Wie sich die Geräte und Möglichkeiten im Bereich Dopplersonographie entwickelt haben

Einführung

Die Geschichte und Entwicklung der Ultraschalldiagnostik beruht auf den gemeinsamen Anstrengungen von Physikern, Ingenieuren, Informatikern, Ärzten, Sonografen, Physiologen, Universitätsforschern sowie großen kommerziellen Unternehmen und Einzelunternehmern.

Begonnen hat die Entwicklung des Hochfrequenzschalles bereits in 1794, und zwar mit Lazzaro Spallanzani, einem italienischen Physiologen und Biologen. Er entdeckte, dass Fledermäuse in der Dunkelheit durch die Reflexion von Hochfrequenztönen navigieren. Diese Entdeckung erhielt später den Namen Echolokation. Damit legte Spallanzanis Entdeckung die Grundlage zur Ultraschallphysik.

Kurz danach (1801) entdeckte der englische Physiker Thomas Young, dass sich Lichtwellen aus mehreren Quellen zusammensetzen können, um stärker zu werden oder sich gegenseitig auszulöschen, abhängig von der Verschiebung des Lichtes.

Rene T. H. Laennec, ein französischer Arzt, erfand das Stethoskop, nachdem er ein Papierbündel gerollt hat, um das Herzgeräusch eines Patienten zu verstärken.

Jean-Daniel Colladon, ein Schweizer Physiker, benutzte eine Kirchenglocke unter Wasser, um die Schallgeschwindigkeit im Genfer See zu bestimmen. Er fand heraus, dass sich Schallwellen unter Wasser schneller fortbewegen als in der Luft.

Es dauerte jedoch bis 1842, als Christian Andreas Doppler, ein österreichischer Mathematiker und Physiker, erkannte, dass die Frequenz einer Schallwelle von der Geschwindigkeit der ursprünglichen Quelle abhängt. Diese Entdeckung wurde später als der „Doppler-Effekt“ bekannt.

In 1966 entwickelten Don Baker, John Reid und Dennis Watkins die Puls-Doppler-Technologie, mit der der Blutfluss durch das Herz erkannt werden kann.

Von hier an entwickelte sich die Entwicklung der Doppler Technologie sehr rasch.

In 1967 entwickelte Gene Strandness, ein amerikanischer Arzt, Technologien zur Nutzung der Doppler-Bildgebung, um periphere Gefäßerkrankungen zu erkennen.

Nur sieben Jahre später, in 1974, entwickelten Frank Barber, Don Baker und John Reid den ersten Duplex-Impuls-Doppler-Scanner. Der Duplex-Scanner ermöglicht eine 2D-Graustufen-Bildgebung, um den Ultraschallstrahl zu führen.

Marco Brandestini und sein Team entwickelten in 1975 an der University of Washington Blutflussbilder mit einem 128-Punkt-Multi-Gate-Puls-Doppler-System. Die Ultraschallbilder wurden in Farbe kodiert und mit anatomischen 2D-Bildern überlagert.

Bei einem Treffen des American Institute of Ultrasound in Medicine stellt Quantum Medical Systems® in 1983 das Konzept der Echtzeit-Farbdoppler-Bildgebung vor. Nur ein Jahr später wurden damit die ersten Farbbilder erhalten.

Was versteht man unter der Doppler-Sonografie und wofür wird sie eingesetzt?

Die Doppler-Sonografie nutzt reflektierte Wellen, um zu sehen, wie das Blut durch ein Blutgefäß fließt. Die Doppler-Sonografie hilft Ärzten, die Geschwindigkeit des Blutes in den großen Arterien und Venen zu messen, z. B. in den Armen, Beinen und im Hals.

Die Doppler-Sonografie ist ein nicht-invasiver Test.

Bei diesem Test wird der Blutfluss damit gemessen, indem die Hochfrequenz-Schallwellen von zirkulierenden roten Blutkörperchen abprallen. Ein regulärer Ultraschall (B-Mode-Ultraschall genannt) verwendet Hochfrequenz-Schallwellen, um Bilder von anatomischen Regionen des Körpers zu erzeugen, misst aber nicht den Blutfluss.

Eine Doppler-Sonografie kann abschätzen, wie schnell das Blut fließt, indem sie die Frequenzänderung des reflektierten Ultraschalls misst. Diese Technologie ist die bei weitem bevorzugte Methode, gegenüber invasiven Verfahren wie der Arteriographie und der Venographie, bei denen Farbstoffe in die Blutgefäße injiziert wird, sodass sie auf Röntgenbildern deutlich zu sehen sind. Allerdings lässt sich der Erfolg der Arteriographie und der der Venographie mit der Dopplersonografie in keiner Weise vergleichen, da sie mit ionisierender Strahlung arbeiten und darüber hinaus die Geschwindigkeit des Blutflusses nicht messen.

Wofür wird die Doppler-Sonografie eingesetzt

• Um Blutgerinnsel, blockierte oder verengte Gefäße in fast jedem Teil des Körpers zu finden, insbesondere im Hals, in den Armen und Beinen (zur Diagnose von Krankheiten wie Veneninsuffizienz und Atherosklerose).
• Beurteilen von Beinschmerzen, die durch Claudicatio intermittens verursacht werden können. Ein Befinden, das durch Atherosklerose der unteren Extremitäten verursacht wird.
• Bewertung des Blutflusses nach einem Schlaganfall oder Erkrankungen, die durch ein Problem mit dem Blutfluss verursacht wurden. Die Bewertung eines Schlaganfalls kann durch Transkranielle Doppler Sonografie erfolgen.
• Bewerten von Krampfadern oder anderen Venenprobleme.
• Venen abbilden, die für Blutgefäßtransplantationen verwendet werden können. Die Doppler Sonografie kann auch das Befinden von Transplantaten überprüfen, die zur Umgehung von Blockaden in einem Arm oder Bein verwendet werden.
• Ermittlung des Blutflusses einer transplantierten Niere oder Leber.
• Überwachung des Blutflusses nach einer Operation an einem Blutgefäß.
• Ermittelt das Vorhandensein, die Menge und die Lage von arterieller Plaque. Plaque in den Halsschlagadern kann den Blutfluss zum Gehirn reduzieren und das Risiko eines Schlaganfalls erhöhen.
• Führen von Behandlungen wie die Laser- oder Radiofrequenzablation abnormer Venen.
• Die Untersuchung kann auch Blutgerinnsel in den Beinvenen (tiefe Venenthrombose) aufdecken, die sich lösen könnten und in Folge den Blutfluss zur Lunge blockieren, was zu einer Lungenembolie führen kann.
• Überprüfen der Gesundheit eines Fötus. Mit der Doppler-Sonografie kann der Blutfluss in der Nabelschnur, durch die Plazenta als auch ins Herz und das Gehirn des Fötus überprüft werden. Dieser Test kann zeigen, ob der Fötus genügend Sauerstoff und Nährstoffe erhält. Der Doppler-Ultraschall kann als Entscheidungshilfe während der Schwangerschaft immer dann verwendet werden, wenn:
• Der Fötus kleiner als normal für sein Schwangerschaftsalter ist. Der Blutfluss kann durch das große Blutgefäß in der Nabelschnur (die Nabelschnurarterie) betrachtet werden.
• Eine Rhesus-Sensibilisierung eingetreten ist.
• Der Blutfluss durch ein Blutgefäß im Gehirn (die mittlere Hirnarterie) kann zur Überwachung der fetalen Gesundheit herangezogen werden.
• Die Mutter hatte Probleme, wie Präeklampsie oder Sichelzellenkrankheit.

Welche Arten von Doppler Sonografie gibt es

Bettseitiger oder Dauerstrich-Doppler-Monitor:

Diese Art der Doppler-Sonografie nutzt die Frequenzänderung der Schallwellen, um Informationen über den Blutfluss durch ein Gefäß zu liefern. Der Arzt hört auf die vom Schallkopf erzeugten Töne, um den Blutfluss durch den Bereich, der möglicherweise blockiert oder verengt ist, zu beurteilen.

Farbdoppler (auch bekannt als Duplex-Doppler):

Die Geschwindigkeiten in den verschiedenen Patientenvoxeln werden als farbiges Bild visualisiert, das dem normalen anatomischen Graustufen-B-Mode-Bild überlagert wird. Verschiedene Rot- und Blautöne sind die am weitesten verbreiteten Farbtöne, um die verschiedenen Geschwindigkeiten anzuzeigen. Die Farben Rot und Blau zeigen die Richtung der Geschwindigkeit an (zum oder weg vom Schallkopf).

Power-Doppler:

Der Power-Doppler liefert ein Bild über die Eigenschaft des Blutflusses und hat gegenüber dem Farbdoppler mehrere entscheidende Vorteile, darunter eine höhere Empfindlichkeit für den Fluss, eine bessere Randdefinition und die Darstellung der Kontinuität des Flusses.

Limitierung der Doppler-Sonografie

• Tief im Körper liegende Gefäße sind schwieriger zu sehen als oberflächliche Gefäße. Spezielle Geräte oder andere Tests wie CT oder MRT können hinzugezogen werden, um eine richtige Diagnose zu erstellen.
• Kleinere Gefäße sind schwieriger abzubilden und zu beurteilen als größere Gefäße
• Verkalkungen, die aufgrund von Atherosklerose in Gefäßen vorhanden sein können, können den Ultraschallstrahl behindern.
• Manchmal kann der Ultraschall nicht zwischen einem vollständig verschlossenen und einem verengten Blutgefäß unterscheiden. Selbst wenn eine kleine Öffnung vorhanden ist, erzeugt der schwache Blutfluss manchmal ein nicht erkennbares Signal.