Was ist ein CW-Doppler?

Ein CW-Doppler (Continuous-Wave-Doppler) ist eine spezialisierte Ultraschalltechnik, die in der Medizintechnik weit verbreitet ist. Dieses Verfahren spielt eine wesentliche Rolle in der Ultraschalldiagnostik, vor allem in der Kardiologie und Angiologie. Der CW-Doppler ermöglicht die kontinuierliche Messung von Blutflussgeschwindigkeiten in Gefäßen und im Herzen

Das Prinzip des CW-Dopplers basiert auf dem Doppler-Effekt. Dabei werden Ultraschallwellen von einer Ultraschallsonde ausgesendet und von bewegten Objekten – in diesem Fall von den Blutzellen – reflektiert. Die Frequenz dieser reflektierten Wellen ändert sich in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Blutzellen. Ein CW-Doppler-Gerät ist in der Lage, diese Frequenzänderungen kontinuierlich zu erfassen.

Im Unterschied zum gepulsten Doppler, der intermittierende Signale verwendet, sendet und empfängt der CW-Doppler Ultraschallwellen simultan und kontinuierlich. Dies ermöglicht es, sehr hohe Geschwindigkeiten zu messen, was besonders bei der Beurteilung von pathologischen Strömungsverhältnissen, wie sie bei Klappenstenosen oder Shunts auftreten, von Vorteil ist.

Der Spektral-Doppler ist ein übergeordneter Begriff, der verschiedene Doppler-Techniken einschließt, sowohl den CW-Doppler als auch den Pulsed Wave (PW) Doppler. Er stellt die Doppler-Informationen als Spektrum dar, das heißt, er zeigt die Verteilung der Flussgeschwindigkeiten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Diese Darstellung ermöglicht eine detaillierte Analyse der Flussdynamik.

Was ist der Unterschied zwischen CW- und PW-Doppler?

Der Hauptunterschied zwischen CW-Doppler und PW-Doppler liegt in der Art und Weise, wie die Ultraschallwellen ausgesendet und empfangen werden, was sich direkt auf ihre Anwendungen und Einschränkungen in der medizinischen Diagnostik auswirkt.

Beim CW-Doppler werden kontinuierlich Ultraschallwellen ausgesendet und gleichzeitig reflektierte Signale empfangen. Dies ermöglicht die ununterbrochene Messung von Blutflussgeschwindigkeiten. Ein wesentlicher Vorteil des CW-Dopplers ist seine Fähigkeit, sehr hohe Geschwindigkeiten, wie sie bei schweren Stenosen (Verengungen) oder Insuffizienzen (Undichtigkeiten) von Herzklappen auftreten, präzise zu erfassen. Allerdings kann der CW-Doppler nicht bestimmen, aus welcher genauen Tiefe im Körper die gemessenen Signale stammen. Daher ist er weniger geeignet, wenn eine genaue Lokalisierung des Blutflusses notwendig ist.

Im Gegensatz dazu sendet der PW-Doppler Ultraschallwellen in kurzen, intermittierenden Pulsen aus. Dadurch kann er die Blutflussgeschwindigkeiten an einem spezifischen Punkt im Untersuchungsbereich messen, was als „sample volume“ oder Messvolumen bezeichnet wird. Diese Eigenschaft macht den PW-Doppler besonders wertvoll, wenn eine präzise Lokalisierung des Blutflusses erforderlich ist, zum Beispiel bei der Untersuchung bestimmter Bereiche eines Blutgefäßes oder des Herzens. Allerdings hat der PW-Doppler eine Begrenzung hinsichtlich der maximal messbaren Geschwindigkeit. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten kann es zu einem Phänomen kommen, das als „Aliasing“ bekannt ist, wodurch die Messergebnisse verfälscht werden können.

Unterschied zwischen PW-Doppler und CW-Doppler.
Unterschied zwischen PW-Doppler und CW-Doppler.

Wie funktioniert ein CW-Doppler?

Der Continuous Wave Doppler funktioniert auf der Basis des Doppler-Effekts, wobei zwei Piezoelektrische Kristalle in einem einzigen Kopf verwendet werden. 

Ein Kristall des CW-Dopplers dient der Aussendung eines kontinuierlichen Ultraschallsignals mit einer bekannten Frequenz, typischerweise im Bereich von 3 bis 8 Megahertz (MHz). Diese Frequenz wird gewählt, da sie einen optimalen Kompromiss zwischen Eindringtiefe und Auflösung bietet. Der zweite Kristall fungiert als Empfänger für die zurückkehrenden Echos. Diese reflektierten Schallwellen werden von bewegten Objekten, wie den Blutzellen, modifiziert und weisen eine Frequenzänderung auf, die als Doppler-Verschiebung bekannt ist.

Die Doppler-Verschiebung entsteht, wenn die Frequenz des ursprünglich ausgesendeten Signals durch die Bewegung der Blutzellen verändert wird. Die Frequenz des zurückkehrenden Signals ist entweder höher oder niedriger als die des ausgesendeten Signals, abhängig davon, ob sich die Blutzellen auf den Ultraschallkopf zu oder von ihm weg bewegen. Die Frequenz des anfänglichen Signals wird automatisch vom zurückkehrenden Signal subtrahiert. Die resultierende Differenz, die Doppler-Verschiebung, fällt üblicherweise in den hörbaren Bereich und kann daher akustisch analysiert werden.

Vorteile und Nachteile der CW-Dopplersonographie

Vorteile Nachteile
Hohe Geschwindigkeitsmessung: Der CW-Doppler kann sehr hohe Blutflussgeschwindigkeiten präzise messen, was bei der Diagnostik von schweren Stenosen oder Klappeninsuffizienzen entscheidend ist. Keine Tiefenlokalisierung: Der CW-Doppler kann nicht genau bestimmen, aus welcher Tiefe im Körper die gemessenen Signale stammen, was die Lokalisierung des Blutflusses erschwert.
Kontinuierliche Messung: Durch die kontinuierliche Aussendung und Empfang von Ultraschallwellen ermöglicht der CW-Doppler eine ununterbrochene Beobachtung des Blutflusses. Überlagerung von Signalen: Signale aus verschiedenen Tiefen überlagern sich, was zu einer Vermischung der Informationen führen kann und die Interpretation erschwert.
Einfachheit und Zuverlässigkeit: Ultraschallgeräte mit CW-Doppler sind oft einfacher in der Handhabung und bieten zuverlässige Ergebnisse bei der Beurteilung hoher Blutflussgeschwindigkeiten. Limitierte diagnostische Reichweite: Aufgrund der fehlenden Tiefenbestimmung ist der CW-Doppler weniger vielseitig als der PW-Doppler, insbesondere bei der detaillierten Untersuchung spezifischer Gefäßabschnitte oder Herzregionen.
Nicht-invasive Methode: Wie andere Doppler-Techniken ist auch der CW-Doppler eine nicht-invasive Untersuchungsmethode, die Patientenkomfort und Sicherheit bietet. Potentielle Fehlinterpretationen: Ohne genaue Ortsbestimmung kann es schwierig sein, die Ursache abnormer Flussmuster genau zu identifizieren, was zu Fehlinterpretationen führen kann.
Kosten: CW-Doppler-Geräte sind kostengünstiger und elektronisch weniger komplex als gepulste Doppler-Systeme.

Indikationen: Wann wird der CW-Doppler-Ultraschall eingesetzt?

  • Herzklappenerkrankungen: Der CW-Doppler ist besonders nützlich bei der Beurteilung von Klappenstenosen und -insuffizienzen im Rahmen der Echokardiographie. Er kann zur Quantifizierung des Schweregrades von Aortenstenosen, Mitralstenosen, Tricuspidal- und Pulmonalklappenstenosen eingesetzt werden. Auch bei der Bewertung von Klappeninsuffizienzen, wie der Aorten- oder Mitralklappeninsuffizienz, liefert diese Methode wichtige Informationen.
  • Pulmonale Hypertonie und Trikuspidalklappeninsuffizienz: Der CW-Doppler ist hilfreich bei der Diagnose und Überwachung der pulmonalen Hypertonie, insbesondere bei der Bewertung der Trikuspidalklappe. Durch die Messung der Flussgeschwindigkeiten über die Trikuspidalklappe kann indirekt der Druck in der Pulmonalarterie abgeschätzt werden.
  • Kongenitale Herzfehler: Bei angeborenen Herzerkrankungen kann der CW-Doppler zur Bewertung von intrakardialen Shunts (z.B. Vorhofseptumdefekte, Ventrikelseptumdefekte) und zur Beurteilung der Flussdynamik bei komplexen Herzfehlern verwendet werden.
  • Herzinsuffizienz: Diese Methode kann zur Beurteilung der diastolischen Funktion und zur Einschätzung des linksventrikulären Füllungsdrucks bei Patienten mit Verdacht auf Herzinsuffizienz eingesetzt werden.
  • Erkrankungen der Aorta: Der CW-Doppler wird auch zur Beurteilung von Aortendissektionen und zur Überwachung von Patienten mit Aortenaneurysmen verwendet.
  • Periphere arterielle Erkrankungen: In der Gefäßmedizin kann der CW-Doppler zur Beurteilung von Stenosen und Blockaden in den peripheren Arterien eingesetzt werden.
  • Extrakranielle Gefäße: Der CW-Doppler unterstützt auch die Untersuchung extrakranieller Gefäße, einschließlich der Carotis (Halsschlagadern), indem er Stenosen oder Anomalien in diesen wichtigen Blutgefäßen identifiziert.

Was ist der Unterschied zwischen Duplex und Doppler?

Der Hauptunterschied zwischen Duplex und Doppler in der medizinischen Bildgebung liegt in ihrer Funktionsweise und dem Umfang der bereitgestellten Informationen. Doppler-Ultraschall, einschließlich Varianten wie CW- und PW-Doppler, konzentriert sich auf die Messung und Darstellung von Blutflussgeschwindigkeiten, indem er die Doppler-Verschiebung von Ultraschallwellen nutzt, die von bewegten Blutzellen reflektiert werden. Diese Technik ermöglicht es, Richtung und Geschwindigkeit des Blutflusses zu beurteilen, liefert jedoch keine visuellen Informationen über die Strukturen, durch die das Blut fließt.

Im Gegensatz dazu kombiniert die Duplexsonografie konventionelle Ultraschallbildgebung (B-Mode Ultraschall) mit Doppler-Ultraschall. Dies ermöglicht es, gleichzeitig sowohl die anatomischen Strukturen als auch den Blutfluss innerhalb dieser Strukturen zu visualisieren. Durch die Duplex-Sonographie können Ärzte nicht nur die Blutflussdynamik beurteilen, sondern auch die Morphologie der Blutgefäße oder des Herzens betrachten. Diese Kombination bietet einen umfassenderen Einblick in die untersuchten Bereiche und wird häufig für detaillierte Gefäßuntersuchungen verwendet.

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Autor: Nils Buske, zuletzt aktualisiert am