Kabelloser Ultraschall

Um Ultraschall kabellos durchführen zu können, bedarf es einer drahtlosen Datenübertragung. Die Übertragung wird mit dem Funkstandard WiFi oder WiFi-Direct gewährleistet, wobei einige Ultraschallgeräte auch mit Bluetooth ausgerüstet sind.

Was ist kabelloser Ultraschall?

Kabelloser Ultraschall” (wireless Ultraschall) ist ein umgangssprachlicher Ausdruck für Ultraschallgeräte, deren Datenübertragung zum Anzeigegerät (Smartphone, Tablet, iPad, Laptop) ohne Kabel per WiFi (-Direct) erfolgt. Vor allem mobile Handheld-Ultraschallgeräte bieten diesen Mobilitätsvorteil, wobei einige Handhelds auch auf ein USB-Kabel angewiesen sind.

Warum nutzen kabellose Ultraschallscanner WiFi-Direct?

Gängige kabellose Ultraschallscanner nutzen für die drahtlose Datenübertragung sowohl WiFi als auch WiFi-Direct. Der große Vorteil von WiFi-Direct ist, dass Ultraschallgerät und Anzeigegerät über eine direkte und verschlüsselte Peer-to-Peer Verbindung miteinander kommunizieren können, ohne dass ein zentraler Access Point, Router oder Hotspot zwischengeschaltet werden muss. Genauer gesagt übernimmt der Scanner selbst die Funktion des Access Points.

Per WiFi-Direct kann ein drahtloses Netzwerk zwischen den beteiligten Geräten ohne Verbindung zum Internet hergestellt werden. Das ist vor allem beim Point Of Care Ultraschall (POCUS) außerhalb der Praxis/Klinik bzw. in einer Umgebung, in der kein sicherer Access Point verfügbar ist, von großer Bedeutung. Verbindet sich der kabellose Ultraschallscanner mit einem nicht vertrauenswürdigen Netzwerk, dann könnten Dritte Zugriff auf die Geräte-Kommunikation bekommen und u. U. böswillige Aktionen durchführen. Mit WiFi-Direct kann dieses Szenario verhindert werden. Auch in einer klinischen Umgebung kann WiFi-Direct von Vorteil sein, z. B. dann, wenn das WLAN-Netzwerk aus technischen Gründen nicht mehr funktioniert. In diesem Fall hat das keine negativen Auswirkungen auf die Ultraschalluntersuchung, denn Ultraschallgerät und Anzeigegerät können trotzdem weiter miteinander kommunizieren.

Kabelloser Ultraschall mit WiFi-Direct hat zudem den Vorteil, dass es keine Beeinträchtigung durch hohen Netzwerk-Verkehr gibt, verursacht bspw. durch andere Netzteilnehmer. Eine hohe Netzwerklast bei normaler WiFi-Verbindung könnte zu einer reduzierten Bildrate und Bildqualität führen.

Warum nutzt man kein Bluetooth für die Datenübertragung?

WiFi-Direct bietet WPA2-Verschlüsselung (Wi-Fi Protected Access 2) mit einer AES 256-Bit Verschlüsselung (Advanced Encryption Standard) und ist damit sicherer als Bluetooth. Bluetooth 4.0 unterstützt nur eine AES 128-Bit Verschlüsselung. Zudem erfolgt die Datenübertragung via WiFi-Direct mit bis zu 54 MBit/s schneller als Bluetooth (bis zu 25 Mbit/s).

Das Bluetooth-Signal (und WiGig, 802.11ad) nutzt das 2,4-GHz Band und ist anfällig für Interferenzen und Verbindungsstörungen, wenn sich Objekte zwischen Ultraschallgerät (Sender) und Anzeigegerät (Empfänger) befinden. Im schlimmsten Fall wird die Verbindung unterbrochen und Ultraschallbilder können nicht begutachtet werden. Die 5 GHz WiFi-Technologie ist dahingehend robuster. Zudem hat 5 GHz WiFi (802.11) im Gegensatz zu 2,4 GHz den Vorteil, dass es mind. 8 statt 3 überlappungsfreie DFS-Kanäle (Dynamic Frequency Selection) bietet. Kabellose Geräte “konkurrieren” miteinander um die Kanäle. Dass alle 8 Kanäle eine hohe Netzwerklast haben, ist eher unwahrscheinlich, selbst bei stark besuchten Veranstaltungen oder Kongressen.

Dennoch hat Bluetooth seine Daseinsberechtigung und einige Handhelds, wie z. B. die Ultraschall-Geräte von Clarius oder das Vscan Air von GE, nutzen diesen Funkstandard. Konkret handelt es sich um Bluetooth LE, wobei LE für Low Energy steht. Diese Verbindung ist energiesparsamer als WiFi und erlaubt einen Stromsparmodus. Das ist wichtig, da die Lebensdauer eines Handheld-Akkus auf ca. 1 Stunde begrenzt ist. Beim Öffnen der entsprechenden Ultraschall-App des jeweiligen Herstellers, werden die verfügbaren, per Bluetooth LE verbundenen Ultraschallscanner sofort angezeigt. Wird dann der entsprechende Scanner ausgewählt, wechselt dieser über die OOB-Methode (Out-of-Bounds) von der energiesparenden Bluetooth- auf die leistungsstarke WiFi-Verbindung. Zusammengefasst erleichtert Bluetooth die Identifikation und Kopplung des kabellosen Ultraschallgerätes, während WiFi für den eigentlichen Betrieb genutzt wird.

Welche Geräte bieten kabellosen Ultraschall?