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