Schallfeldcharakteristik
Definition: Unter der Schallfeldcharakteristik versteht man die Form, die ein Ultraschallstrahl eines Ultraschallsenders angenommen hat. Sie beschreibt die Form der Schallkeule, in ihrer räumlichen Ausdehnung in der Ausbreitungsrichtung.
Um eine optimale räumliche Ausbreitung zu erhalten, sollte der Schallstrahl möglichst klein sein. Grundsätzlich gilt:
Je schmaler der Ultraschallstrahl, desto besser die Detailerkennbarkeit.
Aus diesem Grund sollte der Ultraschall auf der gewünschten Tiefe fokussiert werden. Die Fokussierung beruht dabei auf dem Prinzip der akustischen Linse.
Dabei entstehen bei der Bildgebung drei verschiedene Zonen:
Nahfeld, Fokuszone, Fernfeld
Nahfeld:
Das Nahfeld beschreibt das Feld, welches sich unmittelbar hinter dem Schallkopf befindet. Aufgrund der Tatsache, dass die von dem Schallsender abgegebenen Schallwellen sich durch die Oberflächenanteile überlagern, kommt es zu Interferenzen. Infolge dessen entsteht ein inhomogenes Schallfeld. In der Bildgebung äußern sich solche Interferenzen in hellen und dunklen Streifen, was die Bildinterpretation in diesem Bereich nahezu unmöglich macht.
Dieser Effekt ist am stärksten bei divergierenden Schallbündeln (Sektor -, und Konvexschallköpfe) und am geringsten bei Linearschallköpfen zu sehen. Aus dieser Erkenntnis heraus eignet sich ein Linearschallkopf am besten zur Untersuchung oberflächlicher Strukturen.
Das Ziel beim Ultraschall in der Anwendung ist also, das Nahfeld so klein wie möglich zu halten und das zu betrachtende Objekt aus dem Nahfeldbereich zu entfernen. Einerseits kann man durch geschickte geometrische Anordnung des Schallkopfes den Nahfeldbereich verkleinern. Zum anderen gibt es in der Praxis einige Hilfsmittel in Form von Silikonaufsätzen für Schallköpfe, um somit eine Vorlaufstrecke zur Pufferung der Interferenzen zu generieren.
Vorlaufstrecke aus Silikon für einen Linearschallkopf
Fokuszone:
In dieser Zone ist, wie in der oben aufgeführten Abbildung, der Durchmesser des Ultraschallbundes am geringsten. Durch den Brennglaseffekt ist in diesem Punkt jedoch die höchste Schallstärke und somit die bestmögliche Auflösung zu verzeichnen.
Fernfeld:
Im Fernfeld laufen die Strahlen des Bündels auseinander. Mit dem zunehmenden Durchgang der Strahlen durch das biologische Gewebe sinkt die Intensität der Wellen ab. Folglich wird das Bild auch an Schärfe verlieren.
Auflösungsvermögen
Definition: „Die Auflösung eines abbildenden Systems – ob nun optisch oder
akustisch – ist definiert als der Mindestabstand, der erforderlich ist, damit
zwei Objekte in der Abbildung gerade noch getrennt erkennbar sind. Die Auflösung
ist eine wichtige Qualitätsgröße für die Beschreibung einer bildgebenden
Methode.“
(St. Delorme, J. Debus: Duale Reihe – Sonographie (2. Auflage), Georg Thieme Verlag Stuttgart 2005)
Wie in der Definition schon beschrieben ist die Auflösung eine der wichtigsten Qualitätsmerkmale aller Bildgebungsverfahren. Besitzt die zu betrachtende Struktur jedoch nicht ausreichend Kontrast zum umherliegenden Gewebe, bringt eine Erhöhung der Auflösung jedoch keinen diagnostischen Gewinn.
Man unterscheidet zwischen 2 Auflösungsvermögen:
Axiales Auflösungsvermögen:
Dieses Auflösungsvermögen beschreibt die Auflösung in Schallausbreitungsrichtung und liegt im Bereich der doppelten Wellenlänge. Dabei ist die Dauer des einzelnen Impulses von hoher Bedeutung. Bei einem 3,5 MHz-Schallkopf können somit theoretisch zwei Strukturen, die 0,5mm entfernt sind, erkannt werden. In der Praxis ist dies jedoch nur möglich, wenn genügend Kontrast vorhanden ist.
Laterales (seitliches) Auflösungsvermögen:
Das laterale Auflösungsvermögen ist abhängig von der Breite des Schallstrahls und variiert somit fokusabhängig mit der Tiefe. Die größte Auflösung ist hierbei auch in der Fokuszone, jedoch ist die axiale Auflösung 2-3 mal besser. Feine Strukturen sollten daher folgerichtig senkrecht vom Ultraschall getroffen werden.
