Ultralydsscanner (Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

Ultralydsbilleder i helt ny kvalitet

Wednesday 20 Dec 17

Contact

Jørgen Arendt Jensen
Professor, Ph.D., Dr.Techn.
DTU Electrical Engineering
+45 45 25 39 24

Contact

Erik Vilain Thomsen
Professor
DTU Nanotech
+45 45 25 57 66
Stor bevilling fra Innovationsfonden gør det muligt for verdens førende forskere inden for ultralydsbilleder i 3D at udvikle ny superhøj billedopløsning. 

Forskere på DTU har gennem 20 år været førende inden for udviklingen af billedteknikken til brug i ultralydsscannere, der bl.a. kendes fra scanning af gravide

Nu vil en forskergruppe på DTU tage teknologien et skridt videre, så det bliver muligt at se billederne fra scanningen i tre dimensioner og i en langt højere opløsning end i dag.  Forsøg med rotter har allerede bevist, at det er muligt at gennemføre scanninger, hvor billederne har en 10 gange bedre opløsning end i dag. 

Udviklingen sker i tæt samarbejde med virksomheden BK Medical, der har indarbejdet forskernes resultater i flere af de scannere, virksomheden sælger i dag.

Hvor en scanning af de mindste blodbaner tidligere blot har vist et sløret billede af blodets gennemstrømning, så giver den nye opløsning mulighed for tydeligt at se blodets strøm og retning i hver enkelt af de mindste blodkar, kapillærer, der er på størrelse med 1/10 af et hår eller 10 milliontedel meter. 

Den fine opløsning opnås ved hjælp af små luftbobler, der anvendes som kontraststof ved scanningen. 

Udvikling af nye prober og analyser

På DTU ledes projektet af professor Jørgen Arendt Jensen, DTU Elektro. Forskerne ønsker at udvikle teknikken, så den kan anvendes på patienter. En scanning med billeder i 3D i så god opløsning vil være væsentlig både for diagnosticering og behandling af en række sygdomme, bl.a. kræft og diabetes. 

”Det kræver dog en del videreudvikling og finjustering af det grundarbejde, vi har lavet indtil videre. For det første skal vi udvikle nye analysemetoder til at håndtere de meget store mængder data, der indgår i en scanning med så høj billedopløsning i 3D. Samtidig skal vi udarbejde algoritmer, der kan tage højde for kroppens bevægelser i forbindelse med hjertets slag og åndedrættet. De skal modvirkes, så scanningsbillederne ikke bliver slørede af den grund,” forklarer professor Jørgen Arendt Jensen.

Også de prober, som lægen holder i hånden under scanningen, skal udvikles. Den ansvarlige for at udvikle de komponenter i proben, der udsender ultralyden, er docent Erik Vilain Thomsen, DTU Nanotech.

”Det er proben, der sender og modtager de lydbølger, der udgør grundlaget for scanningsbilledet. Det stiller derfor høje krav til design af proben, når der skal optages mange flere signaler for at kunne danne 3D-billeder i en høj opløsning. Samtidig er vores mål er at kunne scanne 30 cm inde i kroppen, hvor vi i dag kun kan scanne ca. 15 cm i dybden. Det betyder, at vi skal teste og udvikle en ny probe ved hjælp af nanoteknologi og ved brug af silicium frem for bly, der ellers traditionelt anvendes,” siger Erik Vilain Thomsen.

Koordinering af mange ekspertiser
En af de største udfordringer ved at udvikle den nye teknik til ultralydsscanning ligger i koordineringen mellem de forskellige ekspertområder, der indgår i udviklingen. 

”Vi har sammensat et hold, der har haft succes med at arbejde sammen tidligere, og som har adgang til verdensklasse laboratorie-faciliteter. BK Medical ved, hvordan man bygger en scanner, der kan håndtere de meget store datamængder, der er nødvendige. Min forskergruppe bidrager med viden om, hvordan man opnår den mest optimale billeddannelse i 3D ved at analysere de data, der kommer retur fra at have sendt lydbølger ind i kroppen. Og endelig har vi en forskergruppe af fysikere, der med nanoteknologi er i stand til at udvikle et probe-design, der kan håndtere de avancerede krav”, forklarer Jørgen Arendt Jensen. 

De detaljerede billeder fra de kommende ultralydsscannere kan få en stor betydning i sundhedsverdenen. Eksempelvis vil de forhåbentlig kunne erstatte en MR-scanning, der er langt dyrere at gennemføre, og af mange patienter kan opleves som ubehagelig og klaustrofobisk. Det vil med den nye ultralydsscanner formodentlig også være muligt at se virkningen af en kræftbehandling med kemoterapi, måske allerede efter den første dag. Det vil ske ved at måle blodtilførslen til tumoren, og dermed kan det afgøres, om behandlingen virker, eller om dosis eksempelvis skal ændres.

I projektet deltager udover DTU og BK Medical også Rigshospitalet og Københavns Universitet, der bidrager til udvikling og afprøvning. 

Fakta

(Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

a) De komponenter der udsender ultralyden fremstilles på skiver af silicium ved hjælp af mikro og nanoteknologi. (Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

(Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

b) Lydgiverne er små trommer med diametre mindre end et hårs tykkelse. (Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech) 

(Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

c) Ultralydsproben lægen holder i hånden fremstilles i et samarbejde mellem DTU og BK Medical. (Foto: Jesper Scheel, DTU Nanotech)

(Foto: Torben Nielsen/DTU Elektro)

d) Forsknings ultralydsskanneren kaldet SARUS er bygget på DTU og kan anvendes til at lave 3D-billeder. (Foto: Torben Nielsen/DTU Elektro)

e) BK Medical udvikler og markedsfører ultralydsskannere. I projektet vil de udvikle en prototype scanner der kan håndtere de meget store datamængder der skal bruges til den nye type af 3D-billeder. (Foto: BK Medical)

(Foto: CFU/DTU Elektro)

f) Blodflow i de mindste kar i en rottes nyre scannet med den nye teknik. (Foto: CFU/DTU Elektro)

News and filters

Get updated on news that match your filter.
http://www.bme.elektro.dtu.dk/news/nyhed?id=CD22F1D2-9498-4423-B5A3-8E24165B9A53
20 JANUARY 2018