Ultraschall

Ultraschalluntersuchung, Sonographie, Sonografie

Die Sonografie oder Ultraschall - Untersuchung ist die Anwendung von Ultraschallwellen zur Untersuchung von organischem Gewebe in der Medizin. Ein Sonogramm/ Ultraschall ist ein Bild, das mit Hilfe der Sonografie erstellt ist.
Die Untersuchung arbeitet mit nicht hörbaren Schallwellen auf dem Echoprinzip, vergleichbar mit dem Echolot in der Seefahrt.

Physikalisch gesehen bezeichnet Ultraschall Schallwellen oberhalb des menschlichen Hörbereiches. Das menschliche Ohr kann Töne bis ca 16 -18.000 Hz wahrnehmen. Zwischen 20.000 Hz - 1000 MHz liegt der Ultraschallbereich. Fledermäuse nutzen Ultraschallwellen zur Orientierung im Dunkeln. Töne noch höherer Frequenz werden als Hyperschall bezeichnet. Unterhalb des für Menschen hörbaren Schalls spricht man von Infraschall.

Ultraschallwellen des Sonographie - Gerätes werden mit so genannten piezoelektrischen Kristallen erzeugt. Piezoelektrische Kristalle schwingen beim Ultraschall unter Anlage einer entsprechenden Wechselspannung und geben damit die Ultraschallwellen ab.

Voraussetzung für die Ultraschalluntersuchung in der Medizin ist Flüssigkeit. Luftgefüllte Hohlräume wie Lunge und Darm können nicht oder nur begrenzt untersucht und beurteilt werden.
In der Ultraschalluntersuchung sendet der Ultraschallkopf, der zeitgleich Sender und Empfänger ist, einen Ultraschallimpuls ins Gewebe. Wird dieser im Gewebe reflektiert, kommt der Impuls zurück und wird vom Empfänger registriert. Über die Zeitdauer von ausgesandtem Impuls und Registrierung über den Empfänger kann über die Laufstrecke die Tiefe des reflektierten Gewebes gemacht werden.

Die Einführung der Ultraschalldiagnostik in der Orthopädie geht auf Prof. R. Graf 1978 zurück. Graf begann das kindliche Hüftgelenk zu Schallen, um Hüftdysplasien im Säuglingsalter erkennen zu können, da Röntgenaufnahmen wegen des fehlenden Knochengerüstes keine Informationen liefern. Im weiteren Verlauf wurde die Indikation für den Einsatz der Sonographie in der Orthopädie kontinuierlich größer (siehe Indikationen).
Allgemein wird zur Untersuchung der sogenannte B-Mode verwendet. Dabei wird nicht ein einziger Impuls ausgesandt, sondern über eine Line von mehreren Zentimetern eine “Impulswand” verwendet. Als Resultat rechnet das Sonogerät, ein Schichtbild des durchschallten Gewebes.

In der Orthopädie werden je nach benötigter Eindringtiefe Schallköpfe der Frequenzen zwischen 5 - 10 MHz für ein Ultraschall verwendet.

Der mit dem Ultraschall zu untersuchende Bereich wird zunächst mit einem Gel bedeckt. Das Gel wird benötigt, da Luft zwischen Gewebe und Schallkopf vermieden werden muss.
Die Untersuchung erfolgt mit leichten Druck auf das Gewebe. Dabei werden die zu untersuchenden Strukturen fächerförmig in verschiedenen Richtungen abgefahren und dabei die Gelenkposition verändert. Abschließend werden die alle Strukturen unter Bewegung von Gelenken beurteilt.

Unabhängig von dem geschallten Organ / Gewebe läuft eine Ultraschall-Untersuchung immer gleich ab: Je nach zu untersuchender Struktur legt oder setzt sich der Patient auf eine Untersuchungsliege. Beachten muss man hierbei nur, dass der Patient, sollte eine Sonographie des Bauchraums (Abdomensonographie) geplant sein, zu dieser Untersuchung nüchtern erscheint, die Luft, die sich durch eine vorangegangene Nahrungsaufnahme im Magen-Darm-Trakt befinden würde, würde nämlich das aufgenommene Ultraschallbild stören. Zunächst bringt der Arzt auf die Haut, die sich über der zu untersuchenden Struktur befindet, ein Gel auf. Dieses Gel besitzt einen hohen Wasseranteil, wodurch verhindert wird, dass der Schall von Lufteinschlüssen zwischen der Hautoberfläche und der Luft reflektiert wird. Nur so kann ein brauchbares Bild entstehen, weshalb der Untersucher auch immer darauf achten muss, dass sich keine Luft zwischen Gel und Schallkopf befindet. Sobald die Gelschicht zu dünn wird, wird das Bild schlechter, sodass es im Rahmen einer Untersuchung manchmal notwendig ist, mehrfach erneut Gel aufzutragen.
Das entscheidende Gerät der Ultraschalluntersuchung ist der sogenannte Schallkopf, der manchmal auch Sonde genannt wird. Dieser ist über ein Kabel mit dem eigentlichen Ultraschallgerät verbunden, an welchem sich ein Monitor befindet, auf dem das aufgenommene Bild zu sehen ist. Außerdem erfolgt über dieses Gerät die Bedienung mithilfe mehrerer Knöpfe, die es zum Beispiel ermöglichen, die Helligkeit zu verändern, ein Standbild zu erzeugen oder einen Farbdoppler (siehe unten) über das Bild zu legen. Die Sonde ist sowohl dafür verantwortlich, den Ultraschall auszusenden als auch ihn nach erfolgter Reflextion wieder zu empfangen.
Es gibt verschiedene Typen von Sonden. Man unterscheidet Sektor-, Linear- und Konvexsonden, die aufgrund ihrer verschiedenen Eigenschaften in verschiedenen Gebieten Anwendung finden. Die Sektorsonde besitzt nur eine geringe Ankopplungsfläche, was sich als praktisch darstellt, wenn man schwer zugängliche Strukturen wie zum Beispiel das Herz untersuchen möchte. Beim Verwenden von Sektorsonden entsteht das typische fächerförmige Ultraschallbild auf dem Schirm. Ein Nachteil dieser Sonden ist allerdings die schlechte Bildauflösung in der Nähe des Schallkopfes.
Die Linearsonden haben eine große Auflagefläche und eine parallele Schallausbreitung, weshalb das entstehende Bild rechteckig ist. Sie haben dadurch eine gute Auflösung und eignen sich besonders gut dafür, oberflächliche Gewebe wie die Schilddrüse zu untersuchen.
Die Konvexsonde stellt praktisch eine Kombination aus Sektor- und Linearsonde dar. Darüber hinaus gibt es noch einige Spezialsonden, zum Beispiel die TEE-Sonde, die geschluckt wird, die Vaginalsonde, die Rektalsonde und den Intravaskulären Ultraschall (IVUS), bei welchem dünne Sonden unmittelbar in die Gefäße eingeführt werden können. Im Regelfall wird also jedenfalls die Sonde auf das zuvor auf den Körper aufgetragene Gel aufgesetzt. Durch das Hin- und Herbewegen oder das Abwinkeln der Sonde kann dann die gewünschte Struktur angepeilt werden. Der Schallkopf sendet nun kurze, gerichtete Schallwellenimpulse aus. Diese Wellen werden von den aufeinanderfolgenden verschiedenen Gewebeschichten mehr oder weniger stark reflektiert bzw. gestreut. Dieses Phänomen bezeichnet man als Echogenität. Der Schallkopf dient nun aber gleichzeitig nicht nur als Schallsender, sondern auch als –empfänger. Er nimmt also die reflektierten Strahlen wieder auf. Aus der Laufzeit der reflektierten Signale kann dadurch eine Rekonstruktion des reflektierenden Objektes erfolgen. Die reflektierten Schallwellen werden nämlich in elektrische Impulse umgewandelt, anschließend verstärkt und dann auf dem Bildschirm, der sich am Ultraschallgerät befindet, dargestellt.
Eine geringe Echogenität zeigen Flüssigkeiten (zum Beispiel Blut oder Urin), diese werden auf dem Monitor als schwarze Bildpunkte dargestellt. Strukturen mit einer hohen Echogenität werden hingegen als weiße Bildpunkte abgebildet, dazu zählen diejenigen Strukturen, die den Schall in einem hohen Ausmaß reflektieren wie zum Beispiel Knochen oder Gase. Das auf dem Monitor entstehende zweidimensionale Bild guckt sich der Arzt während der Untersuchung an und gibt ihm Aufschluss über Größe, Form und Struktur der betrachteten Organe. Der Arzt kann, falls dies erwünscht ist, entweder das Bild ausdrucken, wodurch ein sogenanntes Sonogramm entsteht (dies wird besonders häufig gemacht, um Schwangeren ein Bild ihres ungeborenen Kindes zu geben), oder eine Videoaufnahme erstellen.

Lesen Sie dazu auch unsere Seite Ultraschall in der Schwangerschaft.

Der Ultraschall ist eines der häufigsten angewandten Verfahren zur Diagnose und Verlaufskontrolle von Erkrankungen in der Medizin. Dies liegt daran, dass die Sonographie im Vergleich zu anderen Methoden eine Vielzahl von Vorteilen besitzt: Sie ist sehr schnell und auch ohne viel Übung gut durchführbar, ein Ultraschallgerät befindet sich in jedem Krankenhaus und auch in fast allen Arztpraxen. Es gibt sogar kleine Ultraschallgeräte, die gut zu transportieren sind, sodass eine Ultraschall-Untersuchung je nach Notwendigkeit sogar direkt am Krankenbett durchgeführt werden kann. Die Untersuchung selbst ist für den Patienten schmerzfrei und ohne jegliches Risiko, im Gegensatz vor allem zu anderen bildgebenden Verfahren (wie Röntgen oder Computertomographie), bei welchen der Körper teilweise einer nicht unerheblichen Strahlenbelastung ausgesetzt wird. Außerdem ist die Sonographie mittlerweile recht kostengünstig.

Nach heutigem Kenntnisstand ist die medizinische Sonographie nebenwirkungs- und risikofrei.

Auch wenn für den Laien, die Deutung von Ultraschallbildern schwierig erscheint, können viele Erkrankungen mittels des Ultraschall nachgewiesen werden. Die Sonographie eignet sich sehr gut zum Nachweis freier Flüssigkeiten (z.B. Bakerzyste), aber auch Gewebestrukturen wie Muskeln und Sehnen können gut beurteilt werden (Rotatorenmanschette, Achillessehne).

Der große Vorteil dieser Untersuchungsmethode die Möglichkeit der dynamischen Untersuchung. Im Gegensatz zu allen anderen bildgebenden Verfahren (Röntgen, MRT, Computertomographie) kann unter Bewegung untersucht werden und Erkrankungen, die nur bewegt auftreten sichtbar gemacht werden.

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Wenn man noch mehr Informationen (zum Beispiel über Strömungsgeschwindigkeiten, -richtungen oder –stärken) erhalten möchte, so gibt es noch besondere Verfahren, die auf dem Dopplereffekt beruhen: Die Doppler- und die Farbdoppler-Sonographie. Der Dopplereffekt entsteht durch die Tatsache, dass der Sender und der Empfänger einer bestimmten Welle sich relativ zueinander bewegen. Wenn man nun also das Echo aufnimmt, welches von einem roten Blutkörperchen reflektiert wird, so kann man mithilfe einer bestimmten Formel ausrechnen, wie schnell sich dieses Teilchen im Gegensatz zu dem ruhenden Schallkopf, der das Signal ausgesendet hat, bewegt. Noch aussagekräftiger ist die farbkodierte Doppler-Sonographie, bei welcher normalerweise die Farbe Rot für eine Bewegung auf den Schallkopf zu, die Farbe Blau für eine Bewegung vom Schallkopf weg und die Farbe Grün für Turbulenzen steht.

Abhängig von ihrer Beschaffenheit gibt es einige Gewebe, die sich mithilfe des Ultraschalls besonders gut, andere, die sich hingegen fast gar nicht darstellen lassen. Prinzipiell schlecht darzustellen sind solche Gewebe, die entweder Luft enthalten (wie zum Beispiel Lunge, Luftröhre oder der Magen-Darm-Trakt) oder von hartem Gewebe verdeckt werden (zum Beispiel Knochen oder das Gehirn).
Gute Ergebnisse liefert der Ultraschall hingegen bei weichen oder flüssigen Strukturen wie Herz, Leber und Gallenblase, Nieren, Milz, Harnblase, Hoden, Schilddrüse und Gebärmutter (gegebenenfalls samt sich dort befindendem Ungeborenen). Besonders häufig nutzt man den Ultraschall am Herzen (Herzultraschall, Echokardiographie), um Gefäße auf eventuell vorhandene Verengungen oder Verschlüsse zu untersuchen, zur Überwachung einer Schwangerschaft, zur Untersuchung der weiblichen Brust (als Ergänzung zum Tasten und zur Mammographie), um Tumore, Zysten oder Organvergrößerungen bzw. –verkleinerungen der Schilddrüse festzustellen oder um Organe, Gefäße und Lymphknoten des Abdomens darstellen zu können und dort eventuell vorhandene Tumoren, Steine (zum Beispiel Gallensteine) oder Zysten zu erkennen.

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Ultraschall wird jedoch nicht nur in der Medizin eingesetzt, sondern findet auch in vielen weiteren Bereichen des alltäglichen Lebens Anwendung: So wurde Ultraschall zum Beispiel noch vor nicht allzu langer Zeit zur Informationsübertragung unter anderem bei Fernbedienungen benutzt. Außerdem kann man mithilfe von Ultraschall bestimmte Materialien praktisch „abtasten“, was man sich zum Beispiel mit dem Sonar zur Abtastung des Meeresbodens oder bei Ultraschallprüfgeräten zunutze macht, die Risse oder Einschlüsse in manchen Werkstoffen aufdecken können.