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In der „normalen“ Untersuchung von außen (transthorakale Echokardiographie) ist das PFO aufgrund seiner geringen Größe nicht zu erkennen. Durch die Gabe von Echokontrastmittel kann man allerdings manchmal den Übertritt von Kontrastbläschen von rechts nach links nachweisen.
In seltenen Fällen können auch Bläschen verzögert über andere Wege vom rechten in das linke Herz gelangen, so z.B. über die normale Lungenstrombahn oder über Gefäßfisteln in der Lunge.
Die Methode der Wahl um ein PFO zu diagnostizieren ist die transösophageale Echokardiographie (Schluckecho). Die Speiseröhre verläuft direkt hinter den Vorhöfen, so dass das Vorhofseptum aus der Nähe in sehr guter Auflösung untersucht werden kann. Auch hierbei wird Echokontrastmittel in die Vene gespritzt, um den Kontrastübertritt vom rechten in den linken Vorhof nachzuweisen. Mit dieser Untersuchung kann auch nach anderen Embolieursachen wie Gerinnseln im linken Vorhofohr gesucht werden.