„Hybridecho“ Dresden will Auflösung bei Ultraschall-Untersuchungen drastisch verbessern

Dresden, 16. September 2024. Wer schon einmal das Ultraschall-Bild eines werdenden Kindes im Mutterleib gesehen hat, wird sich sicher daran erinnern: Bei allem Enthusiasmus über kommende Elternfreuden war da mehr „Ahnen“ als „Sehen“ im Spiel, weil die Aufnahmen meist eher verrauscht und unscharf sind. Dresdner Forscher wollen das gemeinsam ändern: Die Nachwuchswissenschaftler haben sich als interdisziplinäres „Hybridecho“-Team mit namhaften Technologie-Unternehmen zusammen getan, um eine neue Generation superscharfer Ultraschall-Scanner zu bauen, die 1000 mal weniger Rauschen bei weit höherer Auflösung bei solchen Aufnahmen erreichen sollen.

Ausgründung als Gerätehersteller aus der Uni Dresden geplant

Wenn sie damit die Serienreife geschafft haben, will das neunköpfige Kollektiv eine Firma aus der Uni Dresden ausgründen. Die soll dann die neue Ultraschall-Technologie im gesamten Medizinsektor auszurollen: von Schwangeren-Untersuchungen über die Kropf-Erkennung und die Suche nach Pankreas-Entzündungen bis hin zum Kampf gegen Krebs, der in Zukunft dank schonender, aber sehr präziser Ultraschall-Vorabtests mit weniger Röntgen-Aufnahmen auskommen könnte. „Wir wollen komplette Ultraschall-Geräte bauen, die auch ein neues, ergonomischeres Design haben werden“, kündigte Hybridecho-Leiter Dr. Moritz Herzog am Rande des Kongresses „AI and Electronics for Medicine 2024“ an.

Ingenieure, Mediziner und Informatiker bündeln Phalanx aus winzigen Sendern und Empfängern

Gerätetechnisch verharre die medizinische Ultraschall-Technik in vielerlei Hinsicht auf dem Stand der 1960er Jahre, argumentiert der Mediziner: „Ein Sender, ein Empfänger – das war’s im Wesentlichen“, sagt er. „Wenn wir zu mehr diagnostischer Genauigkeit kommen wollen, brauchen wir neue Hardware.“ Konkret setzten die Forscher dabei auf „Kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler“, englisch auch als „CMUT“ abgekürzt. Dafür wollen sie zahlreiche Ultraschall-Sender und -Empfänger aus Piezo- und Meta-Materialien auf einer kleinen Leiterplatte bündeln. Das Hybridecho ist nach ersten prototypischen Versuchen überzeugt: Mit ihrem Konzept lassen sich die Rauscheffekte in Ultraschall-Diagnosegeräten um den Faktor 1000 bis 10.000 mindern und durch höhere Auflösung selbst kleinste Details im Gewebe noch sichtbar machen.

Spectrus-Partnerteam arbeitet an Ultraschall-Spektroskopie

Zudem untersucht das Partnerteam „Spectrus“, in welchem Maße sich Frequenz- und Amplituden-Informationen aus den Ultraschall-Rohdaten zu aussagekräftigeren Bilddaten kombinieren lassen. „Bei den klassischen B-Scans werden diese Daten auf ihre Amplituden reduziert und als für den Menschen interpretierbare Bilder dargestellt“, heißt es dazu vom Spectrus-Kollektiv. „Allerdings gehen in diesem Schritt die in den Daten enthaltenen Frequenzinformationen verloren. Ähnlich wie bei der Spektroskopie mit Licht können diese Frequenzinformationen jedoch wertvolle Zusatzinformationen liefern.“

Infineon, Fraunhofer & Co. mit an Bord

Weil in jedem Falle der Weg von der Idee über den Mikrosystem-Bau und klinische Tests bis hin zum Massenprodukt in jeder besseren Arztpraxis weit und steil ist, paktiert „Hybridecho“-Team mit einem Hightech-Ökosystem aus ganz Sachsen: Der Mikroelektronik-Konzern Infineon und das Dresdner Fraunhofer-Photonikinstitut IPMS kümmern sich um die benötigten Halbleiter, das Fraunhofer-Keramikinstitut IKTS bringt seine Piezo-Expertise ein, Sitec Chemnitz baut die Piezo-Systeme, Heteromerge erledigt den 3D-Mikrodruck der Metamaterialien, Wolfram Design sorgt für ergonomische Formen, Exelonix Dresden übernimmt die Auswerte-Elektronik. Medizinische und medizintechnische Unterstützung kommen vom Uniklinik und vom Else-Kröner-Fresenius-Zentrum für Digitale Gesundheit in Dresden.

Angesichts all dieser Schützenhilfe ist das fachübergreifende Kollektiv auch optimistisch, dass das durch Bund und EU geförderte Projekt ein Erfolg und auch die Ausgründung gelingen wird: „,Hybridecho’ ist auf drei Jahre ausgelegt“, erklärt Gruppenleiter Herzog. „Ein Jahr ist nun vorbei – und wir sind so weit gekommen, dass wir sehr zuversichtlich sind, auch den Rest zu schaffen.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Vor-Ort-Internet-Präsentation beim Kongress „AI and Electronics for Medicine 2024“, Internet-Präsentation von Hybridecho, Auskünfte Moritz Herzog, Spectrus, IPMS, Wikipedia, Oiger-Archiv

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