Ultraschalluntersuchung: Schallwellen zur Krebsdiagnose

Die Ultraschalldiagnostik gehört zu den bildgebenden Untersuchungsmethoden. Mithilfe von Schallwellen werden Bilder aus dem Körperinnern erzeugt. Der Arzt kann diese direkt auf einem angeschlossenen Monitor betrachten und so Veränderungen an den Organen feststellen, zum Beispiel auch Tumoren oder Metastasen. Für den Patienten entsteht keine Strahlenbelastung.

Eine Ultraschalluntersuchung wird auch als Sonographie oder Echographie bezeichnet. Sie lässt sich fast überall schnell und günstig durchführen. Die Untersuchung kommt deshalb bei vielen Krebserkrankungen ergänzend zu anderen Methoden zum Einsatz. Zur Tumordiagnose reicht sie als alleinige Untersuchung jedoch meist nicht aus.

Einführung: Was bieten die folgenden Texte?

Die folgenden Texte geben einen Überblick darüber, wie Ultraschalluntersuchungen funktionieren und wann sie in der Krebsmedizin für diagnostische Zwecke angewendet werden. Diese Informationen richten sich an Patienten und Angehörige sowie Interessierte, die sich über diese Untersuchungsmethode informieren möchten. Sie sollen helfen, sich auf eine Ultraschalluntersuchung oder ein Gespräch mit einem Arzt vorzubereiten. Eine ärztliche Beratung lässt sich durch Informationen aus dem Internet jedoch nicht ersetzen. In einem weiteren Text informiert der Krebsinformationsdienst über Ultraschall als relativ neue Therapieform in der Krebsmedizin. 

Als Quellen hat der Krebsinformationsdienst aktuelle Leitlinien zur Tumordiagnostik und Tumornachsorge herangezogen, wie sie von Fachgesellschaften als Rahmen für das ärztliche Handeln herausgegeben werden (mehr unter www.leitlinien.net oder www.leitlinienprogramm-onkologie.de). Weiter genutzt wurden aktuelle Lehrbücher zur Krebsmedizin.

Indikation: Wann macht man in der Krebsmedizin eine Ultraschallaufnahme?

Da Ultraschallgeräte schnell, kostengünstig und ohne größere Nebenwirkungen arbeiten, sind sie weit verbreitet. Ultraschalluntersuchungen können in jedem Krankenhaus und in sehr vielen Arztpraxen gemacht werden. In der Krebsmedizin werden sie zur Diagnose oder Nachsorge von Krebserkrankungen eingesetzt. Oft dient der Ultraschall einer ersten schnellen Orientierung, muss dann aber durch andere Untersuchungsmethoden ergänzt werden. Mit Ultraschall lassen sich viele Gewebe und Organe untersuchen. Dabei unterscheidet man

• die perkutane Sonographie: alle Ultraschalluntersuchungen, die von außen durch die Haut des Patienten gemacht werden (perkutan = durch die Haut), Beispiele: Untersuchung der Leber, der Schilddrüse oder der weiblichen Brust,
• von der Endosonographie: Der Schallkopf wird durch Körperöffnungen in den Körper eingebracht, die Untersuchung erfolgt von innen (endo- = innen), Beispiele: transvaginale Untersuchung der Gebärmutter und der Eierstöcke (durch die Scheide), transrektaler Ultraschall der Prostata (durch den Enddarm).

Auch die Entnahme einer Gewebeprobe (Biopsie) überwachen Ärzte häufig durch eine gleichzeitige Ultraschalluntersuchung: Im Ultraschallbild werden die Punktionsnadel und die punktierte Gewebestruktur sichtbar.

Perkutane Sonographie: Ultraschall durch die Haut

Die Ultraschalldiagnostik durch die Haut ("perkutan") ist die einfachste und gebräuchlichste Umsetzung. Sie eignet sich vor allem für die Untersuchung der Organe des Bauchraums, zum Beispiel der Leber. Auch die leicht zugängliche Schilddrüse lässt sich mit einer Sonographie des Halses untersuchen. Die Mammasonographie kann eine Röntgenuntersuchung der Brust, die Mammographie, ergänzen, sie aber nicht ersetzen. Eine perkutane Ultraschalluntersuchung kommt außerdem immer dann infrage, wenn eine Veränderung oder Schwellung unter der Haut sichtbar oder tastbar ist - dies bedeutet meist auch, dass sie sich im Ultraschallbild darstellen lässt. Besonders gut können Ärzte so Ansammlungen von Gewebsflüssigkeit oder Blut, etwa in Zysten, von anderen Veränderungen unterscheiden.

Endosonographie: Ultraschall durch Körperöffnungen

Die Endosonographie kommt überall dort zum Einsatz, wo Organe von außen weniger gut einzusehen sind, zum Beispiel, weil sie durch andere Strukturen überlagert werden oder wenn man durch die Körperöffnungen näher an das zu untersuchende Organ herankommt.

Mit dem transösophagealen Ultraschall lassen sich einige Organe und Gewebe im Brustraum untersuchen. Dabei führt der Arzt den Schallkopf in die Speiseröhre ein, den Ösophagus. Außer der Speiseröhre selbst sind Veränderungen des Mediastinums erkennbar, dem Bereich zwischen den Lungen. Im Mediastinum (Mittelfell) befinden sich das Herz und wichtige Blutgefäße, Lymphbahnen und Lymphknoten sowie Nerven. Hier können Lymphome auftreten, aber auch Tumorabsiedelungen anderer Krebsarten in die Lymphbahnen.

Beim transvaginalen Ultraschall wird der Schallkopf in die Scheide eingeführt. So lassen sich die Gebärmutter und die Eierstöcke untersuchen. Diese Methode kommt bei Patientinnen mit Unterleibsbeschwerden in Betracht, bei denen ein Tumor der entsprechenden Organe ausgeschlossen werden soll, also beispielsweise Gebärmutterkörperkrebs oder ein Ovarialkarzinom.

Beim transrektalen Ultraschall (TRUS) wird der Schallkopf in den Enddarm (Rektum) eingeführt. Auf diese Weise kann nicht nur die Darmwand selbst beurteilt werden. Auch benachbarte Organe wie die Prostata lassen sich darstellen.

Doppler-Sonographie: Blutgefäße untersuchen

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Sonographie liegt in der Untersuchung der Blutgefäße und des Blutflusses. Mit dieser lassen sich Fragen beantworten wie zum Beispiel: Wie gut ist ein Tumor durchblutet? Ist ein Tumor in ein Blutgefäß eingewachsen? Behindert ein Tumor die Durchblutung eines Organs?

Physikalische Grundlagen: Was ist Ultraschall?

Als Ultraschall (von lat.: ultra = "jenseits") bezeichnen Physiker Schallwellen jenseits der menschlichen Hörschwelle. Ob wir Schall hören können oder nicht, hängt nicht nur von der Lautstärke (Amplitude), sondern auch von der Frequenz der Schallwellen ab. Menschen können Schallwellen mit einer Frequenz von 16 Hertz (Hz) bis 20 Kilohertz (kHz) hören, also mit 16 bis 20.000 Schwingungen pro Sekunde. Schall unterhalb von 16 Hz bezeichnet man als Infraschall, Schall oberhalb von 20 kHz als Ultraschall. Auch wenn Menschen kein Sinnesorgan für Ultraschall haben: In der Natur gibt es viele Vorgänge, bei denen Ultraschall eine Rolle spielt. Ein Beispiel sind die Ortungslaute von Fledermäusen.

Technik: Wie funktioniert ein Ultraschallgerät?

In der Fachsprache werden Ultraschalluntersuchungen Sonographie genannt (von lat.: sonus = "Schall", "Klang" und gr.: grapheín = "schreiben"): Dabei werden Bilder mithilfe von Schallwellen erzeugt.

Wie funktioniert das genau? Ein diagnostisches Ultraschallgerät besteht zum einen aus einer Ultraschallsonde, dem sogenannten Schallkopf, zum anderen aus einem angeschlossenen Computer, der die Signale verarbeitet und die Bilder erzeugt. Der Schallkopf dient als Sender und Empfänger der Ultraschallwellen.

Die vom Schallkopf ausgehenden Schallwellen dringen in den Körper ein, bis sie auf ein Hindernis stoßen, von dem sie aufgenommen (absorbiert) oder zurückgeworfen (reflektiert) werden. Hierin unterscheidet sich Ultraschall nicht von hörbarem Schall: Manche Materialien dämpfen den Schall, indem sie ihn aufnehmen, zum Beispiel ein weicher Teppich. Andere reflektieren den Schall und erzeugen ein Echo, zum Beispiel eine harte und kahle Steinwand. Wie gut ein menschliches Gewebe den Schall durchlässt oder aufnimmt, ist nicht nur von der Frequenz der Schallwellen, sondern auch von seiner Dichte und Elastizität abhängig.

Je größer der Dichteunterschied zwischen den Geweben ist, desto mehr Schall wird beim Übergang vom einen ins andere Gewebe zurückgeworfen. Dieser "Widerhall" lässt sich im Computer in Bildinformationen umrechnen. Flüssigkeiten stellen für Ultraschall kein Hindernis dar, er geht einfach hindurch und wird nicht reflektiert: Blutgefüllte Adern und Lymphe in Lymphbahnen, eine volle Harnblase, aber auch Zysten mit Gewebsflüssigkeiten heben sich deutlich von anderen, nicht so flüssigkeitsreichen Strukturen ab. Weil kein Echo erzeugt wird, bleibt das Bild schwarz. Wo Gewebe an Luft grenzt, zum Beispiel in der Lunge oder im Darm, oder an Knochen, wird der Schall aufgehalten und reflektiert. Ein Teil der Schallwellen wird dabei gestreut und erzeugt kein messbares Echo. Die Schallwellen jedoch, die senkrecht auf das Hindernis treffen, werden auch wieder senkrecht auf den Schallkopf zurückgeworfen und können zur Bildgewinnung genutzt werden: Ein starkes Echo wird auf dem Bildschirm hell dargestellt.

Strukturen, die hinter Knochen oder einem luftgefüllten Raum liegen, befinden sich im sogenannten Schallschatten. Sie können nicht abgebildet werden, weil Knochen den Schall vollständig reflektiert und Luft die Schallwellen "schluckt".

Wozu wird Gel verwendet?

Vor einer Untersuchung trägt der Arzt ein Gel auf den Schallkopf oder direkt auf die Haut des Patienten auf. Das wasserhaltige Gel verhindert, dass Luft zwischen dem Schallkopf und der Haut bleibt und die Schallwellen von der Haut zurückgeworfen werden. Durch das Gel gelangen die Schallwellen ungehindert in den Körper und werden dort erst von den zu untersuchenden Geweben reflektiert.

Technik: Wie funktioniert die Doppler-Sonographie?

Bei der sogenannten Doppler-Sonographie macht man sich den nach dem österreichischen Physiker Christian Doppler benannten Effekt zunutze. Diesen Effekt kennt man aus dem Alltag: Hört man einen Rettungswagen mit Martinshorn, scheint sich die Tonhöhe mit jedem Meter zu verändern, den der Wagen näher kommt – sie wird höher. Entfernt sich der Rettungswagen wieder, klingt das Martinshorn tiefer. Der Effekt erklärt sich so: Die Schallwellen erreichen zunächst in immer kürzeren Abständen das Ohr des Zuhörers, nach dem Vorbeifahren werden die Abstände wieder länger.

Diesen Doppler-Effekt nutzt man beispielsweise dazu, um zu messen, ob und wie schnell das Blut in den Gefäßen fließt. Bei Verengungen der Blutgefäße, zum Beispiel durch einen Tumor oder ein Blutgerinnsel (Thrombose) ist die Fließgeschwindigkeit verändert. Die Schallwellen, die das Gerät aussendet, werden von den roten Blutkörperchen zurückgeworfen, die auf den Schallkopf zufließen oder sich von ihm weg bewegen. Je nach Geschwindigkeit der Blutkörperchen empfängt die Sonde unterschiedliche Signale. Die Ultraschallsignale können von einem angeschlossenen Computer in hörbare Töne oder in modernen Geräten auch in Bilder umgewandelt werden.

Bei der sogenannten Duplexsonographie wird eine normale Ultraschalluntersuchung mit einer Doppler-Sonographie kombiniert. So können einerseits Adern und die sie umgebenden Gewebe sichtbar gemacht werden, gleichzeitig lassen sich die Strömungsverhältnisse des Blutes in ihnen messen. Die mit einem leistungsfähigen Computer kombinierten Bilder können sogar die Strömungsrichtung des Blutes in verschiedenen Farben anzeigen („Farbdoppler“).