Grundlagen des Ultraschalls (3.2 MB)
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<strong>Grundlagen</strong> <strong>des</strong> <strong>Ultraschalls</strong><br />
Univ. Doz. Dr. Georg Zettinig<br />
Schilddrüsenpraxis Josefstadt, 1080 Wien
Ultraschall<br />
• Longitudinale Schallwellen > 20 kHz, die<br />
das durchschallte Medium komprimieren<br />
und expandieren<br />
• An Grenzflächen<br />
von Medien ganze<br />
oder teilweise<br />
Reflexion der<br />
Schallwellen
Piezoelektrischer Effekt<br />
• Bestimmte Kristalle und Keramiken<br />
erzeugen beim Anlegen einer<br />
Wechselspannung durch Verformung<br />
(Zusammenziehen/Dehnen) Schallwellen<br />
• Entstandene Ultraschallwelle pflanzt sich<br />
im angekoppelten Medium (Patient)<br />
wellenförmig fort
Impuls-Echo-Verfahren<br />
• Aussendung einer kurzen Serie von<br />
Ultraschallwellen<br />
• Dauer bis zum Eintreffen <strong>des</strong> an der Grenze<br />
reflektierten Gewebes wird gemessen<br />
• Auflösungsvermögen steigt mit<br />
kurzwelligem Schall<br />
• Eindringtiefe sinkt
Doppler-Effekt<br />
• Bewegen sich Schallsender und Reflektor<br />
aufeinander zu, so ändert sich die Frequenz<br />
der empfangenen Schallwellen<br />
• Farbdoppler
Ultraschall <strong>Grundlagen</strong><br />
• Sender: Elektrische-mechanische Wellen<br />
• Empfänger: Mechanische-elektrische<br />
Wellen
Reflexion<br />
• Ultraschall wird an Grenzflächen reflektiert<br />
• Teilweise Reflexion, teilweise Transmission<br />
• Impedanzunterschiede an Grenzflächen führen zu<br />
einer Summe rückläufiger Echosignale<br />
• Daraus sonographischer Bildaufbau entsprechend<br />
der Anatomie<br />
• Bei zunehmendem Schallwiderstand höherer<br />
Reflexionsgrad bis zur totalen Reflexion bei<br />
grossen Dichteunterschieden (Knochen, Kalk,<br />
Luft)
Signaldarstellung<br />
• A-Mode: Simpelste Form<br />
• B-Mode: Zweidimensionales Schnittbild,<br />
Zeilenförmig in Graustufen<br />
• M-Mode: Orts-Zeit Diagramm<br />
einer Zeile aus dem B-Mode<br />
(Time-Motion Verfahren)
Schallkopf - 1<br />
• Gleichzeitig Sender und Empfänger<br />
• Linearer Schallkopf<br />
– Geometriegetreue<br />
Abbildung<br />
– Große Auflagefläche
Schallkopf - 2<br />
• Konvexer Schallkopf<br />
– Größerflächige<br />
Bilddarstellung<br />
im Tiefenbereich<br />
• Sektor Schallkopf<br />
– Mechanisch: Drehung in untersch. Positionen<br />
– Elektronisch: Phasenverschobene Ansteuerung<br />
(Phased Array)
Signalbeeinflussung - 1<br />
• Eindringtiefe und Auflösung<br />
– Frequenzabhängig;<br />
– Für Schilddrüse min. 7.5 MHz<br />
• Axiale Auflösung<br />
– Impuls kann max. 2-3 Wellenlängen in<br />
axiale Richtung ausgesandt werden
Signalbeeinflussung - 2<br />
• Laterale Auflösung<br />
– Schallkeule<br />
– Taillenförmig<br />
konvergierende Fokuszone<br />
• Fokussierung<br />
– Verschiebung der Fokuszone in beliebige<br />
Tiefen durch elektronische Phasenverschiebung<br />
mehrerer Schallquellen
Signalverarbeitung - 1<br />
• Pre-Processing<br />
– Verbesserung der Signalqualität/Fokussierung<br />
beim Empfang <strong>des</strong> Echos<br />
• Post-Processing<br />
– Bearbeitung durch Änderung der<br />
Graustufenskala<br />
– Kontrastverstärkung zwischen Weichteilen und<br />
Kalk/Knochen
Signalverarbeitung - 2<br />
• Tiefenausgleich - TGC (Time-Gain-<br />
Compression)<br />
– Echosignale aus grosser Tiefe sind schwächer<br />
als die früher eintreffenden<br />
– TGC verstärkt später eintreffende Signale aus<br />
tieferen Schichten<br />
– Schilddrüse kriegt über ganze Abbildungstiefe<br />
ein gleichmäßig helles Bild
Signalverarbeitung - 3<br />
• Gesamtverstärkung (Gain)<br />
– Veränderung über den gesamten Tiefenbereich<br />
– Wie Lautsprecherknopf am Radio<br />
– Zu hoher Gain "überstrahltes Bild"
Was will ich denn<br />
eigentlich sehen?<br />
•Anatomie<br />
• Histologie
Embryologie<br />
• Aus dem Entoderm der Schlundtasche<br />
• In der 7. SSW Wanderung nach kaudal<br />
• Anfangs mit Ductus thyreoglossus mit<br />
Zungengrund verbunden<br />
• Im gesamten Verlauf dystopes<br />
Schilddrüsengewebe möglich<br />
• Lobus pyramidalis: Kaudaler Rest<br />
• Nebenschilddrüsen aus 3. und 4. Schlundtasche
Apparative Voraussetzungen<br />
• B- Mode Ultraschallgerät<br />
• Linearschallkopf 6 cm bzw.<br />
Sektorschallkopf<br />
• Schallfrequenz 7.5 - 12 MHz<br />
• 3,5 MHz Sektorschallkopf nur in<br />
Einzelfällen für sehr grosse Strumen<br />
erforderlich
Qualitätssicherung<br />
• EU- Richtlinie 93/42 EWG (1993)<br />
• Medizinproduktegesetz<br />
• Wiederkehrende sicherheitstechnische<br />
Untersuchung („Elektrobefund“)<br />
• Periodische Wartung<br />
• Testmethoden und Geräteliste: www.oegum.at
Einstellungen - Monitor<br />
• Randstrukturen und Grundhelligkeit müssen<br />
am Monitor differenziert werden können<br />
• Kontrast: Sämtliche Grautöne müssen an<br />
der Grautonskala gut erkennbar sein
Geräte-Einstellungen<br />
• Fokus in den Bereich der Schilddrüse<br />
• Tiefe so dass gesamte Ausdehnung der<br />
Schilddrüse erfasst wird<br />
• Gesamtverstärkung (Gain) so, dass<br />
Überstrahlung vermieden wird<br />
• Erst dann Tiefenausgleich (TGC):<br />
Homogene Echodichte im gesamten<br />
Schilddrüsenparenchym<br />
• Konstante Geräteeinstelungen für<br />
Verlaufskontrollen erforderlich
Untersuchungsablauf<br />
• Rückenlage<br />
• Leicht überstreckter Hals
Querschnitt<br />
• Aufsetzen <strong>des</strong> Schallkopfes in der mittleren<br />
Halsregion zur ersten Orientierung<br />
• Optimierung der Geräte-Einstellung<br />
• Untersuchung beider Schilddrüsenlappen<br />
von kranial nach kaudal<br />
• Beurteilung <strong>des</strong> Isthmus
Längsschnitt<br />
• Leicht schräg: kraniolateral-mediocaudal<br />
• Durch langsames Kippen <strong>des</strong> Schallkopfes<br />
wird der gesamte Lappen untersucht<br />
• Immer systematisch:<br />
Zuerst rechter, dann linker Lappen
Volumetrie<br />
• Berechnung <strong>des</strong> Volumens je<strong>des</strong> einzelnen<br />
Lappens
Volumen<br />
• Berechnung für jeden Lappen:<br />
• Länge x Breite x Tiefe x 0.5<br />
• Frauen: 4 - 18 ml<br />
• Männer: 5 - 25 ml
Echogenität<br />
• Referenzregion Halsmuskulatur<br />
• Vergleich mit Echostruktur der Schilddrüse<br />
• Halsmuskulatur ist echoarm<br />
• Normales Schilddrüsenparenchym im<br />
Vergleich dazu echoreicher<br />
• Homogenität: homogen bzw. inhomogen
Echonormal<br />
• Regelrechte Follikel<br />
• Homogenes Muster; deutlich echoreicher<br />
als Halsmuskulatur
Echoarm<br />
• Vermehrte Streuung durch mikrofolikuläre<br />
Strukturen<br />
• Lymphoyten, Entzündungszellen
Echoleer - Zyste
Echoleer<br />
Dorsale<br />
Schallverstärkung
Echoreich<br />
• Vermehrte Reflexion an makrofollikulären<br />
Strukturen<br />
• Grobe, starke,<br />
dicht gelagerte<br />
Echos
Echokomplex<br />
• Inhomogen, gleichzeitig oft echoarm und<br />
echoreich<br />
• Oft schlecht abgrenzbar
Echodicht<br />
• Kalkspange:<br />
Echodicht;<br />
dorsale Schallauslöschung
Herdbefunde<br />
•Solid/ Zystisch<br />
• Größe (3 Ebenen!)<br />
• Lage<br />
• Echogenität<br />
• Randbegrenzung<br />
•Halo<br />
•Kalk<br />
• Durchblutung
Beurteilung der benachbarten<br />
Strukturen<br />
• Lymphknoten<br />
• Nebenschilddrüsen<br />
• Trachea<br />
• Ösophagus
Befund<br />
• Schilddrüse normal groß / vergrößert / atroph<br />
• Volumen rechts, Volumen links<br />
• Lage und Formbesonderheiten<br />
• Echostruktur<br />
• Beschreibung von Lokalisation, Größe,<br />
Echogenität und Begrenzung von Herdbefunden<br />
• Beurteilung benachbarter Strukturen
Normalbefund<br />
• Schilddrüse normal groß<br />
• Volumen rechts 5 ml, Volumen links 4 ml<br />
• Regelrechte Echostruktur<br />
• Kein Hinweis für Knoten<br />
• Kein Hinweis für vergrösserte<br />
Nebenschilddrüsen<br />
• Halslymphknoten unauffällig
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