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2.3. Ultraschalluntersuchung allgemein
2.3.1. Physikalische Grundlagen des Ultraschalls
Ultraschall:
Ultraschall bezeichnet den Frequenzbereich des Schalls oberhalb des menschlichen
Hörbereichs von 20 kHz – 100 MHz pro Sekunde. In der medizinischen Diagnostik sind
Frequenzen von 1 – 10 MHz (selten bis 20 MHz) gebräuchlich. Schallwellen breiten sich im
Raum aus und bringen Materienteilchen in Schwingung. Dadurch kommt es in der Materie zu
Teilchenverdichtungen und –verdünnungen, die sich in einer für das Medium
charakteristischen Geschwindigkeit = Ausbreitungsgeschwindigkeit c ausbreiten. Ein Zyklus
dieser Dichteveränderung, also jeweils eine Verdichtung und eine Verdünnung, wird als
Wellenlänge (λ) bezeichnet und verhält sich umgekehrt proportional zur Frequenz (f)
(Frequenz = Schwingung pro Zeiteinheit). In Formeln ausgedrückt lassen sich die
Zusammenhänge folgendermaßen beschreiben:
λ ~ 1 / f λ = c / f c = λ * f
(POULSEN NAUTRUP 2007)
In der medizinischen Diagnostik liegen die Wellenlängen zwischen 0,15 mm – 1,5 mm,
berechnet aus der oben angegebenen Formel. Die mittlere Schallgeschwindigkeit im
Frequenzbereich von 1 – 10 MHz liegt in Weichteilgeweben, die in der Medizin durch
Ultraschall beurteilt werden, bei 1540 m/s. Luft oder Knochengewebe haben signifikant
abweichende Schallgeschwindigkeiten und es kommt zu starken Reflexionen (Luft: 331 m/s,
Knochen: 4080 m/s). Dies führt zu Fehlinterpretationen des Ultraschallgerätes, welches die
Tiefe der verschiedenen Gewebe aus der mittleren Schallgeschwindigkeit errechnet. Daher
sind Knochen und stark lufthaltige Gewebe für die Ultraschalldiagnostik nahezu unzugänglich
(NYLAND et al. 2002a, POULSEN NAUTRUP 2007, WIGGER u. KRAMER 2008).
Tiefe (D) = V(1540 m/s) * RT/2
RT (Roundtrip Time) = Zeit zwischen senden der Schallwelle und Empfangen des Echos
(WIGGER u. KRAMER 2008).
Alle in der Ultraschalldiagnostik bedeutsamen Ultraschallwellen sind Longitudinalwellen,
d.h. ihre Amplituden liegen in Fortpflanzungsrichtung der Welle. Transversalwellen, deren
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