Die Ultraschalluntersuchung der hirnversorgenden Arterien (transkraniell)

Zusammenfassung

Die Sonografie der intrakraniellen Arterien ist eine nicht invasive und effektive Methode für die Diagnostik und Nachuntersuchung von Patienten mit zerebrovaskulären Erkrankungen, die auch als bettseitige Untersuchungsmethode auf der Schlaganfall- bzw. Intensivstation ihre Anwendung findet. Um eine verlässliche Untersuchung und Interpretation der sonografischen Befunde zu gewährleisten, ist – neben einer guten anatomischen und pathophysiologischen Kenntnis der hämodynamischen Zusammenhänge hirnversorgender Gefäße und deren Kollateralkreisläufe – auch eine erweiterte Kenntnis anderer bildgebender Modalitäten, wie z. B. der CT- oder MR-Angiografie, notwendig. Der vorliegende Artikel beschreibt die standardmäßige notwendige Untersuchungstechnik der transkraniellen farbkodierten Duplex- (TCCS) und Dopplersonografie (TCD) in der Darstellung intrakranieller Arterien sowie typische pathologische Fallkonstellationen. Als ergänzende Untersuchungsmethode wird die transorbitale Ultraschalluntersuchung, u. a. für die Bestimmung des Optikusnerv-Scheidendurchmessers und angrenzender Strukturen mit beschrieben.

Die transkranielle Ultraschalluntersuchung gehört zu den Standardtechniken in der neurovaskulären Medizin, nicht zuletzt wegen ihrer bettseitigen und nicht invasiven Anwendbarkeit. Aufgrund einer deutlich breiteren Verfügbarkeit hochwertiger Ultraschallgeräte mit integrierter Farbduplexsonografie und Dopplersonografie spielt die reine Dopplersonografie der hirnversorgenden Arterien heute in der täglichen Routine kaum noch eine Rolle. Die transkranielle Dopplersonographie (TCD) hat ihren Stellenwert in der bettseitigen Diagnostik, insbesondere bei Intensivpatienten oder als Ergänzung zu speziellen Untersuchungsmodalitäten, auf die im Text eingegangen wird. Die Erhebung und Interpretation intrakranieller Gefäßbefunde setzen gute anatomische und pathophysiologische Kenntnisse zerebraler Strukturen voraus. Eine ausreichend lange Einarbeitung unter Anleitung sowie eine dezidierte Kenntnis der alternativen bildgebenden Verfahren sind Voraussetzung für eine valide Bildinterpretation, insbesondere, wenn das Verfahren zur Verlaufskontrolle verwendet wird. Die Untersuchung der extrakraniellen Gefäße wird detailliert in einem anderen Artikel dargestellt [1]; aus didaktischen Gründen wird der transorbitale Ultraschall im vorliegendem Artikel mitbehandelt. Hinweise für die Basisdokumentation finden sich in dem Artikel zur extrakraniellen Gefäßdarstellung [1], – in Kurzform können die Empfehlungen in der [Tab. 1] eingesehen werden, zudem wird auf die gängige Standardliteratur und die Empfehlungen der Fachgesellschaften verwiesen [2] [3] [4] [5].

Tab. 1 Empfehlungen zur Basisdokumentation.

	Dopplersonografie	Duplexsonografie/B-Bild
A. ophthalmica (Endäste)	A. supratrochlearis; Kompressionstest	A. ophthalmica, transorbitale Beschallung
Orbital
		A. centralis retinae
		Durchmesser der Opticusnervscheiden
		Stauungspapille („optical disc elevation“)
		Spot-sign
Transtemporal
A. cerebri media	M1 bei 45–55 mm	farbkodierter Axialschnitt mit Dopplerspektrum M1-Abschnitt
A. cerebri anterior	A1 bei 70–75 mm	farbkodierter Axialschnitt mit Dopplerspektrum A1-Abschnitt
Karotis-T	–	farbkodierter Koronarschnitt mit Dopplerspektrum A. carotis interna
A. cerebri posterior	P1 bzw. P2 bei 65–75 mm	farbkodierter Axialschnitt mit Dopplerspektrum P1-Abschnitt
A. basilaris	–	farbkodierter Koronarschnitt mit Dopplerspektrum A. basilaris
Transtemporal und -nuchal
A. vertebralis	65–75 mm	farbkodierte Darstellung des Vertebralis-Basilaris-Übergangs („vertebrobasiläres Y“) mit Dopplerspektrum der Aa. vertebrales und A. basilaris
A. basilaris	möglichst weit kranial

Untersuchungsgang transorbital und Orbitasonografie

Bei hochgradigen Stenosen oder Verschlüssen der A. carotis interna (ACI) kann ein Kollateralkreislauf über die Anastomose zwischen A. carotis externa (ACE) und A. ophthalmica durch die Untersuchung der A. supratrochlearis im medialen Augenwinkel nachgewiesen werden. Über die A. supratrochlearis besteht eine Verbindung zwischen den intra- und extrakraniellen Arterien. Im Normalfall (antegrade, orthograde Strömungsrichtung) nimmt bei Kompression der extrakraniellen Gefäßäste der ACE (A. temporalis superficialis, A. facialis) der Blutfluss auf die Sonde hin zu (= der Druck extrakraniell wird reduziert, es erfolgt eine Zunahme des physiologischen Strömungsgleichgewichtes von intra- nach extrakraniell). Bei einem vorgeschalteten Strömungshindernis der intrakraniellen Blutversorgung aufgrund einer hochgradigen Stenose oder eines Verschlusses der A. carotis interna kann sich in der Ableitung der A. supratrochlearis ein annähernder Nullfluss oder sogar eine retrograde Strömung (Strömung von extra- nach intrakraniell) zeigen, die charakteristischerweise nach Kompression eines extrakraniellen Astes abnimmt (= Druck extrakraniell wird reduziert, Abnahme der pathologischen retrograden Strömung von extra- nach intrakraniell) oder sich umkehrt. Die Untersuchung der A. supratrochlearis im medialen Augenwinkel gelingt am einfachsten mittels Continuous-wave- Dopplersonografie (auch CW-Dopplersonografie) unter Verwendung einer 8-MHz-Stiftsonde. Eine Kollateralisation über die Externa-Ophthalmica-Anastomose kann auch durch den Nachweis einer retrograden Strömungsrichtung in der A. ophthalmica diagnostiziert werden, wobei hierzu die A. ophthalmica über das transorbitale Schallfenster mit einem 7,5-MHz-Duplex-Linear- oder 2,5-MHz-Sektorschallkopf nach Reduktion der Sendeleistung (Mechanischer Index ≤ 0,2 im B-Mode) farbkodiert dargestellt wird. Die Untersuchung des Patienten findet in einer liegenden Position statt, es wird durch das geschlossene Lid mit ausreichend Kontaktgel, möglichst ohne Andruck der Sonde, geschallt ([Abb. 1]). Es gilt das ALARA-Prinzip: „as low as reasonably achievable“. Dies wird durch die Einstellung einer möglichst niedrigen Sendeleistung (auch bei der Hinzuschaltung des Duplex-Modus) und die Erhöhung der Empfangssensitivität realisiert. Ein voreingestelltes Preset hilft, dies nicht zu übersehen.

Abb. 1 Sondenpositionierung und Schnittbildebene. a Transorbitale und -nuchale Sondenposition, b axiale und c koronare transtemporale Schnittbildebene.

Cave

Bei den Geräteeinstellungen muss auf einen möglichst geringen Mechanischen Index (≤ 0,2) zur Vermeidung von potenziell denkbaren Schäden an Linse und Retina geachtet werden.

Merke

Typische Fragestellungen der Orbitasonografie sind die Einschätzung einer Stauungspapille, einer möglichen intrakraniellen Druckerhöhung mit Bestimmung der Weite der Nervenscheide des N. opticus (ONSD), sowie die Bestimmung des Dopplerspektrums und der Strömungsgeschwindigkeiten der A. centralis retinae.

Für die Bestimmung des ONSD wird die Sonde leicht lateral angesetzt und nach medial geschallt. Um Bulbusbewegungen zu vermeiden, kann der Patient bei geschlossenen Augen einen virtuellen Punkt fixieren. Damit einer Seitenverwechslung in der Dokumentation begegnet wird, sollte laborseitig eine einheitliche Beschriftungs- und Dokumentationsform festgelegt werden – eine einheitliche Konvention konnte sich allerdings noch nicht durchsetzen. Die Normwerte und die exakten Messpunkte für die Bestimmung des ONSD variieren laborspezifisch etwas; eine einheitliche Konvention wird sowohl durch die DEGUM als auch durch ein internationales Konsortium derzeit erarbeitet [6]. Als orientierender Normwert kann eine Weite von 5,4 ± 0,5 mm, gemessen 3 mm hinter der retinalen Ebene, verwendet werden [7].

Mittels Duplexsonografie kann im gleichen Untersuchungsgang die A. centralis retinae retrobulbär dargestellt werden; die niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten (Normwert: 10,3 ± 2 cm/s) sollten bei der Erstellung eines voreingestelltes Presets im Sinne einer niedrigen Pulsrepetitionsfrequenz (PRF) mitberücksichtigt werden. Ein aufgehobenes Flusssignal findet sich zum Beispiel bei einem Zentralarterienverschluss. In der Akutphase eines Zentralarterienverschlusses könnte die Orbitasonografie an Bedeutung gewinnen, da die Darstellung eines distalen Embolus in der Arterie mit dieser Methode in über der Hälfte der Fälle gelingt („Spot-sign“), während er sich in einer normalen CT-Angiografie nicht darstellen lässt ([Abb. 2]) [8] [9]. Aktuell wird untersucht, ob in Abhängigkeit vom „Spot-sign“ eine therapeutische Entscheidung bezüglich einer systemischen Lyse-Therapie abgeleitet werden kann. Es wird vermutet, dass ein darstellbarer stark echoreicher Thrombus wahrscheinlich einem nach distal embolisierten kalzifizierten Plaquebestandteil entsprechen dürfte und daher nicht so effektiv auf eine systemische Lysetherapie ansprechen könnte [9]. Im Gegensatz hierzu ist ein nicht darstellbares Spot-sign häufiger einem echoarmen Embolus zuzuschreiben, der besser auf eine systemische Lyse-Therapie ansprechen sollte.

Abb. 2 Orbitasonografie mit Fokus auf die retrobulbäre Region bei einem 73-jährigen Patienten mit akutem Sehverlust auf dem linken Auge. Hinter der retinalen Ebene lässt sich in 3 mm Tiefe die Weite der Sehnervenscheide des N. opticus bestimmen (in der Abbildung wegen des schrägen Verlaufes des N. opticus nur eingeschränkt möglich). Es fällt ein stark echoreiches Signal in der Spitze des echoarmen N. opticus auf, welches einer kalzifizierten Embolie der distalen A. centralis retinae entsprechen dürfte („Spot-sign“, Pfeil).

Untersuchungsgang transkraniell

Für die Untersuchung der intrakraniellen Gefäße wird neben dem oben angesprochenen transorbitalen Zugang ein transtemporales und ein transokzipitales bzw. transnuchales Schallfenster genutzt ([Abb. 1]). Zur Anwendung kommt hier entweder ein Phased-array-Duplex-Schallkopf (i. d. R. 2,5 MHz) oder eine 2-MHz-Stiftsonde. Als Standard hat sich in den letzten Jahren zunehmend die Duplexsonografie etabliert, da mit ihr eine bessere Gefäßidentifikation gelingt und zudem eine winkelkorrigierte Messung sowie eine Beurteilung intrakranieller Strukturen (Parenchym, Ventrikel etc.) erfolgen können [10] [11]. Ob eine Winkelkorrektur vorgenommen werden soll oder nicht, wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Die Winkelkorrektur sollte in einem ausreichend langen (ca. 15 mm) und geraden Gefäßsegment platziert werden, in dem der Hauptflussvektor identifiziert werden kann. Hierbei kann eine validere Messung der Flussgeschwindigkeit erfolgen, da durch anatomische Variationen die Messung dem Gefäßverlauf angepasst werden kann. Sollte die korrekte Positionierung der Winkelkorrektur nicht möglich sein, muss die Messung ohne Korrektur erfolgen und es werden die Maximalwerte der gemessenen Flussgeschwindigkeiten für die Beurteilung herangezogen. Bei insuffizientem Schallfenster kann die 2-MHz-Dopplersonde zum Einsatz kommen, da sich hiermit wegen der geringeren Auflagefläche und des schmaleren Schallstrahls auch kleine knöcherne Schallfenster nutzen lassen, die für eine Beurteilung mit der Duplexsonde nicht ausreichend sind. Sollte sich kein ausreichendes transtemporales Schallfenster einstellen lassen, kann mithilfe eines Ultraschallkontrastmittels (zum Einsatz als Schallverstärker) noch eine ausreichende Gefäßdarstellung erreicht werden.

Cave

Es ist zu beachten, dass die mit einem Ultraschallkontrastmittel gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten falsch hoch sind und die Absolutwerte nicht verwendbar sind. Es besteht lediglich die Möglichkeit, im Seitenvergleich Differenzen aufzudecken.

Das beste transtemporale Schallfenster findet sich meist auf einer gedachten Verbindungslinie zwischen dem äußeren Augenwinkel und dem oberen Ohransatz. Ein gutes Schallfenster ist erreicht, wenn die Kalotten-Gegenseite (Einstellungstiefe 15 cm) suffizient dargestellt ist. Als intrakranielle Leitstruktur wird der Hirnstamm (Mesenzephalon) mit seiner typischen echoarmen, schmetterlingsförmigen Kontur mit umgebender echoreicher basaler Zisterne eingestellt. Nach Einschalten des Farbmodus (Einstellungstiefe: 10 cm) findet sich hier die A. cerebri posterior (PCA), die bogenförmig um den Hirnstamm verläuft. Etwas rostral hiervon, mit einer auf die Sonde zulaufenden Strömungsrichtung, lässt sich die A. cerebri media (MCA) (M1) darstellen, oft auch noch ihre Bi- bzw. Trifurkation mit den M2-Ästen ([Abb. 3], [4]). In ca. 3 % der Fälle liegt eine mediale Bifurkation vor, die wie ein „gedoppeltes M1-Segment“ wirkt.

Abb. 3 Normalbefund der intrakraniellen Arterien. A. cerebri media (1) mit Fluss auf die Sonde zu (rot) in horizontaler (links) und koronarer Schnittbildebene (Mitte; 5: hyperechogene Doppelkontur des Karotiskanals). Die A. cerebri anterior (2, blau) fließt von der Sonde weg. Die A. cerebri posterior (3) umfließt den Hirnstamm (4) und ist im Ursprungsbereich rot und im posterioren Abschnitt blau dargestellt. Rechts ist das vertebrobasiläre „Y“, der Zusammenfluss der beidseitigen Aa. vertebrales (6) in die A. basilaris (7), mittels transnuchaler Beschallung abgebildet.

Abb. 4 Ein 46-jähriger Patient mit plötzlich aufgetretenen stärksten Kopfschmerzen; in der klinischen Untersuchung imponiert ein ausgeprägter Meningismus. In der Anamnese wird von einem zusätzlichen kurzzeitigen Kopfschmerz-Ereignis vor 7 Tagen berichtet, die kraniale Computertomografie zeigt eine Subarachnoidalblutung. In der transkraniellen Duplexsonografie zeigen sich stark erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten der intrakraniellen Gefäße, auf dem Bild ist die rechte A. cerebri media abgebildet, mit einer systolischen Spitzengeschwindigkeit (PSV) von fast 400 cm/s und einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit („mean“) von 254 cm/s, was einem signifikanten Vasospasmus entspricht.

Richtung Mittellinie findet sich, im Normalfall mit einer von der Sonde weggerichteten Strömungsrichtung („antegrad“), die A. cerebri anterior (ACA) (A1). Als häufigen pathologischen Befund findet sich hier bei proximal vorgeschalteter hochgradiger Stenose bzw. bei Verschluss in der ACI im Sinne eines Kollateralkreislaufes eine umgekehrte Strömungsrichtung („retrograde“ ACA, „anterior-cross-filling“). Die A. communicans anterior et posterior lassen sich größen- und anatomiebedingt nicht regelhaft darstellen. Eine Beurteilung des Karotis-T bzw. der kavernösen, distalen ACI und des Basilariskopfes wird durch eine senkrechte Kippung und Ausrichtung des Schallkopfes in Richtung des gegenüberliegenden Jochbogens möglich (koronare Schnittführung [[Abb. 1], [3]]). Zur Dokumentation ist für jeden untersuchten Gefäßabschnitt das Gefäß im Duplex-Modus (B-Bild plus Farbkodierung) darzustellen und gleichzeitig ein hieraus abgeleitetes Dopplerspektrum mit abzubilden. In geraden Gefäßsegmenten (Länge ca. 15 mm), in denen der Strömungsvektor eindeutig bestimmt werden kann, sollte die Ableitung des Dopplerspektrums winkelkorrigiert erfolgen [12]. Mit der Messfunktion des Ultraschallgerätes können die Spitzen-Strömungsgeschwindigkeit in der Systole („peak systolic velocity“, PSV) und die end-diastolische Strömungsgeschwindigkeit („end diastolic velocity”, EDV) bestimmt werden. Bei vielen Geräten wird zusätzlich automatisch die intensitätsgewichtete mittlere Strömungsgeschwindigkeit („mean flow velocity“, MFV; Berechnung: (PSV-EDV)/3 + EDV) berechnet. Letztere kann allerdings bei schlechten Knochenfenstern oder auch bei höhergradigen Stenosen – durch Artefakte im Dopplerspektrum bedingt – durch Aliasing, Turbulenzen oder ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis verfälscht werden.

Merke

Im nordamerikanischen Schrifttum wird bei der transkraniellen Doppler- und Duplexsonografie zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten weitgehend die MFV als Referenzmaß verwendet, während in Europa auch PSV und EDV üblich sind.

Als häufigste pathologische Befunde finden sich Strömungsbeschleunigungen der intrakraniellen Gefäße. Bei der Stenose-Graduierung hat sich eine Einteilung in größer bzw. kleiner als 50 % etabliert. Eine detaillierte Auflistung der PSV-Cut-off-Werte findet sich in [Tab. 2] zusammen mit den orientierenden Normwerten [4] [5] [13]. Verschlüsse intrakranieller Arterien sind schwieriger zu diagnostizieren, am sichersten gelingt dies bei gutem Knochenfenster für das M1-Segment der A. cerebri media. Bei Darstellbarkeit der ipsilateralen ACA und PCA ist ein fehlendes M1-Segment der MCA ein Beleg für einen Verschluss ([Abb. 5]).

Tab. 2 Normwerte der transkraniellen Duplexsonografie und zur Diskriminierung zwischen einer leichtgradigen (30–50 %igen) und ≥ 50 %igen Stenose.

	Normwert (PSV) [cm/s ± SD]	< 50 %ige Stenose (PSV) [cm/s]	≥ 50 %ige Stenose (PSV) [cm/s]
A. cerebri media	108 ± 18	≥ 155	≥ 220
A. cerebri anterior	82 ± 17	≥ 120	≥ 155
A. cerebri posterior	60 ± 14	≥ 100	≥ 145
A. vertebralis	60 ± 16	≥ 90	≥ 120
A. basilaris	67 ± 16	≥ 100	≥ 140

PSV: systolische Spitzenströmungsgeschwindigkeit; SD: Standardabweichung

Abb. 5 Verschluss der A. cerebri media: Bei Beschallung von links temporal lässt sich die A. cerebri media (MCA) weder proximal noch distal darstellen (s. Pfeil in der Grafik). Die übrigen Hirnbasisarterien kommen orthograd zur Darstellung. Typischer Befund bei proximalem Mediaverschluss (Pfeil: fehlendes Flusssignal der verschlossenen MCA links).

Für die Beurteilung von Vasospasmen, bspw. nach einer Subarachnoidalblutung, sind die Bestimmung der MFV sowie die Bestimmung eines Quotienten der MFV zwischen A. cerebri media und A. carotis interna (Lindegaard-Index [14]) üblich. Zur Anwendung kommt bei der Beurteilung von Vasospasmen immer noch häufig die TCD mit einer 2-MHz-Sonde. Diese hat sich insbesondere auf den Intensivstationen als dauerhaft verfügbar und verlässlich in der Anwendung gezeigt, sodass diese in der Praxis häufig gegenüber der Duplexsonografie bevorzugt zum Einsatz kommt.

Merke

Bei einer MFV höher als 120 cm/s spricht man von beginnenden Vasospasmen, ab 160 cm/s sind diese signifikant und ab 200 cm/s als kritisch zu werten ([Abb. 4]). Ebenfalls verdächtig auf intrakranielle Vasospasmen sind ein Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit von über 50 % bzw. 40 cm/s pro Tag oder ein MFV-Quotient der MCA/ICA > 3 [15].

Eine weitere Differenzialdiagnose für eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der intrakraniellen Gefäße stellt das seltene Hyperperfusionssyndrom dar, welches meist in den ersten Tagen nach der Revaskularisierung einer höchstgradigen Stenosierung der A. carotis interna auftreten kann. Hierbei kommt es post-interventionell, wahrscheinlich begünstigt durch eine bereits zuvor eingeschränkte zerebrovaskuläre Reservekapazität, zu einer deutlichen Zunahme des intrakraniellen Blutflusses – mit dem Risiko einer sekundären intrazerebralen Blutung oder der Provokation von epileptischen Anfällen. Auch wenn die Kriterien einer Hyperperfusion in der Literatur variieren, sprechen eine Zunahme um > 100 % der intrakraniellen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer reduzierten Pulsatilität und ein verminderter Lindegaard-Index für eine zerebrale Hyperperfusion [16]. Meist bleibt diese ohne klinische Komplikationen und äußert sich lediglich durch leichte Kopfschmerzen und Unwohlsein des Patienten, ein effektives Blutdruck-Management (mit dem Ziel der Normotonie) ist Therapie der Wahl und kann ein manifestes Hyperperfusionssyndrom verhindern.

Cave

Beim Hyperperfusionssyndrom sind sowohl in den extrakraniellen als auch in den intrakraniellen Gefäßen die Strömungsgeschwindigkeiten erhöht, während bei Vasospasmen nur die Strömungsgeschwindigkeiten der intrakraniellen, nicht aber der extrakraniellen Gefäße, erhöht sind.

Untersuchungsgang transnuchal

Bei der transnuchalen Untersuchung für die Beurteilung des vertebrobasilären Stromgebietes wird das Foramen magnum als hypoechogene Leitstruktur eingestellt. Die Sonde wird hierfür ca. 2–3 cm unterhalb des Okziputs angesetzt ([Abb. 1], [3]). Die virtuelle Schallebene geht in Richtung Stirn (Nasion), das Kinn des zu Untersuchenden sollte hierbei leicht zur Brust geneigt sein. Eine Seitenlagerung mit kleinem Kopfkissen, welches den Hals ausspart, erlaubt eine entspannte Untersuchungsposition. Sofern vom Patienten toleriert, kann diese Untersuchung auch in einer sitzenden Position durchgeführt werden. Im Farbmodus lassen sich beidseits die V4-Segmente darstellen, der Übergang in die A. basilaris (vertebrobasiläres „Y“, meist in 7–8 cm Tiefe) wird eingestellt und nach distal verfolgt. Wenn die Sonde etwas nach laterokaudal gekippt wird, lässt sich die A. vertebralis auch im V3-Segment darstellen. Die gesamte Darstellung der A. basilaris gelingt oft nicht [17], sodass hier auch auf indirekte Stenosekriterien geachtet werden muss. Hilfreich kann ergänzend der pw-Doppler (TCD) sein, mit dem gelegentlich ein größerer Bereich untersucht werden kann und der sich gut für bestätigte pathologische Befunde als Verlaufsmodalität eignet.

Spezielle neurovaskuläre Anwendungsgebiete

In der ätiologischen Abklärung nach einem ischämischen Schlaganfall kann mittels eines „Bubble-Tests“ nach einem kardialen bzw. pulmonalen Rechts-links-Shunt (RLS) gescreent werden. Unter kontinuierlicher Ableitung der linken oder rechten A. cerebri media (unilaterales Monitoring, eine höhere Sensitivität wird unter der simultan bilateralen Ableitung erzielt) oder alternativ (bei insuffizienter transtemporaler Beschallungsbedingung), der A. basilaris oder extrakraniellen A. carotis interna, wird ein nicht lungengängiges Ultraschallkontrastmittel gespritzt und ein Valsalva-Manöver durchgeführt, welches bei korrekter Durchführung zu einer Flussminderung der Hirnbasisarterien führt. Als Kontrastmittel hat sich, nachdem das Präparat Echovist vom Markt genommen wurde, eine mit 1 ml Luft aufgeschäumte („agitierte“) Lösung aus 10 ml isotoner Kochsalzlösung bewährt. Nach möglichst rascher intravenöser Injektion (Kubitalvene rechts) wird das Valsalva-Manöver 5 Sekunden nach der Injektion begonnen, die Ableitung der A. cerebri media wird über insgesamt 30 Sekunden durchgeführt. Nach weiteren 5–7 Sekunden nach dem Valsalva-Manöver können bei einem RLS erste HITS („high intensity transient signals“) nachgewiesen werden ([Abb. 6]). Eine semiquantitative Abschätzung der HITS-Anzahl (> 10: V. a. relevanten RLS; „Schauer“: V. a. großen RLS) kann eine erste Einordnung geben [18] [19]. Über die exakten Zeitabläufe und die Größenbestimmung beziehungsweise Diagnose eines persistierenden Foramen ovale (PFO) nach der Anzahl der geshunteten Kontrastbläschen besteht kein genereller Konsens. Bei positivem Befund kann die Untersuchung ohne Valsalva-Manöver wiederholt werden, um einen spontanen Rechts-Links-Shunt zu detektieren. Die transkranielle RLS-Detektion erlaubt nur die Diagnose eines RLS generell, dies aber mit hoher Sensitivität. Anhand der Zahl der Mikrobläschen und aufgrund der Zeitverzögerung des Auftretens kann keine sichere Aussage über die Art (Shunt auf kardialer oder pulmonaler Ebene) und Größe eines PFO getroffen werden. Dies gelingt nur durch eine qualifizierte transösophageale Echokardiografie, mit der auch eine Beurteilung morphologischer Aspekte des PFO erfolgt.

Abb. 6 Ein 68-jähriger Patient mit einer linksseitigen, symptomatischen Karotisstenose. Die kontinuierliche Emboliedetektion der linken A. cerebri media zeigte mehrere MES/HITS (ein Beispiel siehe Pfeil). Charakteristisch sind das Signalverhalten und das typische akustische „Chirp“-Signal. In der oberen Bildhälfte ist die kontinuierliche Doppler-Ableitung in 55 mm Tiefe zu sehen, in der sich das Emboliesignal klar gegenüber dem normalen Fluss abgrenzen lässt. Unten ist der sog. Power-M-Mode dargestellt: Hier zeichnet sich der Weg des Embolus auch über die Tiefe von 55 mm ab.

Auch in der Beurteilung asymptomatischer Karotisstenosen hat die kontinuierliche Ableitung der A. cerebri media ihren Stellenwert. So ist das Auftreten von HITS bzw. MES (mikroembolischen Signalen) bei einer vorgeschalteten Stenose ein Indiz für eine erhöhte Emboligenität. Dies wird als Argument angesehen, auch eine asymptomatische Karotisstenose ggf. einer operativen oder interventionellen Therapie zukommen zu lassen [20]. Die Ableitung erfolgt 30–60 Minuten lang meist automatisiert, nach manueller Einstellung über eine spezielle Sondenhalterung, bei der Auswertung hilft eine softwarebasierte Vorselektion der Ereignisse. Die Abgrenzung von Artefakten erfordert eine gewisse Erfahrung: Typisch für HITS ist eine kurze Dauer (< 300 ms), mit einer um mindestens 3 dB größeren Amplitudenintensität im Vergleich zum Hintergrundsignal des Blutflusses, einem Auftreten unabhängig vom Herzschlag und charakteristischem „Chirp“-Geräusch. Wenn verfügbar, kann zusätzlich der Power-M-Modus für eine bessere Differenzierbarkeit gegenüber Artefakten sorgen. Hierbei werden mehrere Doppler-Detektionsvolumina in einer Schallrichtung kontinuierlich hintereinandergeschaltet und im M-Mode-Format abgebildet ([Abb. 6]) [21].

Ein weiteres Kriterium, welches auf ein erhöhtes Risiko für eine Emboligenität einer bislang asymptomatischen Karotisstenose hindeuten kann, ist eine erschöpfte vasomotorische Reservekapazität. Diese spiegelt eine gestörte zerebrovaskuläre Autoregulation wider und tritt bei hämodynamisch relevanten vorgeschalteten Stenosen oder Verschlüssen auf. Hierbei sind die intrakraniellen Arteriolen bereits maximal weit gestellt, sodass ein zusätzlicher vasodilatatorischer Reiz nicht mehr zu einer relevanten Zunahme des Blutflusses führt. Der zerebrale Perfusionsdruck ist in dieser Konstellation stärker von dem systemischen Blutdruck abhängig, als es bei intakter Autoregulation der Fall wäre. Die Testung der vasomotorischen Reservekapazität kann durch die Gabe eines 5 %igen CO₂-Gas-Gemisches (CO₂ stellt einen potenten vasodilatatorischen Reiz dar) erfolgen, während die Ableitung der Strömungsgeschwindigkeit in der proximalen A. cerebri media erfolgt. Bleibt eine relevante Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit der A. cerebri media aus (> 30 % des Ausgangswertes), spricht man von einer erschöpften bzw. eingeschränkten Reservekapazität, die mit einem erhöhten Schlaganfallrisiko einhergeht [22]. Alternativ kann statt CO₂ auch Acetazolamid (1000 mg i. v.) appliziert werden, oder ein sog. „Breath-Holding-Test“ (Differenz zwischen Strömungsgeschwindigkeit bei Hyperventilation und Luftanhalten für > 30 s, Patienten-Compliance vorausgesetzt) angewandt werden.

Der Vollständigkeit halber sei auch das Anwendungsgebiet für den Nachweis des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls erwähnt, da die transkranielle Doppler-/Duplexsonografie bettseitig und ohne aufwendigen Patiententransport auf der Intensivstation ihren Einsatz findet. Für die detaillierten formalen und technischen Ausführungsbestimmungen wird auf die gängige Literatur verwiesen [23].

Conflict of Interest

Declaration of financial interests

Receipt of research funding: no; receipt of payment/financial advantage for providing services as a lecturer: Yes, from another institution (pharmaceutical or medical technology company, etc.); paid consultant/internal trainer/salaried employee: no; patent/business interest/shares (author/partner, spouse, children) in company: no; patent/business interest/shares (author/partner, spouse, children) in sponsor of this CME article or in company whose interests are affected by the CME article: no.

Declaration of non-financial interests

The authors declare that there is no conflict of interest.

• Literatur

• 1 Gröschel K, Harrer J, Schminke UU. et al. Ultrasound assessment of brain supplying arteries (extracranial). Ultraschall in Med 2023; DOI: 10.1055/a-2158-9629.
• 2 Widder B, Hamann G. Duplexsonographie der hirnversorgenden Arterien. 7. Auflage.. Deutschland: Springer-Verlag GmbH; 2018. DOI: 10.1007/978-3-642-29812-7
• 3 DEGUM. Recommendations for documentation of neurosonographic examinations. 2023 Im Internet (Stand: 02.05.2023): https://www.degum.de/fileadmin/dokumente/sektionen/neurologie/richtlinien/DokuEmpfehlungen_Englisch_korrigiert.pdf
• 4 Valdueza JM, Schreiber S, Röhl JE. et al. Neurosonology and Neuroimaging of Stroke: A Comprehensive Reference. Georg Thieme Verlag KG; 2016. DOI: 10.1055/b-004-135648
• 5 Csiba L, Baracchini C. Manual of Neurosonology. Cambridge University Press; 2016.
• 6 Hirzallah MI, Lochner P, Hafeez MU. et al. Quality assessment of optic nerve sheath diameter ultrasonography: Scoping literature review and Delphi protocol. J Neuroimaging 2022; DOI: 10.1111/jon.13018.
• 7 Ertl M, Barinka F, Torka E. et al. Ocular color-coded sonography – a promising tool for neurologists and intensive care physicians. Ultraschall in Med 2014; 35: 422-431 DOI: 10.1055/s-0034-1366113.
• 8 Czihal M, Lottspeich C, Kohler A. et al. Transocular sonography in acute arterial occlusions of the eye in elderly patients: Diagnostic value of the spot sign. PLoS One 2021; 16: e0247072 DOI: 10.1371/journal.pone.0247072.
• 9 Nedelmann M, Graef M, Weinand F. et al. Retrobulbar Spot Sign Predicts Thrombolytic Treatment Effects and Etiology in Central Retinal Artery Occlusion. Stroke 2015; 46: 2322-2324 DOI: 10.1161/STROKEAHA.115.009839.
• 10 Droste DW. Clinical utility of contrast-enhanced ultrasound in neurosonology. Eur Neurol 2008; 59 (Suppl. 01) 2-8 DOI: 10.1159/000114454.
• 11 Krejza J, Mariak Z, Babikian VL. Importance of angle correction in the measurement of blood flow velocity with transcranial Doppler sonography. AJNR Am J Neuroradiol 2001; 22: 1743-1747
• 12 Nedelmann M, Stolz E, Gerriets T. et al. Consensus recommendations for transcranial color-coded duplex sonography for the assessment of intracranial arteries in clinical trials on acute stroke. Stroke 2009; 40: 3238-3244 DOI: 10.1161/STROKEAHA.109.555169.
• 13 Baumgartner RW, Mattle HP, Schroth G. Assessment of >/= 50 % and < 50 % intracranial stenoses by transcranial color-coded duplex sonography. Stroke 1999; 30: 87-92 DOI: 10.1161/01.str.30.1.87.
• 14 Lindegaard KF, Nornes H, Bakke SJ. et al. Cerebral vasospasm diagnosis by means of angiography and blood velocity measurements. Acta Neurochir (Wien) 1989; 100: 12-24 DOI: 10.1007/BF01405268.
• 15 Sharma S, Lubrica RJ, Song M. et al. The Role of Transcranial Doppler in Cerebral Vasospasm: A Literature Review. Acta Neurochir Suppl 2020; 127: 201-205 DOI: 10.1007/978-3-030-04615-6_32.
• 16 van Mook WN, Rennenberg RJ, Schurink GW. et al. Cerebral hyperperfusion syndrome. Lancet Neurol 2005; 4: 877-888 DOI: 10.1016/S1474-4422(05)70251-9.
• 17 Pade O, Eggers J, Schreiber SJ. et al. Complete basilar artery assessment by transcranial color-coded duplex sonography using the combined transforaminal and transtemporal approach. Ultraschall in Med 2011; 32 (Suppl. 02) E63-E68 DOI: 10.1055/s-0031-1299054.
• 18 Jauss M, Zanette E. Detection of right-to-left shunt with ultrasound contrast agent and transcranial Doppler sonography. Cerebrovasc Dis 2000; 10: 490-496 DOI: 10.1159/000016119.
• 19 Zetola VF, Lange MC, Scavasine VC. et al. Latin American Consensus Statement for the Use of Contrast-Enhanced Transcranial Ultrasound as a Diagnostic Test for Detection of Right-to-Left Shunt. Cerebrovasc Dis 2019; 48: 99-108 DOI: 10.1159/000503851.
• 20 Markus HS, King A, Shipley M. et al. Asymptomatic embolisation for prediction of stroke in the Asymptomatic Carotid Emboli Study (ACES): a prospective observational study. Lancet Neurol 2010; 9: 663-671 DOI: 10.1016/S1474-4422(10)70120-4.
• 21 Moehring MA, Spencer MP. Power M-mode Doppler (PMD) for observing cerebral blood flow and tracking emboli. Ultrasound Med Biol 2002; 28: 49-57 DOI: 10.1016/s0301-5629(01)00486-0.
• 22 Reinhard M, Schwarzer G, Briel M. et al. Cerebrovascular reactivity predicts stroke in high-grade carotid artery disease. Neurology 2014; 83: 1424-1431 DOI: 10.1212/WNL.0000000000000888.
• 23 Walter U, Schreiber SJ, Kaps M. Doppler and Duplex Sonography for the Diagnosis of the Irreversible Cessation of Brain Function (“Brain Death“): Current Guidelines in Germany and Neighboring Countries. Ultraschall in Med 2016; 37: 558-578 DOI: 10.1055/s-0042-112222.

Publication History

Received: 09 February 2023

Accepted: 30 May 2023

Article published online:
13 October 2023