Gerätetechnik (S. 9)

2.1 Definitionen

Die in der Ultraschalldiagnostik eingesetzten Techniken basieren alle auf der Analyse der im Gewebe entstehenden Echos (s. oben). Die typischen Verfahren sind:

A-scan (A-mode),
TM-scan (M-mode),
B-scan (B-mode),
Doppler.

Das eindimensionale A-scan-Verfahren (Amplituden- scan) ist die einfachste und älteste Ultraschalltechnik. Die Echos werden als Auslenkung des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre abgebildet, sehr exakt abhängig von ihrer Stärke, also Amplitudenmoduliert. Dieses Verfahren wurde früher vielfältig eingesetzt, etwa in der Ophthalmologie und in der Neurochirurgie zur Erkennung einer Mittellinienverlagerung durch eine Blutung oder bei einem Tumor (Abb. 2.1 a,b).

B-scan bezeichnet die helligkeitsmodulierte („brightness") Abbildung der Echos auf einer Bildröhre. Durch Anordnung vieler eindimensionaler Bildzeilen nebeneinander entsteht das zweidimensionale Schnittbild (B-Bild, Abb. 2.2). Die Zusammensetzung des Bildes aus unterschiedlich hellen Bildpunkten wird als Grauabstufungstechnik bezeichnet.

Früher gab es ein bistabiles Verfahren, bei dem alle Echos oberhalb einer bestimmten Schwelle gleich hell dargestellt wurden (bistabile „Compound-scan-Technik"). Bei den heutigen Geräten erfolgt der Bildaufbau schnell und automatisch mit einer so hohen Bildfolgefrequenz, dass Bewegungsvorgänge (z. B. das Pulsieren von Gefäßen) direkt zu sehen sind. Daher bezeichnet man die Technik auch als schnelles B-Bild oder „Real-time-Verfahren" („Echtzeitverfahren").

Das TM-scan-Verfahren („time motion", Mmode) wurde ursprünglich in der Kardiologie eingesetzt. Die von einem einzelnen (eindimensionalen) Ultraschallstrahl erzeugten Echos werden helligkeitsmoduliert bei fixiertem Schallkopf zeitlich fortlaufend, wie ein EKG, aufgezeichnet. Die Echos von festen Grenzflächen addieren sich zeitlich zu Linien.

Die Echos von sich bewegenden Strukturen, wie etwa den Herzklappen, addieren sich zu Kurven, die genaue Aussagen über das Ausmaß und die Geschwindigkeit von Bewegungsvorgängen ermöglichen. Dieses Verfahren wird heute in der Echokardiographie vorwiegend nur noch additiv eingesetzt. Es bildet weiterhin die Grundlage der Geräte zur Überwachung der fetalen Herztätigkeit.

Beim B-Bild kann es hilfreich sein, um Bewegungsvorgänge bildlich zu dokumentieren (Abb. 2.3). Die Dopplerverfahren beruhen alle auf der Analyse der Dopplerfrequenz, d. h. der Differenz zwischen ausgesandtem Ultraschall und empfangenen Signal (s. unten).

2.2 B-Bild

Der Bildaufbau erfolgt mit mechanischen oder elektronischen Ultraschallwandlern, die meistens mit der Hand geführt werden. Der Vorgang wird auch als „Abtastung" bezeichnet. Für die Ultraschallwandler werden synonym die Begriffe Transducer und Schallkopf verwendet. Bei mechanischen Wandlern (mechanische Sektorscanner) sitzen ein oder mehrere Kristalle auf einer rotierenden oder schwingenden Achse.

Erzeugt wird ein sektorförmiges Bild, bei Ultraschallendoskopen auch ein 360°-Bild (Abb. 2.4). Das Verfahren wird vorwiegend noch bei speziellen Geräten wie Endosonden eingesetzt. Bei elektronischen Wandlern sind viele kleine Wandler in einer Reihe, einzeilig nebeneinander angeordnet.

Sie werden elektronisch in Gruppen angesteuert und schreiben so eine Bildzeile nach der anderen („linear array"). Dieser Wandlertyp wird unter Verwendung höherer Frequenzen (>, 5 MHz) vor allem für oberflächennahe Organe angewandt („small part scanner").