mini|hochkant=1|Mittels Sonografie erstellte Video­aufnahme eines elf Wochen alten Fötus Sonografie oder Sonographie ( „Ton, Klang, Schall, Geräusch“ und -graphie), auch Echografie und Ultraschalluntersuchung, umgangssprachlich „Ultraschall“ oder „Sono“ genannt, ist ein bildgebendes Verfahren mit Anwendung von Ultraschall zur Untersuchung von organischem Gewebe in der Medizin und Veterinärmedizin sowie von technischen Strukturen.

Das Ultraschallbild wird auch Sonogramm genannt.

Anwendungen in der Medizin Anwendungsbereiche mini|Sonografie einer Schwangeren im Rahmen der Pränataldiagnostik

Ein wesentlicher Vorteil der Sonografie gegenüber dem in der Medizin ebenfalls häufig verwendeten Röntgen liegt in der Unschädlichkeit der eingesetzten Schallwellen. Auch sensible Gewebe wie bei Ungeborenen werden nicht beschädigt, die Untersuchung verläuft schmerzfrei.

Neben der Herztonwehenschreibung (Kardiotokografie) ist sie ein Standardverfahren in der Schwangerschaftsvorsorge. Eine spezielle Untersuchung der Pränataldiagnostik zur Erkennung von Entwicklungsstörungen und körperlichen Besonderheiten ist der Feinultraschall.

Die Sonografie ist das wichtigste Verfahren bei der Differentialdiagnose eines akuten Abdomens, bei Gallensteinen oder bei der Beurteilung von Gefäßen und deren Durchlässigkeit, vor allem an den Beinen. Weiterhin wird sie standardmäßig zur Untersuchung der Schilddrüse, des Herzens – dann Echokardiografie oder Ultraschallkardiografie (UKG) genannt –, der Nieren, der Harnwege und der Harnblase benutzt. Durch den Einsatz von Echokontrastverstärkern (Kontrastmittel) ist in geeigneten Fällen eine weitere Verbesserung der Diagnostik möglich.

In der Gynäkologie werden mit einer vaginal eingeführten Sonde Eierstöcke und Gebärmutter betrachtet.

Die Ultraschallanwendung ist geeignet zur Erstbeurteilung und für Verlaufskontrollen, insbesondere bei medikamentösen oder strahlentherapeutischen Behandlungen bösartiger Erkrankungen.

In der Notfall- und Rettungsmedizin hat sich der Einsatz mobiler Ultraschallgeräte als besonders wirkungsvoll erwiesen. Hierbei kommen keine stationären Standgeräte zum Einsatz, sondern tragbare Systeme wie Laptop-Ultraschallgeräte oder Handheld-Ultraschallgeräte. Diese ermöglichen eine unmittelbare Bildgebung direkt am Einsatzort (Point of Care Ultrasound, POCUS) – sei es in der Notaufnahme, im Rettungswagen oder bei präklinischen Einsätzen. Die schnelle Verfügbarkeit unterstützt die sofortige Diagnostik lebensbedrohlicher Zustände wie innerer Blutungen, freier Flüssigkeit im Abdomen oder Herzbeuteltamponaden und verbessert damit wesentlich die Entscheidungsfindung in zeitkritischen Situationen. Handheld-Ultraschall kann die Patientenversorgung insbesondere in ländlichen Gebieten deutlich verbessern: In Brandenburg beeinflusste Handheld-Ultraschall in 80,4 % der Fälle die Therapieentscheidung und in 49,5 % führte es zu einer Änderung der Behandlung.

Mit Ultraschall können krebsverdächtige Herde erkannt und erste Hinweise auf ihre Bösartigkeit gewonnen werden. Darüber hinaus sind ultraschallgesteuerte Biopsien und Zytologien (Entnahmen von Gewebeproben oder freier Flüssigkeit) durchführbar.

Für die Beurteilung der Gefäße und der Durchblutung kommt Ultraschall in Form von Dopplersonographie und Duplexsonographie zum Einsatz.

Die Aufnahme von Ultraschallbildsequenzen insbesondere in Verbindung mit Kontrastmitteln erlaubt die Beurteilung der Perfusion verschiedener Organe wie z. B. Leber oder Gehirn durch die Verlaufsvisualisierung des Kontrastmittelniveaus im Blutkreislauf. Dies unterstützt z. B. eine frühzeitige Diagnose eines ischämischen Schlaganfalls.

Eine aktuelle Entwicklung ist die Diagnose von Knochenbrüchen und deren Verlaufskontrolle. Insbesondere bei Brüchen im Kindesalter ist in bestimmten Regionen eine ultraschallbasierte Darstellung von Frakturen mit einer Genauigkeit möglich, die Röntgenbilder überflüssig machen kann. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist der Einsatz dieser Fraktursonografie bei handgelenksnahen Unterarmfrakturen, Ellenbogen- und Oberarmbrüchen möglich.

Zugänglichkeit von Organen Alle wasserhaltigen, blutreichen Organe sind für den Ultraschall gut untersuchbar. Schlecht untersuchbar sind alle gashaltigen oder von Knochen bedeckten Organe, zum Beispiel der Darm bei Blähungen, die Lunge, Gehirn und das Knochenmark. Manche Organe sind im Normalzustand nur schwierig, im krankhaft vergrößerten Zustand dagegen gut erkennbar (Blinddarm, Harnleiter, Nebennieren).

Spezielle Sondentypen wie die Endoskopsonde, die in den Körper eingeführt werden, machen eine Untersuchung innerer Organe, genannt Endosonografie, möglich. So führt man beispielsweise eine Sonde vaginal ein zur Untersuchung der Eierstöcke, anal zur Durchschallung der Prostata oder oral zur Betrachtung des Magens oder – häufiger – des Herzens (TEE).

Gut untersuchbare Organe: Aorta abdominalis – Arterien und Venen (außer im Schädel), z. B. Halsschlagadern, Untere Hohlvene Herz – Leber – Milz – Nieren – Pankreas Gallenblase – Gallengang Darm (teilweise) Harnleiter Hoden Pleura Schilddrüse – Speicheldrüsen Lymphknoten Knochen (im Rahmen der Fraktursonografie) Haut Zugängliche Muskeln Zwerchfell (je nach Fragestellung)

Zugänglichkeit nur bedingt oder durch Endoskopsonde, eventuell auch durch die volle Harnblase: Enddarm Harnleiter Prostata Gebärmutter – Eierstöcke Nebenniere Magen – Ösophagus Sehnen

Schlecht zu untersuchen: Gehirn (Ausnahme: Säuglingsgehirn durch die offene Fontanelle) – Nerven Wirbelsäule – Rückenmark Inneres von Knochen – Inneres von Gelenken Herzkranzgefäße (IVUS) Luftröhre – Lunge

Besonderheiten bei Kindern und Ungeborenen:

Bei Kindern können sehr viel mehr Organe als beim Erwachsenen untersucht werden, da die Verknöcherung noch nicht abgeschlossen ist oder bei Neugeborenen erst beginnt (z. B. ist die Fontanelle noch offen): Gehirn – Hirngefäße Wirbelsäule – Rückenmark Nebenniere im Wachstumsalter bis 12 Jahre Fraktursonografie

Das Ungeborene kann in der Gebärmutter nahezu komplett untersucht werden, da noch keinerlei Gasüberlagerung vorliegt und die Knochenbildung erst am Anfang steht: auch Lunge – Magen – Extremitätenknochen u. a.

Vorteile Die Ultraschalldiagnostik wird heute von fast allen medizinischen Fachdisziplinen genutzt. Gründe liegen in der risikoarmen, nichtinvasiven, schmerzlosen und strahlenexpositionsfreien Anwendung, der hohen Verfügbarkeit und der schnellen Durchführung. Die Anschaffungs- und Betriebskosten sind im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren wie der Computertomografie (CT) oder Magnetresonanztomografie (MRT) geringer. Außerdem entfallen aufwendige Strahlenschutzmaßnahmen und -belehrungen. Eine freie Schnittführung der Sonden erlaubt eine Kontrolle über das gewünschte Schnittbild in Echtzeit. Die Doppler-Sonografie (oder Dopplersonographie) kann als einzige etablierte Methode Flüssigkeitsströme (vor allem den Blutfluss) dynamisch darstellen.

Die verwendeten Kontrastmittel verlassen als einzige nicht die Blutbahn. Hiermit wird eine präzise Diagnostik insbesondere von Leberveränderungen möglich. Die Menge benötigten Kontrastverstärkers ist mit 1 bis 2 ml um das ca. 100fache kleiner als bei CT und MRT, die bislang bekannten Nebenwirkungen sind wesentlich seltener (Allergie, Auslösung von Angina Pectoris und Asthmaanfällen).

Nachteile Das Verfahren hat in tief gelegenen Geweben eine geringere Raumauflösung als die CT und MRT. Auch die Weichteil-Kontrastauflösung kann der bei der MRT unterlegen sein. Gas und Knochen verhindern die Ausbreitung der Ultraschallwellen. Daher ist die Sonografie bei gasgefüllten Organen (Lunge, Darm) und unter Knochen (Schädel, Rückenmark) erschwert. Anders als bei anderen bildgebenden Verfahren gibt es keine standardisierte Ausbildung. Daher bestehen große qualitative Unterschiede in den diagnostischen Fähigkeiten der Anwender.

Die Doppler-Sonografie ist während der Schwangerschaft nicht völlig risikofrei. Sie kann zu einem biologisch signifikanten Temperaturanstieg im durchschallten Gewebe führen. Insbesondere aufgrund der potentiellen Gefahr einer Schädigung zerebraler Strukturen wird die Doppler-Sonografie auf die zweite Schwangerschaftshälfte sowie auf Fälle bestimmter Indikationen beschränkt (wie etwa Verdacht auf fetale Fehlbildungen oder abnormales Herzfrequenzmuster). Bei der Verwendung der Doppler-Sonografie muss daher eine genaue Abwägung zwischen dem Nutzen und den Risiken der Untersuchung erfolgen.Steiner, Schneider: Dopplersonographie in Geburtshilfe und Gynäkologie. 3. Auflage. ISBN 3-642-20938-6, S. 72 f.

Geschichte der Sonografie Der Grundgedanke der Sichtbarmachung von Strukturen durch Schall geht auf militärische Anwendungen des seit 1880 bekannten Effekts zur Erzeugung piezoelektrischer Schallwellen zurück. Während des Ersten Weltkrieges übertrug der Franzose Paul Langevin mittels Quarzkristallen erzeugte Ultraschallwellen ins Wasser und entwickelte so ein Verfahren (Echolot) zur Ortung von Unterseebooten. Zu medizinischen Anwendungen eignete sich das Verfahren nicht, denn die Intensität der Schallwellen war so stark, dass von ihnen getroffene Fische zerbarsten. Diese Form der Anwendung wurde mit der Entwicklung von ASDIC und Sonar durch US-Amerikaner und Briten im Zweiten Weltkrieg fortgesetzt.

In der Zeit zwischen dem Ersten und Zweiten Weltkrieg entwickelten der Russe S. J. Sokoloff und der US-Amerikaner Floyd A. Firestone ultraschallgestützte Verfahren zur Aufdeckung von Materialfehlern in Werkstoffen. Eine erste medizinische Anwendung erfolgte 1942 durch den Neurologen Karl Dussik (1908–1968), der einen Seitenventrikel des Großhirns mittels A-Mode-Messung (Amplitudendarstellung) darstellte. Er nannte sein Verfahren Hyperphonographie.

Seit dem Ende der 1940er Jahre entwickelte sich die Sonografie gleichzeitig innerhalb verschiedener medizinischer Fachrichtungen. Erste kardiologische Untersuchungen mittels A-Mode-Messungen wurden durch Wolf-Dieter Keidel vorgenommen, erste M-Mode-artige Messungen (zeitlich aufgereihte Amplitudenverläufe) führten Inge Edler und Carl Helmut Hertz an der Lund-Universität in Schweden durch. Etwa gleichzeitig wurden vom Engländer John Julian Wild (1914–2009, emigrierte nach dem Zweiten Weltkrieg in die USA) und den US-Amerikanern Douglass H. Howry (1920–1969) und Joseph H. Holmes (1902–1982) erste B-Mode-artige Schnittbilder (bewegter Strahl, Helligkeitsdarstellung ähnlich Impulsradar) aus dem Bereich des Halses und des Abdomens erzeugt. Die hierzu angewendete Methode war das Compound-Verfahren, bei dem die Versuchsperson in einer wassergefüllten Tonne saß und die Ultraschallsonde auf einer Kreisbahn um sie herumwanderte.

Im selben Zeitraum erfolgten erste Anwendungen in der Augenheilkunde (G. H. Mundt und W. F. Hughes, 1956) sowie der Gynäkologie (Ian Donald). Eine erste Anwendung des Doppler-Prinzips (Bewegungsdetektion anhand des Dopplereffektes) erfolgte 1959 durch den Japaner Shigeo Satomura (1919–1960), das sich schnell einen Platz in der Angiologie und der Kardiologie erschloss. Farbkodierte Doppler-Darstellungen waren jedoch erst seit den 1980er Jahren mit der Verfügbarkeit leistungsstarker Rechner möglich.

Bildgebung Überblick Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb der menschlichen Hörgrenze, ab 20 kHz bis 1 GHz. In der Diagnostik verwendet man Frequenzen zwischen 1 und 40 MHz bei einer mittleren Schallintensität von 100 mW/cm². Ein Ultraschallgerät enthält eine Elektronik für die Schallerzeugung, Signalverarbeitung und -darstellung, außerdem Schnittstellen für einen Monitor und Drucker sowie für Speichermedien oder Videokameras. Per Kabel daran angeschlossen ist eine auswechselbare Ultraschallsonde, auch Schallkopf genannt.

mini|Sonden