Dua melihat lebih dari satu – pencitraan yang ditingkatkan dengan beberapa transduser ultrasound

Penelitian oleh TU/E, Catharina Ziekenhuis, dan Philips menunjukkan bahwa kualitas gambar USG membaik dengan dua transduser ultrasound. Vera van Hal membela tesis PhD -nya cum laude di Departemen Teknik Biomedis pada 1 April 2025.

Untuk diagnosis gangguan dan pemantauan pasien, penyedia layanan kesehatan harus dapat melihat tidak hanya pada pasien tetapi juga di dalam tubuh pasien. Mengirim dan menerima gelombang ultrasound adalah salah satu metode paling umum yang digunakan untuk melakukan ini. Dari konsultasi kehamilan hingga ahli jantung – ultrasound banyak digunakan. Dengan membuat gambar ultrasound dengan beberapa transduser secara bersamaan dan menggabungkan informasi itu, kualitas gambar USG dapat ditingkatkan secara signifikan.

USG adalah cara yang terkenal dan banyak digunakan dalam perawatan kesehatan untuk melihat ke dalam tubuh kita. Untuk membuat yang tak terlihat terlihat. Membuat USG harganya masing -masing enam puluh hingga delapan puluh euro, sementara CT atau MRI scan harganya hampir seribu euro. Namun, USG juga memiliki kelemahan, yang berarti bahwa alternatif yang lebih mahal sering diperlukan.

Salah satunya adalah ketergantungan pada kualitas sonografer untuk membuat gambar yang tepat. Lain adalah fakta bahwa gelombang suara bertabrakan dengan berbagai jaringan di dalam tubuh dan kemudian bangkit kembali. Jaringan otot dan lemak, khususnya, menyebarkan gelombang, yang menghasilkan kebisingan dan kualitas gambar rendah.

Pada solusi suara mini-symposium untuk menghormati kuliah perdana Richard Lopata, berbagai peneliti yang ingin meningkatkan kualitas USG diwawancarai. Penelitian ini juga berlangsung di beberapa lokasi di TU/E, termasuk di lab puls/e

Lihat lebih banyak dengan dua transduser

Kandidat PhD Vera Van Hal memperoleh gelar PhD pada 1 April, tidak ada lelucon, tentang meneliti apakah Anda juga dapat membuat ultrasound dengan dua transduser secara bersamaan: yang disebut multi-aperture USG. Dan lebih disukai USG aneurisma aorta di perut.

Jawaban positifnya adalah ya, Anda bisa, dan dengan hasil yang luar biasa. Ini adalah pertama kalinya ini telah dicapai di dunia. Baik di lab dalam percobaan dengan aortas babi dalam pengaturan yang meniru tubuh dan dalam ultrasound subjek sukarela di Rumah Sakit Catharina.

“Saya harus mengatasi beberapa tantangan untuk itu,” kata Van Hal sambil tertawa. “Karena mengirimkan gelombang suara dua kali juga berarti mengambil dua gema, menggandakan kebisingan dan sinyal yang dapat mengganggu atau membatalkan satu sama lain. Siswa PhD sebelumnya belum cukup mengetahuinya.”

Mengirim secara bergantian

“Dengan USG multi-aperture, kami menggunakan prinsip-prinsip dari teknologi radar, di mana kami mentransmisikan secara bergantian dan kemudian mendengarkan dengan dua transduser secara bersamaan. Setiap transduser mengirimkan satu sinyal dan mengambil dua: gema dari sinyal sendiri dan pengembaliannya di sebelahnya. Dua transduser menghasilkan empat sinyal. Dan kemudian kami menggabungkan keempat yang menandatanganinya.

Dengan cara ini, kami akhirnya memecahkan teka -teki besar yang telah dikerjakan oleh para peneliti untuk sementara waktu. Itu sangat keren.

Vera Van Hal, Peneliti

Van Hal berhasil menghubungkan keempat sinyal ini dalam waktu dan lokasi dan menggabungkannya menjadi satu gambar ultrasound di layar, meskipun ada tantangan penting seperti gangguan dan pergeseran gambar ultrasound yang dapat terjadi karena perbedaan yang signifikan dalam kecepatan suara jaringan yang berbeda.

Dengan melakukan itu, dia memecahkan masalah ini untuk pertama kalinya. “Dengan cara ini, kami akhirnya memecahkan teka -teki besar yang telah dikerjakan oleh para peneliti untuk sementara waktu. Itu sangat keren.”

Titik buta yang lebih kecil

Dengan empat sinyal, gambar menjadi lebih tajam, dan detail dapat dilihat lebih baik. Namun keuntungannya juga dalam aspek lain. Struktur tertentu yang sebelumnya tidak terlihat pada gambar ultrasound sekarang dapat dibuat terlihat dengan melihatnya dari arah yang berbeda.

“Itu ada hubungannya dengan fakta bahwa kita hanya bisa mengambil gema yang dipantulkan kembali ke probe ultrasound,” jelas Van Hal. “Tetapi jika kita menggabungkan gambar, kita melihat lebih sedikit noise, dan kita dapat mengisi 'lubang' pada gambar satu transduser dengan gambar transduser lainnya. Dengan cara ini, kita melihat lebih banyak informasi dalam gambar ultrasound lengkap.”

Mengawasi aneurisma

USG digunakan untuk memantau kehamilan dan penyakit kardiovaskular. Itu menunjukkan dengan baik secara real-time Apa yang terjadi di dalam tubuh. Selain itu, tidak menyakitkan dan lebih sedikit memakan waktu bagi pasien dan rumah sakit untuk membuat ultrasound selama pemeriksaan.

Van Hal: “Aneurisma aorta adalah pelebaran berbahaya dari dinding pembuluh darah arteri terbesar dalam tubuh kita. Aneurisma semacam itu sering ditemukan secara kebetulan dan kemudian dipantau secara ketat. Karena ketika itu pecah, pendarahan internal sangat parah sehingga mengancam jiwa.”

“Manual medis saat ini berasumsi bahwa risiko robek meningkat pada diameter 55 mm pada pria dan 50 mm pada wanita. Statistik ini didasarkan pada mengikuti sejumlah besar pasien dan memberikan indikasi risiko yang masuk akal. Jadi, pelebaran dalam aorta secara teratur diukur dan dioperasikan pada ketika diameter melebihi batas.”

Ini adalah prosedur utama bagi pasien, tetapi apakah selalu perlu? Dan akankah prosedurnya terjadi tepat waktu? “Ini semakin menjadi subjek untuk diskusi hari ini,” jelas Van Hal. “Diduga aneurisma besar juga bisa aman dan yang lebih kecil terkadang pecah. Kita tidak tahu persis apa yang menyebabkan perbedaan ini. Dan apakah kita dapat mengukur penyebab itu adalah pertanyaan kedua.”

Memantau …, tapi apa?

“Dengan ultrasonografi transduser ganda kami, bidang penglihatan, kontras, dan resolusi jauh lebih baik sehingga kita dapat melihat seluruh keliling aneurisma, tetapi juga jaringan di sekitarnya.”

“Manfaat kedua, dan mungkin yang lebih penting, adalah bahwa dengan informasi tambahan dan kualitas gambar yang lebih baik, kita juga dapat menentukan pergerakan dan perpanjangan dinding kapal dengan lebih akurat.”

“Kami tidak hanya dapat mengukurnya secara akurat, tetapi kami juga dapat menunjukkannya dengan warna di atas gambar yang bergerak. Ketika Anda kemudian membandingkan gambar satu transduser dengan transduser ganda, Anda segera melihat bahwa dengan yang terakhir, gambar jauh lebih akurat dan mengandung lebih sedikit noise.”

“Kebisingan terlihat pada gambar sebagai variasi warna besar – dari biru tua yang kuat hingga kuning cerah, ekstrem folder warna. Dengan bantuan dua probe ultrasound, kita dapat secara signifikan mengurangi kebisingan ini dan menganalisis dengan benar perbedaan regangan lokal dalam material itu sendiri. Ini memungkinkan kita untuk mengatakan sesuatu tentang perbedaan dalam sifat material dalam aneurisma.

Ketegangan pemodelan di dinding kapal

Telah dikenal selama beberapa waktu bahwa penelitian adalah olahraga tim. Fakta bahwa dua siswa PhD memulai proyek bersama, yang untuk keduanya merupakan kelanjutan dari tesis master mereka, sudah sangat jarang. Dan ketika mereka berdua mendapatkan PhD mereka dengan ulasan cum laude dalam satu minggu satu sama lain, itu unik.

Judith Fonken menerima gelar PhD cum laude dari Departemen Teknik Biomedis pada 25 Maret untuk pemodelan aneurisma aorta perut. Fokus utamanya adalah dapat memprediksi dengan lebih baik bagaimana aneurisma yang mengancam jiwa seperti itu akan berkembang pada pasien individu berdasarkan data pengukuran yang andal. Kegunaan untuk dokter sangat penting bagi modelnya.

Dengan modelnya, gambar yang ditingkatkan dan informasi tambahan tentang strain di dinding kapal dapat digunakan untuk membantu dokter membuat keputusan yang lebih baik untuk setiap pasien. Dalam jangka panjang, penelitian mereka tidak hanya akan meningkatkan perawatan kesehatan dan mengurangi biaya tetapi juga meningkatkan kehidupan setiap pasien dengan kondisi ini.

Baca bagian akhir kursor tentang dua kandidat PhD

Judith Fonken membuat USG. Foto: Bart Van Overbeeke

Stres tinggi

Strain menunjukkan kekuatan kuat dalam material apa pun dan, oleh karena itu, juga stres. Jika tekanan terlalu tinggi, bahannya akan pecah. Ini juga akan merusak dinding kapal.

“Dengan teknik ultrasound baru kami, kami dapat secara akurat menentukan ketegangan ini tidak hanya di dinding pembuluh tetapi juga pada bahan yang menempel pada dinding pembuluh darah di dalamnya – trombus. Karena kami tidak tahu apa pengaruh hal ini pada kemungkinan robekan pelebaran, ini dapat memberikan banyak informasi penting.”

“Kami sekarang sangat dekat dengan model yang dapat memprediksi kapan aneurisma akan menjadi berbahaya berdasarkan jenis gambar ini. Dokter kemudian akan menentukan per pasien ketika operasi diperlukan, alih -alih mengandalkan statistik.”

“Itu akan menghemat biaya perawatan kesehatan dan menyelamatkan pasien dari operasi yang tidak perlu. Mungkin juga orang yang membutuhkannya dioperasikan lebih cepat. Semoga penelitian kami akan benar -benar memperbaiki situasi semua orang di masa depan, dengan cara ini: untuk pasien, dokter, dan masyarakat.”

“Hampir seolah -olah saya sekarang berhenti dengan penelitian ini ketika saya berada di puncak,” kata Van Hal, tertawa. “Namun demikian, saya sangat menantikan untuk membenamkan diri dalam subjek penelitian baru.”

Penelitian PhD Vera Van Hal dan Judith Fonken adalah bagian dari penelitian NWO Vidi Richard Lopata.

Peneliti PhD

Vera Van Hal, Departemen Teknik Biomedis

Judul skripsi

Pencitraan ultrasonografi multi-aperture dan elastografi aneurisma aorta perut: dari bangku ke samping tempat tidur

Pengawas

Richard Lopata, Marc Van Sambeek, dan Hans-Martin Schwab