Feine Echos aus dem Körper

Suchten die Pioniere vor Jahrzehnten noch in schattenhaften Konturen des Körperinneren, so liefert Ultraschall heute Bilder und Filme hoher Auflösung. Inzwischen kann die Geschwindigkeit des Blutes gemessen oder die Verkalkung von Arterien beurteilt werden: Ist die Gefäßwand weniger elastisch, dehnt sie sich unter dem Einfluss des pulsierenden Blutdrucks nur noch wenig. Längenänderungen von unter einem Millimeter in Echtzeit messen zu können, stellt höchste Herausforderungen an die Ultraschallköpfe und die elektronische Verarbeitung der Echosignale. Bei modernen Geräten wird der Schall nicht einfach wie bei einem Lautsprecher kegelförmig abgestrahlt – vielmehr sendet der Kopf einen fokussierten und schwenkbaren Strahl aus. An Gewebestrukturen wie einer Gefäßwand wird er reflektiert und erreicht die Empfangssensoren des Kopfes. Signallaufzeit, -intensität und -richtung liefern die Informationen, aus denen Soft- und Hardware ähnlich wie beim Fernseher punkt- und zeilenweise ein Bild aufbauen.

Wie der Ultraschallstrahl geformt werden kann, erläutert Peter Weber vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT: »In die Ultraschallköpfe ist ein Feld – Fachleute nennen es Array – von bis zu 256 Piezoelementen eingebaut, die einzeln angesteuert werden und im Takt angelegter Wechselspannungen schwingen. Werden die Frequenzen und Amplituden richtig aufeinander abgestimmt und dynamisch gesteuert, so überlagern sich die einzelnen Ultraschallwellen zu einem weniger als ein Millimeter schmalen und lenkbaren Strahl.«

Weber und seine Arbeitsgruppe »Ultraschall-Systementwicklung« verfügen über ein Gerät, mit dem dieser Strahl besonders flexibel geformt und gelenkt werden kann und dessen Auflösungsvermögen neue Maßstäbe setzt. Der Grund: Soft- und Hardware von DiPhAS – dem Digital Phased Array System – verarbeiten alle Signale durchgängig digital und damit präzise und reproduzierbar. Es ist zudem in der Lage, bis zu 25 Einzelbilder pro Sekunde aufzunehmen. Abgespeicherte Datensätze wie die eines schlagenden Herzens können für spätere Auswertungen jederzeit wieder aufgerufen werden.

Die Zulassung als medizinisches Diagnosegerät haben Weber und seine Mitarbeiter bereits beantragt. Auf der MEDTEC in Stuttgart ist DiPhAS erstmals auf einer Messe zu sehen. Vom 18. bis 20. März können Fachleute in Halle 4 am Stand 617 tiefere Einblicke gewinnen und sich von der Leistungsfähigkeit des Systems ein klares Bild machen.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Peter Weber
Telefon 0 68 94 / 9 80-2 27
Fax 0 68 94 / 9 80-4 00

Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Ensheimer Straße 48
66386 St. Ingbert