40 Jahre Realtime-Ultraschall-Schnittbild-Diagnostik

Vortrag von Prof. Hans-Jürgen Holländer, Dinslaken, gehalten anlässlich der Eröffnung der "Ultraschallkoje" im Deutschen Röntgenmuseum in Remscheid.

Sehr verehrte Kolleginnen und Kollegen,

anläßlich der Eröffnung einer Ultraschallabteilung im Röntgenmuseum in Remscheid-Lennep hat Herr Professor Lutz mich eingeladen, Ihnen über die Anfänge der Realtime-Sonographie vor 40 Jahren zu berichten.

Als Gynäkologe fühle ich mich dem Vater der gynäkologisch-geburtshilflichen Sonographie, lan Donald, zu Dank verpflichtet, weshalb ich hier zunächst an ihn erinnern will. Er begann 1955 in Glasgow mit der Untersuchung gynäkologischer Tumoren, worüber er 1958 erstmals berichtete. Wie auch andere Pioniere der Ultraschalldiagnostik, z.B. De Vlieger 1957 in der Neurologie sowie Edler und Hertz in der Kardiologie, benutzte Donald zunächst ein Materialprüfgerät im eindimensionalen A-mode-Verfahren. Auch diese Methode ist ja ein Realtime-Verfahren.

Ende der 50er und Anfang der 60er Jahre wurden dann an mehreren Orten in verschiedenen Kontinenten zweidimensionale Schnittbildgeräte entwickelt, teils mit, teils ohne Wasservorlaufstrecke. Alle diese Geräte arbeiteten mit einer sog. Speicherröhre, auf welcher während des Abtastvorganges innerhalb von 1-2 Minuten ein Schnittbild der untersuchten Körperregion aufgebaut wurde. Dieses Verfahren war also zeitaufwendig, und die auf der Speicherröhre erzeugten Bilder waren hart, schwarz /weiß, ohne Grautöne. Außerdem konnten Bewegungsartefakte infolge des langsamen Bildaufbaus auftreten. Außer zur Untersuchung gynäkologischer Tumoren und des schwangeren Uterus wurden auch schon zu dieser Zeit Untersuchungen der weiblichen Brust vorgenommen - vor allem in Japan und den USA. Dabei wurde In der Differenzialdiagnostik von Mammatumoren eine Treffsicherheit von etwa 90% erreicht. Jedoch war das Verfahren wegen des schlechten Auflösungsvermögens, des Fehlens von Grautönen und des hohen Zeitaufwandes noch nicht mit der Röntgenmammographie konkurrenzfähig.

Das ließ dem jungen Ingenieur Richard Soldner bei der Firma Siemens in Erlangen keine Ruhe. Er konstruierte in den Jahren 1962 bis 1964 ein Gerät, welches mit einer automatischen Abtastung eine Bildfrequenz von zunächst 10, später 16 Bildern pro Sekunde erreichte, so dass das erzeugte Schnittbild direkt, real-time, auf dem Bildschirm betrachtet werden konnte. Dadurch ließen sich die Nachteile der Speicherröhre vermeiden, so dass auf dem Bildschirm nun auch Graustufen abgebildet werden konnten. Außerdem war die Abtastung schnell, so dass die weibliche Brust innerhalb weniger Minuten in zahlreichen Schnittebenen untersucht werden konnte. Insofern erfüllte das Gerät einige Voraussetzungen für ein Mammakarzinom-Screening, welches Soldners Idee war. Da es für die Untersuchung der weiblichen Brust konzipiert war, genügte auch in der Regel eine Eindringtiefe von 12 cm. Und eine entsprechend lange Wasservorlaufstrecke brachte das Bild aus der Nahzone des Schallkopfes und dem Bereich von sog. Wiederholungsechos heraus.

Bei einer ersten Erprobung des Geräts in der Universitäts-Frauenklinik Würzburg im Jahr 1962 erfüllte dieses aber nicht die darin gestellten Erwartungen. - Nach einer Verbesserung kam das Gerät 1965 in die Universitäts-Frauenklinik Göttingen, wo man sich schon seit einiger Zeit mit der Messung des knöchernen Beckens mittels des eindimensionalen A-Mode befasste. Aber auch für die Beckenmessung war Soldners Gerät ungeeignet.

Auf der Suche nach einer geeigneten Anwendungsmöglichkeit kam das Gerät dann 1965 zur Erprobung in die Universitäts- Frauenklinik Münster; denn ein Assistent der Klinik, Dr. P. Weiser, hatte sich 1964 bei der Firma Siemens nach Möglichkeiten der Ultraschalldiagnostik im Bauchraum erkundigt. Außerdem hatte ein Oberarzt der Klinik, Prof. Dr. D. Hofmann, familiäre Verbindungen zur Firma Siemens.

Am 29. Juli 1965 wurde das Gerät von Soldner und seinem Laborchef, Dipl.-Ing. W. Krause übergeben. Zu diesem Zeitpunkt war ich der jüngste Assistent der Klinik, und da ich Interesse an dem neuen Apparat zeigte und noch kein eigenes Arbeitsgebiet hatte, wurde ich beauftragt, dieses Gerät zu testen.

Der Apparat, der später den Namen "Vidoson" erhielt, bestand aus drei Teilen: einem fahrbaren Röntgenstativ, welches links das Sichtgerät (ein modifiziertes Materialprüfgerät System Krautkrämer) mit einem Photovorsatz und rechts an einem in drei Dimensionen beweglichen Arm den von Soldner entwickelten Ultraschallapplikator trug (Abb. [1]).

Abb: 1 Der Prototyp des "Vidoson" der Fa. Siemens, 1966/67.

"Vidoson" prototype by Siemens, 1966/67.

Das Abtastprinzip geht aus Abb. [2] hervor: Im Brennpunkt eines Parabolspiegels dreht sich die Schallquelle innerhalb eines Wasserbades. Die Schallimpulse werden gegen den Parabolspiegel ausgesandt und von diesem - fokussiert - auf die das Wasserbad abschließende Folie reflektiert. Dreht sich die Schallquelle, so resultiert eine parallele Verschiebung des vom Parabolspiegel reflektierten Ultraschallstrahls. Die Ultraschallimpulse treten infolgedessen parallel zueinander in den unter der Folie liegenden Körperteil ein. Auf umgekehrtem Weg erreichen die Echos den Schallkopf, der jeweils nach Aussendung eines Impulses von Sendung auf Empfang umgeschaltet wird.

Abb: 2 Darstellung des Scanprinzips des Vidoson.

Illustration of the Vidoson scanning principle (according to Soldner and Krause, Biomedizinische Technik 1971; 16[3]).

Die Bildfrequenz betrug etwa 16 Bilder pro Sekunde. Die Abtastung erfolgte über eine Breite von 13-14 cm, und die Eindringtiefe betrug bei dem ersten von uns getesteten Prototyp max. 12 cm. (Die Eindringtiefe wurde später auf 16 und schließlich sogar auf 20 cm vergrößert.) Das Gerät arbeitete mit einer Ultraschallfrequenz von 2,5 MHz. Die Impulsdauer betrug etwa l msec. Die mittlere Ultraschallintensität wurde von der Firma Siemens mit ca. 3 mW/cm² angegeben, die Intensität des einzelnen Impulses mit ca. 10 Watt/cm². Durch eine motorische Verschiebung des Strahlerkopfes innerhalb des Schallapplikators (Abb. [3]) konnte die Schnittebene um max. 3,5 cm parallel verschoben werden, ohne den Schallapplikator zu bewegen. Diese Möglichkeit konnte beim Aufsuchen der günstigsten Schnittebene hilfreich sein.

Abb: 3 Ultraschallapplikator des Vidoson.

Ultrasound transducer of the Vidoson.

Zur Beeinflussung der Bildqualität waren drei Regulierknöpfe vorhanden: 1. für die Echoverstärkung, 2. für den Tiefenausgleich und 3. für die Verstärkerschwelle. Bei den ersten Apparaten waren diese Knöpfe noch seitlich hinten am Sichtgerät relativ schwer zugänglich angebracht und durch eine Klappe verdeckt.

Mit dem Gerät wurde uns eine größere Publikation von Sunden übergeben. Dieser hatte eine Weile bei Donald gearbeitet und dann aufgrund seiner Erfahrungen mit dem von Donald u. Mitarb. in Glasgow entwickelten Compoundscanner in Lund eine Dissertationsschrift erstellt. Hieraus lernten wir die Möglichkeiten und Grenzen der Compound-Sonographie kennen.

Allein gelassen mit dem Gerät versuchten wir nun zunächst das zu reproduzieren, was Sunden publiziert hatte. Unser erstes Ziel war die Darstellung gynäkologischer Tumoren, z.B. Myome und Ovarialtumoren. Hierbei waren wir rasch erfolgreich (Abb. [4]). Wir wunderten uns allerdings zunächst, dass die Binnenstruktur der Myome nicht zur Darstellung kamen, bis wir lernten, mit dem unter dem Kläppchen verborgenen Regulierknopf "Verstärkerschwelle" zu spielen. Durch Senkung der Verstärkerschwelle wurden nun auch Binnenstrukturen sichtbar (Abb. [5] ), und zwar besser als auf den Bildern von Sunden, der ja mit einer Speicherröhre arbeitete. Nachdem das neue Gerät zunächst von manchen Kollegen mit Skepsis oder gar Spott betrachtet worden war, änderte sich deren Einschätzung, als es mir gelang, bei einer 81-jährigen, adipösen Patientin eindeutig einen Ovarialtumor darzustellen, der vorher selbst in Narkose nicht getastet worden war.

Abb: 4 Echogramm eines Myoms (Querschnitt) aus dem Jahr 1965. Die Zeilenabstände des Rasters auf diesem und den folgenden Abb. entsprechen einer Entfernung von 2 cm innerhalb des Körpers. Bei hoher Verstärkerschwelle erscheint der Tumor echoleer. - Man beachte auch die gute Darstellung der Schichten der Bauchdecke. - Oben ein Längsschnitt des Operationspräparates.

Echogram of a myoma (cross section) from 1965. The line spacing of the grid in this and the following image represents a distance of 2 cm in the body. When the enhancement threshold is set high, the tumour appears anechoic. - Notice the precise depiction of the different layers of the abdominal wall. - Above: longitudinal section of the surgical specimen.

Abb: 5 Sonogramm eines soliden Ovarialtumors. Deutliche Binnenstruktur des Tumors bei niedriger Verstärkerschwelle. Der Tumor besitzt eine gute Schallleitungsfähigkeit, so dass seine Hinterwand sowohl bei Einstellung 4,5 des Tiefenausgleichs (unten) als auch bei Einstellung 0 (oben) deutlich dargestellt wird.

Sonographic image of a solid ovarian tumour. Distinct internal structure of the tumour at low enhancement threshold. The tumour displays good sound conduction, so that its dorsal wall is depicted clearly when depth gain correction is set at 4,5 (lower image) as well as at 0 (upper image).

Unser zweites Ziel war die Diagnostik in der 2. Schwangerschaftshälfte. - 1965 wurde in unserer Klinik bei ca. 10% aller zur Entbindung eingewiesenen Frauen eine Röntgenuntersuchung durchgeführt. Typische Fragestellungen waren: Zwillinge? Intrauteriner Fruchttod? Hydrocephalus? Anenzephalus? Unklare Lage des Kindes. Nach und nach stellten wir fest, dass sich diese Fragen zum großen Teil auch durch eine Ultraschalluntersuchung beantworten ließen. Nur eine Beckenmessung war nicht möglich.

Nach 8 Wochen wurde die erste Erprobungsphase beendet und das Gerät nach Erlangen zurückgeholt. Unser - vorwiegend positives - Resümee stellten wir am 10. November 1965 in der Med. Gesellschaft in Münster vor. Die Firma Siemens war dadurch ermutigt, die Entwicklung des neues Gerätes fortzuführen, so dass wir ab dem 1. März 1966 nochmals für 3 Monate Gelegenheit bekamen, die Erprobung fortzusetzen.

In der zweiten Schwangerschaftshälfte ergaben sich jetzt neue diagnostische Möglichkeiten. In jener Zeit hatten wir noch viele Schwangere mit Rhesusinkompatibilität zu betreuen. Die Techniken der diagnostischen Amniozentese und der intrauterinen, intraperitonealen Bluttransfusion wurden entwickelt. Dabei erhob sich die Frage, ob man im Ultraschallbild nicht die Plazenta darstellen könne. Wir versuchten es - und es klappte. Nun wurde vor jeder Amniozentese und jeder intrauterinen Transfusion eine Plazentalokalisation mittels Ultraschall vorgenommen. Dabei beobachteten wir erstmals bei schwerer Rhesus-Inkompatibilität eine hydropische Verdickung der Plazenta (Abb. [6]) und die Zeichen eines Hydrops des Kindes (Aszites und Doppelkontur am Kopf infolge der ödematösen Verdickung der Haut, Abb. [7]). Ein intrauteriner Fruchttod war wie im Röntgenbild nach einigen Tagen an einer Deformierung des kindlichen Schädels zu erkennen (Abb. [8]). Aber wir entdeckten plötzlich auch ganz neue Möglichkeiten des Realtime-Verfahrens: Wir konnten im Ultraschallbild Bewegungen des Kindes und seinen Herzschlag beobachten. Und so konnten wir einen intrauterinen Fruchttod nicht wie bisher erst nach mehreren Tagen, nach Auftreten der Mazerationszeichen erkennen, sondern sofort, nämlich durch die Beobachtung des Herzstillstandes.

Abb: 6 Stark verdickte Plazenta bei schwerer Rhesusinkompatibilität (Hydrops placentae).

Highly thickened placenta in a case of severe Rhesus-incompatibility (placental hydrops).

Abb: 7 Kindlicher Schädel mit Doppelkontur infolge Hydrops bei schwerer Rhesus-Erythroblastose. 30. Schwangerschaftswoche.

Fetal head displaying a double contour due to hydrops from severe Rhesus-erythroblastosis (30th gestational week).

Abb: 8 Schädel eines infolge einer schweren Gestose intrauterin in der 33. Woche abgestorbenen Kindes. Deformierung des Schädels infolge Mazeration.

Fetal skull after intra-uterine death in the 33rd week due to severe gestosis. The skull has been deformed by maceration.

An die Möglichkeit, im Realtime-Bild Bewegungen zu beobachten, hatte Soldner bei der Entwicklung des Gerätes noch nicht gedacht. Nachdem wir in der zweiten Schwangerschaftshälfte so atemberaubende Ergebnisse erzielt hatten, setzten wir das Gerät zunehmend auch in der ersten Schwangerschaftshälfte ein. Krause und Soldner hatten uns versichert, dass mit der niedrigen zugeführten Ultraschallenergie keine Schäden beim Embryo verursacht werden könnten. Auch Sunden war aufgrund seiner Literaturrecherche, eigener Erfahrung und eigener Tierexperimente zu dem Ergebnis gekommen, dass diagnostischer Ultraschall keine Schäden am Embryo und an den Ovarien verursache.

Der schwangere Uterus war damals vor der 20. Schwangerschaftswoche diagnostisch noch ein "schwarzes Loch". Der Embryo bzw. Fetus war weder darstellbar, noch war sein Herzschlag so früh festzustellen. Und Bewegungen des Kindes werden von der Mutter ja erst ab etwa der 20. Woche wahrgenommen.

Schon bald konnten wir 1966 während der zweiten Erprobungsphase den Embryo ab der 12. Woche p.m. darstellen und seine Bewegungen beobachten; die Herzaktion ließ sich ab der 13. Woche erkennen. Wir konnten mit Ultraschall eine Zwillingsschwangerschaft schon in der 17. Woche diagnostizieren (Abb. [9]) und differenzialdiagnostisch von einer Blasenmole (Abb. [10]) unterscheiden. Auch Messungen des kindlichen Schädels waren mit dem neuen Ultraschallgerät bereits ab der 13. Woche möglich, wodurch die Bestimmung des Schwangerschaftsalters genauer wurde, als wenn - wie bisher publiziert - die Messung erst nach der 30. Woche vorgenommen wurde.

Abb: 9 Die Köpfe von Zwillingen in der 17. Woche.

The heads of twins in the 17th week.

Abb: 10 Blasenmole in der 18. Woche p.m.

Hydatidiform mole in the 18th week.

Unsere neuen Erkenntnisse über die Bedeutung der Ultraschalldiagnostik für die Geburtshilfe wurden 1967 publiziert. Danach entschied sich die Firma Siemens, eine kleine Serie des neuen Gerätes zu bauen. Es erhielt den Namen "Vidoson", 1967 konnten wir die Nr. l in Betrieb nehmen. Außer einigen anderen Verbesserungen war auf unser Drängen hin die Eindringtiefe auf 15-16 cm vergrößert worden.

Das Vidoson war in unserer Klinik inzwischen allgemein als eminent wichtiges diagnostisches Instrument anerkannt. Die Untersuchungsfrequenz stieg von Jahr zu Jahr, während die Zahl der Röntgen-Schwangerschaftsaufnahmen um über 90% abnahmen. Da die Kollegen der Med. Klinik von der Existenz der neuen diagnostischen Möglichkeit gehört hatten, kamen sie auch zunehmend häufig mit Patienten, die eine vergrößerte Leber und/oder Milz hatten, Aszites oder einen Pericarderguss. So blieb unsere diagnostische Tätigkeit nicht auf gynäkologische Fälle beschränkt (Abb. [11]). Das Vidoson wurde ab etwa 1967 auch in anderen deutschen Frauenkliniken eingesetzt, z.B. in Aachen, Essen, Frankfurt, München und Tübingen.

Abb: 11 Vergrößerte Milz bei Leberzirrhose.

Enlarged spleen in a case of cirrhosis of the liver.

1969 fand in Wien der erste Ultraschall-Weltkongress statt. Dort trugen 13 gynäkologisch-geburtshilfliche Arbeitsgruppen aus aller Welt ihre Ergebnisse mit der Schnittbilddiagnostik vor. Nur 3 von ihnen arbeiteten zu dieser Zeit mit dem Vidoson, alle anderen mit Compound-Geräten. Und so entstand eine lebhafte Diskussion über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden, die noch etwa 10 Jahre anhielt, bis sich das Realtime-Verfahren allgemein durchsetzte.

In Wien lernte ich 1969 auch Herrn Rettenmaier kennen, den Pionier der Vidoson-Anwendung auf internistischem Gebiet. Er trug dort seine Untersuchungsergebnisse über normale und krankhafte Ultraschallreflexionen in der Leber vor. Danach hatte er heftigen Streit mit den Anwendern der Compound-Technik mit Speicherröhre, welche die normale Leber echoleer fanden, während Rettenmaier mit dem Vidoson auch in der normalen Leber ein Echomuster fand. Rettenmaier bezeichnete später die fehlende Darstellung von Grauwerten als einen Geburtsfehler der Speicherbild-Technologie, welcher erst 1977 durch eine neue Grauwerttechnik des Compoundscan-Verfahrens beseitigt wurde.

Und wie ging es weiter?

Das Vidoson fand nach 1969 weite Verbreitung in der Frauenheilkunde und der Inneren Medizin, vorwiegend in Deutschland, dagegen nicht im anglo-amerikanischen Raum. Es wurden über 3000 Geräte produziert. Das Ende der Vidoson-Ära begann sich 1975 abzuzeichnen, als auf dem ersten Europäischen Ultraschall-Kongreß in München von der Firma ADR das erste serienmäßig hergestellte Gerät mit einem elektronischen Linear-Array vorgestellt wurde. Die Firma Siemens reagierte darauf mit einer weiteren Verbesserung des Vidosons. Das neue Vidoson 735 konnte dann aber nicht mehr lange mit den billigeren und handlicheren Geräten mit elektronischer Abtastung konkurrieren. Etwa 1980 wurde die Produktion des Vidosons eingestellt.

Es bleibt aber das Verdienst von Richard Soldner, dass er weltweit als erster die Vorteile der Realtime-Schnittbild-Diagnostik gesehen und seine Idee in die Tat umgesetzt hat. Im vergangenen Jahr hat er in Würdigung seiner Arbeit von der ISUOG (International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology ) die Ian Donald Medal for Technical Development erhalten. - Ich persönlich bin dankbar, dass ich bei der Geburt der Realtime-Sonographie auf dem Gebiet der Frauenheilkunde Geburtshilfe leisten durfte.

Literaturhinweise beim Autor

Hans-Jürgen.Holländer, Dinslaken, Email: [e-mail]

Die Ultraschallaufnahmen stammen alle aus den Jahren 1965-1967.

40 Years of Real-Time Ultrasound Diagnostics

This lecture on the occasion of the opening of the "Ultraschallkoje" in the German Roentgen museum was given by Professor Hans Hans-Juergen Holländer.

Dear colleagues,

On the occasion of the opening of the sonography department of the Röntgen museum in Remscheid-Lennep Professor Lutz has invited me to inform you about the beginnings of real-time ultrasound.

A gynaecologist myself, I feel obliged to the father of gynaecological and obstetric sonography, Ian Donald, and I would like to look back on his work. In 1955 he started to examine gynaecological tumours in Glasgow and first published his findings in 1958. Like other pioneers of ultrasound diagnostics as De Vlieger in neurology in 1957 and Edler and Hertz in cardiology, he first used a tool for material testing in a one-dimensional mode. This is also a real-time method.

In the end-fifties and beginning of the sixties, two-dimensional ultrasound appliances with or without water coupling were developed in several places on different continents. These appliances used a so-called cathode-ray tube, in which a sectional image of the area examined was stored during the scanning procedure over a time of one to two minutes. As you can tell, this procedure was time-consuming, and the images produced by the cathode-ray tube were of high contrast, black and white, without gray-scaling. Due to the low speed of image formation, motion artefacts were also produced.

In addition to scanning of gynaecological tumours and the pregnant uterus, examinations of the female breast were also carried out at this time, especially in Japan and the USA. The differential diagnosis of breast tumours reached an accuracy of 90 %. This method was no competition for x-ray mammography at the time, however, due to poor resolution, the absence of gray-scaling and the amount of time required for the examination.

This problem motivated young engineer Richard Soldner, working for Siemens in Erlangen. Between 1962 and 1964, he constructed an appliance which could produce an image frequency of 10, later up to 16 images per second with the help of automatic scanning. The image could therefore be observed directly on the screen, in real-time. The disadvantages of the cathode-ray tube could thus be avoided, and gray- scaling could be used. Scanning was also quick, so that the female breast could be examined in multiple sectional planes within a few minutes. The machine therefore fulfilled some of the criteria for screening examinations of carcinomas of the breast, which was Soldner's idea. As the scanner was meant to be used for the female breast, a penetration depth of 12 cm was usually adequate. A sufficiently long water-coupling device helped to position the image far enough away from the scanner and out of the zone of so-called reverberation echoes.

A first test of this scanner in the university hospital of Würzburg in 1962 did not meet the expectations. After some improvements, the scanner was taken to the university hospital of gynaecology in Göttingen, where measurements of the bony pelvis through one-dimensional A-mode ultrasound had been carried out for some time. Soldner's scanner, however, was not suitable for measurements of the pelvis, either. During the search for suitable applications the scanner was then taken to the gynaecological university hospital in Münster for assessment , since a doctor of this hospital, Dr. P. Weiser, had been inquiring at Siemens in 1964 about the possibilities of using ultrasound for abdominal examinations. Also, a senior doctor of this department, Prof. Dr. D. Hofmann, had family connections with Siemens.

On 29th July, 1965, the scanner was delivered by Mr. Soldner and the head of his laboratory, Dipl.-Ing. W. Krause. I was the youngest trainee doctor at the time, and as I did not yet have my own working field, I was assigned to test this scanner. The scanner, which was later named "Vidoson", consisted of three parts: a mobile x-ray support, which had a monitor on the left (a modified appliance for material testing -System Krautkrämer-) with a photographic unit attached to it, and, on the right, an arm which could be moved in three dimensional planes, carrying the ultrasound transducer which had been developed by Soldner (Fig. [1]).

The scanning principle is explained in Fig. [2]: The acoustic source turns inside a water-bath in the focus of a parabolic mirror. The sound impulses are directed towards the parabolic mirror and, after being focused, get reflected onto the foil which closes off the water-bath. When the acoustic source turns, a parallel shift of the ultrasonic pulse reflected off the parabolic mirror occurs. The ultrasonic impulses therefore enter the body below the foil parallel to each other. On the way back, the echoes thus reach the transducer, which is switched from emission to reception mode after each pulse emission.

The image frequency was about 16 per second. The length of the scanning field measured around 13-14 cm, and penetration depth reached down to a maximum of12 cm in the first prototype tested by us. (Penetration depth was later increased to 16 cm and eventually even to 20 cm.) The scanner worked with an ultrasound frequency of 2,5 MHz. The pulse duration was 1 µsec. According to Siemens, the average ultrasound intensity was around 3mW/cm², the intensity of the single impulse about 10 Watt/cm². An automatic lateral movement of the pulse generator within the transducer (Fig. [3]) could achieve a parallel shift of the sectional plane of up to 3,5 cm without actually moving the probe. This assisted in finding the most useful sectional plane.

Three regulator dials were available: the first for echo enhancement, the second for depth gain correction, the third for enhancement threshold. The first machines had these knobs hidden away on the side of the monitor, covered by a flap.

Accompanying the scanner was a lengthy publication by Sundén who had worked with Donald for a period of time and finally compiled a dissertation in Lund, based on his experience with the compound scanner which Donald and colleagues had designed in Glasgow. This helped us to understand the scope and the limitations of compound sonography.

Left to our own device with this scanner, we first tried to reproduce Sundén's results. Our 1st goal was the imaging of gynaecological tumours like myomas and ovarian tumours. We were soon successful (Fig. [4]), but were wondering why we could see no internal structure inside the myomas. Only later we learned to play around with the regulator dial "enhancement threshold" which was hidden underneath a flap. By reducing the threshold we managed to visualise internal structures, as well (Fig. [5]), partly even better than Sundén, who used a cathode-ray tube. After some colleagues had first viewed the new scanner with scepticism and even laughed about it, they revised their attitude after I managed to demonstrate an ovarian tumour in a 81-year-old overweight patient which had not previously been diagnosed even through palpation under general anaesthetic.

Our 2nd goal was diagnostics in the second part of pregnancy. In 1965 about 10% of women being admitted for delivery were x-rayed in our hospital. The typical questions were: twins?, intrauterine death?, hydrocephalus?, anencephaly?, uncertain fetal position. We came to realise that most of these questions could also be answered through ultrasound. Measuring the pelvis, however, was not possible.

After eight weeks, the first testing phase was finished, and the scanner was taken back to Erlangen. We presented our -mostly positive- conclusions to the Medical Society in Münster on 11th Nov., 1965. This encouraged Siemens to keep on working on the design of a new scanner, and we could therefore continue our tests for a further 3 months, starting on 1st March, 1966.

New diagnostic possibilities developed for the second half of pregnancy. We had to handle many pregnancies with Rhesus-incompatibility in those times, and techniques of diagnostic amniocentesis and intrauterine, intraperitoneal blood transfusions were being developed. We therefore wondered whether it was possible to sonographically visualise the placenta, which proved to be successful. Consequently, we routinely located the placenta before each amniocentesis and each intrauterine transfusion. We then observed for the first time a hydropic thickening of the placenta in the case of severe Rhesus-incompatibility (Fig. [6]), and also signs of fetal hydrops (ascites and double contour of the skull due to an oedematous thickening of the skin, Fig. [7]). Similar to the appearance on x-ray, intrauterine death could be diagnosed from deformation of the fetal head after several days. (Fig. [8]). But we also suddenly discovered completely novel potentials of real-time ultrasound: we could observe fetal movements and heartbeat. It was therefore possible to diagnose intrauterine death immediately on the basis of cardiac arrest, without having to wait for the appearance of signs of maceration after several days.

When developing the scanner, Mr. Soldner had not been aware of the possibility of observing movement with the real-time method.

After having achieved such breath-taking results in the second half of pregnancy, we went on to using the scanner in the first half of pregnancy, as well. Krause and Soldner had assured us that the low ultrasonic energy employed could not harm the embryo in any way. Sundén had come to the same conclusion on the basis of his research of the literature and his own experience as well as his animal experiments, and he was certain that diagnostic ultrasound did not cause any damage to embryos and ovaries.

The pregnant uterus before the 20th week of pregnancy was still a diagnostic black hole in those times. The embryo or fetus was not visible, and neither could their heartbeat be detected this early. As we know, fetal movements can only be sensed by the mother from the 20th week onwards.

During this second testing period we were soon able to visualise the embryo from the 12th week onwards and watch its movements; the heartbeat could be detected from the 13th week on. We were able to diagnose a twin pregnancy in the 17th week (Fig. [9]) and differentiate this from a hydatidiform mole (Fig. [10]).

Measurements of the fetal head were also possible with this new ultrasound scanner from the 13th week onward. Determining gestational age thus became much more precise than before, where, as published, measuring could only be performed after the 30th week. Our new findings about the importance of ultrasound for obstetric diagnostics were published in 1967. As a result, Siemens decided to build a small series of this new machine named "Vidoson", which we could then start using in 1967. In addition to a few improvements penetration depth had been increased to 15-16 cm at our request.

In the mean time, the Vidoson had been recognised as an immensely important diagnostic tool in our hospital. Examination frequency increased year after year, whereas x-ray imaging during pregnancy decreased by more than 90%. As the colleagues from the medical department had heard about the existence of this new diagnostic method, we were sent more and more patients with hepatomegaly and/or splenomegaly, with ascites or pericardial effusions. Our diagnostic work was therefore not limited to gynaecological cases (see Fig. [1l]).

From 1967, the Vidoson was used in other German gynaecological hospitals, i.e. Aachen, Essen, Frankfurt, Munich and Tübingen. In 1969 the first World Congress of Ultrasound took place in Vienna. 13 groups from gynaecological-obstetric departments from all over the world presented their results of sonographic imaging. Only 3 of those used the Vidoson, whereas the rest worked with compound scanners. A lively discussion unfolded therefore about the advantages and disadvantages of these different methods. This discussion went on for the next ten years, until finally real-time ultrasound was generally accepted.

In Vienna I also met Dr. Rettenmaier, the pioneer of Vidoson-imaging in internal medicine. He presented his results of normal and pathological ultrasound reflections of the liver. Subsequently, he got into serious arguments with the people using compound scanners with acathode-ray tube, as they found the liver to be hypoechoic, whereas Rettenmaier could demonstrate echo patterns inside the normal liver using the Vidoson. Later on, Rettenmaier characterised the absence of gray scaling as the "birth defect" of cathode-ray tube technology, which could only be improved in 1977 by introducing a new gray scaling technique into compound technology.

And how did it go on?

The Vidoson was widely used in gynaecology and internal medicine mainly in Germany after 1969, but not in the Anglo-American countries. More than 3000 units were produced. The end of the Vidoson era approached in 1975, when the company ADR presented the first serially produced scanner equipped with a linear array at the first European Congress of Ultrasound in Munich. Siemens reacted by improving the Vidoson. The new Vidoson 735 could not compete much longer with the cheaper and more easily manageable devices with electronic scanning, and therefore production of the Vidoson was terminated around 1980.

Richard Soldner must still be given credit for being the first in the world to recognise the advantages of real-time ultrasound and put his ideas into action. Last year he was awarded the Ian Donald Medal for Technical Development as an appraisal of his work by the ISUOG (International Society for Technical Development of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology). - I am personally grateful for being allowed to assist in the birth of real-time ultrasound in the field of gynaecology and obstetrics.

H.-J. Holländer, Dinslaken, Email: [e-mail]

These sonographic images were all recorded between 1965 and 1967.