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Medizinische Ultraschalltechnik: Kleine bezahlbare Schritte

Kaum ein medizinisches Verfahren ist heute so weit verbreitet wie die Ultratechnik. Kein Wunder, die Geräte werden immer kleiner und exakter. Leider sind sie auch teure Stromfresser und kommen vor allem dort an ihre Grenzen, wo die medizinische Versorgung am dringendsten verbessert werden muss.

Ultraschallgeräte werden zwar immer kleiner, aber nicht zwangsläufiger günstiger. Bildquelle: © Philips

Ultraschallgeräte werden zwar immer kleiner, aber nicht zwangsläufiger günstiger.

Seit dem ersten Somaskop hat die medizinische Ultraschalltechnik eine enorme Entwicklung durchgemacht. Hergestellt aus einer Pferdetränke und einem umgebauten Radargestell, faszinierte das Instrument im Jahr 1954 die Leser der Zeitschrift Life. Seine Entwickler – ein Arzt, ein Radiologe und zwei Elektroingenieure am Veterans Affairs Hospital in Denver – hatten zweidimensionale Bilder einer Niere aufgenommen, indem sie einen der Ingenieure in ein Wasserbad tauchten und mithilfe eines klobigen Schallwandlers Schallwellen durch seinen Körper schickten.

Mittlerweile ist die Ultraschalltechnik zu einem unschätzbar wertvollen Hilfsmittel in der Medizin geworden. Sie ist harmlos, nicht-invasiv und ermöglicht die Visualisierung biologischer Strukturen, die sich mit Röntgenstrahlen nicht detektieren lassen. Das Anwendungsgebiet ist groß und reicht von der Onkologie, Gynäkologie und Kardiologie bis zur Physiotherapie und zur Gefäßmedizin. In den vergangenen sechs Jahrzehnten wurde die Sonografie stetig verbessert, was sowohl Fortschritten im Bereich der Elektronik und der piezoelektrischen Materialien als auch der Integration von Doppler-Ultraschall zu verdanken ist und eine immer bessere Bildgebungstechnik sowie exponentiell steigende Verarbeitungsleistung hervorgebracht hat.

Dennoch ist auch die moderne Ultraschalltechnik noch keineswegs perfekt. Zum einen ist sie teuer und stellt große Anforderungen an die Stromversorgungen. Ferner erzeugen die Instrumente störende Geräusche und produzieren enorme Datenmengen, die dennoch unzureichend genaue Bilder ergeben.
 

Ultraschall für jeden

Jüngst vorgestellte Referenzdesigns ermöglichen intelligentere Ultraschallscanner, die mit weniger Bauelementen auskommen und energieeffizienter sind. Eine präzisere Bildgebung und ein größerer Signal-Rauschabstand helfen dabei, qualitativ höherwertiger Bilder und aussagefähigerer Messwerte zu generieren, während Scanner auf fahrbaren Gestellen von kompakteren und geräuschärmeren Stromversorgungs-Lösungen profitieren.

Angestrebt werden bezahlbare und kompakte Ultraschallgeräte, die in Echtzeit hochauflösende 3D-Bilder insbesondere des Herzens liefern können und dadurch präzisere Diagnosen und Therapiepläne ermöglichen. Ultraschallscanner könnten schon bald die Stethoskope ersetzen und dabei helfen, dass auch bislang unterversorgte Bevölkerungen weltweit von einer besseren medizinischer Versorgung profitieren. Dafür muss sie aber auch bezahlbar sein. Denn mit mehr als 100.000 US-Dollar für ein komplettes stationäres System und ca. 40.000 US-Dollar für ein portables ist die Technik für viele Bevölkerungsgruppen schlicht unerreichbar.

Ravindra Munvar, Systemarchitekt bei Texas Instruments, ist sich sicher, dass »technologische Verbesserungen die Kosten senken«. Während beispielsweise die Zahl der Kanäle zunimmt, um die Tiefe und Auflösung der Ultraschallbilder zu verbessern, sind die Kosten pro Kanal von mehr als 20 auf unter 2 US-Dollar gefallen. Solche Entwicklungen könnten den Preis portabler Ultraschallgeräte auf nur mehr 5.000 US-Dollar senken.