Ultraschalldiagnostik: Erkundung des Körpers per Echolot

Ultraschalldiagnostik: Erkundung des Körpers per Echolot

 

Die Sonographie (Ultraschalldiagnostik) ermöglicht die Darstellung anatomischer Strukturen und Gefäßfunktionen ohne Eingriff in den Körper. Sie verwendet im Gegensatz zu den meisten anderen nichtinvasiven Darstellungstechniken, wie zum Beispiel dem Röntgen, keine schädliche Strahlung, sondern Schall, dessen Frequenz oberhalb des vom menschlichen Ohr wahrnehmbaren Bereiches liegt — Ultraschall.

 

Dabei macht sie sich das Prinzip des 1913 von Alexander Behm erfundenen Echolots für die medizinische Diagnostik zunutze. Der in den Körper eingestrahlte Ultraschall wird an Grenzflächen, an denen sich die Gewebestruktur ändert, teilweise reflektiert. Indem die Zeit bis zur Rückkehr des Echos an die Schallquelle und die Stärke des Signals gemessen werden, erhält man Informationen über die Tiefenlage und die Ausdehnung der reflektierenden Struktur. Diese Methode wurde erstmals 1942 an biologischem Gewebe angewandt und führte bereits 1950 zu den ersten medizinischen Ultraschallgeräten.

 

 Physikalische Grundlagen der Ultraschalldiagnose

 

Die Unterteilung des Schallspektrums in verschiedene Bereiche erfolgte anhand der vom Menschen wahrnehmbaren Frequenzen. Für das menschliche Ohr sind Frequenzen von einigen Hertz (Schwingungen pro Sekunde; Kurzzeichen: Hz) bis maximal 20 000 Hertz (20 kHz) hörbar. Bei Schallwellen höherer Frequenzen bis zu einer Milliarde Hertz (1 Gigahertz oder kurz: 10⁹ Hz) spricht man von Ultraschall. Im Unterschied zum Menschen sind viele Tiere in der Lage, Ultraschall wahrzunehmen und zu erzeugen. Dies wurde erstmals im 17. Jahrhundert bei Fledermäusen entdeckt, die sich mit der Aussendung und Detektion des reflektierten Signals im Raum orientieren und ihre Beute orten.

 

Obwohl sich die einzelnen Schallbereiche für das menschliche Empfinden stark unterscheiden, handelt es sich physikalisch um dasselbe Phänome: mechanische Schallwellen.

 

 Schallgeschwindigkeiten

 

Die Schallgeschwindigkeit unterscheidet sich in verschiedenen Medien zum Teil erheblich. In Luft beträgt sie beispielsweise circa 330 Meter pro Sekunde (oder rund 1200 Kilometer pro Stunde), in Wasser etwa 1500 Meter pro Sekunde und in Knochenmaterial fast 3400 Meter pro Sekunde. Sie hängt außerdem von Druck und Temperatur im Medium ab; allerdings kann diese Abhängigkeit bei Temperaturen im Bereich der Körpertemperatur vernachlässigt werden. Allgemein steigt die Schallgeschwindigkeit mit der Festigkeit des Materials an, sie ist aber unabhängig von der Frequenz, das heißt, die genannten Werte gelten sowohl für Hörschall als auch für Ultraschall.

 

 Wechselwirkung des Ultraschalls mit Gewebe

 

In der Sonographie erhält man medizinisch relevante Informationen durch die Wechselwirkung von Ultraschall mit Gewebe. Die wichtigsten Mechanismen sind hierbei Absorption, Reflexion und Brechung sowie der Doppler-Effekt.

 

Absorption der Schallwellen bedeutet, dass diese sich während ihrer Ausbreitung abschwächen. Die Ursache für die Schwächung des Ultraschallsignals sind die Reibungskräfte zwischen den Teilchen (Atomen oder Molekülen) des Ausbreitungsmediums. Die schwingenden Teilchen werden abgebremst, da ein Teil der Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird. Dieser Prozess ist stark materialabhängig. Er ist umso stärker, je zäher ein Material ist. Wasser hat zum Beispiel eine geringe Absorption, Knochengewebe eine besonders hohe. Die Absorptionsfähigkeit in Gewebe nimmt mit steigender Ultraschallfrequenz annähernd linear zu. Für größere Eindringtiefen sollten also niedrigere Frequenzen verwendet werden. Dies hat allerdings den Nachteil eines schlechteren Auflösungsvermögens, denn die Ortsauflösung nimmt mit steigender Wellenlänge ab.

 

Schallwellen werden — genau wie Lichtwellen an der Grenze zwischen Luft und Glas — an einer Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften teilweise reflektiert, es entsteht ein Echo. Der nicht reflektierte Anteil ändert seine Ausbreitungsrichtung beim Durchgang durch die Grenzfläche (Brechung). Die wichtigste akustische Eigenschaft, deren Änderung an einer Grenzfläche zu Reflexion und Brechung führt, ist die Schallimpedanz. Diese ist, analog zum elektrischen Widerstand, ein Maß für den Widerstand, den ein Medium der Ausbreitung von Schallwellen entgegensetzt. Der Kehrwert der Schallimpedanz ist die Schallleitfähigkeit. Die reflektierte Schallwelle ist umso intensiver, je größer der Unterschied der Schallimpedanzen der angrenzenden Gewebetypen ist. Daher lässt sich beispielsweise ein von Fruchtwasser umgebener Fötus mit Ultraschall gut darstellen, denn die Schallimpedanz von Wasser ist deutlich niedriger als die von Muskeln. Es gibt andererseits aber auch Tumoren, deren Schallimpedanz sich nicht von der des umliegenden Normalgewebes unterscheidet. Sie können im Ultraschallbild daher nicht erkannt werden. Bei sehr starken Unterschieden in der Schallimpedanz wird hingegen an der Grenzfläche fast die gesamte Intensität reflektiert; dies ist beispielsweise zwischen Luft und Leber der Fall. Die Folge ist, dass die Ultraschallwelle die Grenzfläche nicht überwindet, und dahinter liegende Bereiche nicht mehr dargestellt werden können, weil sie im Schallschatten liegen. Es muss darum unbedingt vermieden werden, dass sich Luft zwischen Schallsender und dem Patienten befindet, da sonst nur wenig Schallintensität vom Sender zum Patienten gelangt. Dies erreicht man durch Ankopplung des Schallsenders an den Patienten mit einer möglichst gewebeähnlichen Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser oder speziellen Ultraschall-Kontaktgelen, die auf die Haut aufgetragen werden. Die Intensität des vom Ultraschallempfänger gemessenen Echos hängt zusätzlich stark vom Winkel ab, den die Grenzfläche zur Schallrichtung einnimmt. Das Echo ist besonders stark bei Grenzflächen senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung.

 

Für die eingestrahlte Schallwelle wird je nach Fragestellung eine bestimmte, feste Frequenz verwendet. Die Frequenz der reflektierten Schallwelle kann sich von dieser aber unterscheiden, und zwar, wenn sich das reflektierende Objekt bewegt: Dies beruht auf dem Doppler-Effekt. Im Alltag erfährt man das Phänomen etwa bei vorbeifahrenden Krankenwagen mit Martinshorn. Der Ton des Horns klingt höher, wenn sich der Rettungswagen nähert, und tiefer, wenn sich der Wagen wieder entfernt, weil die ausgesandten Schallwellen gestaucht beziehungsweise gestreckt werden. Dadurch erhöht (erniedrigt) sich die Frequenz der Schallwelle um einen gewissen Betrag. Weil die Frequenzverschiebung proportional zur Geschwindigkeit ist, mit der sich der Reflektor bezüglich der Sonde bewegt, können damit Strömungsgeschwindigkeiten und Richtungen des Bluts im Herzen und in den Gefäßen bestimmt werden.

 

 Auflösung

 

In der medizinischen Diagnostik ist es wünschenswert, im Bild möglichst kleine Strukturen erkennen zu können, um eine frühzeitige und genaue Diagnose zu ermöglichen. Die Wellenlänge ist ein Maß für die Abschätzung der Größe der gerade noch darstellbaren Strukturen. Strukturen, die kleiner sind als die Wellenlänge, können nicht mehr getrennt wahrgenommen werden.

 

In der Sonographie ist das Auflösungsvermögen in Schallausbreitungsrichtung (axiales Auflösungsvermögen) von anderen Faktoren abhängig als das seitliche (laterale) Auflösungsvermögen. Letzteres hängt von der Breite des Schallstrahls ab. Aufgrund der Strahlaufweitung durch Beugung ändert sich daher das laterale Auflösungsvermögen mit der Tiefe. Es ist in der Fokuszone am besten (rund vier bis fünf Wellenlängen). Das axiale Auflösungsvermögen ist tiefenunabhängig und liegt etwa im Bereich der doppelten Wellenlänge. Es verbessert sich also mit kleineren Wellenlängen beziehungsweise größeren Frequenzen. Darum sollten möglichst hohe Frequenzen verwendet werden. Da aber mit steigender Frequenz die Schallwelle stärker vom Gewebe abgeschwächt wird, nimmt die erreichbare Eindringtiefe mit steigender Frequenz ab. Jedes Ultraschallbild stellt einen Kompromiss zwischen Eindringtiefe und Auflösung dar, der für jede Fragestellung neu geschlossen werden muss. Wellenlängen, die im Bereich von einem zehntel Millimeter bis einem Millimeter liegen, haben sich in der Praxis als ein sinnvoller Wert mit guter Auflösung und akzeptabler Eindringtiefe erwiesen.

 

 Erzeugung und Detektion von Ultraschall

 

Ein Schnittbild entsteht, indem die Linien vieler Einzelmessungen nebeneinander gesetzt werden. Dies kann technisch mit unterschiedlichen Schallsonden realisiert werden. Die Schallsonden, auch Scanner (Abtaster) oder Transducer (Wandler) genannt, werden nach der Anordnung der einzelnen piezoelektrischen Elemente (linear, gewölbt), der Form der Schnittbilder (parallel, sektorförmig) oder nach dem Prinzip der Schnittbilderzeugung (elektronisch, manuell) unterschieden.

 

Für die Erzeugung und den Empfang von Ultraschall nutzt man in der medizinischen Diagnostik piezoelektrischen Kristalle oder Piezoelemente. Die Erzeugung von Ultraschall geschieht durch ein hochfrequentes Spannungssignal, das mithilfe zweier Elektroden an die piezoelektrische Substanz angelegt wird und diese zu mechanischen Schwingungen anregt. Die entstehende Ultraschallwelle kann sich nun durch ein angekoppeltes Medium mit sehr guter Schallleitung (geringer Schallimpedanz) ausbreiten. Eine spezielle Anpassungsschicht vor dem Ultraschallsender, dem Transducer, ermöglicht den optimalen, möglichst verlustfreien Übergang der Schallwellen vom Sender ins Gewebe. Dazu verwendet man ein Kunststoffmaterial, dessen akustische Impedanz zwischen der des Senders und der des Gewebes liegt.

 

Auf der Rückseite des Transducers verhindert eine Dämpfungsschicht die Reflexion der erzeugten Ultraschallwelle innerhalb des Senders und ermöglicht außerdem die Aussendung sehr kurzer Ultraschallpulse, weil sie ein mechanisches Nachschwingen des Kristalls verhindert. Der Empfang der reflektierten Echos aus dem Körper des Patienten kann bei gepulstem Ultraschall mit dem Sender in dessen Sendepausen erfolgen. Hier wird der umgekehrte Weg durchlaufen. Die mechanischen Schwingungen des Ultraschallechos werden aus dem Gewebe über die Anpassungsschicht zum Transducer geleitet. Dieser wird durch die Schwingungen verformt, und seine Oberfläche wird elektrisch aufgeladen. Diese Aufladung wird von den Elektroden wieder aufgegriffen und als digitales Signal im Computer gespeichert. Die Höhe der detektierten Wechselspannung entspricht der Amplitude des Ultraschallechos.

 

Ein Ultraschallkopf für die zweidimensionale Bilddiagnostik ist in der Regel aus vielen kleinen, nebeneinander liegenden Ultraschallkeramiken aufgebaut, die je nach Bauart einzeln oder in Gruppen angesteuert werden. Die Herstellung solcher Schallsender ist sehr aufwendig, und der Preis eines modernen Schallkopfs liegt in der Höhe eines kleinen Mittelklassewagens.

 

 Wie entsteht ein Ultraschallbild?

 

Die Ultraschallmessung erfolgt in den meisten Fällen nach dem Puls-Echo-Prinzip — analog zum Echolot. Dazu wird zuerst ein kurzer Ultraschallpuls vom Schallkopf ausgesendet. Anschließend schaltet der Schallkopf auf Empfang und registriert die von den durchschallten Grenzschichten reflektierten Echos. Aus der Zeit zwischen dem Senden des Pulses und dem Empfang der Echos kann bei bekannter Schallgeschwindigkeit die Tiefe der Schicht berechnet werden, aus der das Echo kommt.

 

Die älteste und einfachste Form der medizinischen Ultraschalldiagnostik, das A-Bild-Verfahren, auch A-Scan genannt, verwendet ebenfalls das Puls-Echo-Prinzip. Hierbei wird mit einem einzelnen Schallsender eine Folge kurzer Ultraschallimpulse im Abstand von etwa einer millionstel Sekunde gesendet. Diese Pulse pflanzen sich im Gewebe mit einer mittleren Schallgeschwindigkeit von 1540 Metern pro Sekunde fort. An den Gewebegrenzflächen, an denen sich die akustische Impedanz ändert, werden sie teilweise reflektiert. Man erhält eine Vielzahl von Echos, die in einer zeitlichen Reihenfolge, abhängig vom Abstand des Reflexionsorts zum Schallkopf, wieder am Schallwandler ankommen. In den Sendepausen zwischen den einzelnen Pulsen schaltet der Sender auf Empfang, detektiert die reflektierten Echos und wandelt deren Amplitude in ein elektronisches Signal um, dessen Höhe entlang einer Zeitachse auf einem Bildschirm dargestellt wird. Unter der Annahme einer konstanten Schallgeschwindigkeit für alle Gewebetypen wird die Zeitachse in eine Tiefenachse umgerechnet.

 

Diese Annahme ist in den meisten Fällen gerechtfertigt, kann aber unter Umständen, etwa bei einer Mehrfachreflexion eines Echos an einer Grenzschicht, zu einer Fehllokalisation führen. Da die Ultraschallintensität wegen der Absorption durch das Gewebe exponentiell mit der Tiefe abnimmt, haben aus tieferen Regionen reflektierte Echos eine niedrigere Amplitude. Dies kann mit einer tiefenabhängigen Verstärkung nachträglich bei der Bildschirmdarstellung korrigiert werden.

 

Ein solches Amplitudenbild (A-Bild) wird heute nur noch für wenige Untersuchungszwecke eingesetzt, da es nur Information entlang einer Achse liefert. Am häufigsten wurde es zur Diagnose von Netzhautablösungen und zur Lokalisation von Hirnblutungen verwendet. Das A-Bild-Verfahren ist jedoch die Grundlage des viel häufiger benutzten B-Bildes.

 

Das B-Bild ermöglicht eine zweidimensionale Darstellung des untersuchten Objekts in Form eines Schnittbilds. Im B-Bild werden die registrierten Echoamplituden des A-Bild-Verfahrens nicht als Amplituden entlang einer Zeitachse auf dem Bildschirm dargestellt, sondern in Bildpunkte mit entsprechenden Helligkeitswerten umgewandelt. Hiervon leitet sich auch der Name »B-Bild« ab, denn das englische Wort für Helligkeit ist »brightness«. Die Helligkeit der Bildpunkte nimmt mit steigender Echoamplitude zu. Es ergibt sich also eine Linie aus aufeinander folgenden hellen und dunklen Punkten. Um ein Schnittbild zu erhalten, wird diese Linie vom Gerät gespeichert, der Schallkopf ein wenig verschoben und die benachbarte Linie parallel zur ersten Linie aufgenommen, die wiederum vom Gerät gespeichert wird. Der Schallkopf wird so lange schrittweise verschoben, bis der gesamte Bereich abgetastet ist. Zum Schluss werden alle gespeicherten Linien nebeneinander auf dem Bildschirm dargestellt. Um die Linien auf dem Bildschirm in der richtigen Position nebeneinander anordnen zu können, wird zusätzlich zu den Helligkeitswerten jeder Linie auch die Einstrahlrichtung des Schallkopfs gespeichert. Diese wird mithilfe von elektromechanischen Winkeldetektoren erfasst, die am Schallkopfstativ befestigt sind. Das Ergebnis nennt man Compound-Scan-B-Bild. Diese Technik ist wegen des langsamen Bildaufbaus sehr zeitaufwendig und zur Darstellung sich bewegender Organe, etwa des Herzens, nicht geeignet. Sie bietet aber wegen der geringen Größe der Schallsonde eine bessere räumliche Auflösung als das schnellere und häufiger verwendete Real-Time-B-Bild.

 

Dieses verwendet eine Schallsonde mit einem drehbaren Kristall oder mehreren nebeneinander liegenden Kristallen, die elektronisch oder mechanisch nacheinander angesteuert werden und ein Schnittbild erzeugen, ohne dass der Schallkopf bewegt werden muss. Die Anordnung der Bildzeilen erfolgt je nach Schallsonde parallel oder sektorförmig. Durch die wiederholte Anregung von bis zu 150-mal pro Sekunde entsteht ein bewegtes Bild auf dem Bildschirm, das die Darstellung von Bewegungsvorgängen in Echtzeit (englisch »Real-Time«) ermöglicht.

 

Da die eingestrahlte Ultraschallleistung im B-Bild-Verfahren sehr gering ist, konnten bisher keine schädlichen Auswirkungen auf das untersuchte Gewebe nachgewiesen werden. Gleichzeitig bietet das Verfahren eine gute Ortsauflösung im Weichteilgewebe und ist im Vergleich zu alternativen Schnittbildverfahren (etwa der Magnetresonanztomographie) wesentlich kostengünstiger. Es ist daher häufig das erste Mittel zur Abklärung medizinischer Fragestellungen, vor allem bei der Untersuchung gut zugänglicher Organe wie Leber, Niere, Harnblase, Schilddrüse oder Brust, die nicht von störenden Knochen verdeckt werden. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet ist wegen der Unschädlichkeit der Methode die pränatale Diagnostik.

 

Das T-M-Verfahren (auch Time-Motion-Mode oder T-M-Mode) ermöglicht die Beobachtung des zeitlichen Verlaufs von Organbewegungen und wird überwiegend zur Untersuchung des Herzens eingesetzt. Dabei werden bei ortsfester Schallkopfposition die registrierten Echoamplituden analog zum B-Bild Verfahren in Helligkeitswerte umgewandelt und abgespeichert. Zeitlich aufeinander folgende Zeilen aus der gleichen Position werden auf dem Bildschirm nebeneinander dargestellt, sodass erkennbar ist, ob sich eine reflektierende Grenzfläche verschoben hat, weil dann auch die Position des zugehörigen Helligkeitswerts verschoben ist. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Bewegungen von Herzklappen darstellen und aufgrund des charakteristischen Bewegungsmusters diagnostisch beurteilen.

 

Das Doppler-Verfahren dient in der Sonographie zur Darstellung und Auswertung von Blutflussgeschwindigkeiten im Herzen und in den Gefäßen mithilfe des Doppler-Effekts. Die von den roten Blutkörperchen im Blut zum Schallkopf zurückgestreuten Echosignale erfahren gegenüber der Sendefrequenz ν eine Frequenzverschiebung Δν, da sich die Blutkörperchen in den Gefäßen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf den Schallkopf zu bewegen oder von ihm entfernen. Die Stärke der Frequenzverschiebung ist proportional zur Frequenz ν, zur Flussgeschwindigkeit und zum Kosinus des Winkels J zwischen Ultraschallstrahl und Blutgefäß. Sie ist am größten, wenn der Schallstrahl parallel zur Gefäßachse einfällt (J = 0º), und verschwindet bei senkrecht zur Gefäßachse einfallendem Schall (J = 90º). Die Frequenzänderung beträgt bei Sendefrequenzen von zwei bis acht Megahertz und bei für den menschlichen Körper typischen Flussgeschwindigkeiten zwischen einigen Millimetern pro Sekunde und zwei Metern pro Sekunde etwa 50 bis 15 000 Hertz. Diese Frequenzen des Doppler-Signals liegen genau im menschlichen Hörbereich. Da das menschliche Ohr regelmäßige Geräusche sehr gut wahrnehmen kann, werden diese Doppler-Signale in der Praxis häufig über Lautsprecher hörbar gemacht. So lässt sich beispielsweise der Herzschlag des Fötus ab der zwölften Schwangerschaftswoche nachweisen; auch während der Geburt werden die Herztöne des Kindes oft mit diesem Verfahren überwacht.

 

Die beschriebenen Doppler-Verfahren ermöglichen diagnostische Aussagen über die Funktion des Herzens, die Organdurchblutung und den Zustand von Blutgefäßen. Sie ermöglichen damit die Entdeckung von Herzfehlern, Gefäßverengungen und deren quantitative Beschreibung anhand des Blutvolumens, der Flussgeschwindigkeit oder der Gefäßdurchmesser ohne Eingriff in den Körper oder die Gabe von Kontrastmitteln.

 

 3-D-Ultraschall

 

In jüngster Zeit gibt es immer mehr Geräte, die in der Lage sind, dreidimensionale Ultraschallbilder zu erzeugen. Hierfür wird nicht nur eine Schicht, wie bei den bisherigen Verfahren, sondern ein ganzes Volumen mit Ultraschall abgetastet. Die Geräte müssen daher in der Lage sein, zusätzlich zur Schallkopfposition innerhalb der Schicht dessen Position entlang der dritten Raumachse zu lokalisieren.

 

Für die Abtastung eines Volumens gibt es mehrere Möglichkeiten. Die bisher am meisten verbreitete ist die Aufnahme vieler hintereinander liegender 2-D-Einzelbilder, die dann in einen 3-D-Bilderstapel einsortiert werden. Hierzu wird der Schallkopf mechanisch verschoben oder geschwenkt. Diese Bewegung erfolgt jedoch zu langsam, um bewegte Strukturen wie das Herz störungsfrei darstellen zu können. Eine andere Möglichkeit ist die gleichzeitige Abtastung eines ganzen Volumens mit mehreren 2-D-Schallköpfen, die eine flächige, schachbrettartige Anordnung von Kristallen besitzen. Der Vorteil dieser Methode ist eine starke Verkürzung der Untersuchungsdauer, die es ermöglicht, auch bewegte Strukturen wie das Herz dreidimensional darzustellen. Ein Nachteil ist die sehr große, in kurzer Zeit anfallende Datenmenge, die mit den heutigen Geräten noch nicht verarbeitet werden kann. Die Entwicklung von hierfür geeigneten Schallköpfen und Datenverarbeitungsprogrammen ist zurzeit ein wichtiger Forschungsgegenstand. Die gewonnenen 3-D-Datensätze liegen nach der Aufnahme digital im Computer vor und können mit verschiedenen Visualisierungsprogrammen beispielsweise als Projektionen oder Oberflächenrekonstruktionen dargestellt werden. Am einfachsten gelingt die Oberflächenrekonstruktion von scharf abgegrenzten akustischen Grenzflächen, wie sie etwa zwischen Fruchtwasser und Fötus oder Blut und Herzkammern vorliegen.

 

Erste klinische Forschungsansätze zum Einsatz dreidimensionaler Ultraschallverfahren gibt es daher auch in der pränatalen Diagnostik. Durch die Oberflächenrekonstruktion eines Ungeborenen lässt sich beispielsweise ein Klumpfuß gut diagnostizieren. Aber auch in der Gefäßdiagnostik sind bereits in allen Raumrichtungen drehbare Darstellungen der Halsschlagader und virtuelle Kamerafahrten durch Gefäße durchgeführt worden. Ein Vorteil der Methode gegenüber konventioneller B-Bild-Technik wäre die Rekonstruktion von Schichten aus anderen Perspektiven, die mit dem konventionellen B-Bild nicht direkt zugänglich sind, weil Knochen störende Schallschatten werfen.

 

 Ist Ultraschall schädlich?

 

Da bei der Anwendung von Ultraschall auf Gewebe Energie übertragen wird, ist auch mit biologischen Wirkungen zu rechnen. Beim Überschreiten bestimmter Schwellwerte kann biologisches Gewebe sowohl durch mechanische als auch durch thermische Effekte geschädigt werden.

 

Beim diagnostischen Ultraschall tritt im Wesentlichen eine Erwärmung des Gewebes auf. Mechanische Effekte gelten hier als ausgeschlossen. Die Höhe der Erwärmung hängt hauptsächlich von der eingestrahlten Energie ab. Bei einer Ultraschallintensität von einem Watt pro Quadratzentimeter (W/cm²) beträgt die Erwärmung 0,8 Grad Celsius pro Minute. Zum Vergleich: Die mittlere Sonneneinstrahlung am Erdboden beträgt etwa 0,2 W/cm². Für Ultraschallintensitäten von weniger als 0,1 W/cm² konnte keine signifikante Erwärmung nachgewiesen werden. Beim B-Bild-Verfahren bleibt man im Allgemeinen unter dieser Schwelle, B-Bilder sind daher unbedenklich. Beim Doppler-Verfahren werden jedoch deutlich höhere Ultraschallintensitäten verwendet. Wählt man aber die Parameter Pulsabstand und Sendeintensität richtig, können auch diese Verfahren als sicher betrachtet werden. Bisher konnte keine Schädlichkeit von Ultraschall auf den Fötus bei pränatalen Untersuchungen nachgewiesen werden. Insgesamt gilt die Ultraschalldiagnostik derzeit als ungefährlich, sofern die Schallfeldparameter bestimmte Schwellwerte nicht überschreiten.

 

Dipl.-Phys. Jan Boese und Dipl.-Phys. Renate Jerei

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

nuklearmedizinische Diagnostik

 

Kernspintomographie: Kontrastreiche Schnittbilder des Körpers

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Röntgendiagnostik: Vom Röntgenbild zur Computertomographie

 

Literatur:

 

Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik. Röntgendiagnostik und Angiographie, Computertomographie, Nuklearmedizin, Magnetresonanztomographie, Sonographie, integrierte Informationssysteme, herausgegeben von Heinz Morneburg. München ³1995.

 Delorme, Stefan / Debus, Jürgen: Ultraschalldiagnostik verstehen, lernen und anwenden. Stuttgart 1998.

 

Medizintechnik - Verfahren, Systeme und Informationsverarbeitung. Ein anwendungsorientierter Querschnitt für Ausbildung und Praxis, herausgegeben von Rüdiger Kramme. Berlin u. a. 1997.