Die Ultraschalldiagnostik

Physikalische Prinzipien des Ultraschalls

Synonyme

• Ultraschalldiagnostik

• Sonographie

Physikalische Prinzipien des Ultraschalls

Ultraschall kommt nicht nur in der Medizin zur Anwendung sondern ist auch in der Natur als Orientierungshilfe bekannt. Bekanntermaßen können sich Fledermäuse auch mit verbundenen Augen in der Nacht orientieren ohne mit Hindernissen zusammenzustoßen. Hierzu verwenden Fledermäuse als "Ortungssinn"" Ultraschallwellen die sie aussenden und nach Reflexion wieder erkennen können. Basierend auf diesem Prinzip können sie Hindernisse rechtzeitig erkennen und sogar Beutetiere orten und lokalisieren. Eine weitere Anwendung von Ultraschall kennt man aus der Seefahrt. Durch die Aussendung von Ultraschall und das Abwarten bis zum Wiedereintreffen kann die Wassertiefe bestimmt werden (Echolot).

Die Verwendung von Ultraschall zur Untersuchung in der Medizin basiert grundlegend auf den selben Prinzipien: auf der Aussendung von Schallwellen und deren Detektion nach Wechselwirkung (Streuung und Reflexion) im Gewebe. Reflexionen ergeben sich immer an Grenzflächen zwischen verschiedenen Geweben durch Impedanzänderung. Durch Bestimmung der Laufzeit zwischen Aussendung und Wiedereintreffen der Ultraschallwellen am Schallkopf kann die Tiefe im Gewebe bestimmt werden. Durch Aneinanderreihung dieser Informationen können über Grauwertdarstellungen Bilder erzeugt werden. Als weiteres wichtiges Prinzip in der Ultraschalldiagnostik ist der Doppler-Effekt zu nennen (benannt nach Christian Doppler; 1842). Dieses Prinzip ist aus dem täglichen Alltag bekannt. Bewegt sich eine Schallquelle auf einen Empfänger zu oder entfernt sich von ihm so ändert sich die Frequenz der ausgesendeten Schallwellen analog zur Geschwindigkeit der Schallquelle. Im täglichen Leben lässt sich dieser Effekt am vorbeifahrenden Rettungswagen und Feuerwehrfahrzeug erklären: bewegt sich der Rettungswagen mit Martinshorn auf den Betrachter (Ohr als Empfänger) zu, so klingt die Tonart höher als wenn sich das Martinshorn entfernt. Durch diesen Effekt können in der Medizin Geschwindigkeiten von Blutströmungen bestimmt und somit Rückschlüsse auf Gefäßveränderungen und Einengungen gezogen werden. Durch die Verknüpfung verschiedener Techniken und Prinzipien durch moderne Ultraschallgeräte sind heutzutage hochspezialisierte Untersuchungen möglich.

Vor- und Nachteile der Ultraschalldiagnostik

Wie jede bildgebende Technik hat auch die Ultraschalldiagnostik sowohl eine Reihe von Vorteilen als auch Nachteile.

Vorteile:

1. Keine Röntgenstrahlung: Im Gegensatz zu den meisten radiologischen diagnostischen Verfahren werden die Patienten bei der Ultraschalluntersuchung keiner Röntgenstrahlung ausgesetzt. Die Untersuchung ist als gefahrlos anzusehen. Dies ermöglicht auch kurzfristige Verlaufskontrollen von Prozessen ohne Risiken für die Patienten. Die Ultraschalldiagnostik kommt demzufolge unter anderem auch in der Schwangerschaft, in der Geburtshilfe und der Pädiatrie zur Anwendung.

2. Flexibel und beweglich einsetzbar: Durch die Bauart der Ultraschallgeräte ergibt sich ein weiterer großer Vorteil: die Mobilität. Durch diese Mobilität kann das Untersuchungsgerät zum Patienten gebracht werden ("bedside test") und die Diagnostik kann nahezu überall durchgeführt werden.

3. Bewegungen erkennbar: Mit dem Ultraschall kann durch sehr hohe Bildwiederholungsfrequenzen eine Echtzeit-Bildgebung der untersuchten Organe und Strukturen durchgeführt werden. Dies stellt die Ultraschalldiagnostik aus der Vielzahl radiologischer Techniken heraus. Somit können nicht nur schnelle Organbewegungen nachvollzogen und dargestellt werden sondern der Untersucher erhält die Möglichkeit durch Bewegung des Schallkopfes ohne Unterbrechung Strukturen aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten.

4. Blutflussuntersuchungen: Die Verknüpfung und gleichzeitige Anwendung verschiedener Ultraschalltechniken (Duplex-, Triplexsonographie) ermöglicht die präzise Darstellung dynamischer Bewegungsprozesse. Diese Techniken kommen insbesondere in der Diagnostik von krankhafter Veränderungen des Gefäßsystems zur Anwendung.

Nachteile:

1. Vorbereitung: Das Ergebnis und die Aussagekraft der Ultraschalluntersuchung hängt wesentlich von der Vorbereitung des Patienten und der Kooperationsfähigkeit ab. So sollte ein Patienten für die Untersuchung des Oberbauches (Leber, Galle, Bauchspeicheldrüse) unbedingt nüchtern zur Untersuchung kommen.

2. Gel: Für die Ultraschalluntersuchung ist grundsätzlich die Anwendung von Sonographiegel notwendig um die Übertragung der Ultraschallwellen vom Schallkopf auf die Haut und den Körper zu ermöglichen. Dieses Gel ist etwas glitschig und kühl, bringt jedoch keinerlei Nebenwirkungen mit sich und kann sofort nach der Untersuchung abgewischt werden.

3. Untersucherabhängigkeit: Im Gegensatz zu den anderen radiologischen Techniken (CT, MRT, konventionelles Röntgen) ist die Ultraschalluntersuchung sehr untersucherabhängig. Da es sich zudem um ein dynamisches Verfahren handelt ist grundsätzlich die Dokumentation in Einzelbilder schwierig. Die Untersuchungsergebnisse können am Besten vom Untersucher selbst beurteilt werden. Untersuchungsergebnisse können möglicherweise von Außenstehenden oder Zuweisern anhand der dokumentierten Aufnahmen nicht eindeutig nachvollzogen werden. Hierbei ist der Zuweiser auf den schriftlichen Befund des Untersuchers angewiesen. Deshalb sind ausführliche klinische Angaben und dezidierte Fragestellungen notwendig um eine zufriedenstellendes Ergebnis zu ermöglichen.

Kontrastmittel

In vielen Anwendungsgebieten der Radiologie (z.B. CT, MRT, Angiographie) kommen häufig Kontrastmittel (KM) zur Anwendung. Die Anwendung dieser Kontrastmittel dient der Sicherheit der Diagnosestellung und ermöglicht zusätzliche Aussagen. Für die Ultraschalldiagnostik wurden ebenfalls Kontrastmittel entwickelt. Diese kommen jedoch nicht routinemäßig, sondern nur in sehr seltenen Fällen zur Anwendung. Ultraschallkontrastmittel bestehen ausnahmslos aus kleinsten Gasbläschen (2-12µm), die mit speziellen Gasen oder auch Luft gefüllt sind. Um diese Gasbläschen dem Körper zuführen zu können und die Wirkung über mehrerer Minuten zu erhalten sind diese Gasbläschen ummantelt (meist mit Zuckermolekülen). Der Sinn der Gasbläschen ist die Reflexion und Streuung der einfallenden Ultraschallwellen um hierdurch eine bessere Signalgebung zu erhalten. Bisherige Ultraschallkontrastmittel waren meist auf die Anwendung im rechten Herzen beschränkt weil sie aufgrund ihrer Größe in der Lungenstrombahn (kleiner Kreislauf) festgehalten wurden und nicht in der Körperkreislauf (großer Kreislauf) gelangten. Moderne Kontrastmittel weisen eine deutlich geringere Durchmesser auf und gelangen so auch in den großen Kreislauf und verbessern das Ultraschallsignal. Diese Ultraschallkontrastmittel befinden sich jedoch meist noch in klinischen Prüfungsphasen und kommen nicht in der routinemäßigen Ultraschalluntersuchung zur Anwendung.

Patientenvorbereitung

Wie bereits beschrieben hängt in vielen Bereichen das Ergebnis der Ultraschalluntersuchung von der Patientenvorbereitung ab. In folgendem finden Sie Hinweise für welche Untersuchungen im Ultraschall spezielle Vorbereitungen notwendig sind. Wir bitten Sie diese Vorbereitung auch in Ihrem eigenen Sinne zur Erzielung der bestmöglichen Aussagekraft einzuhalten.

Oberbauch, Bauch, Abdomen

Diese Untersuchungen werden meist in der Früh oder am Vormittag durchgeführt. Zur Untersuchung sollten Sie nüchtern sein, d.h. keine Speisen oder Getränke in der Früh vor der Untersuchung zu sich nehmen. Nüchtern sein heißt auch nicht zu Rauchen. Sollten Sie verstärkt unter Blähungen leiden kann auch eine entsprechende entblähende Vorbereitung (z.B. „Saab simplex“, nach Rücksprache mit Ihrem Arzt) sinnvoll sein. Zur Beurteilung des Unterbauches sollte die Harnblase nicht entleert sein.

Gefäßuntersuchungen Bauch, Abdomen (Nierengefäße, Hauptschlagader)

Für diese Untersuchung gelten die gleichen Regeln und Empfehlungen zur Vorbereitung wir zur Untersuchung des Oberbauches (s.o.)

Gefäßuntersuchungen Hals, obere Extremität, untere Extremität (Arme, Beine)

Zur Untersuchung der Halsgefäße oder der Gefäße von Armen oder Beinen brauchen Sie selbstverständlich nicht nüchtern zu sein. In diesen Bereichen kann es zu keinen Luftüberlagerungen durch Darmluft kommen. Wenn möglich bitten wir Sie aus hygienischen Gründen um entsprechende Vorbereitung (z.B. bei Fußschweiß).

Schilddrüse

Zur Schilddrüsenuntersuchung mit dem Ultraschall bedarf es keiner spezieller Vorbereitungen.

Bewegungsapparat

Der Ultraschall kommt häufig in der Beurteilung von Muskelerkrankungen oder auch Muskelverletzungen (Faserriß, Bündelriß) zur Anwendung. Auch in der Diagnostik von Kapsel-Band-Verletzungen (insbesondere am Sprunggelenk) wird der Ultraschall eingesetzt.

Brustuntersuchung, Mamma-Ultraschall

Die Untersuchung der Brust mit dem Ultraschallgerät dient zur Abklärung suspekter Befunde oder zum Ausschluss von pathologischen Befunden. Die Ultraschalldiagnostik ist in diesem Bereich immer im Zusammenhang mit weiteren Untersuchungsmethoden zu sehen und zu interpretieren (Tastbefund, Mammographie). Weitere Informationen hierzu entnehmen Sie bitte der Mammographie.

Informationen zur Untersuchung

Von der Ultraschalluntersuchung sind keinerlei schädliche Nebenwirkungen zu erwarten. Die Untersuchung in meist nach ca. 15-30min beendet (je nach Untersuchungsgebiet und Fragstellung). Für verschiedene Fragestellungen werden Sie vom Untersucher Atemkommandos erhalten um Organe die sich im Bauchraum befinden ohne Bewegung untersuchen zu können oder um verschiedene Phänomene zur Beurteilung des Blutflusses beurteilen zu können.

Komplikationen

Die Ultraschalldiagnostik ist nichtinvasiv und verwendet unschädliche Schallwellen zur Bilderzeugung. Zudem werden Ultraschalluntersuchungen ohne Verwendung zusätzlicher Medikamente oder Kontrastmittel durchgeführt. Aufgrund der genannten Tatsachen sind keine Komplikationen durch die Ultraschalluntersuchung selbst zu erwarten.

Kontraindikationen

Es gibt keine Kontraindikation für die Ultraschalluntersuchung. Das heißt jedoch nicht dass die Ultraschalluntersuchung jederzeit und bei jedem Patienten sinnvoll ist und dass sie in jedem Fall zu einer Diagnose führen kann. Grundsätzlich ist die Untersuchung von luftgefüllten Hohlorganen (z.B. Magen, Dickdarm) aufgrund der physikalischen Eigenschaften nicht sinnvoll (Ausnahme: spezielle Endosonographie). Die Indikationen zur Ultraschalluntersuchung können Sie der nachfolgenden Liste entnehmen.

Indikationen

Für die Ultraschalldiagnostik gibt es eine Vielzahl von Indikationen von denen im Folgenden die wichtigsten aufgelistet sind. Die Ultraschalluntersuchung steht hierbei oft am Anfang der Diagnostik und kann richtungsweisende Hinweise für die Diagnostik und folgende Untersuchungsmethoden liefern.

Kopf, Gehirn, Wirbelsäule:

Im Bereich des Zentralnervensystems (Gehirn, Rückenmark) wird der Ultraschall nur bei Säuglingen und evtl. Kleinkindern durchgeführt. Bei Erwachsenen ergibt sich hierfür keine Indikation. Im Bereich des Gesichtsschädels wird der Ultraschall von spezialisierten Fachgebieten zur Untersuchung der Nasennebenhöhlen, der Augäpfel sowie der Speicheldrüsen angewendet.

Bewegungsapparat, Skelett, Muskelapparat:

Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften führt mineralisierter Knochen zur kompletten Schallauslöschung, sodass knöcherne Strukturen nicht mit dem Ultraschall untersucht werden können. Zur Untersuchung von Bandstrukturen (z.B. Außenbänder am Sprunggelenk) und zur Beurteilung von Muskelprozessen (z..B. Muskelfaserrissen) ist der Ultraschall hervorragend geeignet.

Hals, Brustkorb (Thorax):

Im Halsbereich eignet sich der Ultraschall hervorragend zur Beurteilung von Weichteilprozessen und zur Beurteilung von Lymphknoten. Im Bereich des Brustkorbes ist der Ultraschall durch die knöcherne Rippenbegrenzung nur eingeschränkt einsetzbar. Spezialisierte Fachgebiete (z.B. Kardiologie, Herzchirurgie) setzen den Ultraschall zur Untersuchung des Herzens ein (Echokardiographie, Herzecho)

Bauch, Abdomen:

Hervorragende Beurteilung der Organstrukturen von Leber, Gallenblase/Gallengänge, Niere, Milz und Pankreas (Bauchspeicheldrüse). Der Darm ist in Abhängigkeit von der Fragestellung nur deutlich eingeschränkt beurteilbar. Häufig wird der Ultraschall bei der Diagnostik der Appendizitis (Blinddarmentzündung) eingesetzt.

Brustuntersuchung, Mamma-Ultraschall

Die Untersuchung der Brust ist als Ergänzung zur mammographischen Untersuchung einzuordnen und kann Zusatzinformationen liefern. Mehr Information hierzu finden Sie unter Mammographie.

Gefäße (Arterien und Venen):

Mit dem Ultraschall ist die Untersuchung von arteriellen Gefäßen (Schlagadern) und Venen in nahezu allen Körperbereichen möglich. Als Einschränkungen sind das Gehirn und der Brustkorb zu nennen, jedoch sind auch hier mit speziellen Techniken bestimmte Aussagen möglich. Zum Einsatz kommt der Ultraschall in Verbindung mit der Dopplertechnik insbesondere in der Diagnostik der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK), in der Diagnostik von zerebrovaskulären Erkrankungen (z.B. Einengungen der Halsgefäße), in der Diagnostik und Verlaufsbeurteilung von Aussackungen der Bauchschlagader (Aneurysma, BAA) sowie in der Diagnose und Beurteilung von Thrombosen in Venen der oberen und unteren Extremitäten.

Strahlenbelastung

Keine: Durch das Prinzip der Bildgebung mit Ultraschallwellen kommt es zu keinerlei Strahlenbelastung. Eine nachhaltig schädigende Wirkung der Ultraschallwellen ist nicht bekannt.

Hinweise für den zuweisenden Arzt

Von entscheidender Bedeutung für den Erfolg der einer Ultraschalluntersuchung ist neben der richtigen Patientenvorbereitung die Angabe klinischer Informationen sowie eine genaue Fragestellung an den Untersucher. Sollte Unsicherheiten über die Indikation und den Sinn einer Ultraschalluntersuchung bestehen sollte sich der zuweisende Arzt mit der Ultraschallabteilung (089/7095-3000) und im Einzelfall auch mit dem Untersucher selbst in Verbindung setzen.