Was ist medizinischer Ultraschall?

Gesundheit

ddp, Beitrag vom 24. November 2021

Medizinischer Ultraschall lässt sich in zwei verschiedene Kategorien einteilen: Diagnose und Therapie. Diagnostischer Ultraschall ist eine nicht-invasive Diagnosetechnik, die zur Darstellung des Körperinneren eingesetzt wird. Ultraschallsonden, so genannte Schallköpfe, erzeugen Schallwellen mit Frequenzen oberhalb der menschlichen Hörschwelle (über 20 KHz), die meisten derzeit verwendeten Schallköpfe arbeiten jedoch mit viel höheren Frequenzen (im Megahertz-Bereich). Die meisten diagnostischen Ultraschallsonden werden auf der Haut platziert. Um die Bildqualität zu optimieren, können die Sonden jedoch auch über den Magen-Darm-Trakt, die Vagina oder die Blutgefäße in den Körper eingeführt werden. Darüber hinaus wird Ultraschall manchmal während einer Operation eingesetzt, indem eine sterile Sonde in den zu operierenden Bereich eingeführt wird.

Der diagnostische Ultraschall

Der diagnostische Ultraschall lässt sich weiter in anatomischen und funktionellen Ultraschall unterteilen. Anatomischer Ultraschall erzeugt Bilder von inneren Organen oder anderen Strukturen. Beim funktionellen Ultraschall werden Informationen wie die Bewegung und Geschwindigkeit von Gewebe oder Blut, die Weichheit oder Härte von Gewebe und andere physikalische Merkmale mit anatomischen Bildern kombiniert, um „Informationskarten“ zu erstellen. Diese Karten helfen Ärzten, Veränderungen/Unterschiede in der Funktion einer Struktur oder eines Organs sichtbar zu machen.

Der therapeutische Ultraschall

Der therapeutische Ultraschall verwendet ebenfalls Schallwellen oberhalb des menschlichen Hörbereichs, erzeugt aber keine Bilder. Sein Zweck ist es, mit dem Gewebe im Körper so zu interagieren, dass es entweder verändert oder zerstört wird. Zu den möglichen Veränderungen gehören: Verschieben oder Drücken von Gewebe, Erhitzen von Gewebe, Auflösen von Blutgerinnseln oder Verabreichung von Medikamenten an bestimmte Stellen im Körper. Diese destruktiven oder ablativen Funktionen werden durch die Verwendung von Strahlen mit sehr hoher Intensität ermöglicht, die krankes oder abnormales Gewebe wie Tumore zerstören können. Der Vorteil von Ultraschalltherapien ist, dass sie in den meisten Fällen nicht invasiv sind. Es müssen keine Einschnitte oder Schnitte in die Haut vorgenommen werden, so dass keine Wunden oder Narben entstehen.

Wie funktioniert das?

Ultraschallwellen werden von einem Schallkopf erzeugt, der sowohl Ultraschallwellen aussenden als auch die zurückgeworfenen Ultraschallechos erfassen kann. In den meisten Fällen bestehen die aktiven Elemente in Ultraschallwandlern aus speziellen keramischen Kristallmaterialien, den sogenannten Piezoelektrika. Diese Materialien sind in der Lage, Schallwellen zu erzeugen, wenn ein elektrisches Feld an sie angelegt wird, können aber auch umgekehrt funktionieren und ein elektrisches Feld erzeugen, wenn eine Schallwelle auf sie trifft. Bei der Verwendung in einem Ultraschallgerät sendet der Schallkopf einen Strahl von Schallwellen in den Körper. Die Schallwellen werden an den Grenzen zwischen den Geweben im Strahlengang (z. B. an der Grenze zwischen Flüssigkeit und Weichteilgewebe oder Gewebe und Knochen) zum Schallkopf zurückreflektiert. Wenn diese Echos auf den Schallkopf treffen, erzeugen sie elektrische Signale, die an das Ultraschallgerät gesendet werden. Anhand der Schallgeschwindigkeit und der Zeit, in der jedes Echo zurückkommt, berechnet der Scanner die Entfernung zwischen dem Schallkopf und der Gewebegrenze. Anhand dieser Abstände werden dann zweidimensionale Bilder von Geweben und Organen erstellt.

Bei einer Ultraschalluntersuchung trägt der Techniker ein Gel auf die Haut auf. Dadurch wird verhindert, dass sich zwischen dem Schallkopf und der Haut Luftblasen bilden, die die Ultraschallwellen am Eindringen in den Körper hindern könnten.

Wofür wird Ultraschall verwendet?

Diagnostischer Ultraschall. Mit diagnostischem Ultraschall können die inneren Organe im Körper nicht-invasiv dargestellt werden. Er eignet sich jedoch nicht zur Darstellung von Knochen oder luftgefüllten Geweben wie der Lunge. Unter bestimmten Bedingungen können mit Ultraschall Knochen (z. B. bei Föten oder kleinen Babys) oder die Lunge und die Lungenauskleidung dargestellt werden, wenn sie mit Flüssigkeit gefüllt oder teilweise gefüllt sind. Eine der häufigsten Anwendungen des Ultraschalls ist die Überwachung des Wachstums und der Entwicklung des Fötus während der Schwangerschaft, aber es gibt noch viele andere Einsatzmöglichkeiten, darunter die Darstellung von Herz, Blutgefäßen, Augen, Schilddrüse, Gehirn, Brust, Bauchorganen, Haut und Muskeln. Ultraschallbilder werden entweder in 2D, 3D oder 4D (3D in Bewegung) dargestellt.

Funktions-Ultraschall. Zu den Anwendungen des funktionellen Ultraschalls gehören Doppler- und Farbdoppler-Ultraschall zur Messung und Darstellung des Blutflusses in den Gefäßen des Körpers oder im Herzen. Dabei können auch die Geschwindigkeit des Blutflusses und die Bewegungsrichtung gemessen werden. Dazu werden farbkodierte Karten verwendet, die so genannte Farbdoppler-Bildgebung. Doppler-Ultraschall wird häufig eingesetzt, um festzustellen, ob Plaqueablagerungen in den Halsschlagadern den Blutfluss zum Gehirn blockieren.

Eine weitere funktionelle Form des Ultraschalls ist die Elastographie, eine Methode zur Messung und Darstellung der relativen Steifigkeit von Geweben, die zur Unterscheidung von Tumoren und gesundem Gewebe verwendet werden kann. Diese Informationen können entweder als farbkodierte Karten der relativen Steifigkeit, als Schwarz-Weiß-Karten, die kontrastreiche Bilder von Tumoren im Vergleich zu anatomischen Bildern zeigen, oder als farbkodierte Karten, die dem anatomischen Bild überlagert werden, dargestellt werden. Mit der Elastographie kann auf Leberfibrose getestet werden, eine Erkrankung, bei der sich aufgrund von Entzündungen übermäßiges Narbengewebe in der Leber bildet.

Ultraschall ist auch eine wichtige Methode zur Darstellung von Eingriffen im Körper. Bei der ultraschallgesteuerten Nadelbiopsie kann der Arzt beispielsweise die Position einer Nadel sehen, während sie zu einem bestimmten Ziel, z. B. einer Masse oder einem Tumor in der Brust, geführt wird. Ultraschall wird auch zur Echtzeitdarstellung der Position der Spitze eines Katheters verwendet, während dieser in ein Blutgefäß eingeführt und entlang des Gefäßes geführt wird. Auch bei minimalinvasiven Eingriffen kann der Ultraschall eingesetzt werden, um den Chirurgen mit Echtzeitbildern aus dem Körperinneren zu führen.

Therapeutischer oder intervenierender Ultraschall. Therapeutischer Ultraschall erzeugt eine hohe Schallleistung, die auf bestimmte Ziele fokussiert werden kann, um Gewebe zu erhitzen, abzutragen oder aufzubrechen. Eine Art des therapeutischen Ultraschalls verwendet hochintensive Schallstrahlen, die sehr zielgerichtet sind, und wird als High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) bezeichnet. HIFU wird als Methode zur Veränderung oder Zerstörung von erkranktem oder abnormalem Gewebe im Körper (z. B. Tumoren) erforscht, ohne die Haut zu öffnen oder einzureißen oder das umliegende Gewebe zu schädigen. Mit Hilfe von Ultraschall oder MRT wird das zu behandelnde Gewebe identifiziert und angepeilt, die Behandlung in Echtzeit gesteuert und kontrolliert und die Wirksamkeit der Behandlung bestätigt. HIFU wird zur Behandlung von Gebärmuttermyomen, zur Schmerzlinderung bei Knochenmetastasen und neuerdings auch zur Ablation von Prostatagewebe eingesetzt. HIFU wird auch untersucht, um Wunden zu schließen und Blutungen zu stoppen, Blutgerinnsel in Blutgefäßen aufzulösen und die Blut-Hirn-Schranke vorübergehend zu öffnen, so dass Medikamente durchgelassen werden können.

Gibt es Risiken?

Diagnostischer Ultraschall gilt im Allgemeinen als sicher und erzeugt keine ionisierende Strahlung wie Röntgenstrahlen. Dennoch kann Ultraschall unter bestimmten Voraussetzungen und Bedingungen einige biologische Wirkungen im Körper hervorrufen. Viele Experten raten von der gelegentlichen Anwendung von Ultraschall (z. B. für Erinnerungsvideos) ab und empfehlen, ihn nur dann einzusetzen, wenn eine echte medizinische Notwendigkeit besteht.


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