Der Mensch kann Schall nur bis zu einer Frequenz von maximal 20 Kilohertz hören, schnellere longitudinale Luftschwingungen bezeichnet man deshalb als Ultraschall. Die Fledermaus hingegen nutzt solch hochfrequente Laute, um sich in ihrer Umgebung zu orientieren sowie um Beute zu finden und zu identifizieren, indem sie deren Reflexionen analysiert (Spektrum der Wissenschaft, August 1990, Seite 98).

Erste Versuche, auf gleiche Weise den menschlichen Körper – speziell das Gehirn – mit technischen Mitteln zu erkunden, unternahm der Wiener Neurologe Karl T. Dussik bereits 1942; in der klinischen Routine etablierte sich die Sonographie aber erst in den siebziger Jahren. Nach Angaben des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) wurde die Sonographie 1992 insgesamt 46millionenmal eingesetzt, fast so häufig wie das Röntgen.

Verbesserungen der Gerätetechnik erschließen dabei immer neue Anwendungsgebiete. Je nach Variante des Verfahrens lassen sich Charakteristika von Geweben oder des fließenden Blutes erkennen und damit Veränderungen, die Erkrankungen – insbesondere Tumoren – anzeigen. Weil die Anwendung ungefährlich ist, wurde die Sonographie gerade für die Pränataldiagnostik wichtig, was wiederum Anstöße für die weitere Entwicklung der Methode gab.

So vermag man mittlerweile bei Frauen bereits wenige Tage nach dem Ausbleiben der Periodenblutung mittels Ultraschalls eine kleine Fruchtblase in der Gebärmutter auszumachen und bereits eine Woche später den Herzschlag des Embryos zu registrieren. Nach sieben bis acht Wochen sind die Gliedmaßen zu erkennen; mithin lassen sich schon in diesem frühen Stadium auch gewisse genetisch bedingte Störungen oder Erkrankungen aus dem Ultraschallbild erschließen. In der 12. Woche, nach der die Fetalperiode beginnt, werden Herz, Gehirn, Nieren, Harnblase, Magen und knöcherne Strukturen, überhaupt die Integrität des kleinen Organismus und dessen Bewegungen darstellbar. Am besten gelingt das aber zwischen der 16. und 20. Woche (geboren wird das Kind normalerweise nach der 40. Woche), so daß sich dann nahezu alle Organe nach Aussehen und Funktion beurteilen lassen; zudem kann der Arzt die Durchblutung des Kindes und der versorgenden Plazenta feststellen (Bild 1).

Wie bei röntgen- oder kernspintomographischen Verfahren erhält der Diagnostiker Bilder aus dem Körperinneren ohne operativen Eingriff, überdies mit weitaus geringerem technischem Aufwand, kostengünstiger und zumindest im Bereich des für den Gynäkologen interessanten Beckens sogar mit höherer Auflösung; wie bei der Kernspintomographie wird der Patient auch nicht durch Strahlung belastet.

Zwar vermag Ultraschall Gewebe durchaus zu schädigen oder gar zu zerstören, doch erst bei sehr hohen Intensitäten: Um etwa Nierensteine zu zertrümmern, bedarf es Stoßwellen von rund tausendfach höherer Energie als bei den Schallwellen zur Diagnostik; allerdings treten die gewünschten zerstörerischen Effekte durch Fokussierung erst am Stein auf (Spektrum der Wissenschaft, Juli 1991, Seite 44). Gleichwohl sichtet eine Kommission der europäischen medizinischen Fachgesellschaften die internationalen Publikationen nach Hinweisen auf schädliche Wirkungen der Ultraschall-Diagnostik, bislang freilich trotz millionenfacher Anwendung ohne Ergebnis. Man darf die Methode deshalb als ungefährlich ansehen, die somit ideal für die Untersuchung des ungeborenen Lebens geeignet ist. Invasive diagnostische und therapeutische Eingriffe sind dadurch erst möglich geworden, und auch während der Geburt wird das Kind hauptsächlich mittels Ultraschalls überwacht.


Physik und Technik

Im Unterschied zu Licht, also zu elektromagnetischen Schwingungen, pflanzt sich Schall fort, indem die Quelle Moleküle des Ausbreitungsmediums in mechanische Schwingung versetzt, und zwar entlang der Ausbreitungsrichtung: Es entstehen Longitudinalwellen. So werden Schwingungszustände wie die maximale Auslenkung und damit auch Energie und Impuls von einem Molekül zum nächsten weitergereicht. Die elastischen Eigenschaften des Mediums bestimmen deshalb Schallgeschwindigkeit und Dämpfung: Je starrer gebunden oder je schwerer und damit träger die Moleküle sind, desto weniger lassen sie sich auslenken und desto früher kehren sie ihre Bewegungsrichtung um; die Schallwelle wird dann schneller weitergetragen. Beispielsweise beträgt die Schallgeschwindigkeit in Luft 340 Meter pro Sekunde, in Weichgewebe sind es im Mittel 1540 und in Knochen 3600 Meter pro Sekunde. Damit variiert auch die Wellenlänge je nach Medium; bei einer Frequenz von vier Megahertz (Millionen Schwingungen pro Sekunde) beträgt der Abstand zwischen zwei Wellenbäuchen in Luft 0,085 und im Körpergewebe im Mittel 0,385 Millimeter.

Des weiteren ist die innere Reibung im Medium maßgebend. Sie dämpft die durchlaufende Schallwelle zum einen materialabhängig, zum anderen um so stärker, je höher die Frequenz ist.

An Grenzflächen akustisch sehr unterschiedlicher Materialien wird die auftreffende Welle teilweise reflektiert, teilweise gebrochen. Die Ultraschall-Diagnostik beruht nun darauf, Impulse einer definierten Frequenz in den Körper zu senden und ihre Reflexionen auszuwerten. Das Signal wird, wenn es unterschiedliche Gewebe durchdringt, in charakteristischer Weise verändert und reflektiert. Die Wellenlängen im derzeit gebräuchlichen Frequenzbereich geben damit die Auflösung, also den geringsten Abstand zweier noch unterscheidbarer Strukturen vor – im Idealfall wenige zehntel Millimeter.

Eine wichtige Kenngröße ist die akustische Impedanz, definiert als das Verhältnis von Schalldruck und daraus resultierender Molekülbewegung. Weil deren Werte bei den verschiedenen Gewebearten des Menschen einander ähneln, wird durchschnittlich weniger als ein Prozent der eingestrahlten Energie beim Übergang von einem Gewebe in das andere reflektiert. Hingegen ist der Impedanzsprung beim Übergang von Gewebe zur Luft oder umgekehrt sehr hoch, so daß dort kaum Transmission stattfindet (des gleichen Effekts wegen muß man mit einem Gel zwischen Schallquelle und Haut sicherstellen, daß die Schallwellen in den Körper gelangen und die Echos wieder heraus). Auch an der Grenzfläche von Weichteilgewebe zu Knochen wird ein hoher Anteil – nämlich etwa die Hälfte – der Ultraschallenergie reflektiert und der Rest zum größten Teil durch Dämpfung verbraucht; zur Bildgewinnung von Strukturen in oder hinter Knochen kann man das Verfahren also nur schlecht nutzen.

Die Schallwelle erzeugt man piezoelektrisch. Der französische Physiker Pierre Curie (1859 bis 1906; Nobelpreis 1903) hatte zusammen mit seinem Bruder Paul Jacques (1855 bis 1941) das nutzbare Phänomen 1880 entdeckt: Bestimmte Kristalle wie Quarz ändern unter elektrischer Spannung ihr Volumen, lassen sich mithin durch Wechselspannung zu Schwingungen im Ultraschallbereich anregen; umgekehrt nehmen sie die aus dem Gewebe reflektierten Wellen auf und wandeln sie in entsprechende Spannungschwankungen um (Spektrum der Wissenschaft, März 1979, Seite 73). Daraus läßt sich dann ein Schnittbild durch den Körper generieren. Beim meist verwandten B-Bild (die Bezeichnung rührt von englisch brightness her) ergibt sich aus der Laufzeit der Echos der Abstand entsprechender Bildpunkte vom Schallkopf und aus ihrer Schallintensität deren Helligkeit.


Die räumliche Darstellung

Der Arzt sucht meist aus solchen schwarzweißen Schnittbildern eines untersuchten Organs dessen räumliches Aussehen zu erschließen, sei es um krankhafte Veränderungen zu erkennen oder einen geeigneten operativen Zugang zu finden. In der Röntgen- und Kernspintomographie lassen sich aus derartigen Daten dreidimensionale Ansichten mit Computern berechnen (Spektrum der Wissenschaft, Juli 1993, Seite 56); allerdings haben die zweidimensionalen Schnitte bei diesen Verfahren eindeutig definierte Lagebeziehungen, denn sie werden stets parallel und in festem Abstand aufgenommen. Hingegen erschweren die flexible Handhabung des Schallkopfes und die Unebenheit der Körperoberfläche, über die er geführt wird, eine koordinierte Schnittbildfolge.

Ein moderner Schallkopf besteht aus etwa 128 nebeneinander angeordneten Einzelkristallen, die zu verschiedenen Zeiten Signale aussenden und empfangen. Um möglichst in jeder Richtung eine gute Auflösung zu erzielen, also auch die Zeilen dicht zu packen, sollten die Piezowandler klein sein; andererseits müssen ihre Abmessungen die einer Wellenlänge deutlich übertreffen, damit sie ein gerichtes Schallfeld abstrahlen (ansonsten wäre es kugelförmig). Dieses Dilemma ist dadurch zu lösen, daß kleine Einkristalle nicht alle gleichzeitig, sondern zu Gruppen zusammengefaßt arbeiten. Es entsteht somit eine ausreichend große momentane Abstrahlfläche, die – nachdem das reflektierte Signal empfangen ist – durch An- beziehungsweise Abschalten der jeweils äußersten Wandler quasi in eine Richtung weiterwandert. Damit lassen sich mittlerweile bis zu 200 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Dies ermöglicht auch, Bewegungen zeitgleich darzustellen.


Räumliche Sonographie

Für eine dreidimensionale Bildgenerierung muß ein derartiger Schallkopf so geführt werden, daß die absoluten Positionen aller Schnitte im Raum oder auch die relativen Lagebeziehungen des Ensembles festliegen. Das läßt sich durch parallele Schnittbildfolge oder Drehung der Schallebene erreichen.

Am einfachsten wäre es, den gesamten Schallkopf in eine mechanische Führung einzupassen, in der er sich parallel verschieben läßt und in festgelegten Abständen Daten aufnimmt. Zum andern ist es möglich, nur ein Kristallarray innerhalb eines Schallkopfes zu verschieben; dieser wäre dann aber recht groß, insbesondere wenn ganze Organe erfaßt werden sollen. Die unebene Körperoberfläche würde zudem sehr stören.

Dreht man hingegen die Schallebene, besteht lediglich eine kleine Kontaktfläche zur Haut, während sich ein großes Volumen im Körper erfassen läßt. Durch Schwenken eines Schallkopfes um eine zum Körper senkrechte Achse in einem speziellen Gehäuse vermochten wir als eine der ersten Forschungsgruppen einen Winkel von 180 Grad zu überstreichen; bei zentraler Positionierung über dem zu untersuchenden Organ bildet man dieses komplett ab. Problematisch war allerdings, daß sich alle Bilder im Drehpunkt überschnitten; zudem vergrößert sich der Abstand zwischen den einzelnen Schichten entlang des Radius nach außen, was die Rekonstruktion erschwerte.

Schwenkt man hingegen senkrecht zur Schallrichtung, überlappen sich die Schnitte nicht. In unserem Schallkopf bewegt ein elektronisch gesteuerter Schrittmotor das Wandlerarray stufenlos um die körperparallele Achse. Diese Pendelbewegung läßt sich je nach Erfordernis zwischen 10 und 60 Grad variieren. In dem interessierenden Volumen werden 60 Schnittbilder aufgenommen, die zueinander in einem konstanten Winkel stehen (Bild 2). Das dauert etwa fünf Sekunden, in denen Bewegungen zwischen Schallkopf und untersuchtem Organ zu vermeiden sind.

Auch eine völlig freie Führung über die Körperoberfläche ist möglich, wenn stets die absolute Lageposition jedes einzelnen Ultraschallschnitts etwa durch einen Sender am Schallkopf oder dessen Ortung in einem Magnetfeld bekannt ist. Bisherige Versuche sind erfolgversprechend, doch stellen sich gerade bei diesem sicherlich elegantesten Vorgehen zahlreiche Probleme. So ist zu definieren, wie viele Ultraschallschnitte zur räumlichen Rekonstruktion herangezogen werden sollten. Das Gerät vermag 10 bis 20 pro Sekunde zu erzeugen. Dies läßt sich bei fester Führung nutzen, um die Meßzeit zu verkürzen. Bewegt aber der Arzt den Schallkopf von Hand über die Körperoberfläche, dauert der gesamte Vorgang erheblich länger, und ein enormes Datenvolumen ist zu bewältigen. Deshalb nimmt man lediglich ein oder zwei Schnitte pro Sekunde auf und beschränkt die Untersuchungsdauer auf etwa 20 Sekunden.

Aus den so gewonnenen Daten läßt sich mit geeigneten Algorithmen ein räumliches Bild rekonstruieren. Je nach dem klinischen Problem kann man eine Darstellung geschlossener Organoberflächen oder eine transparente Präsentation des erfaßten Körpervolumens wählen.

Im ersten Falle müssen zunächst die Organkonturen in jedem einzelnen Schnitt identifiziert werden. Man erhält sehr eindrucksvolle und klare 3D-Bilder. Bei der klinischen Anwendung zeigte sich allerdings, daß die Kontur schwer oder nur sehr fehlerhaft automatisch zu erkennen ist: Die zur Unterscheidung zwischen dem Organ und seiner Umgebung herangezogenen Graustufen sind selten eindeutig zuzuordnen.

Zwar gibt es Gewebe, die Ultraschall sehr unterschiedlich verändern, wie beispielsweise das mit Flüssigkeit gefüllte Herz oder das allseits von Fruchtwasser umgebene ungeborene Kind. Doch sind die Rechenzeiten für eine automatische Oberflächenberechnung mit bis zu 30 Minuten sehr hoch.

Alternativ läßt sich die Information aus dem darzustellenden Organ und der Umgebung mit in die Berechnung aufnehmen. Jedem Bildelement wird dazu je nach Impedanz eine Transparenz zugeordnet: Je weniger dort beispielsweise das Schallsignal reflektiert wird, desto durchsichtiger erscheint das Pixel und desto besser sieht man dahinter liegende – mithin dominieren echoreiche Strukturen im Bild. Angaben über das Gewebe zwischen den aufgenommenen Schichten lassen sich aus den vorhandenen abschätzen; so baut sich schließlich die Darstellung eines durchsichtigen räumlichen Objekts auf. Sind andere Aufschlüsse gesucht, kann man die Transparenz auch umgekehrt so bestimmen, daß sich echoarme Strukturen deutlicher abzeichnen.

Freilich kann eine solche 3D-Aufnahme sehr komplex wirken, insbesondere zweidimensional auf dem Bildschirm. Um den räumlichen Eindruck zu verbessern und die Darstellung übersichtlicher zu machen, simuliert man deshalb eine Drehung des Volumens.

In der Röntgen- und Kernspintomographie sind diese Methoden bereits etabliert; in der Ultraschall-Diagnostik müssen sie, nachdem technische Probleme gelöst sind, ihren Wert noch erweisen. Von Vorteil ist sicherlich, daß sich das aufgenommene Volumen in beliebigen Ebenen schneiden läßt: Es resultieren imaginäre Ultraschallbilder, die in Auflösung und Qualität den realen gleichkommen, aber mit konventioneller Sonographie nicht zu gewinnen wären wie beispielsweise Horizontal- oder Schrägschnitte. Außerdem wird man erstmals das Organvolumen exakt bestimmen und somit auch Gewebe quasi optisch analysieren können, wenn etwa ein Tumor in Gänze erfaßt ist.


Klinische Anwendungsbeispiele der räumlichen Sonographie

Zur Untersuchung eines Ungeborenen wählt man die transparente Darstellung, da sich das Kind nicht immer sicher gegen die Umgebung abgrenzen läßt (Bild 3). Wie bei der konventionellen Sonographie kann man aus dem Erscheinungsbild eines Feten auf gewisse genetische Defekte schließen, doch lassen sich Fehlbildungen von Organsystemen im räumlichen Bild besser vermessen und in den Daten – etwa auch in nun möglichen imaginären Schnittebenen – systematisch analysieren. Anomalien der Gebärmutter vermag man so ebenfalls zu bestimmen. Für eine rein morphologische Betrachtung reicht allerdings die wesentlich weniger aufwendige konventionelle Methode aus.

Eine Hauptanwendung des 3D-Verfahrens in der Gynäkologie ist die Tumordiagnostik, weil sich komplette Geschwülste erkennen und in beliebigen Schnitten untersuchen lassen. So stellen sich Brusttumoren im Sonogramm meist echoärmer – also dunkler – als umliegendes Drüsengewebe dar. Vieles deutet darauf hin, daß ein unscharfer Umriß des Tumors auf dessen Bösartigkeit hinweist – er ist dann in das umliegende Gewebe hineingewachsen – und umgekehrt. Die Beurteilung muß einstweilen jedoch sehr subjektiv bleiben, weil Bildbefunde und Krebsstadien sich noch nicht eindeutig zuordnen und gruppieren lassen. Über die Volumenbestimmung vermag man immerhin die Erfolgsaussichten einer Chemotherapie besser zu beurteilen.

Eierstock-Tumoren – seien sie solide oder flüssigkeitsgefüllt (cystisch) – sind räumlich gut zu erkennen. Bei solchen mit Anteilen beider Formen kann man deren Verhältnis beurteilen, und die Tumoransatzstelle ist oft einfach darstellbar. Mehrkammerige Tumoren sind mit diesem Verfahren einfacher zu diagnostizieren als anhand der wenigen Schnitte bei konventioneller Sonographie, desgleichen sind an einem kompletten Volumen auch genauere Verlaufsuntersuchungen einer Behandlung möglich. Auch bei diesen Tumoren gelten diffuse Umrisse als ein Hinweis auf Bösartigkeit und umgekehrt.


Farbcodierte Doppler-Sonographie

Seit Mitte der achtziger Jahre wendet man die Doppler-Sonographie auch in der Pränataldiagnostik an, um den Blutfluß darzustellen. Der zugrundeliegende Effekt wurde 1842 von dem österreichischen Physiker Christian Johann Doppler (1803 bis 1853) erstmals formuliert: Die Frequenz, mit der Schall wahrgenommen wird, ändert sich mit der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung seiner Quelle relativ zum Beobachter. Wird die Ultraschallwelle am fließenden Blut reflektiert, schwingt sie schneller, sofern das Blut in Richtung zum Schallkopf fließt, und umgekehrt. Der Frequenzunterschied von ausgesandtem und empfangenem Signal läßt sich im Zeitverlauf graphisch darstellen und zeigt dann eine Puls-Charakteristik, die dem Pumpen des Herzens entspricht. Zudem kann man durch den Doppler-Effekt bedingte Veränderungen des Ultraschallsignals farbig darstellen, wobei ein Blutfluß in Richtung zum Schallkopf rot, in der Gegenrichtung blau erscheint.

Dieses Verfahren – erst vor kurzem in der Geburtshilfe etabliert – liefert wichtige Zusatzinformationen über mögliche Gefahren für den Feten. Man untersucht insbesondere die mütterlichen Gefäße, welche die Gebärmutter und somit die Plazenta versorgen, um den Austausch von Stoffen zwischen Mutter und Kind zu beurteilen. Genaueren Aufschluß über eine Mangelernährung gibt der Blutfluß in den Nabelschnurgefäßen (Bild 1) oder in der fetalen Aorta. Ist er reduziert, begutachtet man ihn im kindlichen Gehirn: Unter kritischen Umständen wird es nämlich auf Kosten des übrigen Körpers erheblich stärker durchblutet, um es zu schützen.

Glücklicherweise treten solche Symptome einige Tage auf, bevor die Situation lebensbedrohlich wird. Die Doppler-Sonographie wendet man deshalb routinemäßig insbesondere bei im Wachstum zurückgebliebenen Kindern an, um notfalls rechtzeitig eingreifen zu können.

In der allgemeinen Gynäkologie eignet sich das Verfahren zur Durchblutungsdiagnostik von gut- und bösartigen Tumoren der Gebärmutter, der Eierstöcke und der Brust sowie zur Beurteilung des inneren Genitale bei Verdacht auf Sterilität. Allerdings ist die Methode noch nicht so anerkannt wie in der pränatalen Diagnostik; beispielsweise sind gut- und bösartige Gewebeveränderungen derzeit noch nicht sicher zu unterscheiden. Beim ungeborenen Kindes untersucht man Gefäße, die das Blut mit mehreren Zentimetern pro Sekunde durchströmt. Hingegen interessieren in der Gynäkologie Gefäße mit bis zu hundertfach geringeren Fließgeschwindigkeiten; dem entsprechen dann wesentlich feinere Frequenzänderungen, die erst mit technisch entsprechend besseren Geräten beim Routineeinsatz sicher festzustellen sein werden.

Immerhin lassen sich schon jetzt qualitative Aussagen treffen, denn für bösartige Tumoren sind eine gut durchblutete Peripherie und abgestorbenes Gewebe im Inneren typisch. Der Grund ist eine von der Geschwulst selbst initiierte Gefäßneubildung. Die ist zwar auch bei anderen physiologischen Vorgängen wie Wundheilungsstörungen oder chronischen Entzündungen möglich; da sie aber bei Tumoren ab einer Größe von drei Millimetern Durchmesser sonographisch nachweisbar ist, könnte die Durchblutungsdiagnostik eine frühere Entdeckung von Krebs begünstigen oder unklare Befunde abklären helfen.

Eine der gegenwärtig sensitivsten Farbtechniken zur Blutfluß-Untersuchung ist die maximum entropy method (MEM), die Strömungsgeschwindigkeiten bis hinab zu 0,1 Millimetern pro Sekunde erfaßt. Der zugrundeliegende Algorithmus wurde ursprünglich für die Sonarortung bei den amerikanischen Seestreitkräften entwickelt. Das Verfahren modelliert akkurat das störende Rauschen, von dem sich dann das Signal – also die Information über den Blutfluß – besser unterscheiden läßt.

Herkömmliche Farb-Doppler-Algorithmen und MEM kann man anhand von acht Kriterien vergleichen: Empfindlichkeit, Eindringtiefe, Auflösungsvermögen, Bildanzahl pro Sekunde, Genauigkeit, Geschwindigkeitsbereiche, Geschwindigkeitsauflösung und die Darstellung des im B-Bild nicht darstellbaren Flusses. Daraus ergab sich eine deutliche Überlegenheit der MEM.

Um die sehr langsamen Blutflußgeschwindigkeiten in Tumoren zu erfassen, wurden neue sonographische Methoden entwickelt, die nicht auf dem Doppler-Effekt basieren. Dazu stattet man die Geräte mit sehr hoch auflösenden Schallköpfen aus. Veränderungen, die sich in den 10 bis 20 pro Sekunde erzeugten Bildern zeigen, kann man computerunterstützt ermitteln und wieder farbig codieren. Allerdings modifiziert die Bewegung des Ultraschallkopfs das Bild und überlagert die gewünschte Information mit erhöhtem Hintergrundrauschen. Durch entsprechende Algorithmen lassen sich solche Artefakte aber identifizieren und ausmerzen.

Mit der MEM-Farbtechnik findet man im gesunden Brustdrüsengewebe nur wenige Flußsignale; treten sie gehäuft auf, weist das auf eine Geschwulst hin – und eine bösartige zeichnet sich aus den genannten Gründen in der Regel besonders deutlich ab. Deshalb wird in unserer Klinik nahezu jede nachgewiesene Geschwulst mit diesem Verfahren sonographisch nachuntersucht. Deuten Farbpixel und weitere Informationen aus dem Ultraschallbild im verdächtigen Bereich oder in dessen unmittelbarer Umgebung auf Krebs hin, wird die operative Entfernung empfohlen. Ansonsten setzen wir fortlaufende Kontrollen in kurzen Abständen von meist drei Monaten an. Zwar hat auch etwa ein Viertel aller gutartigen Knoten in der Brust eine nachweisbare Durchblutung, doch sollten eher diese entfernt als bösartige übersehen werden.

Bei der Nachuntersuchung von operierten Brustkrebs-Patientinnen fällt die Unterscheidung zwischen einem Rezidiv und einer Narbe im B-Bild mitunter schwer. Wiederum sprechen Farbpixel für neuerliches Tumorwachstum (Bild 4). Allerdings stützt sich diese Aussage auf unsere hochentwickelte Gerätetechnologie und die lange Erfahrung damit; man darf sie derzeit noch nicht verallgemeinern.

Im übrigen sind nicht alle bösartigen Tumore gleichermaßen gefährlich. Da eine Krebsgeschwulst aber gemäß ihrer Aggressivität behandelt werden sollte, bedarf es entsprechender Prognosefaktoren. Unsere vorläufigen Studien ergaben, daß beim Brustkrebs eine enge Korrelation zwischen der Durchblutung und den bekannten Kriterien wie Tumorgröße, Lymphknotenstatus und weiteren, biochemisch bestimmbaren Faktoren besteht. Falls weitere Untersuchungen dies bestätigen, ließe sich aus dem MEM-Befund einer Brustgeschwulst sehr einfach auf ihre Aggressivität schließen und die Therapie entsprechend anpassen.

Nur bedingt lassen sich diese Erfahrungen auf Krebs der Gebärmutter und der Eierstöcke übertragen (Bild 5). Denn im Verlauf des normalen weiblichen Zyklus entstehen um eine heranreifende Eizelle neue Blutgefäße zu ihrer Versorgung, die denen in Tumoren zum Verwechseln ähneln. Zudem werden Gebärmutter und Eierstöcke vor dem Klimakterium ohnehin stark durchblutet, so daß eine Unterscheidung zwischen Gut- und Bösartigkeit bei der geschlechtsreifen Frau derzeit nicht sicher gelingt. Erst nach der Menopause, wenn keine Eizelle mehr zur Reifung kommt und schließlich der durchblutungssteigernde Einfluß der Sexualhormone entfällt, ist ein erhöhter Blutfluß wieder ein Indiz – sofern die klimaterischen Beschwerden nicht hormonell behandelt werden.

Deshalb scheint uns die farbcodierte Sonographie als Screening-Methode in diesem diagnostischen Bereich wenig geeignet. Von Vorteil wäre es allerdings, die transvaginale (von der Scheide aus durchgeführte) Ultraschall-Diagnostik in der Krebsvorsorge zu nutzen, um asymptomatische und frühe Eierstocktumoren sowie Veränderungen der Gebärmutterschleimhaut zu erfassen. Bei auffälligen Befunden und unter den genannten Voraussetzungen könnte die MEM-Technik dann weitere Indizien liefern. Diese Möglichkeiten werden derzeit jedoch kaum genutzt.


Intraluminale und intraoperative Sonographie

Annähernd sieben Millionen Spezialuntersuchungen für natürliche Körperöffnungen wurden – nach Angaben des ZVEI – 1993 von niedergelassenen Ärzten mit den gesetzlichen Krankenkassen abgerechnet. Die Miniaturisierung der Schallköpfe erlaubt mittlerweile sogar, sie während der Operation in den Körper einzuführen, um quasi Sonographie vor Ort zu betreiben und sonst nicht einsehbare Körperbereiche zu kontrollieren. Des weiteren lassen sich über Katheter sogenannte intraluminale Schallköpfe mit Durchmessern zwischen einem und zwei Millimetern auch durch Blutgefäße schieben. Weil die Piezokristalle so klein sind, wird man dann deutlich höhere Frequenzen verwenden, somit die Auflösung verbessern und noch feinere Strukturen beobachten können. Wichtig ist das insbesondere zur Untersuchung der Blutgefäße selbst, etwa um arteriosklerotische Veränderungen zu beurteilen. Allerdings fehlen noch entsprechende Verfahren zur Auswertung der Daten.

In der gynäkologischen Diagnostik könnte man damit erstmals die Eileiter und die Gebärmutterschleimhaut vom Inneren der Organe aus deutlich darstellen. Damit wären außer der Anatomie auch Störungen der Funktion der Eileiter zu beobachten, die sich beim normalen Transport einer Eizelle in bestimmter Weise zusammenziehen und wieder ausdehnen müssen. Allerdings ist die Bildqualität derzeit noch unbefriedigend. Auch stellt die Gefäßdiagnostik – bislang das einzige Anwendungsgebiet der Intraluminalsonographie – andere Anforderungen an das Verfahren als die Gynäkologie. Verkalkungen grenzen sich im Sonogramm klar weiß gegen das Schwarz des Gefäßinhaltes ab. In der Frauenheilkunde hingegen kommt es vor allem auf die Darstellung von Weichteilstrukturen an. Dazu bedarf es noch erheblicher technischer Entwicklungen.

Forschungseinrichtungen und Systemhersteller haben auch noch vieles an der Datenverarbeitung zu verbessern. Das Bild auf dem Monitor enthält durchaus nicht alle Informationen, die der Schallkopf registriert. So vermochte man bereits durch entsprechende Berechnungen die Zusammensetzung eines Gallensteins zu ermitteln, was für die Behandlung wichtig sein kann: Nicht alle derartigen Konkremente erfordern eine Operation – manche lassen sich medikamentös auflösen. Und eigene Untersuchungen zeigten, daß sich aus bislang vernachlässigten Informationen auf die Reife der Lunge ungeborener Kinder schließen läßt; das wäre bei der Geburtshilfe von großem Nutzen.

Literaturhinweise

- Ultraschall in Gynäkologie und Geburtshilfe. Herausgegeben von Christof Sohn und Wolfgang Holzgreve. Thieme, Stuttgart 1995.

– Menschliches Leben entsteht. Von Christof Sohn. Spektrum Videothek. Spektrum Akademischer Verlag, 1996.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 10 / 1996, Seite 74
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