^[1]

Ultraschallwellen können sowohl zur Darstellung der Morphologie als auch zur Beurteilung einer Bewegung (z.B. Strömungsgeschwindigkeit des Blutes) eingesetzt werden. Für die sonografische Erfassung von Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit kommt das Doppler-Verfahren zum Einsatz, welches auf dem Doppler-Effekt beruht.

• Doppler-Effekt: Änderung der Schallfrequenz bei Abstandsänderung zwischen Schallerzeuger und Schallempfänger (z.B. Schallkopf)
  • Stauchung bzw. Streckung der Schallwellen durch die Bewegung des Schallerzeugers
• Doppler-Frequenz: Differenz der Schallfrequenzänderung in Hz, aus der die Strömungsgeschwindigkeit berechnet wird (in cm/s)
  • Abhängig vom Doppler-Winkel (Winkel zwischen Gefäßverlauf und Ultraschallstrahl)
  • Je spitzer der Winkel, desto genauer die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit
• Doppler-Sonografie: Erfassung von Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit, grafische Darstellung im Doppler-Sonogramm
  • Siehe auch: Doppler-sonografische Hüllkurve

Aus der Doppler-Frequenz wird die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes berechnet!

Je spitzer der Winkel zwischen Gefäßverlauf und Ultraschallkopf, desto genauer die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit!

Doppler-Arten

PW-Doppler

• Prinzip siehe: Pulsed-Wave-Doppler
  • Oft in Kombination mit farbkodiertem Doppler, siehe: Duplexsonografie
• Indikationen: U.a. geburtshilfliche Doppler-Sonografie aller fetalen und maternalen Gefäße
• Messung
  • Strömungsgeschwindigkeit des Blutes in einem kleinen, definierten Bereich (Sample Volume)
  • Empfangenes Frequenzgemisch wird in einzelne Frequenzen aufgeschlüsselt (Fast-Fourier-Transformation)
• Darstellung siehe: Terminologie in der Doppler-Sonografie und Doppler-sonografische Hüllkurve

CW-Doppler

• Prinzip siehe: Continuous-Wave-Doppler
  • Oft in Kombination mit farbkodiertem Doppler, siehe: Duplexsonografie
• Indikationen: U.a. Gefäße mit hohen Flussgeschwindigkeiten, fetale Echokardiografie
• Messung: Strömungsgeschwindigkeit wird im gesamten Schallfenster gemessen, d.h. alle sich darin befindenden Gefäße werden erfasst und abgebildet
• Darstellung
  • Wie beim PW-Doppler
  • Gute Abbildung hoher Flussgeschwindigkeiten und oberflächennaher Gefäße

Im Doppler-Sonogramm wird die Strömungsgeschwindigkeit (in cm/s) auf der y-Achse gegen die Zeit (in s) auf der x-Achse abgebildet. Folgende Parameter können im Doppler-Sonogramm abgelesen werden.

• Doppler-Spektrum: Doppler-Frequenzen aller Erythrozyten zu einem bestimmten Zeitpunkt (t) auf der x-Achse
  • U.a. abhängig von Viskosität des Blutes, Gefäßweite, Gefäßwiderstand
• Doppler-sonografische Hüllkurve
  • Gebildet durch den zeitlichen Verlauf der jeweils größten Doppler-Frequenzen im Doppler-Spektrum: F_max
    • F_med: Mittlere maximale Strömungsgeschwindigkeit des Blutes
  • Beurteilung der Gefäße und deren Blutströmung durch den Verlauf der Hüllkurve
    • Frequenzen von Erythrozyten, die auf den Schallkopf zufließen, sind positiv definiert
    • Frequenzen von Erythrozyten, die vom Schallkopf wegfließen, sind negativ definiert
    • Abbildung von Systole und systolischem Maximalfluss
    • Abbildung von Diastole und enddiastolischem Maximalfluss
• Bereich unter der Hüllkurve
  • Geschwindigkeitsprofil: „Fläche“ unter der Kurve (Geschwindigkeiten an der y-Achse ablesbar)
    • Alias-Effekt
  • Strömungsprofil: Sichtbar durch die Helligkeit der Kurve, oder in anderen Worten: „Wieviele Erythrozyten haben zu welchem Zeitpunkt welche Geschwindgkeit?“
  • Strömungsmenge: Gesamtheit aller von Erythrozyten ausgesendeten Doppler-Frequenzen
• Widerstandsindizes
  • Ziel: Messung des Widerstandes im nachgeschalteten Stromgebiet
  • RI (Resistance Index): (S - D) / S
    • Steigt bei enddiastolischer Rückströmung auf >1
    • Siehe auch: Perzentilenkurven in der geburtshilflichen Doppler-Sonografie
  • PI (Pulsatilitätsindex): (S - D) / F_med ^[1]
    • Berücksichtigt die Kurvenform (durch Verwendung der mittleren Geschwindigkeit F_med = Hüllkurvenmittelwert)
    • Bezieht somit auch nicht-enddiastolische Rückströme mit ein

In der Klinik wird oftmals (nicht zuletzt aus Zeitmangel) die Messung der A. umbilicalis zuerst durchgeführt. Ist diese Messung ohne pathologischen Befund, wird zumeist auf weiterführende Messungen verzichtet, da dies für eine gute Versorgung des Fötus spricht. Liegt jedoch ein pathologischer Doppler der A. umbilicalis vor, sind Doppler-sonografische Messungen der anderen Gefäße indiziert. Meist folgen dann die Messungen der A. cerebri media und der Aa. uterinae, ggf. gefolgt vom Ductus venosus. Liegt ein pathologischer Doppler des Ductus venosus vor, sollten unverzüglich weitere Maßnahmen eingeleitet werden (Überwachung mittels Kardiotokografie und ggf. Entbindung!). Für die Durchführung und Beurteilung einer Doppler-sonografischen Messung ist die Kenntnis des uteroplazentaren Kreislaufs, des fetalen Kreislaufs sowie der Anatomie und Physiologie der reifen Plazenta essenziell.

Allgemeines

Bei Niedrig-Risiko-Schwangerschaften soll laut aktuellen Leitlinienempfehlungen keine antepartale Doppler-Sonografie durchgeführt werden. ^[2][2]

• Ziel
  • Früherkennung und Risikoevaluation von Zuständen einer fetalen Mangelversorgung mit Sauerstoff ^[2]
  • Engmaschiges Monitoring bei Pathologien
• Indikationen zur Doppler-Sonografie nach Mutterschaftsrichtlinien ^[1][3]
  • Zustand nach
    • Intrauterinem Fruchttod
    • Präeklampsie oder Eklampsie
    • Intrauteriner Wachstumsrestriktion ^[2]
  • Verdacht auf
    • Intrauterine Wachstumsrestriktion
    • Hypertensive Schwangerschaftserkrankungen
    • Fehlbildungen und fetale Erkrankungen
    • Selektive intrauterine Wachstumsretardierung bei Mehrlingen
    • Fetalen Herzfehler oder Rhythmusstörungen ^[2]
  • Auffälligkeiten der fetalen Herzfrequenz (CTG), siehe auch: Suspektes CTG oder Pathologisches CTG
• Indikationen nach DEGUM ^[2]
  • Maternale Gefäßerkrankungen (präexistente Hypertonie, Nephropathie, Diabetes mellitus, Autoimmunerkrankungen )
  • Verdacht auf fetale Anämie und fetale Infektion
  • Hydrops fetalis
  • Monochoriale Mehrlinge (Überwachung bei TTTS, TAPS, TRAP-Sequenz, sFGR)
  • Insertio velamentosa, Vasa praevia (Diagnostik)
  • Plazentationsstörungen (Diagnostik)
• Weitere mögliche maternale Indikationen u.a.
  • Thrombophilie
  • Plazentapathologien, bspw. frühe Plazentaverkalkung (siehe auch: Plazentaverkalkungsgrad)

Durchführung einer Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

• Geräteeinstellungen
  • Schallkopf: Abdomenschallkopf wählen
  • Nulllinie: So wählen, dass F_max oberhalb der x-Achse zu finden ist (und kein Alias-Effekt entsteht)
  • Pulsrepetitionsfrequenz (bei PW-Doppler): Anpassen an die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit
  • Empfangsverstärkung wählen: Wenn sie zu niedrig eingestellt ist, erhält man kein Empfangssignal
  • Sample Volume einstellen: Abschnitt, in dem im PW-Doppler gemessen wird
• Durchführung
  • Aufsuchen des zu schallenden Gefäßes
  • Aussuchen eines gut sichtbaren Gefäßabschnittes
  • PW-Doppler-Taste drücken
  • Sample Volume in das Gefäß legen
  • Auf einen ausreichend spitzen Winkel zwischen Gefäß und Ultraschallstrahlen achten ^[2][4]
  • Schallkopf stillhalten
  • Doppler-Messung durchführen
  • Aufzeichnung von 3–5 Herzschlägen („Zacken“ in der Hüllkurve)
  • Sonografiegerät misst die Widerstandsindizes anhand der Hüllkurve
• Dokumentation: Einteilung der Ergebnisse in normal, pathologisch oder kontrollbedürftig ^[2]
• Für spezifische Doppler-Messungen in der Geburtshilfe siehe:
  • Doppler-Sonografie der A. uterina
  • Doppler-Sonografie der A. umbilicalis
  • Doppler-Sonografie der A. cerebri media
  • Doppler-Sonografie des Ductus venosus

Die Aussagekraft der Doppler-Untersuchungen nimmt ab der 36. SSW ab!

Allgemeines

• Ziel: Beurteilung der uteroplazentaren Perfusion
  • Abhängig von Plazentasitz und Schwangerschaftsalter
    • Siehe auch: Ausbildung des uteroplazentaren Kreislaufs und Plazentation
  • Gibt indirekte Information über Funktionalität der Plazenta
  • Gute Vorhersage von Erkrankungen in einer Hochrisikogruppe ab dem 1. Trimenon ^[4]
• Indikation siehe: Indikationen zur Doppler-Sonografie nach Mutterschaftsrichtlinien
• Zeitpunkt: Bestenfalls in der 20.–24. SSW ^[5]
• Durchführung
  • Doppler-sonografische Messung der linken und rechten A. uterina mittels PW-Doppler
    • Platzieren des Schallkopfes längs in der Leiste der Patientin (auf Höhe der Spina iliaca anterior superior)
    • Aufsuchen der Kreuzung der A. uterina mit der A. iliaca externa
    • Darstellung der A. uterina weiter medial und Messung mit günstigem Doppler-Winkel
  • Für allgemeine Informationen und Geräteeinstellungen siehe: Durchführung einer Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

Normaler Kurvenverlauf

Die Blutversorgung von Uterus und Plazenta erfolgt über die Aa. uterinae, die jeweils aus der linken und rechten A. iliaca interna entspringen. Die anastomosierenden Gefäße im Bereich der Dezidua (Spiralarterien) werden im Verlauf durch den Trophoblasten eröffnet und erweitert, wodurch das mütterliche Blut in den intervillösen Raum gelangt. Darin befinden sich die fetalen Zottenbäume und dort findet der Gas- und Stoffaustausch statt. Um die optimale Versorgung des Fötus zu gewährleisten, ist also ein ausreichender Blutfluss von den Aa. uterinae über die erweiterten Spiralarterien in den intervillösen Raum notwendig.

• Hüllkurve
  • Steiler Anstieg der Systole
  • Biphasischer Abfall der Diastole

Pathologischer Kurvenverlauf

Eine fehlende oder ungenügende Erweiterung der Spiralarterien durch den Trophoblasten führt aufgrund des dadurch erhöhten Widerstandes im Plazentabett zu einer veränderten Blutzufuhr in den intervillösen Raum. Um gegen den Widerstand anzukommen, steigt der mütterliche Blutdruck, um die Sauerstoffversorgung des Fötus zu gewährleisten. Im Verlauf verlangsamt sich der Blutfluss während der Diastole und es kann eine postsystolische Inzisur (Notch) auftreten.

• Hüllkurve
  • Verminderter diastolischer Blutfluss
  • Postsystolische Inzisur bzw. Senkung der Kurve (Notch) ab 24+0 SSW pathologisch
• Widerstandsindizes: Erhöhte RI- und PI-Werte >95. Perzentile

Ursachen

• Schwangerschaftsinduzierte Hypertonie (siehe hierzu auch: Diagnostik bei hypertensiven Schwangerschaftserkrankungen)
• Präeklampsie
• Frühe intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) ^[4][6]

Allgemeines

• Ziel: Beurteilung der fetoplazentaren Perfusion , CAVE: Zentralisierung (Brain Sparing)
• Indikation siehe: Indikationen zur Doppler-Sonografie nach Mutterschaftsrichtlinien
• Durchführung: Aufsuchen eines frei im Fruchtwasser schwimmenden Stückes Nabelschnur und Messung der A. umbilicalis mittels PW-Doppler
  • Für allgemeine Informationen und Geräteeinstellungen siehe: Durchführung einer Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

Normaler Kurvenverlauf

Der Transport des sauerstoffarmen Blutes vom Fötus zur Plazenta erfolgt über die Aa. umbilicales, die jeweils aus der linken und rechten fetalen A. iliaca interna entspringen. Das Blut gelangt in die Zottenbäume, die ihrerseits in den intervillösen Raum der Plazenta ragen, der mit mütterlichem, sauerstoffreichem Blut gefüllt ist. Dort findet der Gas- und Stoffaustausch statt. Durch die Reifung der Plazenta nimmt der Widerstand in dieser im Laufe der Schwangerschaft physiologischerweise ab.

• Hüllkurve
  • Steiler Anstieg der Systole
  • Einphasischer Abfall der Diastole

Pathologischer Kurvenverlauf ^[7]

Eine fehlende oder ungenügende Erweiterung der Spiralarterien durch den Trophoblasten führt zu einer veränderten Blutzufuhr in den intervillösen Raum der Plazenta. Zusätzlich kann es zu einer Schädigung der Zottenbäume und deren umhüllenden Synzytiotrophoblast kommen, was eine Störung des fetoplazentaren Blutflusses und Stoffaustausches zur Folge hat ^[7].
Durch diese Veränderungen steigt der Widerstand in der Plazenta kontinuierlich an, was sich in den Doppler-sonografischen Messungen der A. umbilicalis (und Aa. uterinae) durch erhöhte RI- und PI-Werte widerspiegelt. Der diastolische Blutfluss in der A. umbilicalis nimmt ab .

• Hüllkurve: Verminderter diastolischer Blutfluss
  • Im Verlauf Zero Flow oder Reverse Flow (ARED-Flow)
• Widerstandsindizes: Erhöhte RI- und PI-Werte >95. Perzentile ^[2]
• Maßnahmen
  • Sofortige Entbindung bei ^[8]
    • Zero Flow ab 34+0 SSW
    • Reverse Flow ab 32+0 SSW
  • Bei intrauteriner Wachstumsrestriktion siehe: Management bei IUGR und Management der Geburt bei IUGR

Ursachen

• Hypertensive Schwangerschaftserkrankungen (siehe hierzu auch: Diagnostik bei hypertensiven Schwangerschaftserkrankungen)
• Plazentainsuffizienz
• IUGR
• Fetale Herzklappenerkankungen
• Diskordantes Wachstum bei Mehrlingen
• Fetofetales Transfusionssyndrom
• Hydrops fetalis

Allgemeines

• Ziel
  • Beurteilung des fetalen Kreislaufs durch Messung der zerebralen Durchblutung
  • Anämiediagnostik
• Indikation: Insb. bei pathologischem Kurvenverlauf der A. umbilicalis
• Durchführung [21887;105]
  • Doppler-sonografische Messung der A. cerebri media mittels PW-Doppler
    • Aufsuchen des Kopfes in Horizontalebene (analog zur Schnittebene der Biometrie des Kopfes)
    • Führung des Schallkopfes etwas weiter in Richtung Schädelbasis des Fötus
    • Darstellung der A. cerebri media mittels farbkodierter Duplexsonografie
  • Für allgemeine Informationen und Geräteeinstellungen siehe: Durchführung einer Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

Normaler Kurvenverlauf

Der Widerstand in der A. cerebri media ist physiologischerweise höher als in anderen fetalen Gefäßen. Der Gefäßwiderstand im Gehirn wird durch den Sauerstoffpartialdruck reguliert.

• Hüllkurve
  • Steiler Anstieg der Systole; „sehr spitz“
  • Niedrige Flussgeschwindigkeit in der Diastole (ca. ¼ der Systole)
• Termineffekt: Abnahme der Impedanz und Zunahme der Flussgeschwindigkeit insb. ab 36+0 SSW ^[2][9]

Pathologischer Kurvenverlauf

Besteht eine ungenügende Sauerstoffversorgung (bspw. im Rahmen einer Plazentainsuffizienz), kompensiert der Fötus diesen Mangelzustand mit einer Dilatation der Hirngefäße (Brain Sparing). Dadurch kann mehr Blut und damit auch mehr Sauerstoff in das fetale Gehirn transportiert werden.

• Hüllkurve
  • Erhöhte Flussgeschwindigkeit der Systole: V_max>95. Perzentile
  • Erhöhte Flussgeschwindigkeit in der Diastole
• Widerstandsindizes: Erniedrigte RI- und PI-Werte <5. Perzentile ^[2]
• Brain Sparing ^[4]
  • Fetale Kompensationsreaktion auf Sauerstoffmangel mit Zentralisierung
  • Engstellung der peripheren Gefäße und Dilatation der zerebralen Gefäße
  • Erhöhter Widerstand im Plazentabett → Erhöhter RI/PI in der A. umbilicalis (>95. Perzentile) → Fetaler Sauerstoffmangel → Engstellen der peripheren Gefäße → Dilatation der zerebralen Gefäße → Erniedrigter Widerstand im zerebralen Gefäßbett → Erniedrigter RI/PI der A. cerebri media (<10. Perzentile)
• Maßnahmen bei intrauteriner Wachstumsrestriktion siehe: Management bei IUGR und Management der Geburt bei IUGR

Ursachen

• Hypertensive Schwangerschaftserkrankungen (siehe hierzu auch: Diagnostik bei hypertensiven Schwangerschaftserkrankungen)
• Plazentainsuffizienz und insb. frühe IUGR
• Fetale Anämie

Allgemeines

• Ziel
  • Beurteilung der fetalen Herzfunktion
  • Anämiediagnostik
  • Gute Zustandsdiagnostik bzw. kurzzeitige Vorhersagediagnostik bzgl. des fetalen Kompensationsstatus aufgrund von Sauerstoffmangel
    • Negative A-Welle geht der terminalen Dekompensation wenige Tage voraus
• Indikation: Insb. bei Brain Sparing
• Durchführung ^[4]
  • Doppler-sonografische Messung des Ductus venosus mittels PW-Doppler
    • Einstellen des Fötus im Längsschnitt (Sagittalschnitt) mit Darstellung von Thorax und Abdomen
    • Darstellung der Nabelvene und des daraus entspringenden Ductus venosus (unterhalb des Zwerchfells) mit farbkodierter Duplexsonografie
  • Für allgemeine Informationen und Geräteeinstellungen siehe: Durchführung einer Doppler-Sonografie in der Schwangerschaft

Normaler Kurvenverlauf ^[4]

Ca. 50% des sauerstoffreichen Blutes wird von der Plazenta über die V. umbilicalis und den Ductus venosus in den rechten Vorhof des Fötus geleitet Das Herz eines gesunden Fötus kann die kardiale Vorlast problemlos bewältigen.

• Hüllkurve
  • Zweigipflige Kurve , mit nachfolgendem Kurvental → 3-phasige Kurve
    • 1. Gipfel (Systole): Sogwirkung aufgrund der Ventrikelkontraktion
    • 2. Gipfel (frühe Diastole): Sogwirkung bei Öffnung der Trikuspidalklappe
  • A-Welle (späte Diastole): Atriale Kontraktion lässt die Strömungsgeschwindigkeit verlangsamen, sie bleibt jedoch positiv

Pathologischer Kurvenverlauf ^[1]

Besteht eine Hypoxie über einen längeren Zeitraum, passt sich der Fötus mittels Zentralisierung (Brain Sparing) an. Die periphere Vasokonstriktion führt zu einem erhöhten Blutvolumen und Druckanstieg im venösen System und dadurch zu einer Steigerung der rechtsventrikulären Vorlast. Die Folge ist eine Verminderung der Pumpfunktion des Herzens mit einer erniedrigten diastolischen Strömungsgeschwindigkeit.

• Hüllkurve
  • Zunahme der Pulsatilität >95. Perzentile
    • Im Verlauf Zero Flow (AEDF) bis Reverse Flow (REDF) der A-Welle ^[2]
  • Ggf. Pulsationen der V. umbilicalis sichtbar ^[4]
• Maßnahmen
  • Entbindung bei Zero/Reverse Flow (AEDF/REDF) (unter Abwägung von Morbidität , Mortalität (IUFT) und Berücksichtigung des Gestationsalters ) ^[8]
  • Bei intrauteriner Wachstumsrestriktion siehe: Management bei IUGR und Management der Geburt bei IUGR
    • TRUFFLE-Studie: Hinweise auf bessere Neuroentwicklung bei zweijährigen Kindern, die bei „späten“ Veränderungen (AEDF oder REDF der A-Welle) in der Doppler-Sonografie des Ductus venosus entbunden wurden ^[6][10]

Ursachen

• Fetale Dekompensation bzw. fetale Herzinsuffizienz aufgrund einer lang bestehenden Hypoxie
• Fetale Herzklappenfehler und Herzrhythmusstörungen
• Fetale Zwerchfellhernien
• Hydrops fetalis
• Plazentainsuffizienz und insb. frühe IUGR

Die Perzentilenkurven der Resistance-Index-Werte (RI) und Pulsatilitätsindex-Werte (PI) helfen bei der Beurteilung der gemessenen Widerstände. Die wichtigsten Perzentilenkurven für den klinischen Alltag sind diejenigen der A. uterina, der A. umbilicalis und der A. cerebri media. ^[9]

A. uterina

A. umbilicalis

A. cerebri media