Innenleben offen gelegt

Ob für Schwangerschaftsvorsorge, Organuntersuchungen, Tumor- oder Blutflussanalyse – die unkompliziert erscheinenden Ultraschalluntersuchungen haben sich durchgesetzt. Bislang benötigt der Arzt jedoch für jede dieser Untersuchungen ein eigenes Ultraschallgerät. Dr. Rainer Schmitt und sein Team am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert entwickelten eine modulare Ultraschall-Diagnose-Plattform, die unterschiedlichste Untersuchungen auswerten kann. Für eine kleine Start-Up-Firma in Taiwan wird das System modifiziert, um eine neue Gerätegeneration mit verbesserten diagnostischen Eigenschaften für den asiatischen Markt bereitzustellen.

»Bei der Ultraschalluntersuchung werden über den Sensorkopf Schallwellen in den Körper geschickt. Treffen diese auf Grenzflächen zwischen verschiedenen Gewebearten, z.B. zwischen Adern und Organen, werfen sie bestimmte Echos zurück«, erklärt Peter K. Weber vom IBMT. »Anhand dieser akustischen Daten werden die Bilder erstellt, die der Arzt für die Diagnose verwendet.« Das Gerät aus dem IBMT verfügt über eine frei programmierbare Sende- und Empfangselektronik, so können die für die einzelnen Untersuchungsmethoden benötigten unterschiedlichen Schallsignale erzeugt und verarbeitet werden. Ein universeller Scan-Konverter sorgt dafür, dass die empfangenen Signale anatomisch richtig dargestellt werden. Weitere Vorteile: Alle Arten von Sensorköpfen können angeschlossen werden. Inhomogenitäten im Gewebe – sie sind im Ultraschallbild als graue Flecken zu sehen und beeinträchtigen Bildqualität und Diagnose – können vermieden werden. Das gelingt durch die Arraytechnik, bei der sich der Sensorkopf aus vielen kleinen Einzelelementen zusammensetzt. Diese können elektronisch so angesteuert werden, dass, wie bei einem Parabolspiegel, ein Fokuspunkt entsteht. An diesem Punkt sind die Bilder am schärfsten. Fokus und Ultraschallstrahl lassen sich im Körper beliebig verschieben und bewegen, so dass das Gewebe Punkt für Punkt abgetastet und ein exaktes Ultraschallbild erzeugt wird.

Mit Ultraschallverfahren lassen sich Strukturen innerhalb des Körpers abbilden, aber auch der Blutfluss in Gefäßen und Organen farblich codiert darstellen. So können etwa Herzfehler wie unzureichend schließende Klappen oder Blutrückfluss schnell und zuverlässig diagnostiziert werden. Die Technik erschließt auch ganz neue medizinische Anwendungsgebiete, etwa die intraoperative Navigation bei minimalinvasiven Operationen. Das Operationsgebiet kann von außen, ohne einen zusätzlichen Eingriff abgebildet und beobachtet werden.