Ultraschall

Ultraschall wird gegenwärtig in Medizin und Technik in einem breiten und weiter expandierenden Band von Anwendungen eingesetzt. Ob zur Reinigung oder zum Emulgieren, zur pränatalen Vorsorge oder der Bestimmung des Abstandes beim Einparken - stets besteht die Möglichkeit bzw. ist es notwendig, Ultraschall in den menschlichen Körper einzukoppeln. Da bisher nicht alle Mechanismen der Wechselwirkung zwischen Ultraschall und Gewebe vollständig untersucht sind, entsteht die Frage, in welchen Fällen eine Ultraschallexposition nicht beabsichtigte Wirkungen im menschlichen Körper hervorrufen kann.

Eine Voraussetzung zur Abschätzung einer Schädigungswirkung ist die Bestimmung der Parameter des eingesetzten Schallfeldes. Die Arbeitsgruppe liefert hier die messtechnischen Voraussetzungen und führt selbst Messungen durch. Von besonderer Wichtigkeit sind dabei die Bestimmung der Ultraschallleistung und des Schalldrucks.

Die Messung dieser Größen ist jedoch nicht in allen Fällen mit Standardtechnik möglich. Deshalb werden in der Arbeitsgruppe neuartige Messmethoden wie faseroptische Sensoren entwickelt, die zum Beispiel in der Lage sind, das intensive Schallfeld im Fokus eines Lithotripters zu detektieren. Lithotriptoren werden in der Medizin zur nichtoperativen Steinzertrümmerung eingesetzt.

Darüber hinaus wurden in der Arbeitsgruppe auch Messmethoden für Größen entwickelt, die eine Aussage über die Wirkungen von Ultraschall im menschlichen Körper machen können. Ein sehr wichtiger Parameter dabei ist die Temperaturerhöhung im Gewebe. Mit Hilfe faseroptischer Sensoren und elektrischer Thermoelemente konnten so z. B. die Temperaturerhöhung in Gewebe bei der Nutzung verschiedenster chirurgischer Geräte in operationsnahen Experimenten gemessen werden. Mit Hilfe der faseroptischen Sensoren gelingt es sogar, Schalldruck und Temperatur gleichzeitig mit hoher Ortsauflösung zu ermitteln.

Die medizinische Diagnose mit Hilfe von Ultraschall ist ein weit verbreitetes und sicheres Verfahren. Trotzdem kann es bei einigen speziellen Anwendungen zu signifikanten Temperaturerhöhungen im Gewebe kommen. Die Arbeitsgruppe nimmt an der gegenwärtig im internationalen Maßstab laufenden Erarbeitung von Wissen und Methoden für eine Abschätzung des Schädigungsrisikos teil. Damit soll ein Beitrag für einen verantwortungsvollen Umgang mit diagnostischem Ultraschall geleistet werden.

Bei der technischen Anwendung von Ultraschall wird z. B. von Reinigungsanlagen auch ein erheblicher Anteil an Luftultraschallwellen in die Umgebung abgestrahlt. Diese Schallwellen können Bedienungspersonal oder unbeteiligte Personen erreichen. Über die Schädigung des Ohres durch Luftultraschall ist bisher wenig bekannt. Deshalb bemüht sich das Laboratorium hier um eine Verbesserung des Wissensstandes und die Schaffung nationaler und internationaler Regelungen zum Schutz des Menschen.