Zwerchfellultraschall bei Erwachsenen: Bilderfassung und Interpretation

Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) ist aufgrund seiner Tragbarkeit, Nicht-Invasivität und Echtzeit-Bildgebungsfunktionen eine unverzichtbare Technik für das Screening auf Zwerchfelldysfunktion. Obwohl es aktuelle Membran-POCUS-Protokolle gibt, leiden sie unter einer schlechten Interoperator-Zuverlässigkeit und fehlen Konsensrichtlinien. Hier beschreiben wir eine Technik, die reproduzierbar und einfach durchzuführen ist.

Zwerchfelldysfunktion ist ein weithin anerkanntes Problem in zahlreichen medizinischen Fachgebieten und klinischen Umgebungen. Eine rechtzeitige und genaue Beurteilung des Zwerchfells ist nicht nur bei kritisch kranken Patienten von entscheidender Bedeutung, wo es eine Rolle bei der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung und den Beatmungsergebnissen spielt, sondern auch im perioperativen Bereich als diagnostisches Instrument zur Erkennung der Funktion des Nervus phrenicus. Bei der Zwerchfellbeurteilung wurden traditionell Fluoroskopie- und Nervenuntersuchungen eingesetzt, die zeitaufwändig, kostspielig und nicht tragbar sind. Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) überwindet diese Barrieren und kann als Instrument für das nicht-invasive Screening der Zwerchfellfunktion eingesetzt werden. POCUS für Membrandysfunktion leidet jedoch derzeit unter mehreren Problemen, wie z. B. dem Fehlen von Konsensrichtlinien, einer Vielzahl von Protokollen und einer schlechten Interoperator-Zuverlässigkeit unter den bestehenden Protokollen, insbesondere bei der Bewertung der Dom-of-Membran-Auslenkung und der Membranverdickung. Um diese Probleme zu lösen, gibt dieses Manuskript einen Überblick über die verfügbare Literatur zu Membran-POCUS und identifiziert eine Bilderfassungstechnik, die sowohl einfach durchzuführen ist als auch eine hohe Interoperator-Zuverlässigkeit aufweist. Diese Technik beschreibt zunächst eine qualitative Bewertung der Zwerchfellauslenkung, gefolgt von einer quantitativen Bewertung der Auslenkung der Appositionszone. Die Technik wird schrittweise beschrieben, zusammen mit allen folgenden Punkten: Patientenpositionierung, Auswahl des Schallkopfs, Sondenplatzierung, Bildoptimierung und Interpretation.

Diagnostischer Ultraschall kann in zwei Abteilungen unterteilt werden: beratend und Point-of-Care. Beim beratenden Ultraschall wird eine Untersuchung durchgeführt, die von einem bestimmten Spezialistenteam durchgeführt wird, während der POCUS von dem behandelnden Arzt in Echtzeit durchgeführt und interpretiert wird¹.

In den letzten Jahrzehnten hat sich der diagnostische POCUS zu einem transformativen Werkzeug in der modernen Medizin entwickelt, dessen Anwendungen sich in allen Fachgebieten schnell ausbreiten. Diese POCUS-Anwendungen basieren auf der nicht-invasiven Natur, der Portabilität und den Echtzeit-Bildgebungsfunktionen von Ultraschall. Darüber hinaus weisen die Anwendungen, die in der klinischen Medizin die höchste Akzeptanz in der klinischen Medizin erreicht haben, tendenziell sowohl eine relativ hohe Genauigkeit im Vergleich zu einem Goldstandard als auch eine hohe Interobserver-Reliabilität^{auf 2,3}. Zum Beispiel ist der POCUS der Lunge gut etabliert, um die Differentialdiagnose der respiratorischen Insuffizienz einzugrenzen, und es gibt klare evidenzbasierte Richtlinien, die seine standardisierte Anwendung unterstützen⁴. Obwohl der POCUS der Lunge gut etabliert ist, besteht nach wie vor ein ungedeckter Bedarf, eine reproduzierbare sonographische Beurteilung des Zwerchfells zu entwickeln.

Ein solches nicht-invasives Zwerchfellbewertungsprotokoll würde mehreren Fachgebieten und klinischen Situationen zugute kommen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Intensivmedizin, die Pneumologie, die perioperative Versorgung (einschließlich sowohl der Allzweckanästhesie als auch der subspezialisierten Regionalanästhesie) und der Neurologie. Auf der Intensivstation ist die Zwerchfelldysfunktion ein häufiges Problem, das häufig auf mehrere zugrunde liegende Pathologien wie neuromuskuläre Erkrankungen, Myopathie bei kritischen Erkrankungen, Traumata und Mangelernährung zurückzuführen^{ist 5}. Kritisch kranke Patienten haben oft ein hohes Risiko sowohl für eine gestörte Kontraktion des Zwerchfells als auch für eine Untererkennung dieses Phänomens⁶. Darüber hinaus ist es wichtig, eine Zwerchfelldysfunktion frühzeitig zu diagnostizieren, da sie nicht nur bei Beatmungsmanagementstrategien hilfreich sein kann, sondern auch eine Dysfunktion ein Frühindikator für Infektionen und Sepsis sein kann ^7,8. Darüber hinaus kann eine längere Intubation zu einer erheblichen Morbidität, Mortalität und erhöhten Gesundheitskosten führen². In diesen Szenarien könnte ein nicht-invasives, tragbares Protokoll zur Zwerchfellbeurteilung nützlich sein, um die Angemessenheit der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung zu beurteilen, die Atemarbeit zu bewerten und die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Extubationserfolgs im Vergleich zum Misserfolg vorherzusagen 6,8,9,10,11.

Im Rahmen der Regionalanästhesie könnte der Zwerchfell-POCUS einen Wert beim Screening auf Zwerchfellparese im Zusammenhang mit einer vorübergehenden Dysfunktion des Nervus pharenicus aus Blockaden des Plexus brachialis haben. Obwohl sie von gesunden Patienten gut vertragen werden, können Lähmungen des Nervus phrenicus bei Patienten mit begrenzter Lungenreserve zu Atemnot führen. Darüber hinaus kann der Pocus des Zwerchfells im perioperativen Bereich als diagnostisches Instrument für Patienten im präoperativen, intraoperativen und postoperativen Bereich dienen. Zum Beispiel könnte Zwerchfell-POCUS verwendet werden, um Schädigungen des Nervus phrenicus zu erkennen, die sich aus einer Vielzahl von Verfahren ergeben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Bypass-Transplantation der Koronararterien mit Entnahme der inneren Brustarterien, die Ablation von Vorhofflimmern und zervikale oder thorakale Operationen ^3,12.

Schließlich könnte POCUS im Fachgebiet der Neurologie die Beurteilung der Zwerchfellfunktion bei neurologischen Erkrankungen wie Myasthenia gravis, Duchene-Muskeldystrophie, amyotropher Lateralsklerose und zerebrovaskulären Unfällen erleichtern¹³.

Eine genaue Beurteilung des Zwerchfells ist aufgrund seiner wichtigen Rolle bei der Reparaturfunktion unerlässlich. Die Sauerstoffversorgung und Ventilation hängen von der Erzeugung eines negativen intrathorakalen Drucks ab, der durch das Zwerchfell erzeugt wird, einen kuppelförmigen Muskel, der Abdomen und Thorax trennt und aus mehreren Muskel- und Sehnenmembranen besteht ^14,15. Die Membran besteht aus mindestens zwei Hauptkomponenten, die im Ultraschall unterschieden werden können: die Kuppel der Membran (DoD) und die Zone der Apposition (ZOA). Das DoD ist der zentrale Sehnenanteil, der im Ultraschall ein hyperechoisches und gekrümmtes Aussehen aufweist. Die ZOA ist der laterale Teil des Zwerchfells, der am Brustkorb befestigt ist und aus Muskelfasern besteht, die parallel und proximal zur Innenfläche der Brustwand verlaufen ^3,15. Das ZOA ist dünn (normalerweise <1 cm dick), nimmt aber während der Inspiration an Dicke zu, wenn sich die Membran zusammenzieht. An der ZOA hat das Zwerchfell im Ultraschall ein charakteristisches Erscheinungsbild mit drei Schichten, einschließlich einer reflexionsarmen Muskelschicht, die extern durch die oberflächliche echoarme parietale Pleura und intern durch das tiefe echoarme Peritoneum begrenzt wird ^3,13.

Für die Zwerchfellbeurteilung wurden mehrere nicht-invasive sonographische Protokolle vorgeschlagen, die sowohl qualitative als auch quantitative Ansätze umfassen. Die qualitative visuelle Beurteilung, der einfachste Ansatz, beinhaltet die beidseitige Bewertung der Zwerchfellbewegung während der Gezeiten- oder Vitalatmung mit Hilfe von zweidimensionalem Ultraschall, der auch als Helligkeitsmodus (B-Modus) bekannt ist. Im Gegensatz dazu beginnen quantitative Protokolle in der Regel mit dem B-Modus und fügen eindimensionalen Ultraschall hinzu – auch bekannt als Bewegungsmodus (M-Modus) –, um eines von zwei Dingen zu messen: die Auslenkung der Zwerchfellkuppel (DoD) und/oder die Zwerchfellverdickung 2,3,5,13. Die Messung der DoD-Auslenkung erfolgt mit einem niederfrequenten Schallkopf, wobei der Ultraschallstrahl in einem senkrechten Winkel durch das hintere Drittel des Hemidiaphragmas gerichtet wird. Der M-Modus wird dann verwendet, um die Exkursion während der Vitalatmung zu messen.

Alternativ wird bei der Messung der Membranverdickung ein hochfrequenter Linearaufnehmer in zwei Stufen eingesetzt. Zunächst wird der Hochfrequenzwandler mit dem B-Modus entlang der Flanke des Patienten über dem Zwerchfell platziert, um die Appositionszone (ZOA)³ zu identifizieren. Zweitens wird die Schätzung der Zwerchfellverdickung im M-Modus durchgeführt, indem die Zwerchfelldicke (in Millimetern) von der viszeralen zur parietalen Pleura gemessen und die Dickenänderung nach der folgenden Gleichung^{berechnet wird:} 2,3,5,13:

Änderung der Dicke = (Dicke am Ende Inspiration - Dicke am Ende des Ablaufs) / Dicke am Ende des Ablaufs

Quantitative Methoden (DoD-Auslenkung und Zwerchfellverdickung) leiden jedoch unter einer geringen Interoperator-Zuverlässigkeit. Die Interoperator-Zuverlässigkeit bei der Messung der DoD-Auslenkung ist aus mehreren Gründen gering. Erstens haben die Anbieter Schwierigkeiten, einen konsistenten Visualisierungswinkel der Auslenkung der Kuppel der Membran³ zu finden. Zweitens stellt sich die Beurteilung auf der linken Seite aufgrund des kleinen akustischen Fensters durch die Milz häufig als schwierig^{dar 2,16}. So wurde in Studien zitiert, dass die Identifizierung einer linksseitigen Zwerchfellauslenkung in bis zu 65-79% der Fälle nicht möglich ist¹⁷. Drittens können der intraabdominale Inhalt und die Patientenpositionierung den Bereich der Zwerchfellauslenkung^{beeinflussen 2}.

In ähnlicher Weise weist die Messung der Zwerchfellverdickung aus mindestens zwei Gründen eine geringe Interoperator-Zuverlässigkeit auf. Erstens führt die natürliche Dünnheit der Membran dazu, dass Millimeterfehler bei der Messung folgenreich sind. Zweitens führt die Variabilität der Dicke des Zwerchfells über die Rippenzwischenräume und durch die Lateralität des Patienten zu einer weiteren Messdispersion ^2,3,17. In Anerkennung dieser vielen Einschränkungen kam ein Expertenkonsens zur Zwerchfellsonographie bei kritisch kranken Patienten im Jahr 2022 zu dem Schluss, dass die derzeitigen Methoden nicht standardisiert sind und dass viele einen erfahrenen Sonographen erfordern¹⁸. Sie stellten fest, dass es keine Einigung über die Grenzwerte für die Zwerchfelldysfunktion auf der Grundlage der Verdickungsfraktion gab und dass die Messung der Verdickungsfraktion eine schwierige Fähigkeit mit einer steilen Lernkurve ist^13,18. Darüber hinaus hat die Verwendung mehrerer verschiedener sonographischer Protokolle in der Literatur zu inhärenten Herausforderungen geführt, indem sie den Vergleich von Studien erschwert hat, was zu einer Heterogenität in der Forschung geführt hat¹⁹.

Um diese Probleme zu lösen, gibt dieses Manuskript einen Überblick über die verfügbare Literatur zu Zwerchfell-POCUS und identifiziert eine Bilderfassungstechnik, die sowohl einfach durchzuführen ist als auch eine hohe Interoperator-Zuverlässigkeit aufweist. Dieses praktikable und dennoch effektive Protokoll beginnt mit einer qualitativen Bewertung der Zwerchfellexkursion, gefolgt von einer kürzlich validierten quantitativen Bewertung der Exkursion des kranialsten Punktes der ZOA^17,19.

Alle Verfahren, die in Studien mit menschlichen Teilnehmern durchgeführt wurden, entsprachen den ethischen Standards des institutionellen Forschungsausschusses des Gesundheitssystems der Duke University sowie der Erklärung von Helsinki von 1964 und ihren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards. Von allen Teilnehmern wurde eine Einverständniserklärung eingeholt. Ergänzende Datei 1 enthält die wichtigsten Standbilder aus jedem Video.

1. Phase 1: Qualitative Beurteilung der Zwerchfellexkursion (Visuelles Screening auf grobe hemidiaphragmatische Dysfunktion)

1. Maschineneinrichtung und Patientenpositionierung
   1. Tastkopfauswahl: Wählen Sie einen niederfrequenten (≤ 5 MHz) Wandler (krummliniges oder Sektor-Array [auch bekannt als "Phased-Array"]¹⁹.
   2. Tragen Sie das Ultraschall-Kopplungsgel auf die Sonde auf.
   3. Instrumenteneinstellungen: Wählen Sie die Bauchvoreinstellung.
   4. Positionieren Sie den Patienten in der halbliegenden Position.
2. Scan-Technik
   1. Beurteilung des rechten Hemidiaphragmas
      1. Platzieren Sie die Sonde auf der rechten Flanke, 5-7^. Interkostalraum, mittlere Achsellinie, wobei der Strahl auf die koronale Ebene des Körpers ausgerichtet ist und der Sondenindikator nach kranial zeigt (Abbildung 1 und Abbildung 2A).
      2. Passen Sie die Sondenpositionierung (Schieber, Fächer, Gestein nach Bedarf) an, bis der Blick auf das Zwerchfell zentriert ist und die folgenden Strukturen ebenfalls sichtbar sind: Subzwerchfellorgan (Leber oder Milz), Zwerchfell, Wirbelsäule und supradiaphragmatischer Raum (d. h. Pleuraraum)¹⁹ (Abbildung 2B, C).
      3. Bitten Sie den Patienten, langsam einzuatmen und langsam auszuatmen.
      4. Klicken Sie auf "Erfassen " (oder gleichwertig), um einen kurzen Clip während der Beatmung des Patienten aufzunehmen.
      5. Beurteilen Sie die Zwerchfellauslenkung visuell als eine der folgenden Eigenschaften: Grob intakt (Video 1 und Video 2), Grob abwesend (Video 3 und Video 4) oder Unbestimmt (Video 5 und Video 6).
      6. Wenn eine unbestimmte oder weitere Quantifizierung erforderlich ist, fahren Sie mit Abschnitt 2 (Phase 2) des Protokolls fort.
   2. Beurteilung des linken Hemidiaphragmas: Wiederholen Sie die Schritte 1.2.1.1-1.2.1.6 auf der linken Seite des Patienten.

2. Phase 2: Quantitative Bewertung der ZOA-Exkursion

1. Maschineneinrichtung und Patientenpositionierung
   1. Tastkopfauswahl: Wählen Sie einen Hochfrequenz-Längenwandler (>10-13 MHz).
   2. Tragen Sie das Ultraschall-Kopplungsgel auf die Sonde auf.
      1. Instrumenteneinstellungen: Wählen Sie die Voreinstellung für den Bewegungsapparat (MSK) aus, falls verfügbar. Wenn die MSK-Voreinstellung nicht verfügbar ist, wählen Sie eine beliebige Voreinstellung aus und verwenden Sie dieselbe Voreinstellung für alle Hochfrequenz-Membranscans.
   3. Positionieren Sie den Patienten in der halbliegenden Position (Schritt 1.1.4 wiederholen).
2. Scan-Technik
   1. Beurteilung des rechten Hemidiaphragmas
      1. Platzieren Sie die Sonde an der mittleren Achsellinie auf Höhe des achten oder neunten Interkostalraums, wobei der Sondenindikator nach cephalad in Richtung des Kopfes des Patienten zeigt (Abbildung 3 und Abbildung 4A).
      2. Winkeln Sie den Strahl senkrecht zur Brustwand und zentrieren Sie die Achse so, dass der Rippenzwischenraum im Bildschirm zentriert ist und die Schädel- und Schwanzrippen an den Rändern des Bildschirms sichtbar sind (Abbildung 4B).
      3. Stellen Sie die Tiefe so ein, dass die Pleuralinie oder das Zwerchfell im mittleren Drittel des Bildschirms sichtbar ist.
         HINWEIS: In der Regel bedeutet dies eine Tiefe von 3-5 cm, kann aber auch größer sein, wenn zusätzliches Unterhautgewebe vorhanden ist.
      4. Stellen Sie die Verstärkung so ein, dass sich die Zwerchfell-/Pleuralinie sichtbar von den umgebenden Strukturen unterscheidet.
      5. Identifiziere die Pleuralinie auf dem Bildschirm.
      6. Messen Sie die endinspiratorische Position des ZOA.
         1. Geben Sie dem Patienten folgende Anweisungen: "Atmen Sie vollständig ein und halten Sie dann den Atem 4 s lang an. Wenn Sie 4 s nicht vertragen, dann halten Sie bitte den Atem an, so lange Sie möchten."
         2. Während des Atemanhaltens des Patienten folgen Sie der Pleuralinie kaudal, bis die Stelle erreicht ist, an der die Pleuralinie nur in einem Teil des Rippenzwischenraums sichtbar ist und der verbleibende Zwischenraum das Zwerchfell in einer ähnlichen Tiefe wie die Pleuralinie enthält (Video 7 und Video 8).
            HINWEIS: Dieser Rippenzwischenraum, der gleichzeitig Pleura und Zwerchfell enthält, wurde als Zone of Apposition (ZOA) bezeichnet.
         3. Passen Sie die Sondenpositionierung (Schieber, Fächer, Stein nach Bedarf) an, bis die Ansicht auf dem ZOA zentriert ist und die folgenden Strukturen ebenfalls sichtbar sind: das subkutane Gewebe darüber und eine Rippe in beiden Größen des Bildschirms (Abbildung 4C).
         4. Zeichnen Sie mit einem nicht-permanenten Hautmarker eine Linie auf dem Patienten, die senkrecht zur Längsachse des Ultraschallwandlers verläuft und die Sonde halbiert, um den Zwischenraum zu markieren, in dem die ZOA gefunden wurde (Abbildung 5A). Die Markierung sollte mit der ZOA am Übergang zwischen Pleura und Zwerchfell ausgerichtet werden (Abbildung 4B, C).
         5. Bitten Sie den Patienten, auszuatmen und dann "normal zu atmen" (auch bekannt als Gezeitenatmung).
         6. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Sie die ZOA identifiziert haben, wiederholen Sie die Schritte 2.2.1.6.1 bis 2.2.1.6.3 und untersuchen Sie das vermutete Zwerchfell in dieser Ansicht, um seine Veränderungen während des Atemzyklus zu sehen.
            HINWEIS: Die wahre Membran sollte sich während der Inspiration verdicken und während der Exspiration an Dicke abnehmen.
         7. Wiederholen Sie die Messung einmal (d. h. die Schritte 2.2.1.6.1-2.2.1.6.5).
         8. Nehmen Sie den Durchschnitt der beiden Messungen und verwenden Sie diesen für den endgültigen Wert der endinspiratorischen Position des ZOA (Abbildung 5B).
      7. Messen Sie die Position der ZOA am Ende der Sühne.
         1. Geben Sie dem Patienten folgende Anweisungen: "Atmen Sie vollständig ein, dann atmen Sie ganz aus und halten Sie dann den Atem 4 s lang an. Wenn Sie 4 s nicht vertragen, dann halten Sie bitte den Atem an, so lange Sie möchten."
         2. Schieben Sie die Sonde nach vorne, um die endexspiratorische Position des ZOA zu finden.
         3. Wiederholen Sie die Schritte 2.2.1.6.3 bis 2.2.1.6.4.
         4. Bitten Sie den Patienten, "normal zu atmen".
         5. Wiederholen Sie die Messung einmal (d. h. die Schritte 2.2.1.7.1-2.2.1.7.4).
         6. Nehmen Sie den Durchschnitt der beiden Messungen und verwenden Sie diesen für den endgültigen Wert der endexspiratorischen Lokalisation des ZOA.
      8. Messung der ZOA-Exkursion
         1. Messen Sie mit einem Lineal den Abstand zwischen der gemittelten endinspiratorischen und der gemittelten endexspiratorischen Hautmarkierung in cm. Der Abstand zwischen den beiden äußeren Hautmarkierungen stellt die maximale Membranauslenkung dar (Abbildung 5C).
   2. Beurteilung des linken Hemidiaphragmas
      1. Wiederholen Sie alle Unterschritte in Schritt 2.2.1 auf der linken Brust.

Dieses Zwerchfell-Ultraschallprotokoll beginnt mit der qualitativen Beurteilung jedes Hemithorax während eines Atemzugs mit vitaler Kapazität, um jedes Hämidiaphragma in eine von drei Kategorien einzuteilen: grob intakte Exkursion, grob beeinträchtigte Exkursion oder unbestimmt. Beispiele für eine grobnormal ausgeprägte Vitalkapazitätsauslenkung des rechten und linken Hemidiaphragms sind in Video 1 bzw. Video 2 dargestellt. Beispiele für eine stark beeinträchtigte Exkursion der Vitalkapazität des rechten und linken Hemidiaphragms sind in Video 3 bzw. Video 4 dargestellt. Beispiele für eine qualitativ unbestimmte Exkursion der vitalen Kapazität des rechten und linken Hemidiaphragms sind in Video 5 bzw. Video 6 gezeigt.

Die qualitative Beurteilung dürfte ausreichen, um die Frage zu beantworten, ob in den meisten Fällen eine grobe hemidiaphragmatische Dysfunktion vorliegt. Wenn jedoch entweder die qualitative Untersuchung unbestimmte Ergebnisse liefert oder der Arzt detailliertere Daten über die Hemidiaphragmatikfunktion benötigt (z. B. um die Wirkung einer regionalen Nervenblockade auf die Hemidiaphragmafunktion im Rahmen einer Forschungsstudie zu quantifizieren), dann erfordert dieses Protokoll eine quantitative Messung der Exkursion des kranialsten Teils der ZOA. Derzeit sind die ZOA-Exkursionsnormalwerte nur selten für Validierungsdaten verfügbar.

Einige Schlussfolgerungen können jedoch aus Normalwerten einer verwandten Messung gezogen werden: Auslenkung der Membrankuppel (DoD). Es hat sich gezeigt, dass die DoD-Exkursion je nach Studie einen variablen Bereich hat. Zum Beispiel ergab eine narrative Überprüfung von Boussuges et al., dass die normale DoD-Exkursion je nach Geschlecht und Lateralität variiert ^3,13. Konkret reicht der normale Bereich der DoD-Exkursion für die Gezeitenatmung bei Männern von 1,4 cm bis 2,3 cm auf der rechten Seite und von 1,7 cm bis 2,4 cm auf der linken Seite; Bei Frauen reicht sie von 1,4 cm bis 2,7 cm auf der rechten Seite und von 1,6 bis 2,4 cm auf der linken Seite. In ähnlicher Weise liegt die normale DOD-Auslenkung bei Männern bei Männern zwischen 5,3 cm und 7,8 cm auf der rechten Seite und 5,4 cm bis 7,8 cm auf der linken Seite; Bei Frauen reicht sie von 4,7 cm bis 8,0 cm auf der rechten Seite und von 4,8 cm bis 6,4 cm auf der linken^{Seite 3,13}.

Bemerkenswert ist, dass für die quantitative Methode zur Messung der ZOA-Exkursion, die in diesem Manuskript beschrieben wird, die absoluten Normalwerte der ZOA-Exkursion noch nicht fest etabliert sind. Darüber hinaus sollten veröffentlichte Normalwerte für die DoD-Exkursionsmethode auch nicht verwendet werden, um normal von abnormal für die ZOA-Exkursionsmethode zu unterscheiden, da keine klare Formel für diese beiden Werte festgelegt wurde. Ein wesentliches Prinzip der Zwerchfellbeurteilung ist jedoch der Vergleich innerhalb des Probanden: (a) links gegen rechts, (b), vor und nach der Intervention und (c) Überwachung der Veränderungen im Laufe der Zeit. Solche Vergleiche sind mit der ZOA-Exkursionsmethode auch dann möglich, wenn für diese Technik keine veröffentlichten Normalwerte vorliegen.

Zum Beispiel haben Kim et al. vorgeschlagen, die ZOA-Exkursionsmessung zu verwenden, um Patienten in drei Kategorien von Zwerchfelldysfunktion zu sortieren, indem sie die hemidiaphragmatische Exkursion vor und nach der Intervention zur Abstumpfung des Nervus phrenicus^{verglichen 20}: i) vollständige Dysfunktion des Nervus phrenicus: entweder >75% Abnahme der ZOA-Exkursion nach der Intervention oder paradoxe Bewegung des Zwerchfells; ii) partielle Dysfunktion des Nervus phrenicus: 25–75% Abnahme der ZOA-Exkursion nach der Intervention; iii) geringe oder keine Veränderung der Zwerchfellfunktion: 0–25 % Abnahme der ZOA-Exkursion nach der Intervention.

Abbildung 1: Darstellung des qualitativen Bewertungsprotokolls der Grobmembranauslenkung. Beachten Sie die anatomische Darstellung des Zwerchfells (hellgrüne Linie), das über der Leber (links) und der Milz (rechts) liegt. Um das Zwerchfell für die qualitative Beurteilung sichtbar zu machen, sollte die krummlinige Sonde an der mittleren Achsellinie platziert werden, wobei der Strahl auf die koronale Ebene des Körpers ausgerichtet ist und der Patient sich in einer halbliegenden Position befindet. Nachdruck mit Genehmigung von masterthemachines.com. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Qualitative Erfassung der Zwerchfellauslenkung. (A) Korrekte Positionierung der Sonde mit dem Niederfrequenzwandler (krummliniges oder Sektor-Array) an der rechten oder linken Flanke^{im 5–} 7. Interkostalraum, der mittleren Achsellinie, und dem Sondenindikator, der nach kranial zeigt. (B) Identifizierung des rechten Hemidiaphragmas im B-Modus während der qualitativen Beurteilung. Das Zwerchfell ist als helles echoarmes Band über der Leber sichtbar. Für eine optimale Sicht sollte die Untermembranwirbelsäule sichtbar sein. (C) Identifizierung des linken Hemidiaphragmas im B-Modus während der qualitativen Beurteilung. Hier ist die Milz anstelle der Leber zu sehen. Sobald das Zwerchfell zunächst sichtbar gemacht ist, kann die Bewegung des Zwerchfells beobachtet werden, um eine grobe hemidiaphragmatische Dysfunktion zu beurteilen. Unter Video 1, Video 2, Video 3, Video 4, Video 5 und Video 6 finden Sie Beispiele für normale, abnormale und unbestimmte Membranauslenkungen sowohl rechts als auch links. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Darstellung des Protokolls zur quantitativen Bewertung der ZOA-Exkursion. Man beachte die anatomische Darstellung des endexspiratorischen Zwerchfells als dunkelblaue Linie und des endinspiratorischen Zwerchfells als hellblaue Linie. Um die ZOA für die quantitative Beurteilung zu visualisieren, sollte die lineare Sonde an der mittleren Achsellinie platziert werden, wobei der Strahl senkrecht zum Rumpf ausgerichtet ist und der Patient sich in einer halbliegenden Position befindet. Nachdruck mit Genehmigung von masterthemachines.com. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Ultraschallbeurteilung der ZOA-Exkursion. (A) Korrekte Positionierung der Sonde, wobei der hochfrequente (lineare) Schallkopf an der rechten oder linken Flanke an der mittleren Achsellinie auf Höhe des achten oder neunten Interkostalraums platziert ist, wobei die Sondenanzeige nach kephalad in Richtung des Kopfes des Patienten zeigt. (B) Identifizierung der ZOA, die als der laterale Teil des Zwerchfells definiert ist, der am Brustkorb befestigt ist. Im Ultraschall ist sie am Übergangspunkt von Zwerchfell und Pleura zu erkennen, hier zentriert zwischen zwei Rippenräumen. (C) Der cephaladischste Aspekt der ZOA, der wiederum dem Rippenzwischenraum entspricht, der gleichzeitig belüftete Lunge und Zwerchfell zeigt. Hier ist das charakteristische dreischichtige Erscheinungsbild des Zwerchfells zu sehen, mit der oberflächlichen echoarmen parietalen Pleura äußerlich, der mittleren reflexionsarmen Muskelschicht und dem tiefen echoarmen Peritoneum. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5: Markierung und Messung der ZOA-Exkursion. (A) Sobald die ZOA nach vollständiger Ausatmung aus einem Atemzug mit vitaler Kapazität identifiziert ist, wird eine senkrechte Linie von der Mitte der Sonde gezeichnet, um die anfängliche Position der endexspiratorischen ZOA zu markieren. (B) Sobald die Schritte wiederholt sind und der ZOA nach dem Ausatmen aus einem zweiten Atemzug mit Vitalkapazität wieder identifiziert wird, wird eine neue Linie von der Mitte der Sonde gezeichnet. Dies ist die zweite identifizierte Lokalisation der endexspiratorischen ZOA. Anschließend wird der Abstand zwischen den beiden Messungen gemittelt, und die Mittellinie wird als Endwert der endexspiratorischen Position des ZOA verwendet. Die gleichen Schritte werden wiederholt, um die endinspiratorischen Markierungen des ZOA zu erhalten. Die endinspiratorische und die endexspiratorische Markierung können in beliebiger Reihenfolge erhalten werden. (C) Der Abstand zwischen der gemittelten endexspiratorischen und der gemittelten endinspiratorischen Hautzeichnung wird mit einem Lineal in Zentimetern gemessen. Dieser Abstand stellt die quantifizierte Membranauslenkung dar. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6: Sondenmanöver zur Überwindung von Rippenverschattungen. Die lineare Sonde kann zur ZOA-Identifizierung zwischen zwei Rippenräumen gedreht werden, falls eine Rippe die Position des ZOA verdeckt. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Video 1: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem rechten Hemidiaphragma zentriert ist und eine qualitativ normale Zwerchfellauslenkung während der Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 2: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem linken Hemidiaphragma zentriert ist und eine qualitativ normale Zwerchfellauslenkung während der Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 3: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem rechten Hemidiaphragma zentriert ist und das grobe Fehlen einer Zwerchfellauslenkung während der versuchten Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 4: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem linken Hemidiaphragma zentriert ist und das völlige Fehlen einer Zwerchfellauslenkung während der versuchten Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 5: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem rechten Hemidiaphragma zentriert ist und eine stark submaximale (unbestimmte) Auslenkung des Zwerchfells während der versuchten Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 6: Koronale Ansicht, die mit einem niederfrequenten Schallkopf aufgenommen wurde, der auf dem linken Hemidiaphragma zentriert ist und eine stark submaximale (unbestimmte) Auslenkung des Zwerchfells während der versuchten Vitalatmung zeigt. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 7: Koronale Ansicht, die mit einem hochfrequenten linearen Schallkopf aufgenommen wurde, der die normale Bewegung des kranialsten Teils der ZOA während der Gezeitenatmung zeigt. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 8: Koronale Ansicht, die mit einem hochfrequenten linearen Schallkopf aufgenommen wurde, der zeigt, wie der Schallkopf kaudal gleitet, um der normalen Bewegung des kranialsten Teils der ZOA während einer Vitalkapazitätsatmung zu folgen. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Video 9: Koronale Ansicht, die mit einem hochfrequenten linearen Schallkopf aufgenommen wurde, die zeigt, wie der kranialste Teil der ZOA bei der Endinspiration durch einen Rippenschatten verdeckt sein kann. Abkürzung: ZOA = Zone der Apposition. Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.

Ergänzende Datei 1: Referenz zum Anzeigen der wichtigsten Standbilder aus jedem Video. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

POCUS bietet klare Vorteile für die Zwerchfellbeurteilung, einschließlich Portabilität, Nicht-Invasivität und Echtzeit-Bildgebungsfunktionen. Diese Stärken können mit diesem praktikablen und zugänglichen Protokoll genutzt und in einer Vielzahl von klinischen Umgebungen angewendet werden. Dieses Protokoll beginnt mit einer qualitativen Beurteilung der Zwerchfellexkursion, um die Frage zu beantworten, ob eine grobe hemi-zwerchfellische Dysfunktion vorliegt. Wenn die Antwort unklar ist oder spezifischere Informationen benötigt werden, sorgt der zweite Schritt des Protokolls für Klärung durch quantitative Messung der Exkursion des ZOA. Diese Messungen können bei der klinischen Entscheidungsfindung helfen, indem sie einen Vergleich der Lateralität innerhalb des Probanden, vor und nach der Intervention oder die Bewertung der Veränderung im Laufe der Zeit nutzen.

Traditionell stützt sich die Zwerchfellbeurteilung auf Methoden wie Röntgenaufnahmen des Brustkorbs, Fluoroskopie, CT-Bildgebung, Leitungsuntersuchungen des Nervus phrenica und transdiaphragmatische Druckmessungen. Diese Techniken liefern zwar wertvolle Informationen, sind aber oft zeitintensiv, kostspielig, nicht portabel und bieten manchmal nur statische Bildgebung². Ultraschall bietet Vorteile gegenüber diesen Mängeln. Insbesondere gibt es einige fortschrittliche Ultraschallansätze für die Zwerchfellbeurteilung, die zweidimensionale Speckle-Tracking-Bildgebung und Scherwellen-Elastographie beinhalten. Diese Ansätze bewerten die gewebemechanischen Eigenschaften des Zwerchfells und haben experimentelle Beweise für ihre Gültigkeit³. Speckle-Tracking und Scherwellen-Elastographie erfordern jedoch fortgeschrittene Sonographie-Fähigkeiten und -Geräte, die dem normalen Arzt nur selten zur Verfügung stehen.

Alternativ haben sich viele Autoren für die Verwendung von quantitativem POCUS zur Beurteilung der Zwerchfellfunktion ausgesprochen. Wie in der Einleitung erläutert, sind die beiden Techniken, die traditionell zu diesem Zweck verwendet werden, die Messung der DoD-Auslenkung und die Zwerchfellverdickung. Diese Protokolle sind gut beschrieben und ihre klinische Korrelation wird weiterhin erforscht 3,6,13,21. Vor kurzem wurden Protokolle veröffentlicht, die die Methoden zur Beurteilung der Zwerchfelldicke und der Verdickungsfraktion sowohl bei gesunden als auch bei kritisch kranken Patienten vereinfachen und es ermöglichen, diese Protokolle für Ärzte mit grundlegenden Ultraschallkenntnissen zugänglich zu machen²¹.

In den letzten Jahren hat die Bewertung der Zwerchfellfunktion bei kritisch kranken Patienten an Aufmerksamkeit gewonnen, da ihre wesentliche Rolle bei der Beurteilung der respiratorischen Ergebnisse immer deutlicher wird. Patienten, die mechanisch beatmet werden müssen, können eine Zwerchfellausfallatrophie und eine verminderte Kontraktionskraft entwickeln, was mit einer erhöhten Mortalität in Verbindung gebracht wurde ^6,22. Eine Zwerchfellhypotrophie kann bereits 24 Stunden nach Beginn der mechanischen Beatmung auftreten¹¹. Daher ist die frühzeitige Erkennung von Funktionsstörungen des Zwerchfellmuskels mit nicht-invasiven Instrumenten wie POCUS von entscheidender Bedeutung. Eine Studie von Goligher et al. zeigte, dass bei mechanisch beatmeten Patienten die POCUS-Beurteilung der Dicke des rechten Hemidiaphragmas sowohl machbar als auch reproduzierbar sein kann²³. Sie stellten jedoch fest, dass Messungen der Dicke des linken Hemidiaphragmas und der Verdickungsfraktion bilateral nicht reproduzierbar waren. Sowohl die Membranverdickung als auch die DoD-Auslenkung sind durch die schlechte Interoperator-Zuverlässigkeit und die Messdispersion^{begrenzt 2,15,16}.

Darüber hinaus besteht kein Expertenkonsens darüber, welcher Ultraschallmodus für die Messung der Zwerchfelldicke am besten geeignet ist (B-Modus vs. M-Modus) und an welchem Punkt des Atemzyklus die Messung optimal ist¹⁸. Zusätzlich zu den Herausforderungen für den Bediener können auch die Patienten selbst verwirrend sein. Bei kritisch kranken Patienten ist es entscheidend, sowohl die Pathologie als auch die Physiologie des Patienten zu berücksichtigen. Zum Beispiel können chronische Erkrankungen wie chronisch obstruktive Lungenerkrankungen, interstitielle Lungenerkrankungen oder neuromuskuläre Erkrankungen eine verminderte Zwerchfellbeweglichkeit verursachen, während Patienten mit kongestivem Gesundheitsversagen und Mukoviszidose abnormal verdickte Zwerchfelle aufweisen können ^6,13. Darüber hinaus kann sich die Überdruckbeatmung auf die sonographischen Messungen auswirken, indem sie zu einer verringerten Membranauslenkung und einer geringeren Verdickung führt¹⁸.

Daher besteht ein ungedeckter Bedarf an einem einfachen, reproduzierbaren Bildaufnahmeprotokoll für Zwerchfellultraschall, das am Point-of-Care durchgeführt werden kann. Um diesen ungedeckten Bedarf zu decken, haben wir ein evidenzbasiertes Protokoll entwickelt, das in einem zweistufigen Prozess auf Zwerchfelldysfunktion screent: zunächst qualitativ und dann, falls erforderlich, quantitativ, wobei letzterer Schritt mit einer neu validierten Methode zur Messung der Exkursion des kranialsten Teils der ZOA durchgeführt wird.

Die qualitative Beurteilung der Zwerchfellbewegung ist eine etablierte Technik, über die bereits in den 1970er Jahren in der Literatur berichtet wurde³. Die qualitative Auswertung im B-Modus-Ultraschall erfordert keine Berechnungen und kann oft eine binäre Antwort liefern (ja oder nein auf die Frage, ob eine grob normale Zwerchfellauslenkung vorliegt). Variationen des qualitativen Ansatzes wurden in mehreren Studien getestet und als nützlich für die Beurteilung der groben Asymmetrie der hemidiaphragmatischen Funktion befunden 2,3,5,6,13,18,23.

In Fällen, in denen ein erstes qualitatives Screening keine schlüssigen Daten über die Funktion jedes Hemidiaphragmas liefert, geht unser vorgeschlagenes Protokoll zu einem kürzlich validierten quantitativen Ansatz über: Messung der Exkursion des kranialsten Teils der ZOA. Diese Technik wurde erstmals 2017 von El-Boghdadly beschrieben und anschließend von Kim et al. im Jahr 2019 zum Screening auf Zwerchfelldysfunktion nach Blockaden des Nervus superior eingesetzt^19,20. In jüngerer Zeit wurde diese Technik im Jahr 2023 getestet und validiert: Da Conceicao et al. verglichen diese neuartige Methode sowohl mit der Messung der DoD-Exkursion als auch mit der Messung der Zwerchfellverdickungsfraktion bei 75 Patienten¹⁷. Die Autoren fanden heraus, dass die Messung der Exkursion des kranialsten Teils der ZOA-Exkursion im Vergleich zur DoD-Methode einen signifikant höheren Erfolg bei der Messung der Exkursion beider Hemidiaphragmen hatte. Die ZOA-Methode hatte eine beidseitige Erfolgsquote von 100 %, während die DoD-Methode nur in der Lage war, die Zwerchfellauslenkung in 98,7 % auf der rechten und in 35 % der Fälle auf der linken Seite zu messen. Während die Methode der Verdickungsfraktion einen 100%igen Erfolg bei der Messung beider Membranen zeigte, korrelierten die mit dieser Methode erzeugten Werte der linken und rechten Verdickungsfraktion weder bei den Patienten noch mit den Exkursionsmessungen, die mit den DoD- und ZOA-Methoden durchgeführt wurden. Für die Methode der Verdickungsfraktion gibt dieser Mangel an Korrelation sowohl mit anderen Methoden zur Beurteilung der Zwerchfellfunktion als auch zwischen dem linken und dem rechten Hemidiaphragma bei den Probanden Anlass zu Bedenken hinsichtlich der Gesamtvalidität dieser Methode als diagnostisches Instrument.

Da die ZOA-Exkursionsmethode für die meisten Anbieter noch neu und unbekannt ist, können einige Vorschläge zur Fehlerbehebung helfen, die Erfolgswahrscheinlichkeit zu erhöhen. Erstens ist die Verwendung eines systematischen Ansatzes, wie er in diesem Protokoll beschrieben wird, von entscheidender Bedeutung. Zweitens, da die Erstidentifizierung des ZOA eine Herausforderung sein kann, ist es wichtig, die korrekte Positionierung der Sonde sicherzustellen und bekannte anatomische Orientierungspunkte zu identifizieren. Die Sonde sollte sich zwischen der vorderen und mittleren Achsellinie befinden, und die Rippenräume sollten auf dem Bildschirm zentriert sein. Die ZOA ist an ihrem charakteristischen dreischichtigen Aussehen zu erkennen und befindet sich in der Regel in einer Tiefe von 1,5-3 cm (abhängig vom BMI des Patienten) und häufig unterhalb des kostophrenen Winkels bei Inhalation ^2,16. Wenn die ZOA nicht identifiziert wird, gibt es zwei Möglichkeiten, dass sie hinter einem Rippenschatten verborgen ist (Video 9) oder ständig von der Lunge verdeckt wird, die sich in das Feld^{bewegt 19}. Die erste Möglichkeit kann behoben werden, indem der Schallkopf schräg gedreht wird, um ihn an den Interkostalräumen zwischen den Rippen auszurichten (Abbildung 6). Die zweite Möglichkeit kann durch Schieben in einen kaudaleren Interkostalraum angegangen werden.

Trotz seiner zahlreichen Vorteile hat dieses Membran-POCUS-Protokoll einige Einschränkungen. Zunächst erfordert das Protokoll die Visualisierung des kranialsten Teils der ZOA, was bei diffusem subkutanem Emphysem, Verbänden, Drainagen, Schläuchen oder Bindern möglicherweise nicht möglich ist. Zweitens wurde die ZOA-Exkursionsmethode bisher nur in einer einzigen Studie gegen alternative Ansätze getestet¹⁵. Obwohl diese einzelne Studie die relative Überlegenheit der ZOA-Exkursion gegenüber zwei traditionellen quantitativen Ansätzen für Zwerchfell-POCUS zeigte, wurde die ZOA-Methode nicht gegen einen Goldstandard wie die fluoroskopische Beurteilung der Zwerchfellfunktion getestet. Ein solcher Vergleich mit einem Goldstandard ist erforderlich, um normale und abnormale Werte für den ZOA-Exkursionsansatz besser definieren zu können. Darüber hinaus wurde dieses Protokoll aufgrund seiner Neuartigkeit noch nicht mit den klinischen Ergebnissen korreliert. Bis die normativen Werte der ZOA-Methode jedoch fest etabliert sind, kann diese Technik immer noch nützlich sein, um das Ausmaß der Asymmetrie in der Hemidiaphragmatischen Funktion in einer Vielzahl von klinischen Situationen zu quantifizieren, in denen die qualitative Bewertung allein unbestimmt ist. Drittens liefert diese Bewertung verallgemeinerte Informationen über die Zwerchfellfunktion, aber es fehlt die Spezifität, um Informationen über Krankheitszustände wie Fibrose oder genaue Messungen der Kontraktilität zu liefern. Schließlich ist ein grundlegendes Maß an POCUS-Kenntnissen erforderlich, um dieses Protokoll erfolgreich in der klinischen Praxis anwenden zu können. Diese Methoden erweisen sich jedoch als einfacher als frühere POCUS-Messungen der Zwerchfelldysfunktion (DoD-Exkursion und Zwerchfellverdickung), da sie weniger Messungen und weniger Vertrautheit mit der Knobologie erfordern. Darüber hinaus kann die Beherrschung dieser Methode durch Schulungen schnell erreicht werden. Durch die Befolgung des skizzierten Protokolls und der Strategien zur Fehlerbehebung kann eine reproduzierbare Beurteilung des Zwerchfells für den durchschnittlichen Arzt mit einfachen Ultraschallgeräten, die am Behandlungsort verfügbar sind, möglich werden.

Wir haben keine relevanten Offenlegungen oder Interessenkonflikte.

Vielen Dank an Dr. Fintan Hughes für die Unterstützung beim Fotografieren.