Transfer der Array-Technologie aus der medizinischen Bildgebung und Therapie in technische Anwendungen

Bildgebender Ultraschall ermöglicht in der Medizin eine nicht-invasive Diagnostik durch Visualisierung innerer Strukturen in Echtzeit, was die Früherkennung von Erkrankungen ermöglicht. Gleichzeitig wird die Ultraschalltherapie zur gezielten Behandlung eingesetzt, beispielsweise durch die Anwendung fokussierter Ultraschallwellen zur Schmerzlinderung oder Neuromodulation. Die technologischen Grundlagen sind mehrkanalige Elektroniksysteme zur Ansteuerung und Signalverarbeitung sowie viel-elementige Arrays als Sensoren und Aktoren. Die Forschung am IBMT konzentriert sich auf die Weiterentwicklung dieser Technologien, um ihre Effizienz und Anwendbarkeit in der klinischen Praxis zu verbessern. Diese Lösungen können direkt oder mit leichten Modifikationen in die zerstörungsfreie Prüfung und weitere technische Anwendungen übertragen werden. Hier heißen die Methoden beispielsweise Synthetic Aperture Focusing (SAFT), Total Focusing Method (TFM), Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT), Time of Flight Diffraction (TOFD) und Multi Channel Ultrasound Imaging.
Anhand konkreter Projekte wird die Entwicklung der Plattform hin zu anwendungsspezifischen Lösungen im Bereich der biomedizinischen Forschung dargestellt. Für die Kontrolle der Strahlentherapie wurde die volumetrische Darstellung strahlungssensitiver Ultraschallkontrastmittel durch ein Bildgebungssystemen mit 1024 elektronischen Kanälen und passenden Arrays entwickelt und validiert. Durch holographische akustische Linsen wird ein mehrkanaliges Therapiesystem für die transkranielle Neurostimulation mit therapeutischem Ultraschall erweitert. Mit einem ähnlichen System können Luftschallarrays so angesteuert werden, dass ein zeitlich- und örtlich variierter Fokuspunkt mit der Hand gefühlt und damit eine kontaktfreie Interaktion mit einem bildschirmbasierten Eingabegerät möglich wird (Mid Air Haptics).