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Ultraschallsonden: Das A und O der Ultraschallgeräte

Kaum eine Praxis kann heutzutage noch auf die Ausstattung mit Ultraschallgeräten verzichten. Schließlich sind sie das unkomplizierte und schonende technische Hilfsmittel für Diagnosen schlechthin. Ohne jegliche Strahlenbelastung und ohne großen Aufwand können mithilfe von 2D-, 3D- oder gar 4D-Ultraschall die verschiedensten Organe bildlich dargestellt und somit medizinisch untersucht werden.

Von größter Bedeutung beim Ultraschall ist der Schallkopf, die sogenannte Ultraschallsonde, mittels derer das sonographische Verfahren überhaupt erst möglich ist. Schließlich fungiert die Ultraschallsonde als Bindeglied zwischen Patient und Ultraschallgerät. Je nach Untersuchungsart werden jedoch spezifische Ultraschallsonden benötigt, um valide Aussagen über die entsprechenden Organe etc. treffen können. Worin sich Ultraschallsonden voneinander unterscheiden, welche Typen und Technologien es allgemein gibt, welche Preise für Ultraschallsonden anfallen oder auch welche gesetzlichen Bestimmungen bei der hygienischen Aufbereitung beachtet werden müssen, wird im Folgenden genauer unter die Lupe genommen.

Ultraschalluntersuchung am Kehlkopf einer Patientin per Ultraschallsonde

Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Ultraschallsonden

Allen Typen von Ultraschallsonden gemein ist, dass sie über piezoelektrische Kristalle verfügen, welche durch eine hochfrequente Wechselspannung zum Schwingen gebracht werden und auf diese Weise Ultraschall erzeugen. Ultraschallsonden unterscheiden sich jedoch darin, in welcher Form ihre piezoelektrischen Kristalle angeordnet sind. Dies wirkt sich maßgeblich auf die Bildgebung aus. Zudem unterscheiden sie sich in der Frequenz: Ist diese hoch, weisen die Bilder eine hohe Auflösung auf, aber die Ultraschallwellen können weniger tief eindringen. Somit muss für jede Untersuchung die richtige Frequenz gewählt werden. Zudem ist der Footprint wichtig, das bedeutet, die Öffnung oder Größe der Ultraschallsonde muss je nach Anwendungsgebiet variieren.

Welche Ultraschall-Sonden gibt es und für welche Einsatzgebiete eignen sie sich?

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Welche Ultraschallsonde gewählt werden muss, ist abhängig von der medizinischen Fachrichtung oder dem Einsatzzweck. Viele Ultraschallsonden sind zwar variabel einsetzbar, d.h. für verschiedenste Anwendungen verwendbar, jedoch empfiehlt es sich, über spezielle Sonden zu verfügen, um eine bestmögliche Bildgebung zu gewährleisten. Denn niedere Schallfrequenzen zwischen 2 – 6 Mhz haben eine schlechte Auflösung, können aber tiefliegende Organe wie das Abdomen etc. gut erreichen. Hochfrequente Sonden erzeugen eine hohe Auflösung, können aber nur eine geringe Eindringtiefe ermöglichen und finden zum Beispiel in der Dermatologie Anwendung.

Linearsonden (Linear-Array-Sonden)

Bei den weit verbreiteten Linearsonden sind die piezoelektrischen Kristalle, wie der Name schon vermuten lässt, linear aufgestellt. Ca. 400 Kristalle werden für eine Bildzeile nebeneinander angeordnet, wodurch eine Reihe, engl. „array“, entsteht. Diese arrays werden zur Bilderzeugung nun aktiviert und sondern daraufhin Ultraschallwellen ab. Auf diese Weise werden Daten empfangen und Bilder entstehen.

Linearsonden: Technische Spezifika und Anwendungsgebiete

Für 2D-Ultraschall ist die Öffnung linearer Sonden eher breit und die Frequenz beträgt zwischen 2,5-12 Mhz. Sie eignen sich vor allem für Untersuchungen von Schilddrüsen, Mammagewebe, Sehnen, zur Visualisierung von Blutgefäßen, zur Dickenmessung von Fett und Muskeln und zur Venenpunktion und sind standardmäßig in Praxen vertreten. Linearsonden für 3D-Ultraschallgeräte weisen einen großen Footprint auf und verfügen über eine Frequenz zwischen 7,5-11 Mhz. Mit ihnen können ebenfalls Mammagewebe, Schilddrüse sowie Arteria carotis gut bildgebend dargestellt werden.

Konvexsonden (Curved-Array-Sonden)

Bei den ebenfalls weit verbreiteten Konvexsonden verhält es sich grundsätzlich wie bei Linear-Array-Sonden, die piezoelektrischen Kristalle sind hier jedoch auf einer gekrümmten Linie, einer „curved array“, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass sich das Sichtfeld stark erhöht und sich für Ärzte verschiedene Krümmungsgrade ergeben und damit Tiefenuntersuchungen besser möglich sind.

Konvexsonden: Technische Spezifika und Anwendungsgebiete

Für 2D-Ultraschall weisen die Convexsonden eine breite Öffnung auf und sind ausgestattet mit einer Frequenz von 2,5-7,5 Mhz. 2D-Ultraschall mit Konvexsonden eignet sich für abdominale, transvaginale und transrektale Untersuchungen sowie Organdiagnosen. Für 3D-Ultraschall ist der Footprint ebenfalls breit, jedoch ergibt sich eine Frequenz von nur 3,5- 6,5 Mhz. Diese Form eignet sich vor allem für Untersuchungen des Abdomens.

Sektorsonden (Phased-Array-Sonden)

Bei diesem speziellen Typ von Ultraschallsonde werden die Arrays zeit- und phasenversetzt aktiviert, wodurch eine schräge Ultraschallwellenfront erzeugt wird. Obwohl Sektorsonden beträchtlich schmaler und kompakter sind als Linearsonden und Kovexsonden, kann sich auf diese Weise ein weites Sichtfeld ergeben. Aufgrund der zeit- und phasenversetzten Ansteuerung der Piezokristalle ist keine qualitativ besonders gute laterale Auflösung möglich, was durch Interpolation jedoch kompensiert werden kann.

Sektorsonden: Technische Spezifika und Anwendungsgebiete

Phased-Array-Sonden verfügen über eine Frequenz von 2-7,5 Mhz. Mit ihnen lassen sich vor allem Gehirnuntersuchungen sowie sonographische Aufnahmen von Herz und Lunge vornehmen.

Endocavitäre Sonden

Unter diesem Begriff, der übersetzt „innerhalb von Körperhöhlen“ bedeutet, werden Ultraschall-Sonden zusammengefasst, mittels derer bestimmte Körperöffnungen untersucht werden sollen wie beispielsweise die Vagina oder das Rektum. Handelt es sich bei allen anderen Ultrallschallsonden um externe Sonden, so sind endocavitäre Sonden folglich interne Sonden. Vaginal- und Rektalsonde werden vor Untersuchung des weiblichen Intimbereichs bzw. des Afters mit einer Schutzhülle überzogen, um das Eindringen von Keimen oder sonstigen Erregern zu verhindern.

Endocavitäre Sonden: Technische Spezifika und Anwendungsgebiete

Um die Benutzung der Ultraschallsonde und die Untersuchung leichter vonstattengehen zu lassen, verfügen Endocavitäre Sonden über einen Handgriff. Des Weiteren ist die Öffnung klein und die Frequenz beläuft sich auf 3,5-11,5 Mhz. Wie bereits genannt, können hiermit Vaginal- und Rektaluntersuchungen vorgenommen werden.

TEE-Sonden

Eine Kombination aus Endoskop und Ultraschallsonde findet sich in der Kardiologie, wenn es zu einer transösophagealen Echokardiographie kommt. Aus diesem Eingriff ergibt sich die Abkürzung TEE, welche namensgebend für die TEE-Sonden ist.

TEE-Sonden: Technische Spezifika und Anwendungsgebiete

TEE-Sonden haben ebenfalls eine kleine Öffnung und bewegen sich in einem Frequenzrahmen von 3-10 Mhz. Sie werden über die Speiseröhre eingeführt und bei Magenuntersuchungen bzw. dem Schluckecho, wie es im Volksmund heißt, eingesetzt.

Ultraschallsonden und ihre entsprechenden Ultraschall-Technologien

Bei Ultraschallgeräten kommen unterschiedlichste Verfahren zum Einsatz. Neben der bildlichen Darstellung der Morphologie können Ultraschallwellen auch zur Erfassung von Strömungen angewandt werden, die auf dem Doppler-Effekt basieren: Je schneller die in Relation zur Ultraschall-Sonde gerichtete Geschwindigkeit der Strömung (beispielsweise von Blut) ist, umso mehr werden die Ultraschallwellen gebeugt oder gestreckt. Somit lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit ermitteln und ein Diagramm entsteht.

CW-Doppler

Bei der Doppler-Sonographie (Continuous-Wave-Doppler) sind zwei piezoelektrische Elemente im Ultraschallgerät vorhanden, wodurch Ultraschallwellen kontinuierlich sowohl gesendet als auch empfangen werden können. Vorteil: auf diese Weise werden auch hohe Flussgeschwindigkeiten erkannt, bedeutend etwa bei der Diagnose von Klappenstenosen. Ein Nachteil: eine räumliche Verortung ist schlecht möglich, aufgrund der Reflexion der Ultraschallwellen durch gleichzeitiges Senden und Empfangen.

PW-Doppler

Bei dem Verfahren PW-Doppler bzw. Pulsed-Wave-Doppler ist nur ein piezoelektrisches Element in der Ultraschallsonde vorhanden, was pulsartig entweder empfängt oder sendet. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Tiefenlokalisation möglich ist, jedoch kann bei zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten die Flussrichtung nicht mehr eindeutig festgelegt werden und es kommt zum Alias-Effekt: Die Flussrichtung dreht sich scheinbar um - so, wie sich bei schneller Fahrt die Autoräder scheinbar rückwärts drehen.

Duplex-Sonographie

Zwei Verfahren in einem: Die Bilderstellung der Morphologie von Organen etc. und die Diagrammerfassung der Strukturen wie beispielsweise von Blut mittels PW-Doppler. Es ist sogar eine farbkodierte Duplexsonographie möglich, bei der die Strömungsrichtung farbig erkennbar wird (blau = von der Ultraschallsonde wegbewegend, rot = zur Ultraschallsonde hinbewegend). Durch die Farbintensität wird zudem sogar die Geschwindigkeit kenntlich, indem eine hellere Farbnuance eine schnellere Geschwindigkeit aufzeigt.

Innovative Technik bei Ultraschall-Sonden

Auch vor Ultraschallgeräten machen technische Innovationen nicht Halt. Hersteller wie Philips, Olympus, Toshiba, Siemens, Vinno, Mindray und viele weitere tüfteln ständig an neuen Verfahren, um die medizinisch bedeutende Ultraschallbildgebung zu verbessern.

3D/4D-Ultraschallsondentechnologie

Ultraschallverfahren 4D auf einem Monitor

Diese Technologie, die untersuchten Organe oder gar Embryos im Mutterleib räumlich darzustellen (3D) und gar um die zeitliche Komponente (4D) zu erweitern, so dass sich eine Art Videofilm ergeben kann, stellt einen Meilenstein in der Geschichte der Sonographie dar. 3D/4D-Ultraschallgeräte werden meist dann eingesetzt, wenn herkömmliche 2D-Ultraschallsonden kein für eine Diagnose valides Bild erzeugen konnten. Sie werden in der gynäkologischen Geburtshilfe, Kardiologie, Onkologie und Angiographie eingesetzt. Bei einigen sogenannten kombinierten Modellen gehört der Wechsel von 2D auf 3D/4D-Ultraschall zur Grundausstattung des Ultraschall-Geräts, in anderen Fällen können auch mobile Ultraschallgeräte mit dieser Zusatzfunktion des 3D- Ultraschalls und 4D-Ultraschalls erworben werden.

PureWave-Ultraschallsondentechnologie

Der Hersteller Philips bringt mit seinen PureWave-Ultraschallsonden C5-1, S5-1 und X6-1 eine Produktlinie auf den Markt, deren piezoelektrischen Kristalle noch reiner und gleichmäßiger sind, wodurch die Frequenz deutlich erhöht werden kann und eine einzige Sonde über die Bandbreite von zwei herkömmlichen Ultraschallsonden verfügt.

XDClear-Ultraschallsondentechnologie

Die Marke GE hat in ihrer Produktlinie eine Sonde gefertigt, bei welcher Kristalle, akustischer Verstärker sowie Cool-Stack sehr genau abgestimmt sind. Dies hat den Effekt, dass leistungsfähigere Ultraschallwellen eine hochwertigere Bild- und Akustikqualität und eine stärkere Frequenzbandbreite produzieren, während die Idee des Cool-Stack gleichzeitig die Wärmeentwicklung reduziert und somit die Eindringtiefe erhöht.

Wie lange können Ultraschallsonden verwendet werden?

Die in den modernen Ultraschallsonden befindlichen Kristalle halten durchschnittlich 10 Jahre. Werden Elemente und/oder Kristalle beschädigt, büßen Ultraschallsonden deutlich an Qualität ein und es können keine eindeutig aussagekräftigen Diagnosen mehr gestellt werden. Die Gummiabdeckungen bzw. die Linsen können sich zudem bei übersteigerten Sterilisationsprozessen abnutzen, weshalb unbedingt vorsichtig mit Sonden und dem dazugehörigen Equipment umgegangen werden muss.

Preise und Kosten für Ultraschallsonden

Je nachdem, für welchen Typ von Ultraschallsonde und für welchen Hersteller man sich entscheidet, variieren die Kosten deutlich.

Ultraschallsonden Preis
Linearsonden ca. 850 bis ca. 4.000 Euro
Konvexsonden ca. 1.000 bis 6.000 Euro
Sektorsonden ca. 2.000 bis 6.000 Euro
Endocavitäre Sonden (Rektal-, Vaginalsonden) ca. 1.000 bis 4.000 Euro
TEE-Sonden ca. 15.000 bis 20.000 Euro
3D/4D-Ultraschallsonden ca. 5.000 bis 35.000 Euro

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Am günstigsten ist eine Linearsonde, deren preisliche Untergrenze bei ca. 850 Euro liegt, aber auch bis zu 4.000 Euro kosten kann. Konvexsonden hingegen sind erst ab 1.000 Euro erhältlich und können sich auf Kosten bis zu 6.000 Euro beziffern. Bei Sektorsonden verdoppelt sich die Preisuntergrenze auf 2.000 Euro, während es auch hier Modelle für 6.000 Euro gibt. Endocavitäre Rektal- und Vaginalsonden befinden sich preislich im Rahmen zwischen 1.000 und 2.000 Euro, sind aber auch für um die 4.000 Euro erhältlich. Spezialsonden wie beispielsweise die TEE-Sonden liegen preislich höher zwischen 15.000 und 20.000 Euro. Preise für Ultraschallsonden, die zusätzlich über 3D-Ultraschall oder 4D-Ultraschall verfügen, belaufen sich auf ca. 15.000 Euro, finden nach oben aber kaum Grenzen und können sich der 100.000 Euro-Marke nähern. Mobile Ultraschallgeräte mit 3D/4D-Ultraschall-Technologie liegen preislich bei 5.000 – 35.000 Euro. Zu beachten ist außerdem allgemein, dass eventuell benötigte Softwarelizenzen beim Kauf der Sonde noch nicht inbegriffen sind.

Unser ExpertInnen-Tipp: CW-Stiftsonden und Mikrokonvexsonden

„Die Fortschritte bei der Ultraschalltechnologie sind beachtlich. Was früher nur im Großen ging, ist mittlerweile auch im Kleinen möglich. So sind winzige Stiftsonden, auch CW-Doppler-Sonden genannt, erhältlich, die einen kleinen Footprint und eine niedrige Frequenz von 2 – 8 Mhz aufweisen und mit denen das Blut gemessen werden kann. Auch Mikrokonvexsonden wurden entwickelt, wodurch Frühchen und Säuglinge auf ihre Größe abgestimmt untersucht werden können. So vereinfachen Mikrokonvexsonden vor allem in der Neonatologie die Diagnosen, aber auch in der Pädiatrie kommen sie zum Einsatz. Preislich bewegen sich diese Ultraschallsonden etwa zwischen 2.000 und 5.000 Euro.“

Stephanie

Stephanie

Online Redaktion

Hygiene: Desinfektion und Aufbereitung von Ultraschallsonden

Bei Ultraschallgeräten und Ultraschallsonden handelt es sich um medizinische Produkte, die zum einen zuverlässig funktionieren, zum anderen aber auch klinisch sauber sein müssen. Hierfür müssen besondere Hygienestandards beachtet und erfüllt werden, welche vom BfArM, dem Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, festgelegt sind. Beispielsweise schreibt das Amt für gynäkologisch verwendbare Sonden, z.B. die endocavitären Vaginalsonden, eine voll viruzide Desinfektion vor.

Die Hersteller von Ultraschallgeräten und Ultraschallsonden wie beispielsweise Siemens, Olympus oder Philips müssen dabei genau angeben, welches wirksame Desinfektionsverfahren für ihre Medizinprodukte herangezogen wird, um eine hygienische Handhabung zu gewährleisten. Dies ist vor allem bei internen Ultraschallsonden, wie sie die endocavitären Sonden darstellen, von großer Wichtigkeit, werden sie doch nicht nur äußerlich, sondern im Körperinneren angewandt. Schutzhüllen dürfen aber nicht nur die einzige hygienische Maßnahme sein, vielmehr müssen die Ultraschall-Sonden nach der Nutzung und nach Entfernung der Schutzhülle zusätzlich aufbereitet werden.

Unkritische Ultraschallsonden

Unkritisch in ihrer Aufbereitung: Ultraschallsonden, die nur mit intakter Haut Kontakt haben. Beispielsweise Linearsonden, zur Untersuchung von Mammagewebe, Schilddrüse oder Konvexsonden, zur Untersuchung des Abdomens. Hierbei ist das Ultraschallgel lediglich nach Nutzung mit einem feuchten Einwegtuch von der Ultraschall-Sonde zu entfernen.

Semikritische Ultraschallsonden

Unter diese Risikogruppe fallen Ultraschallsonden, die in natürliche Körperöffnungen eingeführt werden und mit Schleimhaut oder krankheitsbedingt veränderter Haut in Berührung kommen. Bei Rektalsonden oder Vaginalsonden müssen Schutzhüllen verwendet werden, welche danach entsorgt werden, und die Ultraschallsonde muss zudem gesäubert werden.

Kritische Ultraschallsonden

Ultraschallsonden, die während Operationen direkt an inneren Organen eingesetzt werden. Etwa bei einer intrakardialen Echokardiographie oder einem Ultraschall-Katheter, bei denen Ultraschallsonden in den Körper eingeführt werden. Sie müssen über eine Schutzhülle verfügen und nicht nur bakterizid und fungizid, sondern zusätzlich auch viruzid gereinigt sowie sterilisiert werden.

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