Hintergrundinformation: Ultraschall bei Siemens Healthineers
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Hintergrundinformation Siemens Healthineers Erlangen, Juli 2016 Ultraschall bei Siemens Healthineers Ultraschall ist ein nichtinvasives Bildgebungsverfahren mit hohen Wachstumsraten, das detaillierte Bilder für fast jede medizinische Fachdisziplin bereitstellt. Ultraschalluntersuchungen liefern diagnostische Informationen für die Eingriffsplanung und für minimalinvasive Verfahren, deren Anwendungsfelder aufgrund der technologischen Fortschritte weiter wachsen. Siemens leistet seit den 1930er Jahren Pionierarbeit im Bereich Ultraschall und verfügt über ein umfangreiches Produktportfolio für Kardiologie, allgemeine Bildgebung und Point-of-Care. Ultraschall ist das am häufigsten verwendete medizinische bildgebende Verfahren in der Diagnostik. Die Anfänge der Technologie reichen mehr als hundert Jahre zurück. Damals wurde sie in erster Linie für die Ortung im militärischen und zivilen Bereich genutzt. Heute dient sie als nichtinvasives Diagnosewerkzeug in der klinischen Praxis. Ultraschall wurde erstmals im Jahr 1942 in der medizinischen Bildgebung angewendet, als der Neurologe Karl Dussik (1908–1968) einen Seitenventrikel des Großhirns mittels Ultraschall darstellte. Seit diesem Zeitpunkt ist die Ultraschalldiagnostik konstant auf dem Vormarsch. Da die klinischen Bilder immer genauer werden, wird Ultraschall heute auch für anspruchsvolle diagnostische Anwendungen, z. B. als Unterstützung zur Beurteilung von Lebertumoren, eingesetzt. Grundlagen der Ultraschall-Bildgebung (Sonographie) Bei der Ultraschall-Bildgebung, die auch als Sonographie oder Echographie bezeichnet wird – werden mittels hochfrequenter Schallwellen Echtzeitbilder von im Körperinneren liegenden Geweben und Organen erzeugt. Dabei sendet ein Ultraschallkopf Schallwellen mit Frequenzen oberhalb der menschlichen Hörschwelle (zwischen 1 und 40 MHz) aus. Diese dringen in den Körper ein und werden von den verschiedenen Gewebetypen gestreut, reflektiert oder absorbiert. Der Schallkopf empfängt die reflektierten Wellen Siemens AG Wittelsbacherplatz 2, 80333 München, Deutschland Communications Seite 1/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall und wandelt sie in elektrische Impulse um. Aus der Laufzeit der reflektierten Wellen – des Echos – kann ein Computer die Entfernung zwischen Schallkopf und Gewebe berechnen. Anhand dieser Daten werden dann zwei-, drei- oder vierdimensionale Echtzeitbilder des untersuchten Bereichs erzeugt, die dem Arzt die Beurteilung der Größe, Form und Dichte von Organen und anderen Geweben erlauben. Mithilfe der farbcodierten Doppler-Sonographie, die mit speziell definierten Frequenzen arbeitet, kann zusätzlich der Fluss von Flüssigkeiten, z. B. der Blutfluss, dynamisch abgebildet werden. Eine Ultraschalluntersuchung setzt voraus, dass im untersuchten Gewebe Flüssigkeit enthalten ist. Luftgefüllte Hohlräume wie Lunge oder Darm können daher nur in begrenztem Umfang mittels Ultraschall untersucht und beurteilt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Oberfläche der Lunge mittels Ultraschall darzustellen und Rückschlüsse auf Blutungen oder Entzündungen zu ziehen. Das Innere der Lunge jedoch entzieht sich einer sonographischen Darstellung. Da Luft für Ultraschallwellen eine Barriere darstellt, wird bei Untersuchungen ein Kontaktgel mit hohem Wassergehalt aufgetragen. um somit die Luft zwischen Schallkopf und Haut zu eliminieren. Vorteile gegenüber anderen bildgebenden Verfahren Die Sonographie ist eine nichtinvasive und schmerzlose Methode, die eine schnelle erste Beurteilung ermöglicht. Ohne ionisierender Strahlung lässt sich Ultraschall daher vielfältig einsetzen, so auch bei Patienten mit schwachen Nieren oder KontrastmittelAllergien oder bei Schwangeren. Vorteile bieten sich auch bei weniger mobilen Patienten, da sich die Geräte zum Patienten hin bewegen lassen.. Sonographische Untersuchungen können auch mit Methoden wie Biopsie oder Punktion kombiniert werden. In diesem Fall stellt die Möglichkeit zur Echtzeitbeobachtung einen Vorteil gegenüber der mittels Computertomographie (CT) gesteuerten Punktion dar. Die Anschaffungs- und Betriebskosten von Ultraschallsystemen sind niedriger als bei anderen bildgebenden Verfahren wie CT oder Magnetresonanztomographie (MRT). Da keine Strahlung emittiert wird, kann zudem auf umfangreiche Schutzmaßnahmen, bauliche Veränderungen (einschließlich Abschirmung) und Sicherheitsschulungen der Mitarbeiter, wie sie bei Verfahren mit Strahlenbelastung üblich sind, verzichtet werden. Seite 2/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall Medizinische Anwendungen der Ultraschall-Bildgebung Die Sonografie bietet das breiteste Spektrum klinischer Bildgebungsanwendungen. Ultraschall wird in fast jeder medizinischen Fachdisziplin eingesetzt, von der Geburtshilfe, Gynäkologie, Radiologie, Urologie, Notfallmedizin, Pädiatrie und Neurologie bis hin zur inneren Medizin. Ultraschall wird zur Untersuchung der Schilddrüse, des Abdomens (z. B. Leber, Nieren), kleinerer Organe, der Brust, der Hoden und des Stütz- und Bewegungsapparats verwendet. Darüber hinaus kommt er im kardiovaskulären und intrakardialen Bereich – also bei der Diagnostik der Herz- und Blutgefäße – zum Einsatz. Für spezifische Anwendungen werden heute zunehmend Bildgebungslösungen mit spezialisierter Software und entsprechenden Schallköpfen benötigt. Krankenwagen sind mit hochleistungsfähigen Ultraschalleinheiten ausgestattet, in Altenheimen werden tragbare Einheiten eingesetzt und kardiovaskuläre Bildgebungssysteme liefern bei Eingriffen Echtzeitbilder des Herzens. In der modernen Gynäkologie und in der Schwangerschaft sind Ultraschalluntersuchungen, vor allem im Rahmen der Vorsorge, heute eine Selbstverständlichkeit. Mittels Ultraschall können Ärzte Mehrlingsschwangerschaften erkennen und Entwicklungsstörungen und Fehlbildungen des Fötus lange vor der Geburt feststellen. Die Sonographie ist heute auch ein wesentlicher Bestandteil pädiatrischer Vorsorgeuntersuchungen. So wird sie routinemäßig eingesetzt, um Säuglinge im Alter von drei Monaten auf Anzeichen einer Hüfterkrankung zu untersuchen. Trends in der Ultraschalldiagnostik Dank zahlreicher technologischer Fortschritte in der Bildgebung eröffnen sich ständig neue Anwendungsbereiche für die Ultraschall-Bildgebung. Experten zufolge sind entsprechende Trends vor allem in der Elastographie, bei kontrastmittelgestützten Ultraschalluntersuchungen, bei der Bildfusion und bei minimalinvasiven Eingriffen (beispielsweise in der Kardiologie) zu verzeichnen. Trend 1: Elastographie Erkranktes Gewebe ist häufig härter und weniger elastisch als gesundes. Durch eine Messung der Gewebesteifigkeit lassen sich Erkrankungen oder sogar Tumoren, z. B. der Brust, der Prostata, der Leber oder der Schilddrüse, frühzeitig diagnostizieren. Solche Gewebeinformationen können häufig nicht nur mittels einer klassischen Biopsie, sondern auch durch eine Ultraschalluntersuchung ermittelt werden. Eine Option ist daSeite 3/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall bei die manuelle Kompression. Dabei übt der Arzt von außen mit dem Schallkopf leichten Druck auf das untersuchte Organ aus. Ein Softwareprogramm wertet anschließend kleine Verschiebungen zwischen den einzelnen Bildern aus und berechnet so die Steifigkeit des Gewebes. Auf den Siemens-Ultraschallsystemen der Premiumklasse sind neben konventioneller Elastographie unter dem Namen Virtual Touch (VT) auch bis zu drei Scherwellen-Elastographie -Applikationen – Virtual Touch™ Imaging (VTI), Virtual Touch™ Quantification (VTQ) und Virtual Touch™ IQ (VTIQ) – verfügbar. Diese Applikationen basieren auf der Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) Technologie und liefern sowohl qualitative als auch quantitative Elastographiedaten. Mit ARFITechnologien, die erfolgreich bei Patienten mit schweren Lebererkrankungen eingesetzt werden, lassen sich zahlreiche Leberbiopsien vermeiden und die durchschnittliche Verweildauer bei stationärer Krankenhausbehandlung reduzieren. Trend 2: Kontrastmittelultraschall Nach Aussage der DEGUM, der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin ist der Kontrastmittelultraschall die bedeutendste diagnostische Entwicklung der vergangenen Jahre.1 Mit herkömmlichen Ultraschall-Scans können Organe und Gewebe mit hoher räumlicher Auflösung dargestellt werden. Durch eine Kontrastmittelgabe aber wird es möglich, die Blutversorgung des Gewebes sichtbar zu machen, was insbesondere bei der Diagnose von Tumoren und Herzinfarkten hilfreich sein kann. Bei einer solchen Untersuchung werden dem Patienten gasgefüllte Mikrobläschen intravenös verabreicht. Diese reichern sich nach und nach in einem bestimmten Muster im Gewebe an. Der Arzt beobachtet die Bewegung des Kontrastmittels im Kreislaufsystem und kann so den Blutfluss zu verschiedenen Organen wie dem Gehirn, den Nieren und der Leber beurteilen.. Ultraschallsysteme von Siemens bieten ein breites Spektrum von Anwendungen für unterschiedliche Typen der Kontrastmittelsonographie, darunter Cadence Contrast Pulse Sequencing* (CPS) und Contrast Harmonic Imaging* (CHI). Bei beiden Verfahren werden bestimmte Folgen von Schallwellen emittiert, die die Kontrastmittelbläschen zum Schwingen bringen. Die erzeugten Echos können dann als Ultraschallbilder dargestellt werden. Während sich mit dem CPS-Verfahren tiefer gelegene Schichten eines Organs auf einem Bildschirm beobachten lassen, liefert das CHI- 1 http://www.degum.de/aktuelles/presse-medien/pressemitteilungen/imdetail/news/kontrastmittelultraschall-ermoeglicht-sichere-diagnosen.html Seite 4/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall Verfahren detaillierte Bilder von dicht unter der Oberfläche gelegenen kleineren Gefäßen und Körpern. Trend 3: Bildfusion mit Ultraschall Bei der Bildfusion werden mit unterschiedlichen Modalitäten gewonnene medizinische Bilder überlagert, sodass sich ihre Vorteile ergänzen. Diese Methode liefert zusätzlich relevante klinische Informationen, beschleunigt den Workflow und ist komfortabler für den Patienten. Während bislang CT-Scans zur Therapieüberwachung verwendet wurden, lässt sich der Erfolg einer Krebstherapie jetzt durch die Überlagerung vorhandener CT-Bilder mit Echtzeit-Ultraschallbildern überwachen. Ein solcher Ansatz bedeutet für Patienten und Klinikpersonal eine Reduzierung der Strahlenexposition durch CT-Scans. Das Ultraschallsystem Siemens Acuson S3000™ HELX Evolution™ mit Touch Control bietet die eSie Fusion™ Imaging-Technologie. Mit dieser Technologie lassen sich Echtzeit-Ultraschallbilder automatisch mit zuvor aufgenommenen dreidimensionalen CToder MR-Bildern überlagern. Auf Knopfdruck erhält der Arzt so zusätzliche Informationen, die ihn bei der Beurteilung komplexer Fälle im Vorfeld von Eingriffen oder Biopsien unterstützen. Trend 4: Transösophageale Echokardiographie (TEE) in Echtzeit Einige Teile des Herzens, wie die Herzklappen, lassen sich mit einer Ultraschalluntersuchung, bei der der Schallkopf außen am Körper des Patienten ansetzt, nicht angemessen darstellen. Da der Schall z. B. durch Lunge oder Rippen gestört wird, ist keine genaue Abbildung möglich. Eine flexible Ultraschallsonde, die in die Speiseröhre eingeführt wird, ermöglicht die Untersuchung eines bestimmten Bereichs des Herzes aus größerer Nähe. Manche Teile des Herzes lassen sich auf diese Weise besser darstellen als mit einer transthorakalen Echokardiographie (TTE), die von außen durch den Brustkorb durchgeführt wird. Bei den gegenwärtigen 3D/4D-Verfahren werden die Bilder mehrerer Herzschläge zusammengefügt, um eine repräsentative Abbildung des Herzens über einen vollständigen Zyklus zu erhalten (eine als „Stitching“ bezeichnete Methode). Mit dem TEE-Schallkopf für echte Volumenbildgebung von Siemens hingegen lassen sich in Echtzeit 3D/4D-Bilder des Herzens für jeden Herzschlag erzeugen. Dies macht es möglich, auch Patienten mit Herzrhythmusstörungen zu untersuchen oder die Herzklappenfunktion während eines Eingriffs zu beurteilen. Das Softwareanalysepaket eSie Valves™ von Siemens erlaubt Messungen der Aorten- und MitralklapSeite 5/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall pen auf Knopfdruck. Diese Messungen liefern dem Arzt detaillierte anatomische Informationen und ermöglichen eine Zeiteinsparung von mehreren Minuten pro Patient. Die Geschichte des Ultraschalls bei Siemens Siemens beschäftigt sich schon seit Ende der 1930er Jahre mit medizinischen Anwendungen des Ultraschalls. Seitdem entwickelt das Unternehmen kontinuierlich neue, innovative Anwendungen und Lösungen: 1938: Reimar Pohlman führt erste Experimente zur medizinischen Anwendung des Ultraschalls bei Patienten durch. Ab 1939 arbeitet er für Siemens an der Ultraschalltechnologie. 1947: Basierend auf Pohlmans Ideen entstehen ein Ultraschallgerät zur Werkstoffprüfung und die ersten therapeutischen Ultraschallgeräte, z. B. das Sonostat. 1953: Das Siemens-Ultraschallgerät zur Werkstoffprüfung wird zur Untersuchung des schlagenden Herzens mittels Schallwellen eingesetzt. Begründer des neuen Verfahrens sind zwei Schweden, der Kardiologe Inge Edler und der Physiker Carl Hellmuth Hertz. Seit 1960 trägt diese Methode den Namen „Echokardiographie“. 1967: Das Ultraschallsystem Siemens Vidoson 635 kommt auf den Markt. Damit können erstmals Prozesse in Echtzeit beobachtet werden. Die Echtzeittechnologie reduziert die Anzahl an Röntgenuntersuchungen bei Schwangeren – damals ein gängiges Verfahren – um etwa 90 Prozent. 1979: Das Ultraschallsystem Siemens Echopan KS wird um einen mechanischen Sektorscanner erweitert und ermöglicht erstmals Bilder des schlagenden Herzens im sogenannten B-Mode. 1981: Siemens stellt das erste mobile Ultraschallsystem Sonoline 1000 vor. 1981: Das erste volldigitalisierte Ultraschallgerät von Siemens mit der Bezeichnung Sonoline 8000 ermöglicht eine wesentliche Beschleunigung der Datenanalyse. Die Sonoline-Systemfamilie wird von Siemens fast 25 Jahre lang in mehreren Serien vertrieben. 1990: Mit dem Q2000 kommt das erste Siemens-Ultraschallsystem mit Farb-DopplerFunktion auf den Markt. Die Einheit ermöglicht erstmals die Darstellung des Blutflusses in Gefäßen ohne invasive periphere Angiographie. Seite 6/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall 1996: Siemens führt mit dem Ultraschall-Bildgebungssystem Sonoline Elegra die erste High-End-Ultraschallplattform mit SieScape-Panoramabilddarstellung ein. 2003: Siemens präsentiert das erste tragbare Echokardiographiesystem, das Ultraschallsystem Acuson Cypress™. Bei einer Expedition auf den Mount Everest wird das System eingesetzt, um den Einfluss extremer Höhen auf die Herz- und Lungenfunktionen zu messen. 2007: Siemens präsentiert das Ultraschallsystem Acuson P10™, damals das kleinste Ultraschallgerät der Welt. Mit einem Gewicht von nur 725 Gramm und der Größe eines Blackberry-Smartphones ist es so klein, dass es in eine Arzttasche passt. 2013: Das Ultraschallsystem Acuson Freestyle™ ist das weltweit erste Ultraschallsystem mit kabellosen Funkschallköpfen und ermöglicht die Anwendung von Ultraschall in sterilen Umgebungen, z. B. in der Chirurgie. 2014: Die transösophageale 3D-Echokardiographie (3D-TEE) von Siemens liefert 3D/4D-Bilder des schlagenden Herzens in Echtzeit. Bei den gegenwärtigen 3D/4DBildgebungsverfahren hingegen werden die Bilder mehrerer Herzschläge zusammengefügt, um eine repräsentative Abbildung des Herzes über einen vollständigen Zyklus zu erhalten (eine als „Stitching“ bezeichnete Methode). Seite 7/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall Das Siemens-Ultraschallportfolio Siemens Healthineers vertreibt Ultraschallsysteme mit Schwerpunkt auf den Bereichen allgemeine Bildgebung, Kardiologie, Frauenheilkunde und Point-of-Care*. Ergänzt wird die Produktpalette mit Softwarelösungen aus der Siemens-Produktreihe syngo™. Acuson S-Familie Die Acuson S-Familie™ umfasst Ultraschallsysteme der Premiumklasse, die erweiterte klinische Möglichkeiten über Routineanwendungen hinaus bieten. HELX™ Evolution mit Touch Control macht die Bedienung dieser Systeme noch einfacher und intuitiver. Ultraschallsystem Acuson S1000™ Dieses Einstiegssystem in die High-End-Sonographie verbindet vielseitige Applikationen mit einer großen Auswahl an Schallköpfen für fast jeden Patienten. Ultraschallsystem Acuson S2000™ Überragende Bildqualität für die allgemeine Bildgebung in 2D, 3D und 4D und allen Doppler-Modi. Das System nutzt alle ARFI-Technologien (ARFI – Acoustic Radiation Force Impulse) für die Elastographie. Acuson S2000™ mit Automated Breast Volume Scanner (ABVS) Der ACUSON S2000™ Automated Breast Volume Scanner ist eine Komplettlösung für den Brustultraschall, die 2D/3D-Ultraschall und innovative Technologien mit einem automatisierten Workflow verbindet. Die automatische Bildakquisition verbessert den Workflow bei Ultraschalluntersuchungen der Brust und liefert bedienerunabhängige, standardisierte 3D-Bilder. Dies gewährleistet eine hohe Konsistenz der Daten und effiziente Untersuchungen. Ultraschallsystem Acuson S3000™ Mit vielfältigen erstklassigen Applikationen wie der automatischen Fusionsbildgebung ist Acuson S3000 das ideale System für die interventionelle Radiologie. Seite 8/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall Ultraschallsystem Acuson SC2000™ Das System ACUSON SC2000 setzt neue Leistungsmaßstäbe in einer Vielzahl kardiologischer Disziplinen wie Herzanästhesie, interventionelle Kardiologie, Herzchirurgie und allgemeine Kardiologie. Acuson X-Familie (Mid-range) Die Ultraschallsysteme der Acuson X-Familie™ sind Allroundsysteme, die sich für vielfältige Untersuchungen in den Bereichen allgemeine Bildgebung, Kardiologie und Frauenheilkunde eignen. Ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis macht diese Systemfamilie für Ärzte mit eigener Praxis ebenso wie für Krankenhäuser interessant. Ultraschallsystem Acuson X150™ Das volldigitale Acuson X150 bietet alle Möglichkeiten der Basis-Ultraschalldiagnostik und zeichnet sich durch intuitive und einfache Bedienung aus. Ultraschallsystem Acuson X300™ Premium Edition (PE) Aufgrund der umfangreichen Palette an Schallköpfen kann das Einstiegssystem Acuson X300PE in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen der Urologie, Kardiologie und Intensivmedizin eingesetzt werden. Ultraschallsystem Acuson X600™ Das kostengünstige Acuson X600 verbindet eine robuste Architektur mit Workflowlösungen des Premiumsegments. Es eignet sich für Anwendungsbereiche in der Neurologie, Gynäkologie und inneren Medizin. Ultraschallsystem Acuson X700™ Das Acuson X700 bietet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und ist für allgemeine Anwendungen und Basisanwendungen der Kardiologie gedacht. Die neueste Version wartet mit innovativen Bildgebungstechnologien wie eSie Touch™Elastizitätsbildgebung auf. Seite 9/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall Ultraschallsystem Acuson NX3™ Die Systeme Acuson NX3 und NX3 Elite weisen eine einfache, intuitive Bedienoberfläche auf und verbinden einzigartige Bildgebungs- und exklusive Schallkopftechnologien. Sie sind die perfekte Lösung für fachübergreifende Umgebungen, die einen schnellen Wechsel zwischen Anwendungsbereichen wie allgemeine Bildgebung, Kardiologie und Gynäkologie/Geburtshilfe erfordern. Acuson P-Familie Die tragbaren Ultraschallsysteme der Acuson P-Familie™ zeichnen sich durch kompaktes Design und optionalen Akkubetrieb aus. Dies macht sie flexibel und problemlos einsetzbar. Ultraschallsystem Acuson P300™ Das tragbare System Acuson P300 bietet ein breites klinisches Einsatzgebiet inklusive intraoperativer Anwendungen. Ultraschallsystem Acuson P500™, FROSK Edition Das robuste Acuson P500 FROSK im Notebook-Format besitzt eine intuitive Touchscreen-Bedienung mit Infrarot-Technologie. Zwei spezielle Bildgebungstechnologien, Auto Flash Suppression und Dynamic Persistence, reduzieren Bewegungsartefakte. Das System eignet sich insbesondere für die Notfallmedizin. Ultraschallsystem Acuson Freestyle™ Das Acuson Freestyle ist das erste Ultraschallsystem mit Funkschallköpfen und ist daher besonders für den Einsatz in sterilen Umgebungen geeignet. Die wichtigsten Anwendungsfelder sind derzeit Anästhesie, Chirurgie, interventionelle Radiologie und Bildgebung des Stütz- und Bewegungsapparats. Ultraschallkatheter Acuson AcuNav™ Intrakardiale Ultraschallkatheter ermöglichen die Darstellung des Herzinneren in Echtzeit. Sie eignen sich hervorragend für elektrophysiologische Verfahren und minimalinvasive Eingriffe bei strukturellen Herzerkrankungen. Diese Katheter können chirurgiSeite 10/11 Siemens Healthineers Hintergrundinformation Ultraschall sche Eingriffe auch bei Patienten möglich machen, bei denen eine Anästhesie nicht infrage kommt. Acuson AcuNav V: Der Ultraschallkatheter ACUSON AcuNav V ermöglicht die intrakardiale, dreidimensionale Volumenbildgebung in Echtzeit mit einem 10F-Katheter (90 Zentimeter) und bietet ein Echtzeitvolumen von 24 Grad x 90 Grad. *Die in diesem Artikel genannten Produkte/Funktionen sind möglicherweise nicht in allen Ländern kommerziell erhältlich. Aufgrund von medizinprodukterechtlichen Vorgaben kann die zukünftige Verfügbarkeit nicht zugesagt werden. Weitere Informationen sind bei den lokalen Siemens-Organisationen erhältlich. Seite 11/11
