Ultraschall

Ultraschall: Grundlagen und Unterschied zwischen 2D-, 3D- und 4D-Scans

Ultraschall-Technologie

Die Ultraschalluntersuchung ist ein wichtiges klinisches Hilfsmittel, um Bilder der inneren Anatomie des Fötus zu erhalten. Sie wird auch Sonographie genannt, weil hochfrequente Schallwellen verwendet werden, um Bilder von zweidimensionalen Scheiben des Körpers zu erzeugen. Ein Signalwandler oder eine Sonde, die Ultraschallwellen aussendet, wird auf die Haut gelegt, nachdem diese mit einer dünnen Schicht eines leitfähigen Gels beschichtet wurde, um sicherzustellen, dass die Wellen gleichmäßig durch die Haut dringen. Die emittierten Ultraschallwellen werden von den verschiedenen Strukturen, auf die die Wellen treffen, reflektiert. Die Stärke der reflektierten Wellen und die Zeit, die sie benötigen, um zurückzukehren, bilden die Grundlage für die Interpretation der Informationen in ein sichtbares Bild. Dies geschieht mit Hilfe von Computersoftware. Ultraschall ist ein einfaches und leicht zugängliches Screening- und Diagnosewerkzeug, mit dem die Gebärmutter und ggf. mit ihr zusammenhängende Anomalien beurteilt werden können. Worin besteht jedoch der Unterschied zwischen 2D- und 3D-Ultraschallgeräten? Ein 2D-Ultraschall liefert eine Live-Ansicht des Beckens in Echtzeit in einem strahlungsfreien Prozess mit hochfrequenten Schallwellen. Der zusätzliche Vorteil von 3D-Ultraschall besteht darin, dass er die Becken-Ultraschall-Bewertung durch eine dritte Bildebene - die koronale Ansicht - noch detaillierter macht. Die Vorteile der Ultraschallbildgebung gegenüber anderen bildgebenden Verfahren sind unter anderem:

  • Echtzeit-Visualisierung des Fötus und/oder der Organe der Mutter
  • nichtinvasiv
  • keine ionisierende Strahlung, die mit toxischen Wirkungen auf den Embryo verbunden ist
  • interaktiv, sodass der Arzt durch Verschieben der Sonde verschiedene Betrachtungsebenen erfassen kann

2D-Ultraschall

Herkömmliches Ultraschall-Scannen erfolgt in 2D, d. h., es werden Ultraschallwellen in nur einer Ebene gesendet und empfangen. Die reflektierten Wellen liefern ein flaches, schwarz-weißes Bild des Fötus durch diese Ebene. Die Bewegung des Wandlers ermöglicht zahlreiche Betrachtungsebenen. Wenn die richtige Ebene erreicht ist, wie das Bild auf dem Monitor anzeigt, kann aus der Aufnahme ein Standbild entwickelt werden. Der größte Teil der detaillierten Auswertung der fetalen Anatomie und Morphologie wurde bisher mit dem 2D-Ultraschall durchgeführt.

3D-Ultraschall

Die Weiterentwicklung der Ultraschalltechnologie führte zur Erfassung von Volumendaten, d. h. von leicht unterschiedlichen 2D-Bildern, die durch reflektierte Wellen in leicht unterschiedlichen Winkeln zueinander entstehen. Diese werden anschließend durch eine High-Speed-Computing-Software zusammengeführt. So entsteht ein 3-dimensionales Bild. Die Technologie hinter dem 3D-Ultraschall muss deshalb Bilddaten erfassen, Volumendaten auswerten und schließlich das Volumen darstellen. Die Erfassung der Volumendaten erfolgt mit Hilfe von drei Techniken:

  • Freihandbewegungen der Sonde mit oder ohne Positionssensoren, um die Bilder zu erzeugen
  • mechanische Sensoren, die im Messkopf eingebaut sind
  • Matrix-Array-Sensoren, die mit einem einzigen Suchlauf viele Daten erfassen (Dabei werden eine ganze Reihe von 2D-Bildern hintereinander aufgenommen. Die Datenanalyse liefert anschließend ein 3D-Bild. Der Arzt kann jede gewünschte Ansicht oder Ebene extrahieren. Dies hilft, die Strukturen in Bezug auf ihre Morphologie, Größe und Beziehung zueinander zu visualisieren.)
    Die Daten können entweder im Multiplanar-Format oder durch das Rendern von Bildern dargestellt werden. Letzteres ist ein computergestützter Prozess, der die Lücken füllt, um ein glattes 3D-Bild zu erzeugen. Es existiert auch ein tomographischer Modus, der die Betrachtung zahlreicher paralleler Scheiben in der Transversalebene aus dem 3D- oder 4D-Datensatz ermöglicht. Das multiplanare Format erlaubt es dem Arzt, mehrere 2D-Ebenen gleichzeitig auszuwerten. Der Bezugspunkt auf dem Bildschirm, der den Schnittpunkt von drei orthogonalen Ebenen (X, Y und Z) darstellt, kann frei bewegt werden, um ein Bild in jeder Ebene des gescannten Bereichs zu erhalten. So kann der Arzt beispielsweise bei der Visualisierung des fetalen Herzens jede der klassischen Ansichten aufrufen, indem er den Bezugspunkt bewegt, sei es in den vier Kammern, den drei Gefäßen oder einer anderen Ebene. Dieses Format kann durch Graustufen-, Farb- oder Leistungsdoppler dargestellt werden. Die Doppler-Einstellungen helfen, den Fluss des Blutes durch die verschiedenen Kammern und Ventile anzuzeigen.

Vorteile

  • Die Verwendung von virtuellen Scheiben hilft bei der besseren Visualisierung von fetalen Herzstrukturen, indem sie Ansichten ermöglicht, die durch 2D-Bildgebung nicht realisierbar sind, was die Chance zur Erkennung von Defekten um 6 % erhöht.
  • Diagnose von fetalen Gesichtsdefekten wie Lippenspalten
  • Diagnose von fetalen Skelett- oder Neuralrohrdefekten
  • geringerer Zeitaufwand für die Standard-Ebenenvisualisierung
  • weniger abhängig von den Fähigkeiten und der Erfahrung des Arztes bei der Diagnose von häufigen fetalen Anomalien
  • Die aufgezeichneten Volumendaten können für eine bessere Diagnose zur Verfügung gestellt werden. 3D-Ultraschall kann helfen, strukturelle angeborene Anomalien des Fötus während des in der 18.-20. Schwangerschaftswoche durchgeführten Ultraschalls zu identifizieren.

4D-Ultraschall

Die 3D-Bildgebung ermöglicht es, fetale Strukturen und die innere Anatomie als statische 3D-Bilder darzustellen. 4D-Ultraschall ermöglicht es jedoch, Live-Streaming-Videos der Bilder hinzuzufügen, die die Bewegung der fetalen Herzwand oder der Herzklappen oder den Blutfluss in verschiedenen Gefäßen darstellen. Es handelt sich also um 3D-Ultraschall in Live-Bewegung. Entweder wird ein 2D-Wandler verwendet, der schnell 20-30 Volumina erfasst, oder ein Matrix-Array-3D-Wandler. 4D-Ultraschall hat die gleichen Vorteile wie 3D, erlaubt es jedoch, die Bewegung verschiedener Organe des Körpers zu untersuchen. Seine klinischen Anwendungen werden noch geprüft. Momentan wird er hauptsächlich für die Bereitstellung von fetalen “Erinnerungsvideos” verwendet, eine Verwendung, von der die meisten medizinischen Überwachungsstellen abraten. Dieser “Unterhaltungsultraschall” verstößt gegen das ALARA-Prinzip (As Low As Reasonably Achievable), das für die medizinische Anwendung der diagnostischen Bildgebung gilt. Nachteile der nichtmedizinischen Anwendung sind:

  • Die Geräte könnten überdurchschnittlich hohe Ultraschallenergien mit möglichen Nebenwirkungen auf den Fötus verwenden.
  • Die Ultraschall-Sitzungen könnten länger dauern.
  • Da diese Diagnose keine gesetzlich vorgeschriebene Zertifizierung erfordert, kann es zu unzureichenden Diagnosen führen, wenn unerfahrene oder ungeschulte Nutzer die Technik verwenden. Was Sie über die Ergebnisse des Scans wissen sollten: Der Patient kann anschließend Fotos oder eine Kopie eines 4D-Films mit nach Hause nehmen. 3D- und 4D-Ultraschall-Scans sind optional. 3D- und 4D-Ultraschall werden in der Regel nicht für diagnostische Zwecke eingesetzt. Ein 3D- oder 4D-Ultraschall in einem kommerziellen Zentrum ist kein Ersatz für die medizinische Versorgung. Die Menschen, die dort arbeiten, sind möglicherweise nicht qualifiziert, Diagnosen zu erstellen oder Anomalien auszuschließen.

Nebenwirkungen des Ultraschalls

Ultraschall auf diagnostischem Niveau hat das Potenzial, Kavitation oder kleine Gaseinschlüsse im Gewebe zu verursachen. Ultraschall erzeugt auch eine leichte Erwärmung des Gewebes. Obwohl in den letzten 20 Jahren keine signifikanten gesundheitlichen Folgen bei der Verwendung des Ultraschalls festgestellt wurden, wird die Anwendung von unkontrolliertem Ultraschall für andere als medizinische Indikationen nicht empfohlen. Die Aufnahme von Videos der fetalen Bewegungen ist jedoch zulässig, wenn sie während der medizinisch indizierten Untersuchung durch geschultes medizinisches Personal und ohne zusätzliche Ultraschallenergiebelastung des Fötus erfolgt.

Vorteile des 3D-/4D-Ultraschalls

  • kleinerer Zeitaufwand für Screening und Diagnose des fetalen Herzens
  • Volumendatenspeicherung für Screening, Expert Review, Ferndiagnose in entlegenen Gebieten und für den medizinischen Unterricht
  • Förderung der Verbundenheit von Eltern mit ihrem ungeborenen Kind
  • Hervorrufen eines ggf. bewussteren Verhaltens während der Schwangerschaft durch das Sehen des Babys in Echtzeit und in 3D
  • mehr Teilhabe des Vaters, nachdem er bereits sehen konnte, wie sich das Baby bewegt
  • möglicherweise genauere Identifizierung von fetalen Anomalien, insbesondere von Gesicht, Herz, Gliedmaßen, Neuralrohr und Skelett
  • Darüber hinaus verfügt der 3D-Ultraschall selbstverständlich auch über die Vorteile des 2D-Ultraschalls, nämlich:
    • Beurteilung des fetalen Wachstums
    • Bewertung des fetalen Wohlbefindens
    • plazentare Lokalisierung und Bewertung
    • Sehen und Hören des fetalen Herzschlags
    • Aufnahme von Bildern des Babys, die zur Verbundenheit der Familie und der Freunde mit dem Baby führen

Nachteile

  • teure Maschinen
  • längere Schulung für die Bedienung erforderlich
  • Die gewonnenen Volumendaten können bei Vorhandensein von fetalen Bewegungen jeglicher Art, die sich auf alle späteren Betrachtungsebenen auswirken, von geringerer Qualität sein.
  • Wenn sich die fetale Wirbelsäule nicht am unteren Rand des gescannten Feldes befindet, können Klangschatten die Sicht behindern.

Zusammenfassung

Trotz der zahlreichen Vorteile ist die potenzielle Gefahr einer längeren Belastung des Fötus mit Ultraschallenergie durch den Einsatz von 3D-/4D-Scans für nicht-medizinische und unnötige "Unterhaltungszwecke" unangemessen. Eltern sollten das Thema mit ihren Ärzten besprechen, bevor sie sich diesem fakultativen Verfahren unterziehen. Andere Namen für dieses Verfahren lauten Sonografie, Bauch-Ultraschall, Bauch-Sonografie oder Sonogramm.

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