DiPhAS – eine Ultraschallplattform für die klinische Forschung

Problemstellung: Die Ultraschallbildgebung wird stetig durch neue Verfahren (CEUS, hochaufgelöste Bildgebung, Gewebecharakterisierung, Elastografie) in vielen Anwendungsgebieten verbessert. Für deren Entwicklung benötigt man Ultraschallsysteme mit offenen Schnittstellen zur freien Signalgenerierung und Zugang zu den unprozessierten Ultraschalldaten. Die Hersteller kommerzieller Ultraschallsysteme stellen diese Schnittstellen nur sehr unzureichend zur Verfügung und erschweren somit eine freie Ultraschallforschung und -entwicklung.

Patienten und Methode: Um diese Limitationen zu überwinden wurde die Ultraschallforschungsplattform „DiPhAS“ entwickelt. Das System zeichnet sich durch leichte Anpassbarkeit an verschiedenste Anforderungen aus, da Anzahl der Kanäle, Digitalisierungsraten, Programmierbarkeit und viele weitere Faktoren angepasst werden können. Die Signalgenerierung kann durch Variation von Sendepulsen, Sende- und Empfangsdelays, Verstärkungsparametern und Scanstrategien frei programmiert werden. Es besteht Zugang zu den Ultraschalldaten während jedes Schrittes der Signalverarbeitung. Kanaldaten aller einzelnen Ultraschallwandlerelemente, linienbasierte Hochfrequenzdaten und Bilddaten können erfasst, analysiert und verarbeitet werden, so dass eigene neue Verfahren im laufenden Betrieb evaluiert werden können. Die Plattform besitzt weiterhin eine einzigartige „Closed-Loop“-Schnittstelle, die einen adaptiven Eingriff auf die Signalgenerierung auf Basis von Analyseergebnissen während der Untersuchung ermöglicht.

Ergebnisse: Durch die Entwicklung und den Aufbau des frei konfigurierbaren Ultraschallsystems für die Forschung wurde die Möglichkeit geschaffen, neue Ultraschallverfahren und Anwendungen zu evaluieren. Das DiPhAS ermöglichte externen Gruppen eine einfache Einbindung des Systems in deren Arbeiten.

Schlussfolgerungen: Die DiPhAS-Ultraschallplattform kann für Forschung und Entwicklung neuer Verfahren von der physikalischen Grundlagenforschung bis zum Einsatz am Patienten in klinischen Studien eingesetzt werden.