Untersuchung der Gefäßsteifigkeit von Aorta und Vena cava mittels Ultraschallelastografie

Abstract

Ziel dieses Promotionsvorhabens ist die Evaluation der Bestimmung einer effektiven Gefäßsteifigkeit von Aorta abdominalis und Vena cava inferior mittels zeitharmonischer Ultraschallelastografie. Methodik An einem Kollektiv aus 20 jungen, gesunden Probanden wurde der Einfluss einer oralen Hydratation und einer Autotransfusion durch Beinhochlagerung („passive leg raising“) auf die Messung der Scherwellengeschwindigkeit der Aorta abdominalis und Vena cava inferior untersucht. Bestimmt wurden Blutdruck, Pulswellen- geschwindigkeit, das Schlagvolumen, das Herzzeitvolumen und der Durchmesser der Vena cava inferior. Aus diesem wurde der Kollapsibilitätsindex („Collapsibility Index“) berechnet. Mittels zeitharmonischer Ulatraschallelastografie wurde die effektive Gefäßsteifigkeit von Aorta abdominalis und Vena cava inferior bestimmt. Der Einfluss der oralen Hydratation und der Autotransfusion auf die Scherwellengeschwindigkeit von Aorta und Vena cava inferior und auf die morphologischen Veränderungen des Durchmessers der Vena cava inferior, wurden mittels t-Test für verbundene Stichproben ermittelt. An 12 Probanden fand eine Überprüfung der Inter- und Intraobservervariabilität statt. Das Signifikanzniveau wurde auf alpha kleiner/gleich 0,05 festgelegt. Ergebnisse Es wurde eine Erhöhung der Scherwellengeschwindigkeit der Vena cava von 1,70 ± 0,10 m/s im nüchternen Zustand auf 1,83 ± 0,10 m/s in Folge der Autotransfusion und auf 1,87 ± 0,94 m/s infolge der oralen Hydratation sowie auf 1,95 ± 0,08 m/s nach Hydratation und Autotransfusion (p < 0,001) beobachtet. Die Scherwellengeschwindigkeit der Aorta änderte sich infolge der oralen Hydratation nicht signifikant: so betrug sie im nüchternen Zustand 2,14 ± 0,13 m/s und nach Hydratation 2,15 ± 0,16 m/s (p = 0,792). Der Kollapsibilitätsindex nahm vom nüchternen Zustand von 57,9 ± 12,8 % auf 48,6 ± 13,3 % durch die Autotransfusion (p < 0,001) und auf 40,2 ± 12,0 % durch die orale Hydratation (p < 0,001) und auf 34,5 ± 11,7 % nach Hydratation und Autotransfusion ab (p = 0,002). Die orale Hydratation zeigte keinen Einfluss auf den systolischen (p = 0,067) oder diastolischen (p = 0,388) Blutdruck, die Pulswellengeschwindigkeit (p = 0,086) oder das Herzminutenvolumen (p = 0,549). Das Schlagvolumen jedoch nahm infolge der Hydratation von nüchtern 61,7 ± 9,7 ml auf 67,9 ± 9,6 ml zu (p = 0,031). Schlussfolgerung Mittels zeitharmonischer Ultraschallelastografie kann die effektive Gefäßsteifigkeit der Aorta abdominalis und der Vena cava inferior an einem Kollektiv von jungen, gesunden Probanden ermittelt werden. Infolge einer oralen Hydratation sowie einer Autotransfusion durch Beinhochlagerung steigt die Scherwellengeschwindigkeit der Vena cava inferior als effektive Gefäßsteifigkeit signifikant an, während die Gefäßsteifigkeit der Aorta durch die Hydratation nicht beeinflusst wird. Die niedrige Inter- und Intraobservervariabilität sprechen für eine hohe Testgüte.

Aim of this study was to evaluate the feasibility of time-harmonic ultrasound elastography to determine an effective vascular stiffness of the abdominal aorta and the inferior vena cava (IVC). Methods In a collective consisting of 20 young, healthy volunteers the influence of oral hydration as well as the influence of autotransfusion (“passive leg raising”) on the measurement of the shear wave speed of abdominal aorta and IVC were examined. The blood pressure, pulse wave velocity, stroke volume, cardiac output and diameter of the IVC were quantified. The collapsibility index was calculated by minimum and maximum diameter of the IVC. By time harmonic ultrasound elastography an effective vascular stiffness of abdominal aorta and IVC was measured. The influence of oral hydration and autotransfusion on shear wave speed of abdominal aorta and IVC and on morphological alterations of the diameter of the vena cava inferior were determined by t-test for paired samples. In 12 subjects inter- and intraobserver variability were determined. The level of significance was set at alpha lower/equal 0,05. Results An increase of the shear wave speed of the IVC from 1,70 ± 0,10 m/s in the fasting state to 1,83 ± 0,10 m/s by autotransfusion and to 1,87 ± 0,94 m/s by oral hydration and to 1,95 ± 0,08 m/s by oral hydration and autotransfusion (p < 0,001) was observed. Shear wave speed of the abdominal aorta did not increase by oral hydration: in the fasting state it was 2,14 ± 0,13 m/s and after hydration it was 2,15 ± 0,16 m/s (p = 0,792). The collapsibility index decreased from 57,9 ± 12,8 % in the fasting state to 48,6 ± 13,3 % by autotransfusion (p < 0,001) and to 40,2 ± 12,0 % by oral hydration (p < 0,001) and to 34,5 ± 11,7 % by oral hydration and autotransfusion (p = 0,002). Oral hydration had no significant influence on systolic (p = 0,067) and diastolic (p = 0,388) blood pressure, on pulse wave velocity (p = 0,086), or cardiac output (p = 0,549). But stroke volume increased due to oral hydration from 61,7 ± 9,7 ml in a fasting state to 67,9 ± 9,6 ml after hydration (p = 0,031). Conclusion Time-harmonic ultrasound elastography allows to determine an effective vascular stiffness of abdominal aorta and IVC in a collective of young, healthy volunteers. The shear wave speed as equivalent for vascular stiffness of IVC raises significantly due to oral hydration and autotransfusion by passive leg raising whilst oral hydration does not influence shear wave speed of the abdominal aorta. Time-harmonic ultrasound elastography of abdominal aorta and inferior vena cava shows a low inter- and intraobserver variability, demonstrating a high test-quality.