Ultraschall: Grundlagen der Sonographie

Zusammenfassende Literatur: (Singer u.a., 2006).

Ultraschallwellen

Definition:

Ultraschallwellen sind longitudinale Druckpuls-Wellen mit einer Frequenz über 20 000 Hz. Für die diagnostische Sonograpie werden Frequenzen zwischen 2 und 10 MHz verwendet.

Erzeugung von Ultraschallwellen:

die Ultraschallwellen werden mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts erzeugt: eine Spannungsänderung an einem Quarzkristall führt zur Verformung des Kristalls. Unter Verwendung eines Hochfrequenzgenerators können Ultraschallwellen erzeugt werden.

Detektion des Ultraschall-Echos:

die reflektierten Ultraschallwellen (Echo) erzeugen am piezoelektrischen Kristall durch eine geringe Verformung eine geringe Spannung. Die Spannung wird verstärkt und entsprechend der Zeitverschiebung einer Gewebetiefe zugeordnet.

Puls-Echo-Prinzip:

mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts erzeugt der Hochfrequenzgenerator einen kurzen Wellenzug (z. B. 2 Perioden, ungefähr 0,3–0,6 μs lang). Danach dient ein piezoelekrischer Kristall im Sonographie-Schallkopf als Detektor für die reflektierten Schallwellen. Der nächste Puls-Echo-Zyklus kann erst nach Empfang des aus der gewählten Tiefe stammenden Echos gestartet werden.

Eindringtiefe:

je niedriger die Frequenz des Ultraschalls, desto geringer werden die Wellen vom Gewebe abgeschwächt und desto besser können tiefe Regionen untersucht werden.

Auflösungsvermögen der Sonographie:

das axiale Auflösungsvermögen (in Schallausbreitungsrichtung) ist abhängig von der Schallfrequenz und beträgt bei z. B. bei 7,5 MHz 0,2–0,3 mm. Je höher die Frequenz des Sonographie-Schallkopfes, desto besser ist die Auflösung. Das laterale Auflösungsvermögen ist abhängig von der Geometrie des Schallkopfes und der Anzahl und Lage der Fokuszonen im Schallkopf. In einem Linearschallkopf mit 7,5 MHz beträgt das laterale Auflösungsvermögen 0,5–0,7 mm.

Darstellungsmethoden der Sonographie

Das reflektierte Sonographie-Echo kann graphisch unterschiedlich dargestellt werden:

A-Mode:

Amplituden-Modulation, Darstellung des Echos in einem Diagramm, die x-Achse repräsentiert die Eindringtiefe und die y-Achse die Echostärke. Diese Darstellung besitzt heute keine Bedeutung mehr.

B-Mode:

brightness modulation. Die Echointensität der Sonographie wird in Helligkeit (Grauwert) umgesetzt.

2D-Echtzeitmodus:

oder engl. 2D-realtime. Es entsteht ein zweidimensionales Schnittbild des untersuchten Gewebes. Die Bildwiederholungsfrequenz ist abhängig von der Eindringtiefe und vom Sondentyp (wenige bis über 100 Bilder pro Sekunde). Dies ist das in der Urologie am häufigsten angewandte Verfahren, es kann mit der Doppler-Sonographie gekoppelt werden.

M-Mode:

motion mode. Die Amplitude des Echos wird auf der y-Achse dargestellt, die x-Achse repräsentiert die Zeitachse. Es lassen sich Bewegungsabläufe von bewegten Organen eindimensional darstellen (z. B. Herzklappenbewegung).

D-Mode:

doppler mode. Die Frequenzänderung der ausgestrahlten Wellen an bewegten Objekten wird erfasst. Siehe Kapitel Grundlagen der Doppler-Sonographie.

Schallkopftechnologie

Linearscanner:

parallele Abtastung des Gewebes durch lineare Anordnung der Wandlerelemente. Linearscanner bieten eine sehr gute oberflächennahe Auflösung des Sonographie-Bildes, dafür werden Frequenzen um die 7,5 MHz verwendet.

Konvexscanner:

oder Curved-Array-Scanner. Die Wandlerelemente sind bogenförmig angeordnet, dies ermöglicht ein breites Schallfeld in der Tiefe und reduziert die Auflagefläche des Schallkopfes. Konvexscanner werden typischerweise für die Sonographie der Bauchhöhle eingesetzt, dafür werden Frequenzen zwischen 2,5–5 MHz verwendet.

Sektorscanner:

die Wandlerelemente werden mechanisch gedreht, dies bewirkt eine radiale Schallausbreitung und ein sektorförmiges oder zirkuläres Sonographie-Bild. Sektorscanner werden für die Sonographie der Bauchhöhle und für den transrektalen Ultraschall eingesetzt.

Spermiogramm

Inhalt

Doppler Sonographie

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Literatur Sonographie

Singer u.a. 2006 SINGER, Eric A. ; GOLIJANIN, Dragan J. ; DAVIS, Robert S. ; DOGRA, Vikram:: What’s new in urologic ultrasound?
In: Urol Clin North Am
33 (2006), Aug, Nr. 3, S. 279–286

Letzte Aktualisierung

Dr. med. Dirk Manski
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