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Untersuchung des Herzens Seit 60 Jahren exakte Herzdiagnose mit der Echokardiographie

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Bis in den 1950er Jahren waren exakte Diagnosen bei Herzklappenerkrankungen undenkbar. Hier konnte der Ultraschall helfen. Allerdings mussten sich die Ärzte anfangs ein Ultraschallgerät von Siemens leihen.

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Hellmuth Hertz mit dem 1953 gebauten Ultraschall-Impulsgerät (li.) und dem Sonoline CD (re.), 1985.
Hellmuth Hertz mit dem 1953 gebauten Ultraschall-Impulsgerät (li.) und dem Sonoline CD (re.), 1985.
(Fotos: Siemens)

Bevor Patienten einem operativen Eingriff unterzogen werden und diese besser medizinisch versorgt werden können, überprüft das der Arzt durch exakte Diagnosen im Vorfeld. Eine solche exakte Diagnose für seine Patienten mit Herzklappenerkrankungen suchte in den 1950er Jahren der Kardiologe Inge Edler, Direktor des kardiovaskulären Labors am Universitätskrankenhaus im schwedischen Lund.

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Die damaligen Methoden waren meist zu ungenau; Herzkatheterisierung und Kontrastmitteldarstellung steckten in den Kinderschuhen. Daher kam der technisch interessierte Arzt auf die Idee, dass man den Ultraschall für exaktere Herzdiagnosen nutzen könnte. Edler nahm Kontakt zu Carl Hellmuth Hertz auf, zu jener Zeit Doktorand am Physikalischen Institut der Universität in Lund. Die Bekanntschaft beider mündete in die Entwicklung eines neuen Diagnoseverfahrens – die Echokardiographie.

Ein geliehenes Ultraschallimpulsgerät von Siemens

Die erste nicht-invasive Aufnahme von sich bewegenden Strukturen im Herzen wurde – mit einem geliehenen Ultraschallimpulsgerät von Siemens – am 29. Oktober 1953 gemacht. Zu Beginn der 1950er Jahre und auch davor kamen die Ultraschallprüfgeräte, die die Siemens-Reiniger-Werke im Auftrag von Siemens & Halske produzierten, einzig bei der Werkstoffprüfung zum Einsatz.

Diese Geräte wurden im Laufe der folgenden Jahre in enger Zusammenarbeit mit Hertz für den medizinischen Einsatz am Herzen umfunktioniert. Mitte Dezember 1953 besuchten Hertz und Edler Siemens in Erlangen, um ihre Ergebnisse vorzustellen. Diese waren so Erfolg versprechend, dass das Verfahren Anfang 1954 erstmals veröffentlicht und als Patent angemeldet werden konnte. In den kommenden Jahren gewann man zusätzliche Erkenntnisse auf dem Gebiet der Herzdiagnosetechnik – dennoch wurde die Echokardiographie als Methode der Herzdiagnostik vorerst noch nicht allgemein anerkannt. Einer der Gründe, so erinnert sich ein Zeitzeuge, war die aus heutiger Sicht verblüffende Tatsache, dass die schwedischen Verantwortlichen für die Vergabe von Forschungsgeldern nicht glaubten, „[…] dass die Ultraschalltechnik jemals im Krankenhaus eine Rolle spielen könnte“.

Erst ab Mitte der 1960er Jahre etablierte sich der Ultraschall als bildgebendes Diagnoseverfahren allmählich in den Kliniken und Arztpraxen. Damals entwickelte der Siemens-Ingenieur Richard Soldner mit dem Vidoson das erste Echtzeit-Ultraschallgerät; es kam ab 1965 in den klinischen Einsatz.

Tragbares Kardiographiesystem reiste auf den Mount Everest

Siemens stellte 1976 das Echokardiographie-System Echopan KS vor, das Echokardiogramme im A- und im M-Mode erstellen konnte. 1979 war es endlich soweit: Das Echopan KS wurde um einen Sektorscanner mit neuartigem Schallkopf erweitert. Damit präsentierte Siemens sein erstes Ultraschallgerät, das im sogenannten B-Mode zweidimensionale Bilder des Herzens in Echtzeit anzeigen konnte.

Anfang der 1980er Jahre kam die Produktserie Sonoline auf den Markt: Das Sonoline CD war das erste bildgebende Echokardiographiegerät dieser Systemfamilie. Es handelte sich hierbei um einen mikroprozessgesteuerten Echokardiographen, der die Konturen und Strukturen von Herzkammern, Herzklappen und Herzwandungen mit hoher Detailschärfe darstellte und Bewegungen unverfälscht wiedergab. Der erste Siemens-Echokardiograph mit Farb-Doppler – der Sonoline CF – wurde 1988 vorgestellt. Nur drei Jahre später folgte das System Sonoline SI-1200 mit einer speziellen Color-Flow-Darstellung, die die Strömungsverhältnisse in den Herzkammern zur Kontrolle der Herzklappen und des Herzmuskels darstellen konnte.

Die Sonoline-Ultraschallgeräte prägten bis Anfang der 2000er Jahre die Produktfamilie von Siemens, mit Beginn des neuen Jahrtausends ergänzt um die sogenannten Acuson-Geräte. Beide Produktreihen hatten ein breites Spektrum von Echokardiographiesystemen im Angebot. Erwähnenswert ist das ACUSON Sequoia C256, das mit der sogenannten Technologie-Coherent-Image-Formation einen wichtigen Durchbruch im Ultraschall brachte: Sie ermöglicht die sehr genaue Rekonstruktion von komplexen Anatomien, um Volumen besser und exakter messen zu können.

Das erste tragbare Echokardiographiesystem ACUSON Cypress von Siemens wurde im April 2003 sogar bei einer Expedition auf dem Mount Everest eingesetzt, um den Einfluss extremer Höhen auf Herz- und Lungenfunktionen zu messen. Auch der Ultraschallkatheter ACUSON AcuNav, der Anfang 2000 auf den Markt kam und nur einen Durchmesser von drei Millimetern hatte, erweiterte die Möglichkeiten für den Einsatz des Ultraschalls direkt im Herzen.

3-D-Aufnahme des Herzens

Weitere Innovationen in der Echokardiographie wie der Einsatz von Kontrastmitteln, die Miniaturisierung von Schallköpfen und Ultraschallkathetern sowie die 3-D-Bilddarstellung folgten. Bereits ab Anfang 2000 beschäftigten sich Siemens-Studien mit den Möglichkeiten der virtuellen 4-D-Darstellung von Herzbewegungen. Parallel dazu wurden neue Technologien – und vor allem Softwarelösungen – entwickelt, die die Qualität der echokardiographischen Informationen verbesserten. Das Ultraschallsystem ACUSON SC2000 stellt 3-D-Aufnahmen des Herzens während nur eines Herzschlages.

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