Die internistische Sonografie – ein Überblick

Michael Ludwig^a, Nicole Müller^a

^a Klinik für Innere Medizin, Bundeswehrkrankenhaus Berlin

Definition und Geschichte der Ultraschalldiagnostik

Als „Ultraschall“ bezeichnet man Schall im Frequenzbereich von circa 20 kHz bis 1 GHz, also oberhalb des für das menschliche Gehör wahrnehmbaren Bereichs. Die medizinische Nutzung des Ultraschalls zur Diagnostik wird als Sonografie bezeichnet. Für die Sonografie werden Ultraschallwellen vom Schallkopf ins Gewebe emittiert, für den Bildaufbau werden die an Impedanzsprüngen auftretenden Reflexionen detektiert und hinsichtlich ihrer Intensität bzw. Laufzeitdifferenzen analysiert.

Technologische Voraussetzung für die Nutzung des Ultra­schalls war die Entdeckung des piezoelektrischen Effekts im Jahr 1880 durch die Brüder Jacques und Pierre Curie, der durch Nutzung spezieller Kristalle die Umwandlung von Elektrizität in Schall und umgekehrt ermöglichte [2]. Die Idee, Schallwellen auch zur Orientierung zu verwenden, stammt ursprünglich aus dem maritimen Bereich: Als Reaktion auf den Untergang der Titanic erfanden 1912 der deutsche Physiker Alexander Behm und fast gleichzeitig der britische Wissenschaftler Lewis Fry Richardson die ersten Echolote [3]. Während des Ersten Weltkriegs wurden diese Geräte zu Sonaren weiterentwickelt, um U-Boote aufzuspüren. In den 1940er Jahren entwickelte der österreichische Nervenarzt Karl Theodor Dussik in Wien erstmals eine diagnostische Nutzung des Ultraschalls in der Medizin, zur Größenbestimmung der Hirnventrikel. Nach dem Zweiten Weltkrieg arbeiteten Ingenieure und Ärzte gemeinsam an verschiedenen Verfahren zur Nutzung des Ultraschalls zur medizinischen Bildgebung, was 1967 in der Entwicklung des ersten kommerziell verfügbaren Echtzeit-Scanners („Vidoson“ von Siemens) gipfelte [3].

Die Ultraschalldiagnostik war jedoch weiterhin ein hochspezialisiertes Forschungsfeld, das von vielen Klinikern sehr kritisch beäugt wurde. Erst die Weiterentwicklung der Technologie, die mit einer kontinuierlichen Verbesserung der Bildqualität einherging, führte zu einer zunehmenden klinischen Akzeptanz. Ein weiterer großer Fortschritt konnte zu Beginn des 21. Jahrhunderts durch die Entwicklung mobiler Ultraschallsysteme verzeichnet werden, zunächst im Laptop- und später sogar im Handheld-Format, die eine niederschwellige bettseitige Ultraschalluntersuchung („Point-of-Care“, POCUS) ermöglichten (Abbildung 1). 1998 beschrieb der Franzose Daniel A. Lichtenstein, der als Notfallmediziner die Rallye Paris-Dakar begleitete, erstmals die Durchführung von Notfallsonografien in einem Helikopter, was als Geburtsstunde des prähospitalen POCUS betrachtet werden kann.

Abb. 1: Unterschied zwischen „konventioneller“ Sonografie und POCUS im klinischen Ablauf (Bild: M. Ludwig)

Sonografie in den Kliniken für Innere Medizin der Bundeswehrkrankenhäuser

Die Sonografie ist in der Inneren Medizin das am häufigsten genutzte und meist primär eingesetzte Bildgebungsverfahren. Durch den Einsatz von POCUS in der Notaufnahme, Fachuntersuchungsstelle oder auf der Station kommt fast jeder in der Inneren Medizin tätige Arzt/Ärztin mit der Sonografie in Berührung.

Einige Untersuchungsarten werden überwiegend oder ausschließlich von fachspezialisierten Untersuchenden durchgeführt, wie die Echokardiografie (Kardiologie), die spezialisierte Sonografie der Gefäße (Angiologie) und die Endosonografie (Gastroenterologie). Sie werden in den folgenden Artikeln ausführlich beschrieben.

Daneben gibt es in den meisten Krankenhäusern in Deutschland, so auch in allen Bundeswehrkrankenhäusern, spezialisierte Sonografie-Abteilungen, deren Aufgabe die Durchführung hochqualifizierter, meist systematischer Sonografien mit hohen Fallzahlen ist. An den Bundeswehrkrankenhäusern sind diese „Ultraschall-Labore“ Teil der Kliniken für Innere Medizin. Sie sind jedoch zumeist, ähnlich den Kliniken für Radiologie, diagnostische Service-Dienstleister für alle Fachabteilungen des Hauses und auch für die regionalen Sanitätseinrichtungen des Sanitätsdienstes. Diese Ultraschallabteilungen der fünf Bundeswehrkrankenhäuser sind mit jeweils zwei bis vier High-End-Ultraschallgeräten ausgestattet und führen durchschnittlich 5 000–8 000 Ultraschalluntersuchungen pro Jahr durch, wie eine eigene im Jahr 2024 zur Vorbereitung der 6. ARKOS-Tagung an den Bundeswehrkrankenhäusern durchgeführte Umfrage ergab. In diesem Bereich erfolgt ein Großteil der Ausbildung der Sanitätsoffiziere der Fachrichtungen Innere Medizin und Allgemeinmedizin. Mehrere Bundeswehrkrankenhäuser führen darüber hinaus seit vielen Jahren zivil anerkannte Ultraschallkurse durch, die sich großer Beliebtheit erfreuen.

Ultraschallzentrum am Bundeswehrkrankenhaus Berlin

Wissenschaftlicher und technologischer Fortschritt führen zu steigenden Anforderungen auch an die spezialisierte Ultraschalldiagnostik in Krankenhäusern. Ein Lösungsansatz, der in vielen deutschen und internationalen Kliniken verfolgt wird, ist die Schwerpunktbildung durch die Einrichtung eines sogenannten Ultraschallzentrums mit dem Ziel einer Qualitäts- und Effizienzsteigerung in der Materialbeschaffung, der Leistungserbringung und der ärztlichen Weiterbildung [5]. Bereits 2017 empfahlen wir daher in einem für das Bundeswehrkrankenhaus Berlin entwickelten „Ultraschallkonzept“ die Schaffung eines solchen interdisziplinären Ultraschallzentrums – dieses Vorhaben konnte 2025 schließlich umgesetzt werden.

Das neu gegründete Ultraschallzentrum soll dabei weder in Konkurrenz zu den bettseitigen „Point-of-Care“-Untersuchungen der Kliniker noch zu den beschriebenen fachspezifischen Spezialmodalitäten anderer Fachrichtungen treten, sondern systematisch durchgeführte, hochqualitative Sonografien auf dem Stand der aktuellen Wissenschaft und unter Verwendung neuerer Technologien wie z. B. der Elastografie oder der Kontrastmittelsonografie durchführen. Zudem wird ein breites Spektrum an ultraschallgestützten Interventionen angeboten, darunter zentrale Zugänge, Parazentesen, Drainagen und Biopsien. Alle Untersuchungen werden von Fachärztinnen und -ärzten für Innere Medizin bzw. unter fachärztlicher Supervision durchgeführt. In diesem Arbeitsalltag erfolgt auch die Ausbildung von Sanitätsoffizieren in der Ultraschalldiagnostik, die am Standort Berlin bereits im ersten klinischen Weiterbildungsabschnitt mit einer planmäßigen Rotation in das Ultraschallzentrum für drei Monate beginnt.

Lernziele sind dabei das Erlernen standardisierter Untersuchungsabläufe und -techniken sowie die Erhebung, Beschreibung und Interpretation pathologischer Befunde an unterschiedlichen Ultraschallgeräten. Einsatzrelevante Themen wie POCUS oder Notfallinterventionen werden zielgerichtet vermittelt. Seit 2017 veranstalten wir außerdem jährlich einen DEGUM-zertifizierten Grundkurs Ultraschall für Sanitätsoffiziere in unserem Hause.

Bedeutung der Sonografie für die Einsatzmedizin und Ausblick

Die Bedeutung der Sonografie für die sanitätsdienstliche Versorgung in Szenarien der Landes- und Bündnisverteidigung ist unbestritten. Es besteht Bedarf an konventioneller Sonografie für die truppen- und fachärztliche Versorgung im rückwärtigen Raum sowie an mobilen bzw. tragbaren Geräten für die notfallmedizinische Versorgung. Neben den logistischen Anforderungen muss auch die hierfür erforderliche Ausbildung der Sanitätsoffiziere sichergestellt werden. Außer der Vermittlung der erforderlichen Ultraschallkompetenzen sollte auch die praktische Anwendung an den im Einsatz verwendeten Ultraschallgeräten ausreichend trainiert werden. Dies sorgt dafür, dass auch in Krisensituationen und unter Stress eine sichere Bedienung der Geräte gewährleistet ist. Angesichts der Bedeutung der Sonografie als am häufigsten angewandtes Bildgebungsverfahren im Einsatz wären daher, zusätzlich zu den bereits an den Bundeswehrkrankenhäusern durchgeführten Ultraschall-Grundkursen, auch einsatzvorbereitende POCUS-Kurse/Curricula zukünftig auszubringen. Entsprechende Pilotprojekte unter notfallmedizinischer bzw. anästhesiologischer Leitung wurden am Standort Berlin bereits durchgeführt (Klinik X, Kursleiter Oberfeldarzt Poggi).

Trotzdem wird es möglicherweise nicht immer gelingen, in jedem militärischen Szenario sonografisch gut ausgebildete Ärzte vor Ort vorzuhalten. Interessante Lösungsansätze für solche Situationen finden sich in der Telemedizin [6][7]. Auch hier erfolgten bereits erste Pilotprojekte in der Bundeswehr (z. B. am Bundeswehr­krankenhaus Hamburg und am Sanitätsunterstützungszentrum Cochem). Unserer Ansicht nach sind die Möglichkeiten diesbezüglich bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Einen weiteren interessanten telemedizinischen Ansatz bieten aktuelle Erfahrungen aus der Raumfahrt, wo sich Astronautinnen und Astronauten selbst sonografisch untersuchen und die Bilder telemedizinisch weiterleiten [1]. Eine solche Verfahrensweise könnte, übertragen auf das Militär, auch eine Alternative für weit abgesetzte oder auf sich gestellte Truppenteile darstellen.

Die Auswirkungen neuer Technologien wie Machine Learning und künstlicher Intelligenz auf die Ultraschalldiagnostik sind derzeit schwer vorherzusagen, obgleich bereits deutlich erkennbar ist, dass sie die Sonografie sowie alle anderen bildgebenden Verfahren grundlegend verändern werden. Kommerzielle Anwendungen in der Echokardiografie und im Lungenultraschall sind bereits auf dem Markt. Mit zunehmendem Fortschritt der Real-Time-Bilderkennung bereits im bewegten Bild kann der Nutzer durch die Software auch in seinen Schallkopfbewegungen aktiv geführt werden, was die Anwendung wahrscheinlich auch für weniger erfahrene „Ultraschaller“ (oder für den Selbstschall durch medizinische Laien, wie in der Raumfahrt) vereinfachen wird. Für eine militärische Nutzung wird dabei allerdings auch zu klären sein, wo und wie die Daten sicher erhoben und verarbeitet werden können.

Literatur

1. Asachi P, Ghanem G, Burton J, Aintablian H, Chiem A. Utility of ultrasound in managing acute medical conditions in space: a scoping review. Ultrasound J. 2023 Dec 12;15(1):47. mehr lesen
2. Curie J, Curie, P. Development, via compression, of electric polarization in hemihedral crystals with inclined faces. Bull Soc Fr Minéral. 1880;3:90-93.
3. Frentzel-Beyme B, Jakobeit C, Lutz H, et al. (ed.) Zur Geschichte der Ultraschalldiagnostik (1. Auflage). Lennep & Neuruppin: Ultraschallmuseum e.V. im Eigenverlag; 2020. mehr lesen
4. Lichtenstein D, Courret JP. Feasibility of ultrasound in the helicopter. Intensive Care Med. 1998 Oct;24(10):1119.
5. Lock G, Zülke C, Lerch K, et al. Das Ultraschallzentrum als ökonomisch und medizinisch sinnvolle Alternative - ein Erfahrungsbericht über das Regensburger Modell, Z Gastroenterol. 2000 Dec;38(12):941-944. mehr lesen
6. Nelson BP, Sanghvi A. Out of hospital point of care ultrasound: current use models and future directions. Eur J Trauma Emerg Surg. 2016 Apr;42(2):139-150. mehr lesen
7. Ogedegbe C, Morchel H, Hazelwood V, et al. Development and evaluation of a novel, real time mobile telesonography system in management of patients with abdominal trauma: study protocol. BMC Emerg Med. 2012 Dec;18:1-19. mehr lesen

Verfasser

Oberstarzt Dr. Nicole Müller
Oberfeldarzt Dr. Michael Ludwig
Klinik für Innere Medizin
Bundeswehrkrankenhaus Berlin
Scharnhorststr. 13, 10115 Berlin
E-Mail: michael6ludwig@bundeswehr.org