Dopplersonographie und Duplexsonographie ▷ Untersuchungen
Autor: Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen - aktualisiert am:
Die Dopplersonographie ist eine schmerzlose und ungefährliche Untersuchungsmethode der Strömung in Blutgefäßen mit Ultraschall (Foto: Canva)
In diesem Artikel:
- Was ist die Dopplersonographie?
- Was ist die Duplexsonographie?
- Geschichte der Ultraschallmethoden in der Neurologie
Einführung
Arteriosklerotische Ablagerungen in Arterien im Halsbereich, welche das Gehirn mit Blut versorgen, sind häufig. Sie führen zu Wandverdickungen (Plaques), die das Gefäßlumen bis hin zum Verschluss einengen (stenosieren) können.
Es wird angenommen, dass für ca. 15 Prozent der Schlaganfälle durch Blutmangel (Hirninfarkte) Stenosen und Verschlüsse der vorderen Halsschlagader (Arteria carotis) verantwortlich sind.
Somit kommt der risikolosen Diagnostik dieser arteriosklerotischen Stenosen und Verschlüsse mit Ultraschall eine große Bedeutung zu. Zudem können Dissektionen (Einrisse der Gefäßwand mit Entwicklung einer Stenose) erkannt werden.
Alternativen: Andere Verfahren
Vor der Anwendung von Ultraschall-Methoden und computer- oder kernspintomographischen Untersuchungen war die Darstellung und Beurteilung von Blutgefäßen, vor allem von Stenosen und Verschlüssen von Arterien, nur durch die Röntgen-Methode der Kontrastmittel-Angiographie möglich. Hierbei handelt es sich um eine aufwendige und nicht ungefährliche Methode.
Das Vorgehen besteht darin, dass eine Kanüle durch die Haut in eine Arterie zum Beispiel in der Leistenbeuge gestochen und ein Röntgen-Kontrastmittel eingespritzt wird. Das Kontrastmittel vermischt sich mit dem Blut und kann das Gefäßlumen darstellen.
Meist wird in diese Kanüle ein Katheter eingeführt, der unter Röntgensicht in die Arterie vorgeschoben wird, die untersucht werden soll. Man spricht dann von der Katheterangiographie.
Dieses Verfahren wird überwiegend zur Beurteilung der Herzkranzarterien als sogenannter ”Herzkatheter” eingesetzt.
Da es bei der Untersuchung der hirnversorgenden Arterien zu Komplikationen bis hin zum Schlaganfall kommen kann, erfolgt die angiographische Beurteilung heute durch die sogenannte “Digitale Subtraktionsangiographie” oder im Rahmen der Computer- oder Kernspintomographie.
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Hierbei wird das Kontrastmittel nicht in eine Arterie, sondern in eine Vene eingespritzt, zum Beispiel im Bereich der Ellenbeuge.
Ein großer Vorteil dieser Methoden ist, dass alle Abschnitte der hirnversorgenden Arterien in Röntgenbildern abgebildet werden können.
Weniger aufwendig und belastend sind die Ultraschall-Methoden zur Gefäßuntersuchung. Sie werden auch in vielen ärztlichen Praxen eingesetzt und sind besonders für Kontrolluntersuchungen geeignet. Allerdings können sie nur zur Untersuchung begrenzter Gefäßabschnitte, zum Beispiel im Halsbereich, eingesetzt werden.
Insgesamt handelt es sich um sehr anspruchsvolle Untersuchungen, welche große Erfahrung des Untersuchers erfordern. Voraussetzungen für ein zuverlässiges Untersuchungsergebnis sind gute anatomische Kenntnisse und Kenntnisse hinsichtlich der Physik des Ultraschalls.
Was genau ist die Dopplersonographie?
Die Dopplersonographie ist eine Untersuchungsmethode zur Beurteilung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung in Blutgefäßen mit Ultraschall nach dem physikalischen Prinzip des Doppler-Effekts.
Dieser Effekt ist nach dem Mathematiker und Physiker Christian Doppler (1803 – 1853) benannt. Ein Beispiel ist die Tonerhöhung (Frequenzzunahme) für den Empfänger bei Annäherung einer bewegten Schallquelle (Sender), zum Beispiel eines Motorrads, und Tonerniedrigung (Frequenzabnahme) bei Entfernung dieser Schallquelle.
Die Dopplersonographie nutzt diesen Effekt, um mit Schallsonden (Schallquellen), welche Ultraschall mit einer Frequenz von 1 -10 Megahertz aussenden, die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes zu messen. Schallempfänger bzw. Reflektoren bei der Gefäßuntersuchung sind die Blutkörperchen im fließenden Blut, deren Geschwindigkeit sich mit jedem Herzschlag verändert.
Die auf der Haut platzierte Schallsonde sendet und empfängt den Ultraschall nach der Reflexion an Blutkörperchen. Aus der Differenz zwischen gesendeter und empfangener Frequenz wird dann die Strömungsgeschwindigkeit berechnet.
Diese Differenz wird als “Doppler-Frequenz” bezeichnet und liegt im hörbaren Bereich. Sie kann während der Untersuchung eindrucksvoll als Zischen oder Fauchen wahrgenommen werden.
Je ausgeprägter die Einengung des Gefäßlumens (Stenose) ist, desto schneller muss das Blut im Bereich dieser Einengung fließen. Desto höher ist dann auch die Dopplerfrequenz.
Was genau ist die Duplexsonographie?
Die Untersuchung von Blutgefäßen und Organen (Herz, Schilddrüse, Bauchorgane, Gelenke u. a.) mit Ultraschall kann mit Schallsonden erfolgen, welche ein Schnittbild – das sogenannte B-Bild – des Gewebes erzeugen.
Wird dieses B-Bild mit der Dopplersonographie kombiniert, können sowohl die Gefäßwände von Arterien und Venen als auch die Blutströmung in ihrem Lumen in “Echtzeit” fortlaufend beurteilt werden.
Auch die Echokardiographie ist eine duplexsonographische Untersuchung. Mit ihr können die Bewegungen der Herzwände und die Funktion der Herzklappen beobachtet und aufgezeichnet werden.
Bei der sogenannten “farbkodierten Duplexsonographie” kann zudem das strömende Blut farblich dargestellt und die Strömungsrichtung definiert werden.
Zur Geschichte der Ultraschallmethoden in der Neurologie
Echoenzephalographie
Ultraschall wurde 1954 von dem schwedischen Neurochirurgen Lars Gustaf Leksell in die neurologische und neurochirurgische Diagnostik eingeführt. Als sogenannte Echoenzephalographie.
Mit einem Echoimpulsschallverfahren – entsprechend dem Echolot zur Messung von Wassertiefen – können bei der Platzierung einer Schallsonde am seitlichen Schädel Reflexionen von Strukturen des Gehirns in unterschiedlicher Tiefe erhalten werden.
Zum Beispiel war diese Methode bei einer tumor- oder blutungsbedingten Raumforderung im Schädelinneren mit Verschiebung der Mittellinie des Gehirns hilfreich.
Auch Pulsationen von Arterien konnten registriert werden.
Allerdings wird die Echoenzephalographie seit Einführung der Computertomographie (CT) ab 1972 und der Kernspin- oder Magnetresonanztomographie (MRT) ab 1983 nicht mehr eingesetzt. Diese bildgebenden Verfahren mit Darstellung des Schädelinneren bzw. des Gehirns haben die Diagnostik von krankhaften Prozessen innerhalb des knöchernen Schädels und damit auch des Gehirns revolutioniert und ganz entscheidend erleichtert.
Doppler- und Duplexsonographie
Die ersten Messungen der Blutströmung in arteriellen und venösen Gefäßen nach dem Doppler-Prinzip wurden ab 1959 von japanischen und amerikanischen Forschern durchgeführt. Danach in Frankreich, in der Schweiz und Deutschland, wo an der Neurologischen Universitätsklinik in Freiburg i.B. die Grundlagen der direkten Beschallung der hirnversorgenden Halsarterien mit der Dopplersonographie erarbeitet wurden.1
Seither wird diese Ultraschall-Methode als technische Untersuchung der Neurologie in Klinik und Praxis für die Schlaganfall-Diagnostik eingesetzt, um arteriosklerotische Einengungen (Stenosen) oder Verschlüsse von hirnversorgenden Arterien nachzuweisen.
Wenn diese Arterien im Halsbereich, also außerhalb des Schädels verlaufen, spricht man von der extrakraniellen Dopplersonographie. Liegen die Arterien innerhalb des Schädels, spricht man von der intra- oder transkraniellen Dopplersonographie.
Welche Blutgefäße werden mit der Doppler- und Duplexsonographie untersucht?2,3
Wir konzentrieren uns hier auf Gefäßabschnitte der hirnversorgenden Arterien, welche mit der Doppler- und Duplexsonographie untersucht werden können.
Unterschieden werden die außerhalb des Schädels gelegenen (extrakranielle Dopplersonographie) und die im Schädelinneren gelegenen (intra- oder transkranielle Dopplersonographie) Arterienabschnitte.
Im Halsbereich sind es Abschnitte der vorderen hirnversorgenden Arterien (Karotiden), vor allem die Aufzweigung (Bifurkation) in den hirnversorgenden Ast (Arteria carotis interna) und den das Gesicht versorgenden Ast (Arteria carotis externa). Diese Bifurkation ist ein bevorzugter Ort für arteriosklerotische Stenosen und Verschlüsse.
Die hinteren Hirnarterien (Vertebralarterien) können an ihrem Abgang und an mehreren Stellen im Verlauf bis zur Schädelbasis untersucht werden. Zudem die Anfangs-Abschnitte der Armarterien (Arteria brachialis), aus denen die Vertebralarterien abgehen.
Mit der transkraniellen Dopplersonographie können die mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media), die vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior), die hintere Hirnarterie (Arteria cerebri posterior) und die Arterie an der Schädelbasis (Arteria basilaris) abschnittsweise untersucht werden.
Zusammenfassung
Die Doppler- und Doplexsonographie der hirnversorgenden Arterien – die wie die Herzkranzarterien besonders anfällig für arteriosklerotische Veränderungen sind – sind in der Klinik und Praxis unentbehrlich geworden.
Der große Vorteil liegt zum einen in der Möglichkeit, die Strömung und die Gefäßwände in Echtzeit fortlaufend zu untersuchen. Zum anderen sind diese Ultraschallmethoden ungefährlich für den Körper des oder der Untersuchten und können deshalb auch zu Verlaufsuntersuchungen beliebig häufig angewandt werden.
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Autor
Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen ist niedergelassener Facharzt für Neurologie und Psychiatrie am Neurozentrum Ravensburg. Als Chefarzt leitete er die Abteilung für Neurologie und Klinische Neurophysiologie am Krankenhaus St. Elisabeth in Ravensburg. Zu den Schwerpunkten seiner Arbeit gehört die Diagnostik und Behandlung von Schlaganfällen. [mehr]
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Quellen
- Die Differenzierung der Halsgefäße mit der direktionellen Doppler-Songraphie – Autoren: Büdingen von, Hans Joachim; von Reutern, Gerhard-Michael; Freund, Hans-Joachim – Publikation: Arch.Psychiat.Nervenkr. 1976; 222: 177-190
- Ultraschalldiagnostik der hirnversorgenden Arterien, 3. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage – Autoren: Reutern von, Gerhard-Michael; Kaps, Manfred; Büdingen von, Hans Joachim mit einem Geleitwort von Hans-Joachim Freund – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart-New York 2000
- Sonografie in der Neurologie, 3. aktualisierte und überarbeitete Auflage – Herausgeber: Kaps, Manfred; Reutern von, Gerhard-Michael; Stolz, Erwin; Büdingen von, Hans Joachim – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart-New York 2016