Wie funktioniert ein Ultraschall?

Haben Sie schon einmal eine Ultraschalluntersuchung gemacht und sich gefragt, wie sie funktioniert? Hier erfahren Sie, was Sie über den nicht-invasiven Test wissen müssen, der Ihrem Arzt ein klares Bild davon vermitteln kann, was in Ihrem Körper vor sich geht.

Viele Menschen assoziieren Ultraschall mit Schwangerschaft, da viele Gynäkologen Ultraschall verwenden, um die Babys in schwangeren Frauen zu untersuchen. Ärzte verwenden Ultraschall auch, um die Ursache von Schmerzen, Schwellungen oder anderen Symptomen eines Patienten zu diagnostizieren. Ultraschall kann Ärzten helfen, den Ursprung einer Infektion zu finden, die Hand des Arztes bei Biopsien zu führen, wertvolle Informationen bei der Diagnose von Herzerkrankungen zu liefern und sogar Schäden nach einem Herzinfarkt zu beurteilen.

Ultraschall ist sicher, nicht invasiv und verwendet keine gefährliche Strahlung wie herkömmliche Röntgenstrahlen. Das Ultraschallverfahren erfordert wenig bis keine Vorbereitung und kann fast jederzeit durchgeführt werden.

Aber wie genau funktioniert das Ultraschallgerät?

Wie Ultraschall funktioniert

Ultraschall funktioniert, indem Schallwellen von einem Objekt zurückgeworfen werden und man auf die Rückkehr der Schallwelle wartet. Die Messung dieser zurückprallenden Schallwellen kann helfen, ein Bild davon zu erstellen, wie das Objekt aussieht, da Schallwellen, die auf nahe gelegene Aspekte des Objekts treffen, schneller zurückkehren als solche, die auf weit entfernte Merkmale des Gegenstands treffen. Die verschiedenen zurückkehrenden Schallwellen können auch unterschiedliche Tonhöhen und Richtungen haben, je nachdem, ob die Schallwelle von der Krümmung eines inneren Organs, der Dichte von Flüssigkeit oder dickem Gewebe abprallt.

Die Ultraschallbildgebung nutzt die gleichen Sonarprinzipien, die auch von Fledermäusen, Schiffen und Fischern verwendet werden. Die Ultraschallbildgebung in der Medizin konzentriert sich auf die Erkennung von Veränderungen des Aussehens, der Größe, der Form oder der Kontur von Organen, Geweben und Gefäßen des Patienten oder auf die Erkennung von Tumoren oder anderen abnormalen Massen.

Bei einer medizinischen Ultraschalluntersuchung verwendet der Ultraschalltechniker einen tragbaren Schallkopf, um sowohl Schallwellen in den Körper zu senden als auch die zurückkommenden Schallwellen zu empfangen. Wenn der Techniker den Schallkopf auf die Haut drückt, sendet das Gerät winzige Impulse von unhörbaren Hochfrequenz-Schallwellen in den Körper des Patienten. Diese Schallköpfe erzeugen Schallwellen mit Frequenzen, die weit über der menschlichen Hörschwelle von 20 kHz und höher liegen; die meisten heute verwendeten Schallköpfe arbeiten mit viel höheren Frequenzen im Megahertz-Bereich.

Diese Schallwellen prallen an inneren Organen, Geweben und Flüssigkeiten ab und kehren zum Schallkopf zurück, der winzige Änderungen der Tonhöhe und Richtung des zurückkehrenden Schalls aufzeichnet. Ein Computer misst die Signaturwellen und zeigt sie an, um ein Echtzeitbild auf einem Monitor zu erstellen. Der Techniker hält ein oder mehrere Bilder der bewegten Bilder als Standbilder fest. Der Techniker kann auch kurze Videoschleifen der Bilder speichern.

Doppler-Ultraschall ist eine spezielle Anwendung der Ultraschalltechnik. Doppler misst die Geschwindigkeit und Richtung der Blutzellen, während sie sich durch die Blutgefäße bewegen. So wie sich die Tonhöhe des Pfeifens eines Zuges ändert, wenn die Lokomotive vorbeifährt, ändert sich bei der Bewegung der Blutzellen die Tonhöhe der reflektierten Schallwellen. Wissenschaftler bezeichnen dies als Doppler-Effekt. Ein Computer sammelt und verarbeitet die Töne, um Bilder und Diagramme zu erstellen, die den Blutfluss durch die Blutgefäße darstellen.

Es gibt zwei Hauptarten von medizinischem Ultraschall: diagnostischen Ultraschall und therapeutischen Ultraschall. Diagnostischer Ultraschall hilft Ärzten bei der Diagnose von Patienten, indem er Bilder von inneren Flüssigkeiten, Geweben und Organen liefert. Therapeutischer Ultraschall nutzt die Kraft der Schallenergie, um mit dem Körpergewebe in einer Weise zu interagieren, die das Gewebe verändert oder zerstört. Ultraschallspezialisten verwenden therapeutischen Ultraschall, um Gewebe zu bewegen oder zu schieben, Gewebe zu erwärmen, Blutgerinnsel aufzulösen oder Medikamente an bestimmte Stellen im Körper eines Patienten zu bringen. Ultraschallspezialisten können auch therapeutischen Ultraschall mit sehr intensiven Strahlen verwenden, um krankes oder abnormales Gewebe, wie z. B. Tumore, zu zerstören, ohne dass eine Operation erforderlich ist.

Geschichte des Ultraschalls

Während Ultraschall heute eine fortschrittliche medizinische Technologie ist, reichen seine Wurzeln bis ins Jahr 1794 zurück, als der Physiologe Lazzaro Spallanzani als erster die Echolokation von Fledermäusen untersuchte. Diese Echolokation, d. h. die Verwendung von Schallwellen zur Ortung von Objekten, ist die Grundlage der Ultraschallphysik.

Im Jahr 1877 entdeckten die Brüder Jacques und Pierre Currie die Piezoelektrizität, bei der sie Sonden zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen verwendeten. 1915 inspiriert der Untergang der Titanic den Physiker Paul Langevin dazu, ein Gerät zu erfinden, das Objekte auf dem Meeresgrund aufspüren kann. Er erfand schließlich das Hydrophon, das heute als der weltweit bekannteste Schallwandler gilt.

Ärzte begannen in den 1920er bis 1940er Jahren, Ultraschall, auch bekannt als Sonografie, als eine Form der physikalischen Therapie einzusetzen. Der Neurologe Karl Dussik begann 1942, Ultraschall für die medizinische Diagnose einzusetzen, um Hirntumore zu erkennen. Danach begannen Ärzte, Ultraschall für eine Vielzahl von Zwecken einzusetzen, z. B. zur Erkennung von Gallensteinen und Brusttumoren.

In den folgenden Jahrzehnten wurde Ultraschall in der Gynäkologie und Geburtshilfe, in der Kardiologie und in anderen Bereichen eingesetzt. Zu den weiteren Fortschritten gehören tragbare Schallköpfe, Doppler, dreidimensionale (3D) Bildgebung und der Einsatz bei anderen Verfahren.

Die heutige Ultraschalltechnologie ist sicher, wirksam und sehr nützlich für die Diagnose und Behandlung vieler Krankheiten. Weitere Informationen über die Funktionsweise des Ultraschalls erhalten Sie von Ihrem Ultraschall-Spezialisten.