Ultraschall in der Medizin

In der Medizin werden Ultraschallwellen vor allem im Rahmen der Ultraschalldiagnostik (Sonographie) eingesetzt. Auch hier basiert das Wirkprinzip auf dem Aussenden von Schallwellen und dem Empfangen des reflektierten Echos. Das Ultraschallbild (Sonogramm) entsteht, indem die Laufzeit des Echos berechnet wird. Die Laufzeit ist abhängig von Form und Struktur des jeweiligen Organs/Gewebeart. Bspw. reflektieren Knochen stärker als Blut.

Ultraschallgeraet Funktion

Je nach zu untersuchender Körperregion unterscheiden sich die Begrifflichkeiten. Während für den Allgemeinmediziner vor allem die klassische Abdomensonographie (Bauch-Ultraschall) von großer Bedeutung ist, ist für den Kardiologen eher die Echokardiographie (Herz-Ultraschall) von Relevanz. Die Medizintechnik-Hersteller haben sich auf die fachspezifischen Bedürfnisse der Ärzte eingestellt. Folglich gibt es medizinische Ultraschallgeräte, die sich für den einen Anwendungsbereich besser und für den anderen schlechter/gar nicht eignen. Für die Visualisierung bewegter Strukturen, wie z. B. der Aortenklappen-Bewegung, benötigt der Kardiologe bspw. ein Sonogerät mit dem Bildgebungsmodus “M-Mode” (Motion-Mode). Die wichtigsten Modi hat das UKS zusammengefasst:

A - Mode (Amplidutenmodulation): Echosignale werden vom piezoelektrischen Material in Spannung umgewandelt (Puls - Echo - Prinzip). Heutzutage kaum noch von Bedeutung.
B-Mode ( Brightness-Mode): Strukturen können über Helligkeitsunterschiede optisch dargestellt werden und zweidimensionale Schnittbilder können erzeugt werden.
Doppler-Verfahren: Messung der Richtung und der Geschwindigkeit des Blutflusses mittels Dopplereffekt
PW-Doppler (Pulsed Wave): piezoelektrisches Element fungiert alternierend als Sender und Empfänger
CW-Doppler (Continuous Wave): von zwei piezoelektrische Elemente, sendet eins konstant Schallwellen aus während das andere die reflektierten Ultraschallimpulse empfängt.
Duplexsonographie: Kombination aus B - Mode und Doppler-Verfahren
CFM-Sonographie (color flow mapping): Farbcodierte Duplexsonographie
Im Kern besteht ein klassisches Ultraschallsystem aus 3 Komponenten:
- das Ultraschallgerät, das mit dem piezoelektrischen Effekt die Ultraschallwellen erzeugt
- der Monitor, der für die Visualisierung der Ultraschalldaten zuständig ist
- und der Schallkopf, der für das Aussenden und Empfangen der Schallwellen zuständig ist

Ein mobiles Handheld-Ultraschallgerät hingegen besteht lediglich aus einem kompakten Handgerät in der Größe eines Smartphones. Während sich im Handgerät die gesamte Ultraschalltechnik befindet, kann ein privates Smartphone oder Tablet als Anzeigemedium genutzt werden. Der Frequenzbereich in der Sonographie liegt zwischen 1 - 20 Mhz. Je höher die Frequenz, desto kürzer die Wellenlänge und desto besser die Bildqualität. Aber je höher die Frequenz, desto geringer die Eindringtiefe.