Boven – Header

Verbeterde ultrasound-apparatuur brengt stroming in halsslagader real-time in beeld

Onderzoeker Maysam Shabanimotlagh heeft belangrijke verbeteringen in het meten met ultrageluid dichterbij gebracht. Hij promoveerde op woensdag 12 september op dit onderwerp aan de TU Delft.

Vaataandoeningen
Maysam Shabanimotlag heeft aan de TU Delft een speciale ultrageluid-transducent (omzetter) ontwikkeld met ingebouwde elektronica. Hiermee kunnen onder meer bewegende echoscopiebeelden van de halsslagader worden gemaakt. Het bijzondere van de ontwikkelde transducent is dat deze zeer snel achter elkaar driedimensionale beelden kan maken (tot 1000 per seconde), waarmee onder meer de ruimtelijke stroming van bloed in de halsslagader zichtbaar gemaakt kan worden. ‘Deze mogelijkheid is van belang voor het uitwendig screenen van personen op mogelijke vaataandoeningen’, zegt dr. Martin Verweij van de TU Delft, een van de promotoren.

Organen
Het werk is gedaan in het kader van een STW-project van de TU Delft en het Erasmus MC en beschrijft een piëzo-elektrisch matrix array op een geïntegreerd circuit (ASIC). ‘De ontwikkelde technologie kan worden gebruikt voor een volgende generatie ultrasound-apparaten die een real-time, driedimensionale visualisatie van verschillende organen mogelijk maken. In het promotieonderzoek hebben we twee specifieke toepassingen beschouwd: beeldvorming van de halsslagader en  zogenoemde geminiaturiseerde transesofageale echocardiografie (TEE). Dit laatste betreft hartonderzoek via de slokdarm.’

Integreren
Door de ASIC in de probe te integreren, is het mogelijk om gebruik te maken van meer dan 1000 transducerelementen, ondanks een beperkt aantal elektrische verbindingen (256 verbindingen voor de meeste ultrageluidmachines). De basis van een goed werkende transducer is een goed ontworpen transducer-element. In het best mogelijke geval vibreert het transduceroppervlak gelijkmatig, door de breedte van het element klein te maken ten opzichte van de dikte. Het nadeel van een kleine elementbreedte is echter dat het uitgestraalde vermogen laag is. ‘Om dit op te lossen delen we de elementen op in kleinere subelementen. Simulaties laten zien dat het opdelen van een element zorgt voor betere prestaties.’

Halsslagader
Het onderzoek had onder meer als specifiek doel om een transducer te ontwerpen voor het afbeelden van de halsslagader. Voor dit onderzoek is een matrix-transducer gemaakt met elementen die opgedeeld zijn in één, twee of drie subelementen. Metingen met deze transducer in een watertank komen voor alle type elementen goed overeen met simulaties. Voor de genoemde toepassing blijkt uit deze resultaten dat het het beste is om een element op te delen in twee subelementen.

Voor het driedimensionaal afbeelden van de halsslagader hebben we een piëzo-elektrische matrix-transducer op een ASIC ontwikkeld. De ASIC is ontworpen voor 24 × 40 elementen van elk 150 micrometer groot. De ASIC’s zijn zo gebouwd dat er meerdere naast elkaar geplaatst kunnen worden om daarmee een grotere matrix-transducer te maken. De in totaal 960 elementen zijn met 24 zend- en 24 ontvangstkanalen verbonden met het mainframe. Elk element heeft een set schakelaars waarmee ze onafhankelijk van elkaar aan en uit kunnen worden gezet in zend- en ontvangstmodus. Elke rij van 40 elementen heeft een ruisarme versterker (LNA) met een versterking van 20 dB die afhankelijk van het ontvangen signaal aan of uit geschakeld kan worden. De meetresultaten laten zien dat dit ontwerp geschikt is voor een grote matrix-transducer voor het in real-time driedimensionaal afbeelden van de halsslagader. 

TEE
Verder werd in het onderzoek een prototype transducer beschreven die als proof of concept dient voor een miniatuur 3D TEE-transducer. De akoestische prestaties van het prototype zijn getest in een watertank. Dit toonde aan dat de technieken in dit prototype geschikt zijn voor gebruik in een 3D TEE-toepassing.

Verweij stelt nadrukkelijk dat de ontwikkeling van de nieuwe transducer nog in volle gang is. ‘We hebben nog geen complete transducent, maar we hebben wel duidelijk aangetoond dat onze aanpak zeer interessante mogelijkheden op kan leveren.’

Bron: TU Delft

FMT Gezondheidszorg Nieuwsbrief

U wilt op de hoogte blijven van de technologie, wetenschap en innovatieve huisvesting in de zorg. Abonneer u daarom nu gratis op de elektronische nieuwsbrief van FMT Gezondheidszorg.
Name
Email
Secure and Spam free...