Ultraschall, eine weit verbreitete medizinische Bildgebungstechnologie, arbeitet nach dem Prinzip der Schallwellen, um die inneren Strukturen des menschlichen Körpers sichtbar zu machen. Sie ist nicht invasiv und sicher, was sie zu einem unverzichtbaren Instrument für die Diagnose verschiedener medizinischer Erkrankungen macht. So funktioniert Ultraschall:
Bei der Ultraschalluntersuchung, auch Sonografie genannt, werden hochfrequente Schallwellen eingesetzt, die den Hörbereich des Menschen übersteigen. Ein Schallkopf, ein tragbares Gerät, das einem kleinen Mikrofon ähnelt und von einem Schaltnetzteil betrieben wird, wird zum Senden und Empfangen dieser Schallwellen verwendet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Schallkopf-Emission: Der Ultraschallwandler sendet kurze Stöße von Hochfrequenz-Schallwellen in den Körper aus. Diese Wellen wandern durch das Gewebe und treffen auf verschiedene Strukturen, darunter Organe, Blutgefäße und andere Gewebe.
Reflexion und Echos: Wenn die Schallwellen auf eine Grenze zwischen zwei verschiedenen Geweben oder Strukturen treffen, wird ein Teil der Welle zum Schallkopf zurückreflektiert. Diese Reflexion erzeugt Echos, die vom Schallkopf erfasst werden.
Echo-Empfang: Die Rolle des Schallkopfs wechselt von der Emission zum Empfang. Er lauscht auf die Echos, die von den verschiedenen Geweben zurückgeworfen werden. Der Zeitpunkt und die Intensität dieser Echos liefern wertvolle Informationen über die Entfernung, die Zusammensetzung und die Eigenschaften der inneren Strukturen.
Echo-Verarbeitung: Die vom Schallkopf empfangenen Echos werden in elektrische Signale umgewandelt. Diese Signale werden dann von einem Computer verarbeitet, um Echtzeitbilder auf einem Monitor zu erzeugen. Die Bilder werden auf der Grundlage der Stärke und des Timings der Echos konstruiert und bilden eine visuelle Darstellung des untersuchten Bereichs.
Bilderzeugung: Der Computer verarbeitet die Echos, um detaillierte Graustufenbilder zu erstellen, die die inneren Strukturen des Körpers darstellen. Die Helligkeit der verschiedenen Bereiche im Bild entspricht der Dichte und Zusammensetzung des Gewebes. Dichte Strukturen wie Knochen erscheinen hell, während Flüssigkeiten oder luftgefüllte Räume dunkler erscheinen.
Bildgebung in Echtzeit: Ultraschall ist in der Lage, Bilder in Echtzeit zu liefern und eignet sich daher besonders für die Überwachung sich bewegender Strukturen wie des Herzens, des Blutflusses und der Entwicklung des Fötus während der Schwangerschaft. Durch die Betrachtung der Bilder in Bewegung können Mediziner die Funktionalität beurteilen und Anomalien erkennen.
Doppler-Effekt: Ultraschall kann auch zur Beurteilung des Blutflusses eingesetzt werden, indem der Doppler-Effekt genutzt wird. Wenn Schallwellen an sich bewegenden Blutzellen abprallen, ändert sich ihre Frequenz aufgrund der Bewegung. Diese Frequenzverschiebung wird genutzt, um farbkodierte Bilder zu erstellen, die die Richtung und Geschwindigkeit des Blutflusses zeigen.
Zu den Vorteilen des Ultraschalls gehört, dass er im Gegensatz zu Röntgenstrahlen nicht ionisierend ist, dass er Bilder in Echtzeit liefern kann und dass er im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren relativ kostengünstig ist. Er wird in der Regel für eine Reihe medizinischer Anwendungen eingesetzt, z. B. zur Überwachung der Schwangerschaft, zur Beurteilung der Gesundheit von Organen, zur Diagnose von Erkrankungen wie Gallensteinen und zur Steuerung medizinischer Verfahren wie Biopsien und Injektionen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ultraschallbildgebung durch die Aussendung von Hochfrequenz-Schallwellen in den Körper, den Empfang der Echos von inneren Strukturen und die Erstellung von Echtzeitbildern auf der Grundlage der Merkmale dieser Echos funktioniert. Ihre Sicherheit, Echtzeitfähigkeit und Vielseitigkeit machen sie zu einem unschätzbaren Hilfsmittel in der modernen Medizin für die Diagnose und Überwachung einer breiten Palette von Erkrankungen.