Die unglaubliche Geschichte des Ultraschalls II

Der deutsche Physiker A. Behm machte sich, erschüttert vom tragischen Unglück der Titanic 1912, auf die Suche nach einer Möglichkeit, Hindernisse wie (die Titanic legt es nahe) z.B. Eisberge im Meer frühzeitig zu erkennen. Er entwickelte das Echolot. Durch die Messung der Geschwindigkeit des Echos, bzw. der Reflexion der von einem Boot ausgesandten Ultraschallwellen, konnte man nun den Abstand zum reflektierten Objekt berechnen. Die Schallintensität des Echolots, war dazumal noch so hoch, dass bei Behms Experimenten immer wieder Fische zerplatzten. 

Etwa zur gleichen Zeit entwickelten Langevin und Chilkowsky das Sonar. Dieses funktioniert mit dem selben Prinzip wie das Echolot, nur dass es sich anstatt horizontale, vertikale Wellen zunutze macht. Im Vergleich zu Behms Entwicklung hatte dies einen rein militärischen Zweck und diente im ersten Weltkrieg zur Ortung von U-Booten. Zudem konnten die U-Boote sich durch den Sonar auch im abgetauchten Zustand orientieren und mussten nicht auftauchen. Denn der Radar funktioniert in der Tiefsee nicht.

Von da an ging die Entwicklung des Ultraschalls in mehrere Richtungen. Der Ultraschall wurde für die zerstörungsfreie Materialprüfung modifiziert, zur Ortung von Fischschwärmen und in der Medizin erstmals für die (nicht wirklich wirksame) Therapie von Gelenksentzündungen. Es ging noch eine Weile, bis der Neurologe K. Th. Dussik im Jahr 1938, als erster Mediziner den Ultraschall zu diagnostischen Zwecken nutzbar machte. Leider verwendete er ihn am falschen Organ. Das Gehirn ist eines der wenigen Organe, in dem der Ultraschall heutzutage als bildgebendes Instrument eine deutlich untergeordnete Rolle spielt. Trotzdem gilt Dussiks Experiment als entscheidende Wendung in der Geschichte des Ultraschalls. Weiter untermauert wurde dies durch die Einführung des B-Modes durch D. Howry und J. Holmes ca. 1949. Dabei wurden den Echogeschwindigkeiten eine Graustufe zugewiesen, wodurch man endlich aus den mathematischen Informationen ein Bild entwickeln konnte. Materialen, welche die Schallwellen gut und schnell reflektierten, sind weiss (z.B. Knochen), Materialen, welche die Schallwellen kaum oder gar nicht reflektierten, sind schwarz (z.B. Flüssigkeiten, Luft).

1950 kam der „cattle tank scanner“ (im Deutschen „Wasserbadscanner“) auf den Markt, bei dem der Patient zur Untersuchung in einer mit Wasser gefüllten Viehtränke sass. Kurz darauf erschien der „gun turret scanner“, nun sass der Patient in einem mit Wasser gefüllten Bombenauswurfschaft. Und so ging es immer weiter. Wir wollen euch nicht mit den einzelnen technischen Details langweilen. Den einzelnen Methoden gemeinsam war, ihr könnt es euch denken, dass die Untersuchung sehr umständlich waren. Sie mussten die Patienten, teilweise mit Motorenöl verschmiert, auf einem Zahnarztstuhl ins Wasser senken. Der ganze Aufwand war für ein eher mässig bis schlechtes Bildergebnis einfach zu gross.

Erst der Gynäkologe I. Donald brachte 1958 durch die Entdeckung des kleinen kompakten Ultraschallgeräts, den Ultraschall, als ernstzunehmendes, im Alltag gebräuchliches, diagnostisches Instrument zurück ins Krankenhaus.

Doch nun zurück, zur anfänglichen Frage! Was verbindet die Fledermäuse und U-Boote mit der Geburtshilfe: Ganz einfach der Ultraschall und die Fähigkeit, dessen Reflexion oder umgangssprachlich Echo zu analysieren und zu einem Bild zusammenfügen.

In der Geburtshilfe brauchen wir den Ultraschall wie die Fledermäuse und U-Boote zur Orientierung: Wie liegt das Kind? Wo ist der Mutterkuchen? Ist es ein Junge oder ein Mädchen? Und das Beste daran ist, dass der Ultraschall für Mami und Baby ungefährlich ist.

Fun Fact I: 
Spallanzani starb 1799 an Blasenkrebs. Seine Harnblase wurde nach seinem Tod entfernt, um von seinen Kollegen untersucht werden zu können. Danach wurde sie in einem Museum in Pavia öffentlich ausgestellt, wo man sie bis heute noch besichtigen kann.

Fun Fact II: 
Das Wort Echo wurde schon in der Antike ca. 320 Jahre v.Chr. von Aristoteles verwendet. In einer seiner zahlreichen Schriften beschrieb er durch dieses Wort, das Phänomen des von der undurchdringbaren Wand zurückgeworfenen Luftballs. Das deutsche Wort Echo ist also griechischen Ursprungs.

(Maybe not so) Fun Fact III: 
Der Ultraschall wird in unserem Alltag, unter gleichzeitiger Anwendung des Doppler-Effekts, von Radarfallen zur Geschwindigkeitsmessung verwendet. Dem Ultraschall verdankt ihr also indirekt auch eure Bussen! Fahrt also auf dem Weg ins Spital nicht zu schnell, damit der Ultraschall nicht zweimal zum Einsatz kommt.

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