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3D/ 4D Beckenboden- Ultraschall: Grundlagen

3D/ 4D Beckenboden- Ultraschall

Die Technologie des 3D/ 4D Ultraschalls hat unsere diagnostischen Moeglichkeiten deutlich erhoeht, vor allem, weil wir nun Zugang zur Axial- Ebene haben. In der Vergangenheit konnten Strukturen in der Axialebene, wie vor allem der Levator ani, nur mit Hilfe von CT und Kernspintomographie dargestellt werden, oder mit speziellen intrakavitaeren Schallkoepfen mit lateraler Schallausbreitung. Solche Transducer sind selten geworden und haben auch den wesentlichen Nachteil, dass sie den Effekt eines Valsalva/ Menoeuvers beeintraechtigen. Die Bildqualitaet  

Abb. 1 zeigt einen Vergleich von Kernspin- und 4D- Perinealsonographie in the Axialebene. Est ist offensichtlich, dass die raeumlcihe Aufloesung des Ultraschalls vergleichbar ist, und natuerlich ist die temporale Aufloesung um mindestens den Faktor 5 hoeher. Das liegt vor allem daran, dass Ultraschall Volumen liefert, nicht nur Schnitte, und dies mit einer zeitlichen Aufloesung von mehreren Hz. Die Orientierung ist, als betrachte man den Beckenboden von kaudal: der rechte Levator ist links im Bild dargestellt.  

Video 1 demonstriert die Beckenbodendarstellung mit der 4D (d.h., live 3D) Perineal- Sonographie. Oben links ist die Mittsagittalebene, oben rechts die Koronarebene, unten links die Axialebene (um 90 Grad rotiert), und unten rechts die Axialebene in einem ‘rendered volume’. Die letztere Darstellungsform wurde urspruenglich entwickelt, um die raeumliche Abbildung des fetalen Gesichts und anderer Strukturen wie Gliedmassen moeglich zu machen. Das Prinzip liegt in einer semitransparenten Darstellung aller Pixel in einem Volumen, wodurch Oberflaechen oder Grenzflaechen besser sichtbar werden. In der Anwendung am Beckenboden koennen solche Algorithmen verwendet werden, um den Levator- Muskel optimal abzubilden, sowohl im Ruhezustand als auch waehrend einer Kontraktion oder eines Valsalva. Die Region, welche mit ‘rendering’ abgebildet werden soll, ist als ‘region of interest’ oder ‘ROI’ definiert: sichtbar als ein Rechteck auf den orthogonalen Schnitten oben links (Mittsagittalebene), oben rechts (Koronarebene) und unten links (Axialebene). ‘Rendering’ von kaudal nach kranial erlaubt eine kontrastreiche Darstellung des m. puborectalis. Video 2 zeigt, welchen Effekt eine Variierung der ‘region of interest’ auf die Visualisierung des Beckenbodens hat. 

Da 4D- Ultraschall eine Darstellung mobiler Strukturen in Echtzeit zulaesst, ist er in mehrfacher Hinsicht der Kernspintomographie ueberlegen. Die Prolaps- Diagnostik mit Kernspin erfordert eine sehr schnelle Akquisition in vordefinierten Ebenen, und bei stark reduzierter raeumlicher Aufloesung.  

Die physikalischen Charakteristika der Kernspin- Tomographie machen es viel schwieriger, adaequate Manoeuver zu garantieren. Ueber 50% aller Frauen sind nicht in der Lage, nach einfacher verbaler Instruktion eine einwandfreie Beckenboden-kontraktion zu produzieren, und haeufig gibt es auch beim Valsalva Schwierigkeiten. Insbesondere junge Frauen mit intaktem Levator Ani kontrahieren den Muskel haeufig, wenn ein Valsalva erbeten wird. Ohne Echtzeit- Bilderfassung ist es nahezu unmoeglich, solche Probleme zu vermeiden, und das Resultat sind wertlose Untersuchungen.  

Ein weiterer Vorteil des 4D- Ultraschalls ist die Leichtigkeit, mit der gespeicherte Volumendaten zi einem spaeteren Zeitpunkt analysiert werden koennen. Software wie 4D View (Kretztechnik, Zipf, Oesterreich) erlaubt die beliebige Manipulation von Schnittebenen und Bildcharakteristika in Standvolumen und entlang einer Zeitlinie von ueber 30 Sekunden und die Abspeicherung von Stillaufnahmen, .avi clips und von 3D- Rotations-volumen (Video 3), wie in Abbildungen und Videoclips auf dieser Seite dargestellt.  

Technische Weiterentwicklungen wie VCI (volume contrast imaging, Video 4) und SRI (speckle reduction imaging) benuetzen rendering- Algorithmen, um die Aufloesung in allen Ebenen und in Volumina zu verbessern. Ein Beispiel ist VCI, wobei ‘thick slices’ verwendet werden (Video 4). Speckle reduction (SRI) hat einen bedeutenden Effekt auf spatiale Aufloesung und Gewebediskriminierung (siehe auch Bildoptimierung).  

Bis etwa 2006 war es unmoeglich, in Render- Volumen Messungen vorzunehmen, doch seitdem ist dies moeglich, auch wenn es genaugenommen gegen die Grundsaetze der Euklidischen Geometrie verstoesst. Als Erinnerung daran dient bei Voluson- Systemen und 4V View ein kleines gelbes Warndreieck (siehe Abb. 2)!  

Sowohl waehrend der Untersuchung als auch spaeter am PC oder auf der Konsole kann man nun die erhaltenen Volumendaten in tomographischen Schnittbildern darstellen, wie im CT oder Kernspin (Abb. 2), was die Hersteller ‘multislice imaging’ oder Tomographic Ultrasound Imaging (TUI) nennen. Im Gegensatz zu CT oder Kernspin kann man aber die Tiefe, Lokation und den Neigungswinkel aller Schnitte beliebig variieren, und natuerlich lassen sich Strukturen auch ueber die Dauer eines Manoeuvers, d.h., durch eine Becken-bodenkontraktion oder durch ein komplettes Valsalva- Manoeuver hindurch verfolgen. Die meisten Kliniker, die Kernspin in der Urogynaekologie einsetzten, haben schlichtweg noch nie einen Echtzeit- 4D- Ultraschall des Beckenbodens gesehen, sonst haetten sie schon laengst erkannt, dass Kernspin in diesem Anwendungsbereich weitaus unterlegen ist. 

Die Beckenboden- Tomographie ist besonders nuetzlich, wenn es um die Diagnose von geburtsbedingtem Trauma (‘Avulsion’) geht (siehe Levator- Trauma). Die ‘Ebene der minimalen Dimensionen’ zwischen der Symphysenhinterflaeche und dem Anorektalen Winkel (siehe ‘Levator- Hiatus’) dient als Refenzebene. Falls der Levator in der Referenzebene und 2.5 und 5 mm kranial davon abnormal, d.h., von der Beckenwand abgetrennt ist, sprechen wir von einer kompletten Avulsion (Dietz et al. 2011), siehe Abb. 3)  

Die tomographische Repraesentierung des Beckenbodens erlaubt eine sofortige Blickdiagnose. Sowohl die Tiefe als auch die Weite eines solchen defektes kann gemessen werden und ist mit der Wahrscheinlichkeit von Prolapssymptomen und Prolaps- Grad assoziiert (Dietz 2007).  

Video 1: Standard- Darstellung des Beckenbo-dens mit der 4D Perinealsonographie, Die Mittsagittalebene ist oben links, die Koronar-ebene oben rechts, die Axialebene unten links.  

Abb. 1: Ein Vergleich von Kernspin (links) und Ultraschall (rechts) in der Darstellung des Levator- Hiatus und des m. puborectalis/ pubovisceralis. From: Dietz and Lanzarone, Obstet Gynecol 2005; 106: 707-712.  

Video 2: zeigt den Effekt einer Verlagerung der ‘region of interest’ durch ein Normalbefund- Datenvolumen. Sowohl der urethrale Rhabdosphincter als auch der Levator Ani ist in wechselnder Klarheit zu erkennen.  

Video 3: Rotationsvolumen (Standbild) bei einer Patientin nach Implantation einer Suburethral-schlinge.  

Video 4: Mittsagittalebene und VCI in der Axialebene Midsagittal plane (left) and VCI C plane (right), in a patient with bilateral levator trauma  

Video 5: Eine suburethrale Schlinge in der Mittsagittalebene, dargestellt mit SRI. Selbst in diesem srark komprimierten Videoclip ist die exzellente Gewebedifferenzierung klar erkennbar.  

Abbildung 2: Umfangs- und Flaechenmessung in einem Render- Volumen, was klinisch sehr nuetzlich ist. Ein gelbes Warndreieck (Pfeil) erinnert den Benutzer, dass dies mit den Grundsaetzen der euklidischen Geometrie unvereinbar ist.  

Abbildung 3: Tomographischer Ultraschall in der Axialebene bei Patientin mit schwerer linksseitiger Avulsion, die auf der rechten Seite aller Schnittebenen dargestellt ist (*).