Mini-Orgel verspricht besseren Ultraschall

Mini-Orgel verspricht besseren Ultraschall
Mini-Orgel: Sie spielt alle Ultraschall-Stücke. (Foto: Botong Zhu, strath.ac.uk)

Glasgow – Forscher der University of Strathclyde haben mittels 3D-Druck eine Art winzige Pfeifenorgel gefertigt. Diese könnte helfen, die Qualität der Ultraschall-Bildgebung zu verbessern. Denn wie das grosse Vorbild, kann die gedruckte Mini-Orgel verschiedene Töne spielen, also in mehreren Frequenzen arbeiten – ein Vorteil gegenüber den aktuell in der Medizin gebräuchlichen Ultraschall-Geräten.

Mehr Töne, mehr Auflösung
Von der Pränataldiagnostik bis zur Untersuchung innerer Organe: die für Menschen unhörbaren Schalwellen sind in der Medizin weit verbreitet. «Rund 20 Prozent der medizinischen Scans werden per Ultraschall durchgeführt», betont Tony Mulholland, Leiter des Instituts für Mathematik und Statistik an der University of Strathclyde. Doch die heutigen Geräte arbeiten nur mit einer Frequenz, praktisch wie eine Orgel mit nur einer Pfeife. «Das ist mit ein Grund für die relative schlechte Auflösung von Ultraschall-Bildern», so Mulholland. Ein Scanner, der ein breiteres Frequenzspektrum nutzt, könnte also die Bildgebung per Ultraschall deutlich verbessern.

Um derartig verbesserte Geräte zu entwickeln, lässt sich das Team von der Musik inspirieren. «Instrumente erzeugen Schall über ein breites Frequenzspektrum und wurden über Jahrhunderte gezielt entwickelt, um darin sehr effizient zu sein», erklärt James Windmill, Professor für Elektrotechnik. Ein Beispiel dafür ist eben die Pfeifenorgel. Um deren Bauweise aber für ein Ultraschallgerät mit sehr hohen Frequenzen nachzuahmen, braucht es extrem kurze Pfeifen mit Längen im Millimeterbereich. Eben das wäre mit klassischen Fertigungsmethoden nur schwer zu bewältigen – doch der 3D-Druck eröffnet hier neue Möglichkeiten.

Schnell Neues probieren
«Hochauflösende 3D-Drucker erlauben uns, neue dreidimensionale Geräte-Designs mit viel schnelleren Entwicklungszyklen zu testen», betont Windmill. Der aktuelle Prototyp der Mini-Orgel, der aufgrund vielversprechender mathematischer Modelle und Computersimulationen entstanden ist, kommt gerade einmal auf die Grösse einer Pfundmünze. Noch befindet sich die Technologie im einem frühen Entwicklungsstadium. Doch glauben die Forscher, dass ihre Arbeit neben der Ultraschall-Bildgebung auch für andere Bereiche wie das Design von Hörgeräten, Unterwasser-Sonar oder zum Testen sicherheitskritischer Strukturen in Kernkraftwerken interessant sein könnte. (pte/mc/ps)

University of Strathclyde

Original-Beitrag bei pressetext

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