Die nichtinvasive Darstellung und Quantifizierung der plazentaren Durchblutung im Verlauf der Schwangerschaft, bei intrauteriner Wachstumsrestriktion und intrauterinem Fruchttod

Zusammenfassung

Fragestellung: Der Power-Doppler ist aufgrund seiner Sensitivität in der Lage, die Mikrozirkulation detaillierter zu untersuchen. Ein von uns interdisziplinär entwickeltes Programm zur weitergehenden Analyse der Power-Doppler-Originalsequenzen ist in der Lage, nichtinvasiv die parenchymatöse Durchblutung der Plazenta darzustellen und zu quantifizieren.

Methodik: Untersucht wurden Patientinnen während des 1. Trimenons (n = 8) und des 3. Trimenons (Gestationsalter bei der Geburt > 37. Woche; Geburtsgewicht > 3000 g; vaginale Entbindung oder primäre Sectio ohne Zeichen des „fetal distress“; n = 15), Fälle mit hochgradiger intrauteriner Wachstumsretardierung (Gestationsalter bei der Geburt < 35. Woche; Geburtsgewicht < 1500 g; Sectio mit Zeichen des „fetal distress“; n = 5) und intrauterinem Fruchttod (n = 3), während der Wehentätigkeit (n = 3) und vor und nach betamimetischer Behandlung zur intravenösen Tokolyse (n = 3). Zusätzlich wurde der Einfluss der maternalen Atmung auf die Plazentadurchblutung (n = 20) analysiert. Die störungsfrei aufgenommenen Power-Doppler-Originalsequenzen wurden auf ein digitales Videogerät und dann auf eine Linux-Workstation überspielt. Intensitäten und Anzahl der Farbpixel erscheinen in einem 3D-Diagramm für eine beliebige Anzahl von Bildern.

Ergebnisse: Im Regelfall zeigte sich ein Diagramm mit einem höheren Gipfel im Bereich geringer Intensitäten (prä- und postkapilläre Blutgefäße/intervillöser Raum) und ein niedrigerer Gipfel bei höheren Intensitäten (fetale Stammzottenblutgefäße). Im 1. Trimenon war der niedrige Gipfel relativ höher. Im 3. Trimenon war dieser Gipfel nur noch in Einzelfällen nachweisbar. Bei schwerer Plazentainsuffizienz zeigte sich kein Unterschied zur ungestörten Schwangerschaft. Im Falle des intrauterinen Fruchttods ließen sich keine Intensitäten nachweisen. Wehentätigkeit verminderte den Gipfel geringer Intensitäten deutlich. Eine betamimetische Behandlung änderte die Datenpräsentation im 3D-Diagramm nicht. Der Atmungseinfluss auf die plazentare Durchblutung war ausgeprägt und könnte Hinweise auf eine schwere Plazentainsuffizienz liefern.

Schlussfolgerung: Das 3D-Diagramm kann offensichtlich nicht zwischen einer ungestörten und einer Risikogravidität unterscheiden. Durch die Analyse des Atmungseinflusses ist jedoch die Diagnose einer schweren Plazentainsuffizienz möglich. Hier sollte durch die Etablierung eines standardisierten Tests die Möglichkeit zur routinemäßigen Überprüfung der plazentaren Leistungsfähigkeit geschaffen werden.

Abstract

Purpose: Amplitude-coded Doppler sonography (“power Doppler”) has improved sensitivity and is able to detect blood flow from the microcirculation. Using a programme that was developed interdisciplinarily by Aachen University, we are able to display and quantify colour coded pictures of parenchymatous placental blood flow for further analysis. This technique was evaluated for clinical application.

Methods: We examined patients during the 1st trimester (n = 8) and the 3rd trimester (gestational age > 37 wks; birth weight > 3000 g; caesarean delivery because of fetal distress; n = 15), cases complicated by severe IUGR (gestational age < 35 wks; birth weight < 1500 g; vaginal or caesarean delivery without signs of fetal distress; n = 5) and IUD (n = 3), during labour (n = 3) and before and after intravenous medication with betamimetic tocolytic drugs (n = 3). In addition, we investigated the effect of maternal breathing on placental blood flow (n = 20). Artefact-free sequences of colour coded images were stored on a digital video recorder and transferred to a Linux workstation. Frequencies of intensities of colour pixels were displayed using 3 D-diagrams.

Results: The common diagram showed a larger peak of lower intensities (pre- and postcapillary blood vessels/intervillous space) and a smaller peak of greater intensities (fetal stem villi blood vessels). During the 1st trimester the peak of greater intensities was increased compared to later stages of pregnancy. During the 3rd trimester this peak occurred only in some rare cases. There was no difference between normal and high risk pregnancies. In cases complicated by IUD no intensities were detectable. There was an impressive decrease of all intensities during labour. Tocolytic drugs did not change the diagrams. Placental blood flow was dramatically influenced by maternal breathing and this finding was even more clearly seen in cases complicated by severe IUGR.

Conclusion: Using the “normal” 3 D-diagram it is not possible to differentiate between normal and high risk pregnancies; using a “breathing” 3 D-diagram the loss of intensities during inspiration seems to indicate severe IUGR. The examination of placental blood flow using our programme should be extended by a standardised “breathing test”.

Schlüsselwörter

Power-Doppler-Sonographie - Mikrozirkulation - Plazentadurchblutung - Quantifizierung der Blutflussdarstellung

Key words

Power Doppler - microcirculation - placenta - quantification of blood flow signals

Literatur

• 1 Bude R O, Rubin J M, Adler R S. Power versus conventional color Doppler sonography: Comparison in the depiction of normal intrarenal vasculature.  Radiology. 1994;  192 777-780
• 2 Jörn H, Rath W. Power-Dopplersonographie: Eine neue vielversprechende Methode zur Beurteilung der Organdurchblutung - erste Ergebnisse in Gynäkologie und Geburtshilfe.  Geburtsh Frauenheilk. 2000;  60 117-124
• 3 Wurdack I, Kahn N. Quantifizierung der Blutflußgeschwindigkeiten in der Plazenta aus farbcodierten Dopplerultraschallsequenzen. RWTH Aachen; Studienarbeit, Fachbereich Informatik der RWTH 1997
• 4 Jörn H, Wirtz J, Kahn N, Schwann R, Rath W. Gerätetechnische und patientenbedingte Einflüsse auf die Darstellbarkeit und Quantifizierung der Plazentadurchblutung in der normalen Schwangerschaft.  Geburtsh Frauenheilk. 2004;  64 387-394
• 5 Jörn H, Kahn N, Klein B, Schmid-Schönbein H, Rath W. Analysis of the inter- and intravillous placental blood circulation in high-risk pregnancies before and after the hemodilution therapy using the colour-angio-mode.  Clin Hemorheol Microcirc. 2000;  22 205-214
• 6 Dubiel M, Kozber H, Debniak B, Breborowicz G H, Marsal K, Gudmundsson S. Fetal and placental power Doppler imaging in normal and high-risk pregnancy.  Eur J Ultrasound. 1999;  9 223-230
• 7 Kollmann C, Turetschek K, Mostbeck G. Amplitude-coded colour Doppler sonography: physical principles and technique.  Eur J Radiol. 1998;  8 649-656
• 8 Toshiba Medical Systems .Operation manual for diagnostic ultrasound system (Model SSA-270 A). Toshiba Corporation. 1992
• 9 Jörn H, Kahn N, Baumann M, Rath W, Schmid-Schönbein H. Complexity analysis of placental blood flow in normal and high-risk pregnancies.  Clin Hemorheol Microcirc. 2002;  26 277-294
• 10 Borell U, Fernström I, Westman A. Eine arteriographische Studie des Plazentakreislaufs.  Geburtsh Frauenheilk. 1958;  18 1-9
• 11 Burchell R C. Arterial blood flow into the human intervillous space.  Am J Obstet Gynecol. 1967;  98 303-311
• 12 Rekonen A, Luotola H, Pitkänen M, Kuikka J, Pyörälä T. Measurement of intervillous and myometrial blood flow by intravenous 133Xe method.  Br J Obstet Gynaecol. 1976;  83 723-728
• 13 Assali N S, Rauramo L, Peltonen T. Measurement of uterine blood flow and uterine metabolism.  Am J Obstet Gynecol. 1960;  79 86-98
• 14 Lippert T H, Cloeren S E, Fridrich R, Hinselmann M. Continuous recording of uteroplacental blood flow volume in the human.  Acta Obstet Gynec Scand. 1973;  52 131-134
• 15 Orden M R, Gudmundsson S, Kirkinen P. Intravascular ultrasound contrast agent: An aid in imaging intervillous blood flow?.  Placenta. 1999;  20 235-240
• 16 Schaaps J P. Assessment of the retroplacental network in 3-D colour Doppler and in the routine 2-D colour. Maastricht; Euregio Ultrasound Symposium, June 2002
• 17 Kingdom J CP, Kaufmann P. Oxygen and placental villous development: Origins of fetal hypoxia.  Placenta. 1997;  18 613-621
• 18 Macara L, Kingdom J CP, Kohnen G, Bowman A W, Greer I A, Kaufmann P. Elaboration of stem villous vessels in growth restricted pregnancies with abnormal umbilical artery Doppler waveforms.  Br J Obstet Gynaecol. 1995;  102 807-812
• 19 Greiss F C, Gobble F L. The uterine vascular bed. Effect of sympathetic nerve stimulation on the uterine vascular bed.  Am J Obstet Gynecol. 1967;  97 962-967
• 20 Macara L, Kingdom J CP, Kaufmann P. Control of the fetoplacental circulation.  Fetal Maternal Med Rev. 1993;  5 167-179