Medizinprojekt – Ultraschall in Theorie und Praxis

Im Rahmen des Physiklaborunterrichts des naturwissenschaftlichen Schwerpunkts setzten wir, die Laborantinnen sowie Laboranten der 7B, unser Medizinprojekt fort. Als Einstieg beschäftigten wir uns mit der Sonografie (Ultraschall). Verwendet werden diese Geräte von der Feststellung einer Schwangerschaft bis hin zur Bestimmung der Fließgeschwindigkeit des Blutes. Wir Menschen hören Schall in dem Bereich zwischen 20 Hertz (Hz) und 20000 Hz. Im Alter wird diese Spanne ein wenig geringer. Alles darüber wird als Ultraschall bezeichnet. Die medizinischen Geräte senden somit Schall im Megaherz-Bereich aus.  
Nun stellt sich die Frage: Wie funktioniert überhaupt ein Ultraschallgerät? In diesen sind hierzu kleine Metallplatten eingebaut, sogenannte Piezoelemente. Diese sind verkabelt, um die Spannung in ihnen zu verändern. Dadurch ziehen sich die Metallplatten an bzw. stoßen sich ab. Durch diese Bewegungen entstehen Schallwellen. Wenn diese auf Gewebe treffen, reflektiert dieses Gewebe den Schall, wodurch die Spannung in den Piezoelementen wiederum geändert wird. Der Computer generiert durch diese Informationen ein Bild. 
Nur gibt es ein Problem. Da die Haut nicht immer eben ist, würde man Teile der Luft mit dem Schallkopf einschließen. Zwischen Luft und Gewebe herrscht hier eine Differenz des Schalldrucks, weshalb die Schallwellen stark reflektiert werden würden. Deshalb wird ein Gel verwendet. Da unser Körper zu einem großen Anteil aus Wasser besteht, wie auch das Gel, ist die Differenz des Schalldrucks geringer und die Wellen können in das Gewebe eindringen. 
Natürlich gibt es auch im menschlichen Körper Bestandteile (Knochen, Organe, Gewebestrukturen), die die Schallwellen stärker bzw. weniger stark reflektieren. Daher wird in echoreich (hell), echoarm (dunkel) und echofrei (schwarz) eingeteilt. 
Um eine Ultraschalluntersuchung an bestimmten Stellen des Körpers besser durchführen zu können, gibt es unterschiedliche Schallköpfe. Die gängigsten sind der Linearkopf und der Konvexkopf. Beide haben ihre Vor- und Nachteile. Der Linearkopf hat eine gerade Oberfläche, die sich vor allem für gerade Gewebe eignet, wie z. B. den Unterarm. Im Gegensatz dazu kann der Konvexkopf für unebene Körperregionen benutzt werden. 

Mit diesem theoretischen Wissen haben wir direkt angefangen. Als erstes hat Sophie mit dem schuleigenen Sonografiegerät ihre Ader am Handgelenk untersucht. Auch wenn sie nicht ganz sichtbar war, konnte man den Puls erkennen. Zudem hat sie bei ihrem Mitschüler Vinzenz die Muskelfasern seines Oberarms gezeigt. Zusätzlich wollte Oscar sein Knie genauer unter die Lupe nehmen. Da die Knochen im Bereich des Knies hinderlich sind, konnte man nicht viel sehen. In weiterer Folge widmeten wir uns der Hauptschlagader von Deniz. Auch wenn man die Ader an sich nur schwer ausfindig machen kann, konnten wir sehr gut die Muskelaktivität beim Reden feststellen. Zu guter Letzt hat sich Simon dazu bereit erklärt seinen Bauchbereich analysieren zu lassen. Dabei konnten wir einige Organe unter anderem das Herz – bei welchem es aufgrund der Rippen schwierig war heranzukommen – und dessen Aktivität identifizieren. Im Großen und Ganzen haben wir viel dazugelernt und solch ein Kurs ist definitiv eine gute Erfahrung. 

Römer Simon, 7b