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Ultraschall: Grundlagen der Doppler-Sonographie

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

Dopplereffekt:

bei einer relativen Bewegung zwischen Sender und Empfänger einer mechanischen Welle entsteht eine Veränderung der Wellenfrequenz. Dieses physikalische Phänomen wird Dopplereffekt genannt. Der Dopplereffekt entsteht auch bei der Reflexion einer mechanischen Welle an einem bewegten Objekt wie einer Blutsäule (Teilchenbahn). Die Größe der Frequenzänderung ist abhängig von der verwendeten Sendefrequenz f, der Geschwindigkeit der Teilchenbahn v, der Schallgeschwindigkeit c und dem Winkel α zwischen Teilchenbahn und Schallbahn:

Δf=2·f·^v⁄_c·cosα

Die Größe der Frequenzverschiebung liegt im Bereich der diagnostischen Sonographie zwischen 50 Hz und 15 KHz. Zur genauen Geschwindigkeitsbestimmung ist eine Winkelmessung notwendig. Aufgrund der Cosinus-Funktion ist der Dopplereffekt bei senkrecht auftreffenden Schallstrahl schlecht detektierbar (cos90°=0), ein Winkel unter 60° ist anzustreben.

Schallkopftechnologie der Dopplersonographie:

die Frequenzänderung der ausgestrahlten Wellen an bewegten Objekten wird erfasst und unterschiedlich dargestellt:

CW-Doppler:

continuous wave doppler. Zwei Kristalle ermöglichen einen kontinuierlichen Sende- und Empfangsbetrieb. Nachteilig ist eine fehlende Tiefenselektivität, als Vorteil gilt die genaue Erfassung von sehr hohen Geschwindigkeiten.

PW-Doppler:

pulsed wave doppler. Sende- und Empfangsbetrieb analog zu Puls-Echo-Prinzip (siehe oben), dies ermöglicht eine Tiefenzuordung der Strömungsinformation. Nachteilig ist die ungenaue Erfassung von hohen Geschwindigkeiten.
In der Farbdoppler-Sonographie kann das PW-Verfahren mit dem B-Mode kombiniert werden: üblicherweise werden Strömungen auf den Schallkopf zu Rot dargestellt und Strömungen vom Schallkopf weg Blau.

Power-Doppler:

Der Power-Doppler misst die Amplitude der Frequenzänderung und stellt diese farbig dar. Dies ermöglicht eine Strömungsdarstellung, welche dem B-Mode Bild überlagert werden kann. Es ist weder eine Richtungsdiskriminierung noch eine Analyse der Strömungsgeschwindigkeit möglich, dafür ist der Power-Mode sehr sensitiv zur Darstellung kleinster Gefäße und langsamer Strömungen geeignet.

Resistive Index (RI):

Der RI wird aus der maximalen systolischen Strömungsgeschwindigkeit (peak systolic velocity PSV) (V_PSV) und der enddiastolischen Strömungsgeschwindigkeit (end-diastolic velocity EDV)(V_EDV) nach folgender Formel berechnet:

RI=(V_PSV-V_EDV)/V_PSV

Ein normaler RI in einem parenchymatösen Organ wie der Niere liegt bei 0,5–0,7. Ein RI nahe 1 zeigt eine schlechte Organdurchblutung an, da nur in der Systole ein Blutstrom nachweisbar ist und der enddiastolische Blutstrom auf 0 abfällt. Ein RI nahe 0 entspricht einem kontinuierlichem Blutstrom wie in einer Vene. Der RI wird in der Urologie folgenden Situationen verwendet: Nierenarterienstenose, nach Nierentransplantation, bei Hodentorsion, SKIT im Rahmen der erektilen Dysfunktion.

Kontrastmittel-verstärkter Ultraschall:

Der Kontrastmittel-verstärkte Ultraschall wird auch CEUS (engl. contrast enhanced ultrasound) abgekürzt. Das Kontrastmittel ist eine wässrige Dispersion kleiner Gasbläschen, welche intravenös verabreicht die Kontrastierung perfundierter Gewebe erzeugt. Urologische Anwendungen: Differentialdiagnose suspekte Nierenzyste oder bei V.a. Niereninfarkt. Eine weitere Anwendung ist die Miktionsurosonographie bei Kindern: nach intravesikaler Gabe des Kontrastmittel kann ein Reflux in die Nieren dargestellt werden.

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Literatur Doppler Sonographie

  English Version: Doppler ultrasound imaging