Berührungsloser Ultraschall als Diagnosetechnik in der Augenmedizin

Die aktuellen Entwicklungen bildgebender Ultraschallmethoden führt auch in medizinischen Anwendungen zu hochaufgelösten Abbildungen. Voraussetzung dafür ist die Verwendung hoher Frequenzen die ein direktes Ankoppeln der Sonde voraussetzen. Besonders an empfindlichen Geweben, wie Beispielsweise dem Auge, besteht der Bedarf einer berührungslosen und damit für den Patienten belastungsarmen Diagnosemethode. Rein optische Methoden sind weit entwickelt, können optische Grenzschichten jedoch lediglich abbilden. Zusätzliche Informationen über lokale mechanische Eigenschaften erhöhen die Aussagekraft einer Diagnose, sind aber bisher nicht zerstörungsfrei zugänglich. Einen Lösungsweg biete der laser-akustisch angeregte Ultraschall in Verbindung mit einem optischen System zur Detektion von Oberflächenschwingungen. Vorgestellt werden zwei unterschiedliche Methoden der kontaktlosen Anregung hochfrequenten Ultraschalls mit dem gemeinsamen Ziel nicht nur die Lage, sondern vielmehr mechanische Eigenschaften hintereinander liegender Medien zu erfassen. Schallwellen sind dafür ein geeignetes Mittel, da diese als mechanische Wellen in direktem Zusammenhang zu mechanischen Materialeigenschaften stehen. Die Detektion dieser Wellen erfolgt in beiden Methoden durch eine ebenfalls kontaktlose Aufzeichnung der Auslenkung der vorderen Grenzschicht Hornhaut-Luft, deren Schwingung durch die auftreffenden Schallwellen hervorgerufen wird. Damit ergibt sich ein geschlossener Signalweg dessen Übertragungseigenschaften im Wesentlichen durch Veränderungen der Materialparameter bestimmt ist. Messungen basierend auf die akustische Anregung durch ein photodisruptives Mikroplasma zeigen bei hohen Signalamplituden eine Folge von Wellenpaketen, deren zeitliche Lage mit der Tiefenlage der Grenzschichten korreliert. Damit erhält man ein ABild das dem der konventionellen Kontaktmethode entspricht. Unterhalb der Disruptionsschwelle entstehen akustische Wellen durch den thermoelastischen Effekt. Dabei sind die Quellen entlang der optischen Achse verteilt und in den Amplituden von der lokalen Strahlintensität und dem optischen Absorptionskoeffizient abhängig. Im breitbandigen Zeitsignal zeigen sich die Stoffgrenzen durch stufenförmige Amplitudensprünge woraus sich beispielsweise die akustische Dämpfung zur Materialcharakterisierung ableiten lässt.