Ultraschall-Wandlersysteme für die 3D Ultraschall-Computertomographie

by Martin Angerer

Thursday Sep 22, 2022, 2:00 PM → 2:45 PM Europe/Berlin

https://cern.zoom.us/j/97803511429?pwd=T0tseVR5NUJZTUlHVUs4M0txMFFWUT09 (Zoom)

Vorstellung der Dissertation von Martin Angerer mit dem Thema: Ultraschall-Wandlersysteme für die 3D Ultraschall-Computertomographie

Kurzfassung:

Eine neue, vielversprechende Bildgebungsmethode für Brustkrebs-Vorsorgeuntersuchungen ist die Ultraschall-Computertomographie (USCT). Am Karlsruher Institut für Technologie wird das derzeit einzige dreidimensionale USCT Verfahren entwickelt. Ziel der Dissertation war die Realisierung neuartiger Wandlersysteme, um klinische Tests mit der nächsten Generation von 3D-USCT-Prototypen zu ermöglichen. Diese Wandlersysteme müssen unter anderem eine randomisierte Anordnung, eine hohe Bandbreite sowie einen großen Abstrahlwinkel aufweisen. Um diese Anforderung zu erfüllen, wurde ein Design entwickelt, das auf räumlich verteilten piezoelektrischen Fasern basiert. Ein eigens entwickelter teilautomatisierter Herstellungsprozess ermöglichte die Herstellung von 280 Wandlersysteme mit hoher Qualität (Ausschussquote kleiner 5%). Die Charakterisierung der akustischen Eigenschaften zeigte, dass die Anforderungen weitestgehend erfüllt werden. Eingehende Analysen anhand verschiedener Modellierungsverfahren bestätigten, dass das Design bereits nahe am technologischen Optimum ist. Weitere Wandlertechnologien (Piezo-Einkristalle und mikromechanische Wandler) wurden untersucht, um zukünftig die Anforderungen vollständig zu erfüllen. Messungen und Simulationen zeigten, dass mittels dieser Technologien deutliche Verbesserung möglich sind. Abschließend wurden die hergestellten Wandlersysteme in zwei 3D-USCT-Prototypen integriert. Zur Zeit werden diese Prototypen umfangreichen klinischen Tests unterzogen, um die Wirksamkeit der 3D-USCT Bildgebungsmethode zu bewerten.

Vortragssprache: Deutsch

 

Presentation of the dissertation of Martin Angerer with the topic; Transducer Arrays for 3D Ultrasound Computed Tomography

Abstract

A new, promising imaging method for breast cancer screening is ultrasound computed tomography (USCT). At the Karlsruhe Institute of Technology, the currently only three-dimensional USCT method is being developed. The aim of the dissertation was the realization of novel transducer arrays to enable clinical tests with next generation 3D USCT prototypes. Among other requirements, these transducer arrays have to exhibit a randomized arrangement, a high bandwidth, and a large opening angle. In order to meet these requirements, a design based on spatially distributed piezoelectric fibers was developed. A specially developed semi-automated manufacturing process enabled the production of 280 transducer arrays with high quality (reject-rate less than 5%). Characterization of the acoustic properties showed that the requirements were largely met. In-depth analyses using various modeling methods confirmed that the design is already close to the technological optimum. Other transducer technologies (single-crystal piezos and micromechanical transducers) were investigated to fully meet the requirements in the future. Measurements and simulations showed that significant improvements are possible with these technologies. Finally, the manufactured transducer systems were integrated into two 3D-USCT prototypes. At present, these prototypes are undergoing extensive clinical testing to evaluate the effectiveness of the 3D-USCT imaging method.

Lecture language: German