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US-CT (M. Ashfaq)
US-CT (M. Ashfaq) (english)

Ultraschall-Spiral-CT für die Mammadiagnostik

Ultrasound Spiral CT for the female breast

Kurzbeschreibung:

In der gesundheitlichen Vorsorge der Frau hat das Screening von Brusterkrankungen eine herausragende Bedeutung, die sich schon darin äußert, dass die Röntgenmammographie bisher als einziges apparatives Verfahren in gesetzlichen Vorsorgeuntersuchungen zugelassen ist. Sie ist aber strahlenphysikalisch nicht unbedenklich und diagnostisch nur begrenzt treffsicher. Vor einer Biopsie oder einer Operation steht in den meisten Fällen die Anwendung einer weiteren Modalität zur Differentialdiagnostik. Hier rangiert der Ultraschall (Echosonographie, "B-Bild-Technik") an erster Stelle.

Im konventionellen Ultraschall-B-Bild allein kann aber häufig nicht zwischen gesundem und tumorösen Gewebe unterschieden werden. Das Verfahren ist nicht quantitativ, außerdem ist die Untersuchung sowohl untersucherabhängig als auch oftmals nicht reproduzierbar. Demgegenüber gibt es aber quantitativ erfassbare Ultraschallparameter, deren histologische Relevanz für Brustgewebe nachgewiesen und unbestritten sind: die Dämpfung und die Geschwindigkeit des Ultraschalls. Beide Parameter werden allerdings bei der Echosonographie quantitativ nicht erfasst. Dieses ist bei bestimmten anatomischen Gegebenheiten mit Transmissionsverfahren möglich, z.B. nach Art der Computer-Tomographie mit Ultraschall. Viele Entwicklungen zur Ultraschall-CT, hauptsächlich in den 70er und 80er Jahren, scheiterten aber u.a. an dem großen technischen Aufwand und der mangelnden Dreidimensionalität.

Hier setzt unsere Idee an.

Für das neue Ultraschall-Spiral-CT-System lassen sich handelsübliche Ultraschallgeräte mit ihrer hochentwickelten Technologie (Wandler, Strahlformung etc.) verwenden. Dadurch wird der Aufwand gering. Das neu entworfene System besteht im wesentlichen aus einem handelsüblichen Ultraschallgerät, einem speziellen mechanischen Applikator und einem PC.

Die Dreidimensionalität der Abbildung soll durch das in der Röntgendiagnostik bewährte Konzept der Spiral-CT sichergestellt werden.

Das sonographische Grundkonzept besteht in einem Transmissions-Reflexions-Verfahren. Die Transmissionsinformation erhält man mit einem Trick: mit einem zweiten baugleichen Ultraschallwandler "hinter" dem Objekt ist die präzise Messung und räumliche Rekonstruktion der Dämpfung und der Schallgeschwindigkeit mit einem Echosonographiegerät möglich.

Das geplante System erlaubt simultan die Nutzung aller bewährten echosonographischen Modalitäten (B-Bild, Harmonic Imaging, Doppler etc.) inkl. echosonographischer Gewebecharakterisierung in drei Dimensionen.

Damit verspricht ein solches multimodales Sonographiesystem wegen seiner morphologischen und histologischen Treffsicherheit einen erfolgreichen klinischen Einsatz in der Differentialdiagnostik von Mammatumoren.
Synopsis:

Ultrasound examination has a potential to contribute to the differential diagnosis of breast tumors. Due to its qualitative nature, the free hand morphological ultrasound examination is, however, examiner dependent on one hand and largely irreproducible on the other. Inspired by the clinically proven histological relevance of the acoustic parameters, speed of sound and ultrasound attenuation, a new system capable of reconstructing the two parameters is presented.

Envisaged as an add-on for a conventional ultrasound system, it comprises an applicator, a reconstruction algorithm and a control software for synchronization of the mechanical applicator with the ultrasound system. The applicator consists principally of a circular ring with two mountings to hold two ultrasound transducer arrays looking into each other fixed on the ring. The assembly resides in a water tank in such a way that the organ may hang in water between the two transducers. The circular ring is driven in small steps by means of two servo motors in such a way that the ultrasound transducers describe a helical trajectory about the organ. Plane acoustic waves are sent from one of the transducers using an external wave generator. The RF data of a B-scan through the organ is acquired during each step via an interface. A similar reference measurement through water is carried out in the absence of the organ.

Such a transmission measurement makes it possible to estimate time of flight (TOF) and acoustic attenuation profile from the acquired RF data at each step. Tomograms depicting the speed of sound and the acoustic attenuation at practically any arbitrary plane parallel to the original imaging planes are reconstructed using the TOF and attenuation profiles estimated from different angles along the helical trajectory using spiral computed tomography reconstruction techniques.
 
 
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Letzte Änderung: 16.02.2005 | Ansprechpartner: Webmaster