Kurs: EchoVisum Grundkurs Echokardiographie

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Aliasbildung

Allgemein tritt bei hohen Geschwindigkeiten folgender Fehler auf: die Richtungsanzeige schlägt zunächst in die Gegenrichtung um, und dann fällt trotz steigender Geschwindigkeit der Anzeigewert ab. Diese Anzeige einer verfälschten, "anderen" Geschwindigkeit wird als Aliaseffekt (lat.: anders) oder englisch als Aliasing bezeichnet. Diejenige Dopplerverschiebung bzw. Geschwindigkeit, bei der Aliasing zum ersten Mal auftritt, wird manchmal auch Nyquist-Grenze genannt. Diese Dopplerfrequenz entspricht etwa der halben Pulsrate (PRF).

Ein Beispiel: Beträgt die Pulsrate 5 kHz, werden also 5000 Ultraschallimpulse/ sec. ausgesandt, dann ist die Nyquistgrenze für die exakte Dopplermessung 2,5 kHz. Es können also Dopplerverschiebungen (Geschwindigkeiten) mit Frequenzen über 2,5 kHz nicht mehr zutreffend erfaßt worden.

Ein Ausweg besteht darin, die PRF zu erhöhen. In dem angegebenen Beispiel (Messung an einem oberfächennahen Gefäß) kann bei der dort ausreichenden Verwendung einer geringen Bildtiefe eine wesentlich höhere Pulsrate als der eben angenommene Wert von 5 kHz angenommen werden, so daß dann sogar noch höhere Strömungsgeschwindigkeiten als 1,5 m/s fehlerfrei erfaßt werden können.

Ein anderer Ausweg ist manchmal die Verwendung von relativ niedrigen Ultraschallfrequenzen, da dann, wie bereits früher erörtert, die Dopplerverschiebung geringer wird. Dieses Beispiel macht klar, daß Aliasgrenze (Nyquistgrenze) und Tiefe des zu erfassenden Strömungsareals sowie die verwendete Ultraschallfrequenz auf recht komplexe Weise miteinander verbunden sind.

Der Aliaseffekt begegnet uns in vielfältiger Weise, z.B. in einem Film, wenn eine Kutsche mit zunehmender Geschwindigkeit fährt, drehen sich ihre Räder zunächst in der erwarteten Richtung, sie scheinen dann aber plötzlich in entgegengesetzter Richtung zu rotieren. Es ist hier die im Vergleich zur Bewegung der Radspeichen langsame Bildaufnahme-Frequenz der Kamera, die diese Verwechslung auslöst.

Dieser Aliaseffekt ist ein technisch kaum zu vermeidender Preis für die zuvor genannten Vorteile des Übergangs von kontinuierlicher zu pulsförmiger Ausstrahlung des Ultraschallimpulses, also des Überganges vom CW- zum Puls-Dopplerverfahren. Auch beim Farbdopplerverfahren als weitere Entwicklung der Pulsdopplerverfahren tritt dieses Alias-Problem auf. Bei der Wahl einer geringeren Bildtiefe (Eindringtiefe der Ultraschallstrahlung) kann man unverfälschte Spektren auch bei höheren Geschwindigkeiten registrieren. Mit dem PW-Verfahren können Strömungsgeschwindigkeiten bis ca. 1,5m/s gemessen werden, der CW-Doppler ist die Domäne für hohe Geschwindigkeiten.