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Kapitel 1Physikalische und technische Grundlagen
Matthias Hofer
11 Schritte der Bildoptimierung Optimierung des s/w B-Bildes 8Optimierung des Farbbildes 9Optimierung des Dopplerspektrums 10Fehlerquellen 11Schallkopf, Preset und GerÀteparameter 11
Physikalische und technische 12 GrundlagenPrinzip der Dopplersonographie Piezoelektrischer Effekt WinkelabhÀngige Frequenzverschiebung
Funktion unterschiedlicher 13 DopplerverfahrenCW-/PW-DopplerPulsrepetitionsfrequenz (PRF) Farbkodierung, beam steering
Interpretation von Flussprofilen 14Biphasisches Profil zentraler ArterienTriphasisches Profil peripherer ArterienBelastungstests
Dopplerindizes 16PulsatilitÀtsindex (PI) Resistance-Index (RI)Alialising-Artefakt
Strömungslehre Stenosekriterien im Flussprofil 17
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Schritt 1-3: Besonders bei GefĂ€ĂverlĂ€ufen parallel zur Haut, z.B. bei den Carotiden, empfiehlt es sich, den Schallkopf nach Möglichkeit etwas zu angulieren ( ), dass die Schallwellenfront nicht im 90°-Winkel, sondern abgeschrĂ€gt auf die GefĂ€Ăwand trifft (Abb. 8.2). Dabei sollte jedoch keine Abkopplung ( ) vom Hautkontakt auftreten. Nun positionieren Sie nur eine Fokuszone in der Tiefe der GefĂ€Ămitte (Abb. 8.3), da mehrere Fokuszonen
oft zu sehr die Bildaufbaurate verlangsamen. Zum Abschluss regeln Sie das B-Bild-Gain etwas herunter (âetwas zu dunkelâ), um eine bessere QualitĂ€t der spĂ€teren Farbgebung zu ermög-lichen (Abb. 8.4): Bei GerĂ€ten mit Drehregler i. d. R. gegen ( ) den Uhrzeigersinn, bei GerĂ€ten mit Kippschaltern i. d. R. nach unten. Die Optimierung des B-Bildes an unterschiedlichen GerĂ€tetypen zeigen die Videoclips 1.4 a-c.
Physikalische und technische Grundlagen 18
Nachfolgend werden fĂŒr die drei Bestandteile âB-Bildâ, âFarbbildâ und âDopplerspektrumâ diejenigen Schritte beschrieben, die fĂŒr eine fehlerfreie und optimierte GefĂ€Ă- bzw. Flussdarstellung notwendig sind (Tab. 8.1).
Diese Tabelle finden Sie auch auf der dem Buch beigelegten, herausnehmbaren Checkliste im Kitteltaschenformat sowie als anschauliche Videoclips der dynamischen HandlungsablÀufe (siehe hinterer Klappumschlag).
Abb. 8.2 Schallkopf angulieren Abb. 8.3 1 Fokus in GefĂ€Ămitte Abb. 8.4 Gain herunterregeln
Tab. 8.1
B-Bild
1. Schritt: Schallkopf schrĂ€g zum GefĂ€Ăverlauf einstellen
2. Schritt: Nur eine Fokuszone auf die Mitte des GefĂ€Ălumens setzen
3. Schritt: B-Bild-Gain auf niedriges Niveau herunterregeln
Farbbild
4. Schritt: Beam Steering einsetzen (weg von 90°, vgl. S. 8)
5. Schritt: PRF an aktuelle Geschwindigkeit anpassen
6. Schritt: Farbgain bis zum Blooming-Artefakt ĂŒbersteuern und dann soweit zurĂŒckregeln, dass gerade nur noch das GefĂ€Ălumen (ohne extravasale Farbpixel) farbkodiert wird.
Dopplerspektrum
7. Schritt: Sample Volume (SV) in die GefĂ€Ămitte positionieren und die SV-GröĂe auf 1/2 bis 2/3 der Lumenweite setzen
8. Schritt: Niveau der Nulllinie an Spektrumanteile ober- / unterhalb der Nulllinie anpassen, damit die Kurve weder am oberen, noch am unteren Rand abgeschnitten wird.
9. Schritt: Geschwindigkeitsbereich (PRFPW) anpassen, falls trotzdem Aliasing auftritt: Dopplerkurve zu klein => PRFPW => Dopplerkurve wird vertikal gespreizt Dopplerkurve zu groĂ => PRFPW => Dopplerkurve wird vertikal gestaucht
10. Schritt: PW-Gain auf ein gutes Kontrast-zu-Rausch-VerhĂ€ltnis einstellen: Möglichst schwarzen Hintergrund ohne Rauschpixel anstreben, aber auch nicht untersteuern (fĂŒr die automatische Erkennung der HĂŒllkurve)
11. Schritt Eingabe des Beschallungswinkels nicht vergessen !
Reihenfolge der Bildoptimierung
11 Schritte der Bildoptimierung
Optimierung des B-Bildes
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91 Physikalische und technische Grundlagen
Schritt 4: Um den Beschallungswinkel noch zu optimieren (vgl. Abb. 12.4), können Sie bei Linearschallköpfen nun noch den Winkel der Schallwellenfront abschrĂ€gen, indem Sie den Knopf âBeam Steeringâ (Abb. 9.2) je nach Hersteller bzw. GerĂ€t ein-
oder mehrfach betĂ€tigen oder am entsprechenden Einstellrad drehen. Als Effekt tritt eine deutlich verbesserte Farbgebung besonders an den GefĂ€ĂrĂ€ndern auf (Abb. 9.3) im Vergleich zur Normaleinstellung (Abb. 9.4).
Abb. 9.2 Schallwellen abschrÀgen Abb. 9.3 mit Beamsteering Abb. 9.4 ohne Beamsteering
16 16
Schritt 5: Eine optimale Farbausleuchtung des durchström-ten Lumenanteils erreichen Sie durch Adjustierung der Pulsrepetitionsfrequenz (PRF) an das vorherrschende Geschwindig-keitsniveau: Tritt wĂ€hrend der Systole ein Farbumschlag (6) ĂŒber die hellen Anteile des Farbspektrums (Aliasing, vgl. S.16) auf (Abb. 9.5), stellen Sie die PRF am Schalter âPRFâ oder âVelocityâ stufen-weise hoch (bei Arterien nur eine Stufe / Pulsschlag), bis gerade kein Aliasing mehr auftritt (Abb. 9.6).
Liegt jedoch initial kein Aliasing in der Systole vor â oder wei-sen die randstĂ€ndigen Lumenanteile Farbaussparungen (17) auf (Abb. 9.7), verstellen Sie die PRF stufenweise nach unten, bis das FarbumschlagsphĂ€nomen erstmalig auftritt und setzen dann die PRF wieder nur eine Stufe höher. Verwechseln Sie dabei nicht eine echte Flussumkehr (Farbumschlag ĂŒber die dunklen = langsamen Anteile des Farbspektrums) mit einem tatsĂ€chlichen Aliasing-PhĂ€nomen.
Abb. 9.6 PRF optimiertAbb. 9.5 PRF zu niedrig => Aliasing
6Abb. 9.7 PRF zu hoch
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Schritt 6: Zum Abschluss wird die VerstĂ€rkung der Farbgebung optimiert: DafĂŒr beobachten Sie, ob in Arterien zum Zeitpunkt der Systole das Intima-/Mediaecho bzw. in Venen der GefĂ€Ărand farb-ĂŒberlagert wird (âBlooming-Artefaktâ) oder sogar extravasale Farbpixel auftreten (Abb. 9.8). Eine solche FarbĂŒbersteuerung wĂŒrde die Erkennung wandadhĂ€renter Thromben erschweren. Falls dies der Fall ist, drehen Sie den Farbgain-Regler so lange
gegen den Uhrzeigersinn zurĂŒck (bei Kippschaltern nach unten), bis das Blooming-Artefakt gerade verschwindet (Abb. 9.9). Lag initial dagegen eine Untersteuerung mit inkompletter Farbgebung des Lumens vor (Abb. 9.10), drehen Sie das Farbgain so lange mit dem Uhrzeigersinn hoch (bei Kippschaltern entsprechend nach oben), bis in der Systole gerade ein Blooming-Artefakt auftritt und regeln es dann minimal zurĂŒck.
Die Optimierung des Farb-Bildes an unterschiedlichen GerÀtetypen zeigen die Videoclips 1.5 a-c.
Abb. 9.8 Blooming-Artefakt Abb. 9.9 Farbgain optimiert Abb. 9.10 Farbgain untersteuert
Optimierung des Farbbildes
Je nach Bedarf wird nun die dargestellte Eindringtiefe (VergröĂerungsfaktor) der jeweiligen Fragestellung angepasst. Da mit zunehmender Eindringtiefe prozentual immer mehr Echos durch Absorption, Reflexion und Streuung verloren gehen, hat es sich fĂŒr eine homogene Parenchymdarstellung von z.B. Leber, Milz oder den Nieren bewĂ€hrt, die VerstĂ€rkung (âGainâ) der EchogenitĂ€t der tieferen Bildabschnitte stufenweise etwas zu erhöhen. HierfĂŒr sind bei allen GerĂ€ten entweder Schieberegler fĂŒr die einzelnen Tiefenbereiche oder digitale Einstell-möglichkeiten verfĂŒgbar (Abb. 9.1).
Tiefenselektive Anpassung des B-Bild-Gains
Abb. 9.1 tiefenselektive Gain-Anpassung
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1
Schritt 7: Bei den meisten GerĂ€teherstellern aktivieren Sie mit der Taste âPWâ oder âDâ den gepulsten Doppler. Dann erscheint automatisch ein Messfenster (SV = âsample volumeâ, 11) in der Bildmitte. Dieses Messfenster soll dann zentral im Lumen (1) positioniert und in seiner GröĂe auf die HĂ€lfte bis maximal 2/3 der GefĂ€Ăbreite eingestellt werden (Abb. 10.1). Wird das SV dagegen exzentrisch am GefĂ€Ărand positio-niert, werden auch langsame Geschwindigkeitskomponenten erfasst â dadurch schlieĂt sich das zuvor noch freie spektrale
Fenster (12a in Abb. 10.2) im Vergleich zur Normaleinstellung (Abb. 10.1). Dieser Verlust des freien Fensters könnte als tur-bulenzbedingt und somit als falsch positives Stenosezeichen fehlinterpretiert werden. Derselbe Effekt verstÀrkt sich noch, wenn das SV falsch zu groà gewÀhlt wird und dadurch nicht nur randnahe, lang-same Geschwindigkeiten, sondern auch pulsationsbedingte Wandbewegungen mit erfasst werden. Diese erscheinen dann im Spektrum als helle Artefakte (26) nahe der Nulllinie (Abb. 10.3).
Schritt 8: Wird das abgeleitete Spektrum abgeschnitten dargestellt, können Sie es durch eine Verschiebung der Nulllinie wieder korrekt darstellen: Bei biphasischen oder venösen Profilen liegt das Spektrum dann nur auf einer Seite der Nulllinie (Abb. 10.4). Bei tripha-sischen Spektren sollte das Niveau der Nulllinie dann so adjustiert werden, dass ca. 2/3 â 3/4 der Bildhöhe auf der Seite der Systole liegen und nur 1/4 - 1/3 der Bildhöhe auf der Seite der RĂŒckflusskomponente.
Schritt 9: Ăberschreitet das abgeleitete Spektrum trotz Anpassung des Niveaus der Nulllinie immer noch die vertikale Bildhöhe (Abb. 10.6) im Vergleich zur Normaleinstellung (Abb. 10.5), muss der Geschwindigkeitsbereich (PRFPW) erhöht werden, damit die Dopplerkurve in ihrer Höhe gestaucht wird. Wird die Dopplerkurve dagegen zu klein dargestellt (Abb. 10.7), erniedrigen Sie die PRFPW , damit die Kurve vertikal gespreizt wird.
Schritt 10: Jetzt adjustieren Sie die VerstĂ€rkung des Dopplersignals (PW-Gain) so, dass die Kurve zwar mit maximaler IntensitĂ€t, jedoch gerade noch ohne störendes Hintergrundrauschen (Pixel auĂerhalb der âechtenâ Kurve) dargestellt wird. Bei der spĂ€teren Nutzung einer automatischen HĂŒllkurven-Erkennung der Maximalgeschwindigkeiten werden ansonsten falsche Werte ermittelt, bzw. es entsteht Zeitverlust durch die dann notwendige Anpassung der Empfindlichkeit des Erkennungsprogramms. AuĂerdem kann ein ĂŒbersteu-ertes Dopplergain ebenfalls zu einem fĂ€lschlich geschlossenen spektralen Fenster (12a) fĂŒh-ren (Abb. 10.8).
Schritt 11: Vergessen Sie keinesfalls, zum Abschluss noch den Beschallungswinkel einzuge-ben, damit das GerÀt Ihnen auch die korrekten Werte in cm/s angibt (vgl. S. 12). Die Optimierung des Doppler-Modus an unterschiedlichen GerÀtetypen zeigen die Videoclips 1.6 a-c.
Abb. 10.1 SV korrekt positioniert
11
1
Abb. 10.3 SV zu groà gewÀhlt
26
a b
Abb. 10.4 Anpassung Nulllinie
Abb. 10.5 PRFPW korrekt Abb. 10.6 PRFPW zu klein Abb. 10.7 PRFPW zu groĂ
Abb. 10.2 SV zu randstÀndig
12a
Abb. 10.8 PW-Gain zu hoch
12a
Optimierung des Dopplerspektrums
Physikalische und technische Grundlagen10
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1 11Physikalische und technische Grundlagen
Nachdem Sie das GerĂ€t eingeschaltet (A) und gebootet haben, wĂ€hlen Sie das geeignete Preset (PS) und den geeigneten Schallkopf fĂŒr die jeweilige Fragestellung aus und geben die aktuellen Patientendaten ein (PD). FĂŒr Untersuchungen der SchilddrĂŒse und der ExtremitĂ€ten wĂ€hlen Sie i.d.R. den Linear-Schallkopf (L), fĂŒr abdominelle Untersuchungen dagegen den Convex-Schallkopf (C). Der Sektorschallkopf (E) wird vor allem fĂŒr die Echokardiographie verwendet.
B-Bild: ZunĂ€chst aktivieren Sie den B-Mode, hier durch Druck auf den â2Dâ-Knopf (B), wĂ€h-len einen passenden Zoomfaktor fĂŒr den gewĂŒnschten Bildausschnitt ĂŒber den Kippschalter âTiefeâ (T) aus und setzen die Fokuszone (F) der besten Bildauflösung auf die Bildmitte. Dann drehen Sie das B-Bildgain (B) auf ein leicht untersteuertes Niveau (vgl. Abb. 8.4), bevor Sie danach auch die Farbe durch Druck auf den Drehbutton (C) hinzuschalten (Abb. 11.3).
Farbbild: Dadurch erscheint das Farbdisplay auf dem Monitor (Abb. 11.4). Hier drehen Sie bei Linear-SK den Regler fĂŒr das Beamsteering (BS) in die gewĂŒnschte AbschrĂ€gung der Schall-wellenfront, passen die PRF an die Geschwindigkeit des ZielgefĂ€Ăes an (V) und optimieren das Farbgain wie auf Seite 9 beschrieben (hier durch Drehung des Buttons C in Abb. 11.3).
PW-Doppler: Durch Druck auf den Button (PW) aktivieren Sie das Doppler-Display (Abb. 11.5). Jetzt rollen Sie mit Hilfe des Trackballs (TB) das Messfenster (âsample volume = SVâ) zĂŒgig in die Mitte des ZielgefĂ€Ăes und passen mit dem Regler (SV) die GröĂe des SV an Âœ bis 2/3 des GefĂ€Ădurchmessers an (vgl. S. 14). Nun verschieben Sie die Nulllinie (N) nach Bedarf des aktuellen Flussprofils und spreizen bzw. stauchen die Dopplerkurve durch Erniedrigung bzw. Erhöhung des PRF-Reglers (V) in Abb. 11.5 (vgl. S. 10). Zum Abschluss adjustieren Sie den Dopplergain durch Drehung des (PW)-Knopfes (Abb. 11.3) auf ein ad-Ă€quates Signal-zu-Rausch-VerhĂ€ltnis. Vergessen Sie nicht, dem GerĂ€t zum Abschluss den Beschallungswinkel (W) in Relation zur GefĂ€ĂlĂ€ngsachse einzugeben (Abb. 11.3), damit die gemessenen Geschwindigkeiten korrekt sind (vgl. S. 12/14).
Abb. 11.3 B-Bildoptimierung
Abb. 11.2 Frontansicht
Tab. 11.1 HÀufige Probleme, Fehlerquellen und Lösungsoptionen
Geringe Amplitude bzw. stumpfer Schallwinkel > 60° Schallkopf schrÀger angulieren schlechte Farbgebung B-Bild-Gain zu hoch B-Bild-Gain reduzieren
Farb-Gain zu niedrig Gain des Farbsignals erhöhen PRF zu hoch (bei Venen) PRF niedriger wÀhlen Wandfilter zu hoch (bei Venen) Farbwandfilter reduzieren
AliasingphÀnomen trotz PRF zu niedrig PRF erhöhen / Nulllinie verschieben normalem B-Bild und PW
niedrige Geschwindigkeiten fehlerhafte Winkelkorrektur Exakte Ausrichtung des Korrekturbalkens trotz normalem Farbbild parallel zur GefĂ€ĂlĂ€ngsachse
Spektrales Fenster im PW geschlossen PW-Gain zu hoch PW-Gain reduzieren, bis der Hintergrund bei normalem Audiosignal und schwarz, also rauschfrei erscheint Flussgeschwindigkeiten
Dopplerkurve peripherer Arterien HyperÀmie nach körperlicher Belastung Mindestens 10 Minuten Ruhephase mit normalen triphasischem Profil, => peripherer Widerstand nimmt ab vor der Untersuchung einhalten aber oberhalb der Nullinie
Problem Ursache Lösung
HĂ€ufige Fehlerquellen
Abb. 11.4 Farbbildoptimierung Abb. 11.5 Dopplerkurvenoptimierung
Auswahl von Schallkopf und Preset
Einstellung der GerÀteparameter
PW CW B T FTB
PDPS
BS V V N SV
A
L
CE
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Wird an Keramikelementen, die im klinischen Sprachgebrauch als âKristalleâ bezeichnet werden, eine Wechselspannung angelegt, Ă€n-dern diese Kristalle proportional zum Phasenwechsel der Spannung ihre Form. Dabei entstehen Druckwellen, deren Frequenz im Bereich einiger Megahertz, also oberhalb des hörbaren Bereiches liegt.
Treffen umgekehrt Schallwellen aus dem Gewebe, die als Echos re-flektiert worden sind, auf die Kristalle im Schallkopf, werden diese in Schwingungen versetzt und induzieren eine elektrische Spannung, aus der das Ultraschallbild letztlich berechnet werden kann.
Piezoelektrischer Effekt
Die Grundlage fĂŒr die Bestimmung von Blutflussgeschwindig-keiten und Flussrichtungen ist der Dopplereffekt, der bereits 1842 von dem Physiker Christian Johann Doppler beschrieben wurde: Bewegen sich eine Schallquelle und ein Reflektor aufeinander zu, werden die Schallwellen stĂ€rker gebĂŒndelt und erreichen den Emp-fĂ€nger (FE) mit einer höheren Frequenz, als sie ursprĂŒnglich bei
Aussendung (F0) hatten. Sie kennen diesen Effekt von einem sich nÀhernden Martinshorn z.B. eines Krankenwagens (Abb. 12.3a). Entfernen sich Sender und EmpfÀnger dagegen voneinander, resultiert eine niedrigere Frequenz beim EmpfÀnger (Abb. 12.3b): Die Sirene des Rettungswagens klingt immer dunkler, je weiter er sich entfernt.
Prinzip der Dopplersonographie
ĂbertrĂ€gt man dieses PhĂ€nomen auf bewegte Erythrozyten in BlutgefĂ€Ăen, gehen noch weitere Faktoren ein: Die Höhe dieser Frequenzverschiebung ( F) ist nicht nur zur Blutflussgeschwin-digkeit (V) und ursprĂŒnglichen Senderfrequenz (F0) proportional, sondern auch zur Schallausbreitung im menschlichen Gewebe (C) und zum Beschallungswinkel ( ) in Relation zur GefĂ€ĂlĂ€ngs-achse (Abb. 12.2). Diesen Winkel muss der Untersucher immer messen, wenn Geschwindigkeiten angegeben werden sollen. Da
die Ausbreitung der Schallwellen im menschlichen Gewebe mit ca. 1540 m/s relativ konstant ist und die anderen Faktoren der Dopplergleichung (Tab. 12.1) ebenfalls vorgegeben sind, ergibt sich eine starke AbhĂ€ngigkeit vom Cosinus des Beschallungs-winkels. Wird ein GefÀà im ungĂŒnstigsten Fall im 90°-Winkel ( ) zu seiner LĂ€ngsachse beschallt (Abb. 12.5), resultiert eine Fre-quenzverschiebung von Null, d.h. es wird kein Signal detektiert, ob-wohl durchaus Fluss vorhanden ist (Fehldiagnose einer Okklusion).
WinkelabhÀngigkeit der Frequenzverschiebung
Tab. 12.1 Einflussparameter
â F = FE - F0 = 2 . F0 . . cos α
F E = Frequenz des Echos F0 = Sendefrequenz V = BlutflussgeschwindigkeitC = Schallausbreitung im menschlichen
Gewebe (ca. 1540 m/s)
α = Beschallungswinkel
Dopplergleichung
VC
Abb. 12.2 Beschallungswinkel
αV
Abb. 12.5 WinkelabhÀngigkeit
Der gĂŒnstigste Fall mit dem geringsten Messfehler wĂ€re ein Beschal-lungswinkel von 0°, d.h. das GefÀà flieĂt unmittelbar auf den Schall-kopf zu oder vom Schallkopf weg. Je weiter sich der Winkel den 90° nĂ€hert, desto gröĂer wird auch der relative Messfehler (Abb. 12.4).
Deshalb wird immer angestrebt, ein GefÀà höchstens mit 60°, noch besser mit 45° oder weniger anzuloten. Dadurch kann die Fehlerbreite der Flussgeschwindigkeit, die in cm/s aus â F und α berechnet wird, minimiert werden.
Abb. 12.4 WinkelabhÀngigkeit des Messfehlers
0%
100% 74%50%
29%
13%
3% 15°
30°
45°
60°75°
90°
Abb. 12.3 Frequenzverschiebung durch relative Bewegung
relativer Fehler
V
der Sender bewegt sich auf den EmpfÀnger zu
die Frequenz wird höher
FE > F0positiverDopplershift
a b
der Sender bewegt sich vom EmpfÀnger
weg
die Frequenz wird tiefer
FE < F0negativer
Dopplershift
90° 270° 360°
180°
cos 90° = 0
1
0
-1
Physikalische und technische Grundlagen12
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1
Der CW (continuous wave)-Doppler (Abb. 13.1) sendet und empfĂ€ngt kontinuierlich mit zwei Quarzkristallen, von denen ei-ner als Sender, der andere als EmpfĂ€nger dient. Der CW-Vorteil liegt in der Möglichkeit, auch sehr hohe Frequenzverschiebungen noch sicher ableiten zu können. Der Nachteil ist die fehlende Tie-fenselektivitĂ€t.Der PW (pulsed wave)-Doppler (Abb. 13.2) sendet und empfĂ€ngt seine Impulse abwechselnd (gepulst) mit nur einem Quarzkristall und kann daher aus der Latenzzeit (TE) bis zum Eintreffen des Echos die Tiefe bestimmen, aus der ein Echo stammt. Dies ist die Voraussetzung fĂŒr das Entstehen eines zweidimensionalen Bildes in der Farbduplex-sonographie (Abb. 13.3), die aus der Kombination eines s/w-B-Bildes mit vielen PW-Messvolumina (Sample Volume, 11) ein zweidimensi-
onales Bild generiert. Je kleiner dabei der farbkodierte Bildausschnitt gewĂ€hlt wird, desto schneller kann ein neues Bild generiert werden, d.h. die zeitliche Auf lösung steigt.Die Rate, mit der diese Impulse ausgesendet werden, wird als Pulsrepetitionsfrequenz (PRF) oder als Pulswiederholungsfrequenz bezeichnet. Diese ist jedoch nur bis zum Wert 1/ TE steigerbar und wird mit zunehmender Eindringtiefe geringer, da lĂ€nger bis zur RĂŒckkehr der Echos (TSV) aus einem Sample Volume in gröĂerer Tiefe gewartet werden muss. Daraus ergibt sich eine Obergrenze schneller Geschwindigkeiten, die noch korrekt mit dem PW-Doppler darzustellen sind. GefĂ€Ăe mit schnelleren Flussgeschwindigkeiten mĂŒssen also mit höher eingestellter PRF untersucht werden, lang-samer Venenfluss dagegen mit niedriger PRF.
Funktion unterschiedlicher Dopplerverfahren
Abb. 13.3 Entstehung des 2D-BildesAbb. 13.1 Kontinuierlicher CW-Doppler
Vorteil:Detektion auch hoher Geschwindigkeit
CW-Doppler
Nachteil:fehlende Tiefen-selektivitÀt
V
Abb. 13.2 Gepulster PW-Doppler
Sender PRFmax=
tsvTETE 2TE
tsv
1 TE
V1
11
EmpfÀnger
PW-Doppler
11
Strömungen, die auf den Schallkopf zu flieĂen, werden i.d.R. rot, Strömungen vom Schallkopf weg hin-gegen blau kodiert. Die Flussgeschwin-digkeit geht in die Helligkeit der Farbe ein: Je schneller das
Blut flieĂt, desto heller wird die Farbe abgebildet. Dieser Zusammen-hang gewinnt noch an Bedeutung bei der Beurteilung intrastenotischer Flussbeschleunigungen (s. S. 90) und bei schlechten Schallbedin-gungen. Daher kann ein GefÀà mit gebo gen em Verlauf in Relation zum Schallkopf in einem Segment durchaus rot, in dem anderen Segment dagegen blau kodiert sein (Abb. 9.4). Wegen der Ănderung des Be-schallungswinkels (α) Ă€ndert sich dementsprechend auch die Hellig-keit der Farbkodierung (s. S. 12). Am Ăbergang beider Zonen besteht
ein 90°-Winkel, so dass hier SignalausfĂ€lle (17) der Farbkodierung entstehen können, die nicht als partielle Thrombose fehlgedeutet werden dĂŒrfen. Der Untersucher muss sich jedoch bewusst sein, dass die Farbzuordnung bei allen handelsĂŒblichen GerĂ€ten auf Knopf-druck leicht invertiert werden kann. Die aktuelle Farbeinstellung kann meistens im Farbbalken am Bildrand erkannt werden: Die Farbanteile der oberen BalkenhĂ€lfte kodieren Fluss auf den Schallkopf zu, die unteren dagegen Fluss, der sich vom Schallkopf entfernt (Abb. 13.4).Bei Linearschallköpfen kann auĂerdem die Kippung der Dopplerwellen (beam steering) im Bild variiert werden, so dass im gleichen GefĂ€Ă-abschnitt wahlweise eine rote oder eine blaue Farbgebung entsteht (Abb. 13.5a). AuĂerdem wird die Kippung des Farbfensters (16) dazu eingesetzt, sich von dem ungĂŒnstigen 90°-Winkel zu entfernen: GefĂ€Ăareale, die vorher eine nur unzureichende Farbkodierung zeigten (Abb. 13.5b), werden dann deutlich besser beurteilbar (Abb. 13.5c). Alternativ kann der Untersucher auch den Schallkopf auf der Haut kip-pen (vgl. S. 8), um einen schrĂ€gen Verlauf des GefĂ€Ăes im Schallfeld zu erzielen.
Farbkodierung
Abb. 13.4 RichtungsabhÀngigkeit d. Farbe
Abb. 13.5a FarbĂ€nderung Abb. 13.5b UngĂŒnstiger Winkel Abb. 13.5c AbgeschrĂ€gter Winkel
16 16
13Physikalische und technische Grundlagen
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FĂŒr die Ableitung der Strömungsprofile wird gepulste Doppler (âPW = pulsed waveâ) aktiviert (Abb. 14.1) und mit Hilfe des Trackballs (Abb. 14.2) ein Messfenster (âsample volumeâ, 11) in der Mitte des GefĂ€Ălumens (1) positioniert (Abb. 14.3). Das GerĂ€t trĂ€gt dann ĂŒber die Zeit (= x-Achse) die Höhe der Frequenzverschiebungen ( F = y-Achse) in Kilohertz (KHz) auf, die zwischen dem ausgesandten
Schallimpuls und dem zurĂŒckgekehrten Echo gemessen werden. Dieses F ist proportional zur Flussgeschwindigkeit im geschallten Abschnitt des jeweiligen BlutgefĂ€Ăes. Eine Umrechnung in âechte Flussgeschwindigkeitâ [cm/s] erfordert jedoch zunĂ€chst die Eingabe des Beschallungswinkels (vgl. S. 12, 10).
Interpretation von Flussprofilen
Abb. 14.1 PW-Doppler aktivieren Abb. 14.2 Mit dem Trackball ⊠Abb. 14.3 ⊠das Messfenster positionieren
V
111
Zu jedem Messzeitpunkt resultiert eine Geschwindigkeitsverteilung mit eher langsameren und schnelleren Flusskomponenten (Abb. 14.4). Die Abb. 14.5 zeigt ein Beispiel fĂŒr ein typisches Flussprofil einer zentralen Arterie: Beim Eintreffen der systolischen Pulswelle am Messort steigt die Strömungsgeschwindigkeit (V) vom enddiastolischen Langsam- oder Nullfluss plötzlich bis zur Maximalgeschwindigkeit Vmax oder PSV = peak systolic velocity ( ) steil an. Wichtig ist hierbei der nahezu senkrechte Anstieg ( in Abb. 14.5), so dass vom Beginn der Systole an nur eine geringe Zeit vergeht (TTP = time to peak), bis die Spitzengeschwindigkeit (12) erreicht ist. Eine Verzögerung ( ) dieses Anstiegs, also ein schrĂ€gerer Kurvenverlauf mit verlĂ€ngerter TTP (Abb. 14.6), wĂŒrde fĂŒr eine proximal vom Messort gelegene, also vorgelagerte Stenose in dieser oder einer zufĂŒhrenden Arterie sprechen (vgl. S. 18). Abb. 14.4 Geschwindigkeitsprofil
V [cm/s]
0 t [s]
Abb. 14.5 Normales Profil zentraler Arterien Abb. 14.6 Profil hinter einer Stenose
0
TTP
V[cm/s]
t [s]
V[cm/s]
0t [s]
12
TTP
In herznahen Arterien herrscht physiologischer Weise ein eher nie-driger peripherer Widerstand, der sich durch ein biphasisches Profil (vgl. Videoclip 1.1) zeigt: WÀhrend des ganzen Herzzyklus strömt das Blut vom Herzen her in die Peripherie (kardiofugal) und es las-sen sich lediglich ein schneller VorwÀrtsfluss in der Systole und ein langsamerer VorwÀrtsfluss in der Diastole erkennen. WÀhrend des endsystolischen Abfalls der Geschwindigkeit wird dabei i.d.R. am Ende eine kleine Kerbe ( ) sichtbar, die durch den Schluss der
Aortenklappe verursacht wird (ânotchingâ). Je niedriger der aktu-elle Widerstand der nachfolgenden GefĂ€Ăe ist, desto höher ist das (end-) diastolische Flussniveau ( ). Daher kann ein erhöhtes dia-stolisches Flussniveau ( ) entweder ein Zeichen des erhöhten Perfusionsbedarfs der von dieser Arterie versorgten Peripherie unter Belastung - oder auch ein Zeichen einer pathologischen Minderdurchblutung (IschĂ€mie) sein (Abb. 14.6).
Biphasisches Flussprofil zentraler Arterien
Physikalische und technische Grundlagen14
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Wenn die Windkesselfunktion der GefĂ€Ăe mit zunehmendem Abstand zum Herzen ab- und der periphere Widerstand am Messort gleich-zeitig zunimmt, tritt in peripheren Arterien ein sogenanntes âtri-phasischesâ Flussprofil (vgl. Videoclip 1.1) mit drei verschiedenen Phasen auf: WĂ€hrend der Systole besteht wieder ein schneller, kar-diofugaler Fluss in die Peripherie, der in der Regel auch schnell wie-der langsamer wird und an seinem Ende oft eine kleine Kerbe ( ) (ânotchingâ) durch den Aortenklappenschluss aufweist.
Durch den höheren Widerstand in peripheren Arterien ent-steht frĂŒhdiastolisch normaler Weise ein kurzfristiger RĂŒckstrom (13, ) in Richtung des Herzens (kardiopetal, 2. Phase), der unterhalb der Nulllinie dargestellt wird. Der untere Umschlagspunkt ( ) geht dann als negativer Wert in die Berechnung der Indizes ein (vgl. S. 16). Dann folgt diastolisch wieder ein kardiofugaler Fluss in
die Peripherie (3. Phase, Abb. 15.1). Enddiastolisch kann entweder bei hohem peripheren Widerstand (z.B. in Ruhe oder bei kĂ€ltebe-dingter Vasokonstriktion) ein Nullfluss vorliegen ( ) oder eine lang-same kardiofugale Strömung nachweisbar sein. Letzteres ist eher der Fall bei höheren Umgebungstemperaturen oder im Fall einer leichten bis mĂ€Ăigen Anstrengung der von der Arterie versorgten Muskulatur.
Wird unter Belastung die Muskulatur dagegen stĂ€rker angestrengt, werden vasodilatative Botenstoffe freigesetzt, die den peripheren Widerstand so stark absenken, dass die RĂŒckflusskomponente (âdipâ) unter der Nulllinie verschwindet und somit aus dem zuvor tri-phasischen Flussprofil physiologischer Weise ein biphasisches Profil mit erhöhter PSV ( ) und mit höherem diastolischen Flussniveau ( ) wird (Abb. 15.2).
Triphasisches Flussprofil peripherer Arterien
Abb. 15.2 ProfilÀnderung unter Belastung
0
100
200
V[cm/s]
t [s]
Abb. 15.1 Normales Profil peripherer Arterien
12
0
100
V[cm/s]
t [s]
13
In Ruhe liegt die physiologische Grenze zwischen beiden Profilarten in der Aorta in der Regel in Höhe der NierenarterienabgĂ€nge: Hier zweigen die beiden Nierenarterien ab, die beide jeweils ein Organ mit niedrigem Flusswiderstand versorgen. Danach ĂŒberwiegt hĂ€u-fig der höhere Flusswiderstand der Becken- und Beinmuskulatur, so dass in der unteren Bauchaorta oft schon ein triphasisches Flussprofil vorherrscht.
BelastungstestsBelastungstests können zeigen, wie schnell sich das GefĂ€Ăsystem einem erhöhten Bedarf unter Belastung anpassen kann: FĂŒr die Becken-/Beinarterien kann der Patient z.B. dafĂŒr in RĂŒckenlage fĂŒr ca. 30-45 Sekunden schnell repetitiv eine alternie-rende Dorsalextension und Plantarflexion im OSG oder kreisende FuĂbewegungen im OSG/USG durchfĂŒhren.
FĂŒr die Armarterien bietet sich eine Ă€hnliche Ăbung mit ebenfalls schnell repetitiv durchgefĂŒhrtem Faustschluss und Ăffnen der Hand an. Normaler Weise sollte das Flussprofil schnell vom triphasischen
Flussprofil in Ruhe zum biphasischen Flussprofil unter Belastung ĂŒbergehen und sich auch zĂŒgig wieder zurĂŒckbilden, ohne Zeichen einer vorgeschalteten Stenose oder einer Stenose am Messort zu zeigen (vgl. S.17-18).
15Physikalische und technische Grundlagen
-
1
RI = Vpeak - Vdiast
Vpeak
DopplerindizesAus der PSV, der mittleren Geschwindigkeit Vmean und der diastolischen Geschwindigkeit (Vdiast) werden Indizes berechnet, um winkelunabhĂ€ngige Aussagen ĂŒber den arteri-ellen Fluss treffen zu können (Tab. 16.1). Diese Indizes werden durch ungenaue oder falsche Winkelangaben nicht verfĂ€lscht. Besonders bei der Untersuchung kleinerer und kurzer Arterien, wie z.B. innerhalb des Nierenparenchyms bei der FrĂŒherkennung einer TransplantatabstoĂung, haben sich diese Indizes bewĂ€hrt (vgl. S. 120).
PI = Vpeak - Vdiast
Vmean
PulsatilitÀtsindex (PI) nach Gosling:
Resistance Index (RI) nach Pourcelot:
Tab. 16.1 Doppler-Indizes
Ăberschreitet die gemessene Frequenzverschiebung bei sehr schnel-len Flussgeschwindigkeiten die sogenannte Nyquist-Grenze von PRF/2, stellt sich der entsprechende Kurvenanteil abgeschnitten auf der anderen Seite des Spektrums dar (Abb. 16.2a). Sie kennen dieses PhĂ€no men von startenden Pferdekutschen alter Wildwestfilme: Nach einer gewissen Anlaufgeschwindigkeit scheinen sich die Radspeichen plötzlich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Durch eine Er-höhung der PRF oder eine Verschiebung der Nulllinie kann dieses PhĂ€-nomen kompensiert werden (Abb. 16.2b).
In der Farbkodierung Ă€uĂert sich das Aliasing-PhĂ€nomen durch einen Farbumschlag im Zentrum des GefĂ€Ăes ĂŒber die hellen Farben des Spek-trums, z.B. bei intra- oder poststenotischen Flussbeschleunigungen oder zu niedrig gewĂ€hlter PRF (Abb. 16.3a). Die Abb. 16.3b zeigt dasselbe Bild nach Erhöhung der PRF. Eine echte RĂŒck strom komponente verliefe dagegen ĂŒber die dunklen Anteile des Farbspektrums. Weitere Kompensationsmöglichkeiten sind in Tab. 16.4 aufgefĂŒhrt.
Aliasing - Artefakt
Abb. 16.2 Aliasing im Spektrum Abb. 16.3 Aliasing im Farbbild Tab. 16.4 Aliasing-Kompensation
⹠Erhöhung der PRF, falls bereits maximale PRF gewÀhlt:
âą Verminderung der Eindringtiefe
âą Nullinienverschiebung (kann den Messbereich verdoppeln)
âą Schallkopf mit niedrigerer Frequenz benutzen
âą Anschallwinkel vergöĂern (nur bedingt möglich, da Fehlerbreite erhöht wird).
Kompensationsmöglichkeiten bei Aliasing:
a b
b
a
Allgemeine StrömungslehreAn den Aufzweigungsstellen groĂer GefĂ€Ăe Ă€ndert sich das zuvor laminare Strömungsprofil ( ) zunehmend in ein paraboles Profil ( ) mit stĂ€rkeren Unterschieden zwischen den höheren Flussgeschwindigkeiten im Zentrum des Lumens und den langsameren am GefĂ€Ărand (Abb. 16.5).
Wird durch die Einlagerung von Fettpolstern oder Verkalkungen die normaler Weise glatte GefĂ€Ăwand nun unregelmĂ€Ăig, fĂŒhrt dies zu Störungen des laminaren Flusses mit dem Auftreten von Turbulenzen (vgl. Abb. 17.3).
Abb.16.5 Paraboles Geschwindigkeitsprofil nimmt in der Peripherie zu
Physikalische und technische Grundlagen16
-
1
Diese Zeichen sind nicht nur vom Stenosegrad, sondern auch vom Ort der Messung in Relation zur Lokalisation der Stenose abhĂ€ngig: Wird der Schallkopf proximal einer arteriellen Stenose aufgesetzt, ergibt sich ein völlig anderes Strömungsprofil als innerhalb, kurz oder weit distal der Stenose. Daher werden die Stenosezeichen hier in der Reihenfolge ihres Auftretens vorgestellt:Wird proximal einer Stenose gemessen, fallen je nach Abflussmöglichkeit ĂŒber Kollateralen oft noch keine oder nur gering-gradige VerĂ€nderungen des Flussprofils auf (Abb.17.1). Lediglich in geringem Abstand vor der Stenose und ohne zwischenzeitlichen Abgang anderer Arterien mit Kollateralfunktion erkennt man ein sogenanntes AnstoĂprofil besonders vor höchstgradigen (âsub-totalenâ) Stenosen oder vor vollstĂ€ndigen GefĂ€ĂverschlĂŒssen (Okklusionen) (vgl. Videoclip 1.2). Wenn die Pulswelle nahezu kom-
plett am GefĂ€Ăverschluss blockiert und reflektiert wird, ergibt sich zwar kaum eine Verzögerung der TTP oder Absenkung der PSV, aber man erkennt den pathologisch verstĂ€rkten RĂŒckstrom (Abb. 17.2): Die RĂŒckstromkomponente (hier unterhalb der Nulllinie) dauert lĂ€n-ger ( ) als der systolische Einstrom (hier oberhalb der Nulllinie) und erreicht jedoch nur ca. ein Drittel ( ) oder ein Viertel der PSV-Geschwindigkeit (je nach WandelastizitĂ€t des betroffenen GefĂ€Ăabschnittes). Die hier schraffierten FlĂ€chen unter beiden Kurvenanteilen oberhalb versus unterhalb der Nulllinie sind daher annĂ€hernd gleich groĂ. Wenn z.B. bei einem Carotisverschluss an der SchĂ€delbasis oder im Carotissiphon, der in der Regel nicht direkt nachweisbar ist, ein solches AnstoĂprofil in der ispilateralen ACI vor-liegt, kann dieses PhĂ€nomen fĂŒr die Planung der weiteren Diagnostik oder Therapie sehr hilfreich sein.
Stenosezeichen im Flussprofil
Abb. 17.2 AnstoĂprofil vor Okklusionen
0t [s]
V [cm/s]
Abb. 17.1 PrĂ€stenotisch je nach Stenosegrad oft keine Ănderung
V [cm/s]
0t [s]
Abb. 17.3 Stenosebedingte Flussbeschleunigung mit randstÀndigen Turbulenzen (5)
laminare Strömung
3
15a 15b
3
turbulente Strömung
5
Abb. 17.4 Profil in hochgradigen Stenosen > 90% (oben) versus Normalprofil (unten)
0
100
300
t [s]
V [cm/s]
Wird dagegen intrastenotisch gemessen (vgl. Videoclip 1.2), fĂ€llt besonders die zunehmende Flussgeschwindigkeit auf: Je enger das Restlumen der Arterie ist, desto schneller muss das Blut diese Engstelle passieren â die Vmax bzw. PSV steigt an. Diese intraste-notischen Flussbeschleunigungen (15a) erreichen bei höhergradi-gen Stenosen ( > 75 % Lumenreduktion) auch Werte von mehreren Metern pro Sekunde. Sie sind auch noch unmittelbar poststenotisch
als âpoststenotischer Jetâ (15 b) ĂŒber einige cm weit nachweisbar, jedoch mit zunehmendem Abstand zur Stenose schnell abfallend (Abb. 17.3). Im Vergleich zu einem ânormalenâ Profil fĂ€llt bei sub-totalen Stenosen das intrastenotisches Profil ĂŒberhaupt nicht mehr auf langsame Geschwindigkeiten zurĂŒck, sondern bleibt kontinuier-lich hoch â nur die systolischen Spitzen ( ) ragen noch heraus (Abb. 17.4).
17Physikalische und technische Grundlagen
-
1
Da diese intrastenotischen Flussbeschleunigungen i.d.R. proportional zum Stenosegrad ansteigen, kann die intrastenotisch ermittelte PSV als MaĂ fĂŒr den Stenosegrad dienen (vgl. Tab. 18.5/47.3). FĂŒr die Quantifizierung mehrerer, hintereinander geschalteter Stenosen hat sich als MaĂ die Bestimmung der âPSV-Ratioâ bewĂ€hrt: Dieser Quotient setzt die intra-stenotische PSV in Relation zur prĂ€- oder poststenotischen PSV desselben arteriellen Segments [1.7]. Dadurch wird die AbschĂ€tzung des Stenosegrads nicht durch benachbarte Zweitstenosen verfĂ€lscht (Tab. 18.1). Ein weiteres Stenosekriterium fĂŒr intra- oder unmittelbar poststenotische Messungen ist der Nachweis eines âgeschlossenen spektralen Fenstersâ (12a) in der Systole: Zum Zeitpunkt der PSV sind dann turbulenzbedingt auch ungewöhnlich langsame Geschwindigkeitskomponenten nachweisbar (Abb. 18.2a), wie sie normaler Weise in laminĂ€ren Blutströmen (zumindest systolisch in GefĂ€Ămitte) nicht vorkommen sollten (Abb. 18.2b).
PSV-Ratio Reduktion der QuerschnittsflÀche
< 2.5 0 - 49 % > 2.5 50 - 74 % > 5.5 75 - 99 %
Stenosegradquantifizierung mit der PSV-Ratio
Tab. 18.1
Zeichen vorgeschalteter Stenosen
Tab. 18.4
1) poststenotisch erniedrigte PSV (je nach Kollateralisationsgrad)2) poststenotisch verlÀngerte TTP3) poststenotisch erhöhtes diastolisches Flussprofil (abhÀngig vom IschÀmiegrad)
Wird weit hinter der Stenose gemessen (vgl. Videoclip 1.3), z.B. in einer A. tibialis bei einer vorgeschalteten Stenose der ipsilateralen A. femoralis, dominieren ein verzögerter Anstieg zur erniedrigten PSV ( ) mit verlĂ€ngerter TTP ( ) (vgl. S. 14) und â je nach Stenosegrad â die relative Erhöhung des diastolischen Flussniveaus ( ) als Ausdruck der peripheren IschĂ€mie (Abb. 18.3).
Abb. 18.3 Poststenotisches Profil weit hinter einer höhergradigen Stenose
Abb. 18.2 Geschlossenes (a) versus freies Fenster (b)
0
50
t [s]
V [cm/s]
TTP
a b12a
Zusammengefasst sind bei stenotischen GefĂ€Ăprozessen in den arteriellen Flussprofilen qualitativ die folgenden Kriterien zu beobachten:
Tab. 18.5 Stenosekriterien qualitativ (quantitativ s. Tab. 47.3)
PSV
TTP
diastol. Flussniveau
spektrales Fenster
MessortStenosekriterium
prÀstenotisch intrastenot. poststenot. Jet weit poststenot.
normal - ( )
normal normal ( )
normal oder normal - - evtl. erhöhter RĂŒckfluss (je nach Stenosegrad) (je nach Grad der IschĂ€mie)
frei (evtl. geschl.) geschlossen normal
Physikalische und technische Grundlagen18
-
RÀtsellösungen142
Kapitel 1/10 Grundlagen/Techn. Entwickl.
zu Frage 1 (S.141): Als Pulsrepetitionsfrequenz wird die Rate der Schallimpulse pro Zeit bezeichnet, mit der das Gewebe vom Schallkopf beschallt wird. Ein Aliasing-PhĂ€nomen (Farbumschlag ĂŒber helle Farb anteile des Spektrums oder abgeschnittene Kurven im Spektrum) entsteht dann, wenn die maximale gemessene Frequenz verschiebung die Nyquistgrenze PRF/2 bei schnellen Geschwindig keiten ĂŒberschreitet. Die Möglichkeiten zur Aliasing Kompensation finden Sie auf den Seiten 9 und 16.
zu Frage 2 (S.141): Reihenfolge: B-Bild
1. Schritt: Schallkopf schrĂ€g zum GefĂ€Ăverlauf einstellen2. Schritt: Nur eine Fokuszone auf die Mitte des GefĂ€Ălumens setzen3. Schritt: B-Bild-Gain auf niedriges Niveau herunterregeln
Farbbild
4. Schritt: Beam Steering einsetzen (weg von 90°, vgl. S. 8)5. Schritt: PRF an aktuelle Geschwindigkeit anpassen6. Schritt: Farbgain bis zum Blooming-Artefakt ĂŒbersteuern und dann soweit zurĂŒckregeln, dass gerade nur noch das GefĂ€Ălumen (ohne extravasale Farbpixel) farbkodiert wird.
Dopplerspektrum
7. Schritt: Sample Volume (SV) in die GefĂ€Ămitte positionieren und die SV-GröĂe auf 1/2-2/3 der Lumenweite setzen8. Schritt: Niveau der Nulllinie an Spektrumanteile ober- / unterhalb der Nulllinie anpassen, damit die Kurve weder am oberen, noch am unteren Rand abgeschnitten wird.9. Schritt: Geschwindigkeitsbereich (PRFPW) anpassen, falls trotz dem Aliasing auftritt:
Dopplerkurve zu klein => PRFPW
=> Dopplerkurve wird vertikal gespreizt
Dopplerkurve zu groĂ => PRFPW
=> Dopplerkurve wird vertikal gestaucht10. Schritt: PW-Gain auf ein gutes Kontrast-zu-Rausch-VerhĂ€ltnis einstellen: Möglichst schwarzen Hintergrund ohne Rauschpixel anstreben,aber auch nicht untersteuern (fĂŒr die automatische Erkennung der HĂŒllkurve)11. Schritt Eingabe des Beschallungswinkels nicht vergessen! zu Frage 3 (S.141):Die hĂ€ufigsten Ursachen einer mangelhaften Farbkodierung bei Arterien sind: zu hoch eingestelltes Gain des B-Bildes
zu stumpfer Beschallungswinkel zu niedriges Farb-Gain
zu Frage 4 (S.141): Die hĂ€ufigsten Ursachen fĂŒr eine schlechte Farbkodierung von Venen sind:
PRF noch zu hoch eingestellt
Wandfilter zu hoch
zu stumpfer Beschallungswinkel
beamsteering nicht ausgenutzt!
zu Frage 5 (S.141): Der Effekt der KontrastverstĂ€rker beruht auf massiv vermehrten ImpedanzsprĂŒngen im flieĂenden Blut durch die injizierten Mikro-blĂ€schen. Die SchallintensitĂ€t des Echos wird um bis zu 20 dB angehoben. Am besten in Kombination mit dem Power Mode und Second harmonic imaging anwenden.
Kapitel 2 Hirnversorgende GefĂ€Ăe
zu Frage 1 und 2 (S. 31): siehe Seite 21zu Frage 3 (S. 31): siehe Seite 17
Kapitel 3 SchilddrĂŒse
zu Frage 1 (S. 42): Siehe Steckbriefe S. 39-41zu Frage 2 (S. 42):a. Diffus echoarme Struma mit stÀrkster diffuser Hypervaskulari sation.
b. Diffus echoarme Struma mit mĂ€Ăiggradiger Hypervaskularisation.
c. Regellos geformte echoarme Areale mit mĂ€Ăiger Hypervaskularisation.
d. Raumforderungen wechselnder EchogenitÀt mit oder ohne
Halo und meist peripherer, seltener zentraler Vaskularisation.
zu Frage 3 (S. 42): M. Basedowzu Frage 4 (S. 42):Abb. 34.3 s. Steckbrief akute Lymphadenitis, S.41Abb. 34.4 s. Steckbrief malignes Lymphom, S.41
Kapitel 4 Periphere Arterien
zu Frage 1 (S. 52): Dargestellt ist ein Verschluss der A. fem. superf. mit einem fadenförmigen Restfluss. Die âStenoseâ ist der Beginn eines Um geh ungs kreislaufes. Typisch ist intrastenotisch (b) eine Erhöhung der PSV um > 250%. Poststenotisch (c) liegt ein kontinuierlicher diastol. VorwĂ€rtsfluss bei geringer PSV aufgrund eines poststenotisch erniedrigten peripheren Widerstandes vor. Eine Mehretagenerkrankung mit vorgeschalteten Stenosen erklĂ€rt die bereits prĂ€stenotisch (a) bestehende PSV-Verringerung. Die unterschiedliche Skalierung sollte Ihnen ein Hinweis fĂŒr die richtige Lösung geben.
zu Frage 2 (S. 52): siehe Seite 47zu Frage 3 (S. 52): siehe Seite 18
Q
-
Ziffern fĂŒr alle Skizzen im Buch Normwerte Arterien / Echokardiographie Videoclips
PSV (peak systolic velocity) in [cm / s]
ZielgefÀà Normwert > 50 % StenoseICA A. carotis interna < 120 > 200
MCA A. cerebri media 107 ± 14 > 220
ACA A. cerebri ant. 98 ± 15 > 155
PCA A. cerebri post. 75 ± 17 > 145
BA A. basilaris 58 ± 14 > 140
VA A. vertebralis 40 ± 10 > 120
CT Truncus coeliacus > 200
AMS A. mesent. sup. > 270
RA A. renalis (Ostium) > 200
Periphere Arterien > 180
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Quantifizierung einer Mitralinsuffizienz
SchweregradVena
contracta FlÀche Jet /
FlÀche LA
Grad I < 3 mm < 20 %
Grad II 3 - 6,9 mm 20 - 40 %
Grad III â„ 7 mm > 40 %
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Das vorliegende Arbeitsbuch soll Ihnen den breiten, interdis-zi-plinĂ€ren Einstieg in die faszinierende âWelt der bunten Bilderâ erleichtern. Dabei wird absichtlich nicht ein passiver Wissens-erwerb angestrebt, sondern es werden Ihnen wiederholt VerstĂ€nd-nisfragen und Quizaufgaben am Ende jedes Kapitels geboten. Diese dienen dazu, den Erinnerungswert des Gelesenen â letztlich Ihren Benefit â zu erhöhen.
Aus dem gleichen Grund sind zu komplexen Bildebenen erlĂ€uternde Skizzen direkt neben dem Farbduplexbild plaziert. Sie erleichtern die anatomische Orientierung. Nutzen Sie die Möglich-keit, sich zunĂ€chst selbst zu fragen, welche Ziffer welche Struktur reprĂ€sentiert und schauen Sie erst danach auf der ausklappbaren Zifferlegende am hinteren Buchende nach, ob Sie recht hatten. Dieses Vorgehen fĂŒhrt erfahrungsgemÀà zu einem deutlich höheren Lerneffekt im Vergleich zum bloĂen Ăberfliegen von Abbildungen mit den ĂŒblichen KĂŒrzeln. Wenn man es sportlich sieht, macht es auĂerdem mehr SpaĂ.Das Konzept orientiert sich an den Erfahrungen, die die Autoren als Ausbilder der Kurse in farbkodierter Duplexsonographie (FKDS) sammeln konnten. Diese Kurse werden interdisziplinĂ€r von der Arbeitsgruppe Medizindidaktik DĂŒsseldorf in Kleingruppen von maximal fĂŒnf Teilnehmern pro Arbeitsplatz und Ausbilder angebo-ten und erfreuen sich groĂen Zuspruchs (www.medidak.de).
Als FKDS-Instruktoren engagieren sich dort derzeit die KollegInnen Franca Bergfelder, Jonathan BrĂŒck, Klemens Freitrag, Ira Gabor, Arnd Giese, Fabian Girke, Maike HĂŒssmann, Anne JĂ€ckel, Kai Jannusch, Kathrin Klein, Nicole Majewski, Alice und Ole Martin,
Ralf Rulands, Stefan Schmidt, Thomas Schmidt, Isabelle Stetter, Christian Weigel, Daniel Weiss und Björn Wieland.
AuĂerdem hat sich die Firma Samsung Electronics dankenswerter Weise an den Druckkosten beteiligt und einige Abbildungen bei-gesteuert. Das kreative Layout und die graphische Herstellung ver-danken wir Frau Ramona Sprenger und Herrn Jens Kellersmann, die in unermĂŒdlicher Kleinarbeit zahlreiche VerbesserungsvorschlĂ€ge und ĂnderungswĂŒnsche umsetzten.Viele kardiologische Abbildungen und Videosequenzen konnten mit freundlicher Genehmigung des Direktors unserer Klinik fĂŒr Kardiologie, Pulmonologie und Angiologi, Herrn Univ.-Prof. Dr. Malte Kelm, mit in das Buch aufgenommen werden. Den beiden erfahrenen Kollegen Dr. Georg GroĂ und Dr. Alexis MĂŒller-Marbach danke ich herzlich fĂŒr ihre ausfĂŒhrliche Beratung und UnterstĂŒtzung in gastroenterologischen Fragen sowie fĂŒr die Bereitstellung etlicher Bild- und Videobeispiele, die sich hoffentlich fĂŒr die Leser als nĂŒtzlich und verstĂ€ndnisförderlich erweisen werden.
FĂŒr die LektĂŒre wĂŒnsche ich Ihnen viel SpaĂ und natĂŒrlich viel Erfolg bei der spĂ€teren Anwendung an Ihren Patienten.
DĂŒsseldorf, im FrĂŒhjahr 2019 PD Dr. med. Matthias Hofer, MPH Master of Medical Education (MME) Arzt fĂŒr Diagnostische Radiologie Bereichsleiter Medizindidaktik Heinrich-Heine-UniversitĂ€t DĂŒsseldorf
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Ein Arbeitsbuch fĂŒr den EinstiegDieses Arbeitsbuch ist in Kurstage gegliedert und fĂŒhrt Sie âfast wie ein Kursleiter in einem praktischen Sonographiekurs â systematisch durch die einzelnen Organsysteme.
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Sono GrundkursHofer9.,ĂŒberarbeiteteAuflage168 S., 970 Abb., zweifarbigISBN 978313242007629,99 ⏠[D]29,99 ⏠[A]
Physikalische & technische Grundlagen1.1 tri- versus biphasische Flussprofile 22 MB 3:141.2 prÀ- versus intrastenotische Flussprofile 29 MB 4:221.3 poststenotisches Flussprofi 20 MB 3:051.4a B-Mode-Optimierung Esaote 9 MB 1:191.4b B-Mode-Optimierung Samsung 12 MB 1:441.4c B-Mode-Optimierung Siemens 9 MB 1:191.5a C-Mode-Optimierung Esaote 13 MB 2:001.5b C-Mode-Optimierung Samsung 12 MB 1:461.5c C-Mode-Optimierung Siemens 16 MB 2:181.6a D-Mode-Optimierung Esaote 13 MB 1:521.6b D-Mode-Optimierung Samsung 21 MB 3:061.6c D-Mode-Optimierung Siemens 16 MB 2:22
Videoclips zum Kapitel 1
Videoclips zum Kapitel 2Flussprofile hirnversorgender Arterien2.1 A. carotis communis (ACC) 20 MB 2:56 2.2 ACI- versus ACE-Flussprofile 20 MB 2:572.3 A. vertebralis 11 MB 1:42
Videoclips zum Kapitel 4Periphere Arterien4.1a A. femoralis 21 MB 3:044.1b Verlauf A. femoralis 16 MB 2:204.2 A. poplitea 20 MB 2:534.3 Belastungstest 11 MB 1:41
Videoclips zum Kapitel 5Periphere Venen5.1a V. femoralis 23 MB 3:225.1b Verlauf V. femoralis 22 MB 3:085.2 V. poplitea 11 MB 1:375.3 Unterschenkelvenen 9 MB 1:22
Videoclips zum Kapitel 6Echokardiographie6.1 Parasternale lange Achse 12 MB 2:006.2 Parasternale kurze Achse 3 MB 0:256.3 4-Kammerblick 24 MB 3:296.4 5-Kammerblick 4 MB 0:306.5 Standardebene subxyphoidal 4 MB 0:386.6 Perikarderguss subxyphoidal 3 MB 0:226.7 Rechtsherzbelastung 4 MB 0:346.8 EF nach Simpson 15 MB 2:096.9 Hochgradig reduzierte LVF 3 MB 0:276.10 Akinesie Apex 4 MB 0:326.11 Mitralklappe C-Mode 4 MB 0:336.12 Hochgradige Mitralinsuffizienz 6 MB 0:536.13 Hochgradige Aortenstenose 6 MB 0:546.14 Hochgradige Trikuspidalinsuffizienz 4 MB 0:326.15 Mitralklappenprolaps 3 MB 0:256.16 IntrakavitÀre Thromben 5 MB 0:416.17a Film zur Quiz-Frage 3 2 MB 0:186.17b Auflösung zur Quiz-Frage 3 5 MB 0:436.18a Film zur Quiz-Frage 4 3 MB 0:226.18b Auflösung zur Quiz-Frage 4 4 MB 0:31
7.4 Normales Flussprofil Truncus coeliacus 9 MB 1:197.5 Lig. arcuatum Syndrom des TC mit CEUS 12 MB 1:447.6 Normales Flussprofil AMS 9 MB 1:197.7 Hochgradige AMS-Stenose 13 MB 2:00
Videoclips zum Kapitel 7
LebergefĂ€Ăe8.1 Normales Flussprofil V. portae 8.2 Darstellung der V. lienalis durch den Milzhilus8.3 Normales Flussprofil V. portae von interkostal 8.4 V. lienalis normal versus dilatiert unter Kompression8.5 Strömungsumkehr bei portaler Hypertension (mit CEUS)8.6 V.portae-Flussprofil bei Rechtsherzinsuffizienz8.7 V.portae-Infiltration bei HCC (mit CEUS & SMI-Modus)8.8 FKDS-Kontrolle nach TIPPS-Anlage8.9 TIPSS-Stenose vor und nach Revision8.10 Vergleich frische versus alte Pfortaderthrombose8.11 VP-Stenose an Anastomose bei Z.n. LTX8.12 Tumoreinbruch bei Pankreas-Ca in die VL mit CEUS8.13 Atemsynchrone Kaliberschwankungen der VCI8.14 Kardial moduliertes Flussprofil in VCI und Lebervenen 8.15 Lebervenen-Flussprofil bei Rechtsherzinsuffizienz und Leberzirrhose
Videoclips zum Kapitel 8
DD fokaler LeberlÀsionen9.1 CEUS bei LeberhÀmangiomen9.2 RiesenhÀmangiom mit zentralen Thrombosierungen9.3 CEUS bei FNH mit typ. radspeichenartiger Anflutung9.4 CEUS bei FNH mit zentrifugaler KV-Ausbreitung9.5 CEUS bei Leberadenomen9.6 Sono-gesteuerte Punktion eines HCC9.7 CEUS bei hochdifferenziertem HCC9.8 CEUS bei entdifferenziertem HCC9.9 CEUS bei cholangiocellulÀrem Carcinom CCC9.10 CEUS bei hyperperfundierter Lebermetastase mit Punktion
Videoclips zum Kapitel 9
Nephrologie10.1a rechte A. renalis transversal 25 MB 3:3610.1b rechte A. renalis Seitenlage 10 MB 1:3310.2 linke A. renalis 15 MB 2:1510.3 Interlobararterien der Niere 17 MB 2:28
Videoclips zum Kapitel 10
Darmsonographie11.1 Pendelperistaltik bei viraler Gastroenteritis 11.2 Pseudomembranöse Colitis11.3 Divertikulitis mit Halo versus Perforation mit Abszess (CEUS)11.4 langstreckige Colitis ulcerosa11.5 Segmentaler Befall und Hyperperfusion bei M. Crohn11.6 Schwere Sigmoiditis bei M. Crohn Limberg Stadium IV11.7 Fistelgangdarstellung bei M. Crohn mit CEUS11.8 Auffinden der Appendix vermiformis11.9 CEUS bei ischĂ€mischer Colitis11.10 Zottenhypertrophie bei Zöliakie / Sprue mit âWaschmaschinen-PhĂ€nomenâ11.11 Befunde bei Colon-Ca
Videoclips zum Kapitel 11
Abdominelle Arterien7.1 Normale Flussprofile Aorta abdominalis 22 MB 3:147.2 Teilthrombosiertes BAA 29 MB 4:227.3 Dissektion bis in eine A. femoralis 20 MB 3:05
Technische Entwicklungen12.1 Vergleich renaler GefĂ€Ădarstellungen mit FKDS, ADV versus SMI12.2 Beispiele Bildfusion Sono / FKDS mit CT vor Leberpunktion
Videoclips zum Kapitel 12
Beschallungswinkel Alpha 1 GefĂ€Ălumen: wahres (a), falsches (b) 2 GefĂ€Ăwand 3 arteriosklerotischer Plaque, Verkalkung 4 Thrombus, Klappenvegetation 5 Turbulenzen (gelb / grĂŒn kodiert) 6 Aliasing (artefizieller Farbumschlag) 7 Reflux, FluĂumkehr 8 GefĂ€Ădilatation, Aneurysma 9 Venenklappe, Aortenklappe (a),
Mitralklappe: vorderes (b), hinteres (c) Segel Trikuspidalklappe (d), Pulmonalklappe (e)
10 Stenose, StenoselĂ€nge 11 Sample volume, MeĂfenster fĂŒr PW-Doppler 12 systol. Spitzengeschwindigkeit (PSV),
spektrales Fenster (a) 13 spĂ€tsystolische FluĂumkehr (DIP) 14 Diastole: FrĂŒh- (a), SpĂ€t (b) 15 intra- (a), poststenot.- (b),
Regurgitations- (c) Jet 16 Farbfenster 17 Signalausfall (z.B. bei a = 90°) 18 Schallschatten, Gas / Luft (a) 19 Reverberationsartefakte (Wiederholungsechos)
20 dorsale SchallverstÀrkung 21 Knochen/Skelett: Rippe (a), WirbelsÀule (b),
Clavicula (c), Os hyoideum (d), fibula (e), tibia (f) 22 Okklusion, GefĂ€ĂverschluĂ 23 Kollateralen, Shunt (a) 24 Fremdkörper: Prothese, Stent, Cavafilter 25 Cutis (Haut), Subcutis (a) 26 Farbartefakte 27 Varizen 28 Tumorkompression, / -invasion 29 Tumor, Metastase, fokale Raumforderung
30 Aorta: thorakal (a), Suprarenal (b), infrarenal (c), Bifurkation (d), Arcus (e), Ascendens (f)
31 Dissektionsmembran 32 Perikard- / PleuraerguĂ, Aszites 33 Herz: rechter (a), linker (b) Vorhof
rechter Ventrikel (c), RVOT (d) linker Ventrikel (e), LVOT (f)
34 Vorhofseptum, -defekt (a) ASD 35 Ventrikelseptum, -defekt (a) VSD 36 Perikard (a), Epikard (b) 37 A. coronaria dextra (a), sinistra (b) 38 M. papillaris ant. (a), post. (b), Chordae tendineae (c) 39 Myokard: RV-Vorderwand (a), LV-Hinterwand (b),
Herzspitze (c), rechter Vorhof (d), linker Vorhof (e)
40 A. carotis comm.; int. (a), ext. (b), Siphon (c), A. occ. (d), A. facialis (e) 41 V. jugularis int. (a), ext. (b), ant. (c), V. facialis (d) 42 SchilddrĂŒse, Isthmus (a) 43 Tr. thyreocervicalis, A. thyroidea: sup. (a), inf.(b) 44 M. sternocleidomastoideus, M. trapezius (a) 45 infrahyale Muskulatur 46 Mm. scaleni, M. longus colli (a) 47 M. digastricus: Venter ant. (a), post (b) 48 M. omohyoideus 49 M. mylohyoideus
50 Lymphknoten: Hilusreflex (a), Kortex (b) 51 Hilusbindegewebe, HilusgefĂ€Ăe (a) 52 Trachea, Pharynx (a) 53 Ădem, entzĂŒndliches Infiltrat 54 A. cerebri: ant. (a), med. (b), post. (c) 55 A. vertebralis: A.cerebelli inf. post. (a)
V. vertebralis (b) 56 A. basilaris, 57 Falx cerebri 58 Thalamus, Cerebellum (a) 59 A. communicans ant. (a), post (b)
60 Leber; Lobus caudatus (a) 61 Lebervene (V. hepatica) 62 Pfortader (V. portae), Confluens (a) 63 Lig. falciforme (a), teres hepatis (b) 64 Gallenblase, -wand (a) 65 Ductus hepatocholedochus (DHC) 66 Ductus zysticus 67 A. hepatica: communis (a), propria (b), A. gastroduodenalis (c) 68 Magen; Magenwand (a) 69 Ăsophagus
70 V. coronaria ventriculi (a), V. pulmonalis (b) 71 Truncus coeliacus: A. gastrica sin. (a), A. pancreaticoduodenalis (b), A. lienalis (c) 72 A. mesenterica sup (a), inf. (b),
Mesenterialarkaden (Aa. jejunales) (c) 73 V. mesenterica sup. (a), inf. (b) 74 V. lienalis 75 Lien (Milz) 76 V. cava inf. (VCI), V. cava sup. (VCS, a) 77 V. azygos 78 Pankreas: Cauda (a), Corpus (b), Caput (c) 79 Retroperitoneum
80 Darm: Colon (a), DĂŒnndarm (b), Duodenum (c), terminales Ileum (d) 81 BĂŒhlerâsche GefĂ€Ăanastomose 82 Zwerfellmuskel (Diaphragma) 83 M. rectus, Mm. obliqui (a) abdominis 84 A./V. epigastrica, thoracica interna 85 A. femoralis comm., superfic. (a), prof. (b) 86 A. poplitea (a), V. poplitea (b) 87 A. tibialis ant. (a), post. (b) 88 A. fibularis (a), V. fibularis (b) 89 Lunge
90 Aa. perforantes (a), Vv. perforantes (b) 91 A. circumflexa femoris lat. (a), med. (b) 92 Lig. inguinale (Leistenband) 93 Canalis inguinalis (Leistenkanal) 94 Aszites 95 TIPSS transjugulÀrer, intrahepatischer, portosystemischer Shunt (bei Leberzirrhose) 96 Darmwand: Mucosa 97 Muscularis Mucosae 98 Submucosa 99 Septum, Faszie
100 Muscularis propria101 Serosa / Adventitia102 Divertikel103 Abszess
104 Darmwand, Darmlumen (a)105 Markpyramiden, Kelche (a)106 Nierenparenchym, NBKS (a)107 Nebenniere108 oberer Nierenpol (a), unterer Nierenpol (b)109 Nekrose
110 Zyste, Zystenwand-/septum (a)111 hypoplastische GefĂ€Ăanlage112 Kalibersprung113 Kinking114 Angiom115 Truncus brachiocephalicus116 A. subclavia, V. subclavia (a)117 A. axillaris, V. axillaris (a)118 A. brachialis, V. brachialis (a)119 A. radialis, V. radialis (a)
120 A. ulnaris, V. ulnaris (a)121 Arcus palmaris prof. (a), superfic. (b)122 V. brachiocephalica123 V. basilica124 A. renalis: dextra (a), sinistra (b), Transplantatarterie (c)125 V. renalis: dextra (a), sinistra (b)126 Aa. arcuatae127 A. iliaca comm.; ext. (a), int. (b)128 V. iliaca comm.; ext. (a), int. (b)129 V. femoralis comm.; superfic. (a), prof. (b)
130 V. tibialis ant. (a), post. (b), V. fibularis (c) 131 Muskelvene132 M. triceps surae133 tiefe Flexorengruppe des Unterschenkels134 Membrana interossea135 M. pectoralis major136 M. subclavius137 V. saphena magna (a), parva (b)138 A. collateralis radialis139 M. tibialis ant.
140 N. vagus141 Appendix vermiformis142 M. psoas / iliopsoas143 Ureter144 Harnblase145 Konkrement / Kotstein146 Haustren (Colon)147 Moderatorband148 Douglas Raum149 Truncus pulmonalis, A. pulomalis dextra (a), sinistra (b)
150 Foramen ovale151 proximaler Insuffizienzpunkt152 distaler Insuffizienzpunkt153 A. ophthalmica, A. angularis (a)154 Moderatorband155 Truncus pulmonalis; A. pulmonalis
dextra (a), sinistra (b)
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