Ein Stethoskop ist ein Werkzeug, das es Menschen ermöglicht, Geräusche in einem Objekt zu hören, und ein Doppler-Stethoskop ist eine besondere Variante. Normale Stethoskope, die von vielen Medizinern verwendet werden, verstärken den vom Objekt erzeugten Schall. Ein Doppler-Stethoskop hingegen kann Schallwellen in den Körper senden und die Frequenz registrieren, mit der sie zurückprallen. Die Frequenzverschiebung eines sich bewegenden Objekts, wie beispielsweise des Herzens in der Brust einer Person oder eines Krankenwagens, der auf einen Verkehrsknotenpunkt zufährt, wird als Doppler-Effekt bezeichnet. Im Vergleich zu einem normalen Stethoskop ist ein Doppler-Stethoskop in Umgebungen mit hohen Umgebungsgeräuschen, wie beispielsweise in einem Hubschrauber, nützlicher.
Schall breitet sich in einer Welle aus und kann verschiedene Frequenzen haben. Eine Frequenz ist die Häufigkeit, mit der sich eine einzelne Welle in einem bestimmten Zeitraum wiederholt. Schall wird in Hertz (Hz)-Einheiten gemessen, die einzeln einen vollständigen Wellenzyklus pro Sekunde darstellen. Menschen können normalerweise Geräusche im Bereich von 20 bis 20,000 Hz hören, aber die Geräusche, die der Körper macht, liegen typischerweise zwischen 100 und 200 Hz. Zu diesen Geräuschen gehören Herzschlag und Atmung, die beide im Wesentlichen durch die Bewegung der beteiligten Organe verursacht werden. Das Herz zieht sich zusammen und entspannt sich, um Blut zu pumpen, und die Lunge dehnt sich aus und zieht sich zusammen, um Luft aufzunehmen.
Herkömmliche Stethoskope werden auf die Haut gelegt und der Arzt hört dann auf die verstärkten Geräusche, die der Körper macht. Ein Doppler-Stethoskop wird ebenfalls am Körper platziert, erzeugt jedoch Schall im Ultraschall-Frequenzbereich und sendet diese Wellen in den Körper. Ultraschall bezieht sich auf alle Geräusche, die über der oberen Hörgrenze von 20,000 Hz für den Menschen liegen. Obwohl der Arzt den Ultraschall nicht hören kann, der von den relevanten Organen zurückprallt, wandelt das Doppler-Stethoskop den Ultraschall in ein akustisches Signal um, das der Arzt hören kann.
Für das Doppler-Stethoskop sind nur sich bewegende Körperteile wie Lunge und Kreislauf geeignet, da für den Doppler-Effekt eine Bewegung des jeweiligen Objekts erforderlich ist. Wenn ein Geräusch erzeugendes Objekt näher an alles kommt, was ihm zuhört, wird die Frequenz des gehörten Geräuschs höher; Wenn sich das Objekt weiter entfernt, wird es niedriger. Dieser Effekt wird von Rettungsdiensten genutzt, wo Sirenen anders klingen, wenn sie näher kommen oder sich entfernen.
Wenn der Ultraschall vom beweglichen Teil zurückprallt, ändert sich seine Frequenz, je nachdem, wie weit das Teil zu diesem Zeitpunkt entfernt ist. Zum Beispiel ist eine entleerte Lunge weiter von der Vorderseite des Brustkorbs entfernt als eine aufgeblasene Lunge, und daher erkennt der Ultraschall die Frequenzänderung. Wenn es die Änderung registriert, ändert es das hörbare Geräusch, das der Arzt hört.
Gegenüber herkömmlichen Stethoskopen hat das Doppler-Stethoskop einen wesentlichen Vorteil. Es hört den Ultraschall, den es selbst produziert, und hört die meisten Geräusche, die bereits in der Umgebung vorhanden sind, nicht. An lauten Orten wie einem Rettungshubschrauber oder in Kampfsituationen liefert das Doppler-Stethoskop ein genaueres und klareres Bild des Gesundheitszustands eines einzelnen Patienten. Es hat auch Anwendungen im fetalen Ultraschall, wo es verwendet werden kann, um den Herzschlag eines Babys im Mutterleib zu erkennen.