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Ultraschall: Grundlagen der Doppler-Sonographie

Doppler-Effekt:

Bei einer Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger einer mechanischen Welle entsteht eine Veränderung der Wellenfrequenz. Dieses physikalische Phänomen wird als Doppler-Effekt bezeichnet. Der Doppler-Effekt 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 Bestimmung der Geschwindigkeit ist eine Winkelmessung erforderlich. Aufgrund der Kosinusfunktion ist der Dopplereffekt bei senkrechtem Einfall des Schallbündels schlecht detektierbar (cos90°=0), ein Winkel unter 60° ist anzustreben.

Schallkopftechnik der Dopplersonographie:

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

CW-Doppler:

continuous wave doppler. Zwei Kristalle ermöglichen kontinuierliches Senden und Empfangen. Nachteil ist die fehlende Tiefenselektivität, Vorteil ist die genaue Erfassung sehr hoher Geschwindigkeiten.

PW-Doppler:

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

Power-Doppler:

Beim Power-Doppler wird die Amplitude der Frequenzänderung gemessen und farblich dargestellt. Dies ermöglicht eine Strömungsdarstellung, die dem B-Mode-Bild überlagert werden kann. Es ist weder eine Richtungsunterscheidung noch eine Analyse der Strömungsgeschwindigkeit möglich, dafür ist der Power-Mode sehr empfindlich für die Darstellung kleinster Gefäße und langsamer Strömungen.

Widerstandsindex:

Engl. 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 zwischen 0,5–0,7. Ein RI nahe 1 weist auf eine schlechte Organdurchblutung hin, da nur in der Systole ein Blutfluss nachweisbar ist und der enddiastolische Blutfluss auf 0 abfällt. Ein RI nahe 0 entspricht einem kontinuierlichen Blutfluss wie in einer Vene. Der RI wird in der Urologie in folgenden Situationen verwendet: Nierenarterienstenose, nach Nierentransplantation, bei Hodentorsion, SKIT bei erektilen Dysfunktion.

Kontrastmittelverstärkter Ultraschall:

Der kontrastmittelverstärkte Ultraschall wird auch CEUS (engl. contrast enhanced ultrasound) abgekürzt. Das Kontrastmittel ist eine wässrige Dispersion aus kleinen Gasbläschen, die intravenös verabreicht eine Kontrastierung des durchbluteten Gewebes bewirkt. Urologische Anwendungen: Differentialdiagnose suspekte Nierenzyste oder bei V.a. Niereninfarkt. Eine weitere Anwendung ist die Miktionsurosonographie bei Kindern: nach intravesikaler Kontrastmittelgabe kann ein Reflux in die Nieren dargestellt werden.

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Literatur Doppler Sonographie

  English Version: Doppler ultrasound imaging