3D-Ultraschallbilder werden heute schon in der Medizin (z. B. Neurochirurgie und Kardiologie) eingesetzt und auch für Forscher immer wichtiger. Der apparative Aufwand ist allerdings groß. In vielen nicht hochindustrialisierten Ländern sind die Geräte unbezahlbar. Doch das könnte sich bald ändern: Denn ein einfaches Stück perforierter Kunststoffscheibe macht künftig 3D-Ultraschall einfacher. Holländischen Forschern der Technischen Universität Delft (TU Delft) und des Erasmus Medical Center in Rotterdam ist es jetzt gelungen, künftig mit einer einfachen Technik extrem detailreiche 3D-Ultraschallbilder herzustellen, welche die Geräte- und Gesundheitskosten drastisch reduzieren könnte. Die Wissenschaftler haben Ultraschallwellen, die in den Körper geschossen werden, durch eine perforierte Plastikscheibe geschickt. "Wir haben ein komplexes Lochmuster hineingebohrt", sagt Forschungsleiter Pieter Kruizinga von der TU Delft. Die Wellen werden dadurch abgelenkt, sodass ein Muster entsteht. Ein Computer rechnet dann damit.

Compressive Sensing

Das Prinzip funktioniert mit einer Technik namens "Compressive Sensing". Dies ist ein Verfahren zur Erfassung und Rekonstruktion von Signalen, etwa in Weltraumteleskopen. Dabei werden Daten, die später nicht mehr benötigt werden, gar nicht erst erfasst. In Digitalkameras beispielsweise lassen sich so Bildsensoren einsparen, sodass sie kleiner und billiger werden.

Noch ist die Empfindlichkeit des Systems im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Geräten nicht befriedigend. Nun muss die Rechenmethode verbessert werden, sodass gleichwertige Bilder entstehen. "Wir erwarten, dass es uns in naher Zukunft gelingt, hochwertige 3D-Bilder mit Geräten zu erzeugen, die weitaus kleiner und billiger sind als jetzige 3D-Ultraschall-Scanner", sagt Pim van der Meulen von der TU Delft, der zum Entwicklerteam gehört. Forschungsleiter Pieter Kruizinga gesteht allerdings zu, dass die für die Methode nötigen leistungsfähigen Computer teuer sind. "Aber das ist vernachlässigbar gegenüber den Kosten für eine 3D-Maschine herkömmlicher Art."

Originalpublikation:

Compressive 3D ultrasound imaging using a single sensor’, Kruizinga et al., Science Advances 08 Dec 2017, Vol. 3, no. 12, e1701423, DOI: 10.1126/sciadv.1701423.