Wie funktioniert Ultraschall?

von Dr. Christian Braun

Siehe auch Ultraschall-Untersuchungen.

Sonographie – Bilder durch Ultraschall 

Seit ca. 1965 wird die Ultraschalluntersuchung im medizinischen Bereich gezielt eingesetzt und zu einem immer wichtigeren Verfahren. Durch eine schnelle Verfügbarkeit, geringe Kosten und gute Aussagekraft hat sie einen hohen Stellenwert in der Diagnostik eingenommen. Ohne grösseres Risiko für den Patienten können Organe in variablen Ebenen und sogar Bewegungsabläufe dargestellt werden. Die technische Weiterentwicklung erlaubt seit ca. 1986 auch die Beurteilung von Organdurchblutung und Herzfunktion. In Zukunft werden weitere Möglichkeiten durch den Einsatz von Signalverstärkern und die 3-D-Sonographie hinzukommen.

Die Erkenntnisse der Ultraschalluntersuchung beeinflussen häufig die weitere Diagnostik und Therapie des Patienten. Im Rahmen der radiologischen Untersuchungen ergänzt sie andere bildgebende Verfahren wie Computertomographie und Magnetresonanztomographie

Grundlagen:

Die physikalischen und technischen Grundlagen sollen hier nur kurz beschrieben werden.

Ausserhalb der medizinischen Diagnostik kennt man Ultraschall (Schallwellen über 20000 Hz) als Orientierungshilfe bei Fledermäusen und in der Schifffahrt als Sonar.

In der Medizin wird das Impuls-Echo-Verfahren eingesetzt. Hierbei wird der Ultraschallkopf zunächst als Sender benutzt, der einen kurzen Ultraschallimpuls in das Gewebe abschickt. Dazu dient ein piezoelektrischer Werkstoff, der durch elektrische Spannung in Schwingungen versetzt wird. Ein Gel auf Wasserbasis sorgt für eine ungestörte Ausbreitung zwischen Sender und Gewebe. Kurz nach Abgabe des Sendeimpulses stellt sich der Ultraschallkopf automatisch auf Empfang und die vom Gewebe reflektierten Schallwellen versetzen den Werkstoff in Schwingung. Die dadurch ausgelösten elektrischen Signale werden zur Erzeugung des Ultraschallschnittbildes genutzt. Da die verschiedenen Gewebe im menschlichen Körper unterschiedlich reagieren, ist eine Differenzierung der Organe und Strukturen möglich.

Bei der farbkodierten Duplexsonographie nutzt man den Blutfluss, um weitere Informationen zu erhalten. Durch den Computer werden die Flussrichtung und –geschwindigkeit farbig wiedergegeben. Meistens bedeutet rot Fluss auf den Schallkopf zu, blau vom Schallkopf weg. Zusätzlich wird die Dynamik oft akustisch wiedergegeben.

In der Medizin werden am häufigsten Schallwellen zwischen 2 und 13 MHz verwendet. Dieser Frequenzbereich ist für den Menschen ungefährlich. Bei fortschreitender Ausbreitung und Entwicklung der Ultraschalldiagnostik werden jedoch Effekte wie Temperaturerhöhung des Gewebes und mechanische Auswirkungen kritisch diskutiert.

 

Anwendung: 

Die Ultraschalldiagnostik wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sie dient der Beurteilung des Herzens (Echokardiographie), der Gefässe (Duplexsonongraphie), der SchilddrĂĽse und der Bauch-/Beckenorgane. Weiterer Einsatz findet sich in der Gynäkologie/Geburtshilfe. 

Die Darstellung der Bauch-/Beckenorgane wird häufig routinemäßig durchgeführt und daher hier näher beschrieben.

Zur Untersuchung liegt der Patient auf dem RĂĽcken oder gegebenenfalls in Seitenlage und häufig mĂĽssen Atemkommandos befolgt werden. Jedes Organ sollte wenigstens in zwei Ebenen vollständig beurteilt werden. Neben dem Normalbefund gibt es Varianten, die nicht unbedingt eine krankhafte Veränderung darstellen. So kann ein Organ fehlen, teilweise vorhanden sein oder eine untypische Lage aufweisen. Zysten (flĂĽssigkeitsgefĂĽllte Hohlräume), Verkalkungen oder Gefässvarianten sind häufig harmlose Befunde. 

Die Ultraschalluntersuchung kann Auskunft über die Grösse (z.B. Milz, Prostata), Stoffwechselveränderungen (z.B. Leber), Infektionen (z.B. durch Viren, Bakterien, Pilze oder Parasiten), Gefässversorgung (z.B. Stauung, Aussackung, Infarkt), Verletzungen oder Veränderungen nach Operationen geben. Weiterhin erkennt man Steine (z.B. Gallenblase, Niere), Flüssigkeit oder Luft (z.B. in der Brust- oder Bauchhöhle), sowie gut- und bösartige Tumoren und eventuell deren Absiedlungen (z.B. Lymphknoten, Metastasen).

 

Die Möglichkeiten durch Ultraschall gehen ĂĽber eine reine Bildgebung deutlich hinaus. Zur genauen Beurteilung von Veränderungen ist häufig eine Gewebeprobe notwendig. Hier bietet sich die Gelegenheit, gezielte Probeentnahmen durchzufĂĽhren. Ebenso können unter Anwendung der Sonographie FlĂĽssigkeiten präzise abgelassen, Infektionshöhlen drainiert und Medikamente genau appliziert werden.

Die Entwicklungen der letzten Jahre zeigen, dass durch die stetig verbesserte Qualität der Sonographie die ohnehin wichtige Stellung im medizinischen Alltag auch in Zukunft gesichert ist und viele Patienten weiterhin von ihr profitieren werden.