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2 Physikalische Grundlagen der Echokardiographie
2.1 Ultraschall
Die Echokardiographie bedient sich der Ultraschallwellen und ihrer physikalischen Eigenschaften,
um anatomische Strukturen des Herzens darzustellen. Ultraschallwellen
sind Wellen mit Frequenzen über 20 kHz und damit für das menschliche Ohr nicht
wahrnehmbar. 38 Als „longitudinal compression waves“ verläuft ihre Bewegungsrichtung
im Medium parallel zu der Verschiebung der Partikel des Mediums. 39 Die Eigenschaften
des Mediums in Form von Elastizität/Komprimierbarkeit und Dichte beeinflussen
die Fortleitung der Welle. Der Kontakt der Welle mit dem Medium disloziert einzelne
Partikel geringgradig (< 1 µm) aus ihrer Gleichgewichtslage. So entstehen Regionen
mit komprimierter und mit aufgelockerter Partikeldichte. Diese periodische Komprimierung
und Dekomprimierung des Mediums führt zu einer sinuskurvenförmigen
Ausbreitung der Welle. 39
Schallwellen sind über ihre Frequenz und Wellenlänge definiert. Die Frequenz gibt
Auskunft über die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde und wird in der Einheit
„Hertz“ (Hz), gleichbedeutend mit „1/s“, ausgedrückt. Wellenlänge und Frequenz multiplizieren
sich zur Geschwindigkeit des Schalls: 38
c : Geschwindigkeit
c = x [m/s] : Wellenlänge [m]
: Frequenz [ 1/s]
Die physikalische Basis der diagnostischen Ultraschalluntersuchung ist das piezoelektrische
Prinzip: Dabei werden Ultraschallwellen durch einen piezoelektrischen, d.h. polar
gebauten Kristall, sowohl erzeugt als auch nach Reflektion registriert. Nach Anlage
eines elektrischen Feldes am Piezokristall erzeugt die elektrische Spannung eine Deformation
des Kristalls, wodurch eine zur Spannung proportionale Druckwelle entsteht.
Umgekehrt bewirkt eine Schallwelle durch ihr Auftreffen auf den Piezokristall eine
Verformung desselben und eine zur Schallwelle proportionale Änderung des elektri-
38, 39
schen Potentials.
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