{"id":159813,"date":"2018-12-01T11:35:01","date_gmt":"2018-12-01T10:35:01","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=159813"},"modified":"2018-12-01T11:35:01","modified_gmt":"2018-12-01T10:35:01","slug":"mit-bildhaftem-schall-die-verfahren-in-der-computer-tomographie-erweitern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/mit-bildhaftem-schall-die-verfahren-in-der-computer-tomographie-erweitern\/","title":{"rendered":"Mit bildhaftem Schall die Verfahren in der Computer-Tomographie erweitern"},"content":{"rendered":"

INNSBRUCK, 1. Dezember 2018 –<\/strong> Der Mathematiker Markus Haltmeier arbeitet seit 2003 an einem neuen bildgebenden Verfahren in der Medizin. Er m\u00f6chte mit bildhaftem Schall (Photo-Akustik<\/a>) die Verfahren in der Computer-Tomographie erweitern.<\/p>\n

Mit Computer-Tomographen k\u00f6nnen Strukturen, die R\u00f6ntgenstrahlen absorbieren, gut gemessen werden. Dies trifft zum Beispiel bei Knochen zu. Schw\u00e4chen haben diese Verfahren bei weichem Gewebe, weshalb man Kontrastmittel verwendet, erkl\u00e4rt Dr. Haltmeier. Er leitet an der Universit\u00e4t Innsbruck am Institut f\u00fcr Mathematik die Abteilung Applied Mathematics<\/a> und forscht seit 2003 an einem alternativen bildgebenden Verfahren f\u00fcr
\nweiche Gewebe.<\/p>\n

Bildhaften Schall mit Compressed Sensing verbinden<\/h4>\n

Wie Haltmeier erkl\u00e4rt, handle es sich um eine Erg\u00e4nzung zu bestehenden Verfahren. Er m\u00f6chte Compressed Sensing-Methoden auf den bildhaften Schall anwenden. Der Vorteil liegt in der gleich guten Bildqualit\u00e4t, bei geringeren Ger\u00e4tekosten, so der Wissenschafter. Er ist in dem Forschungsfeld nicht allein. Haltmeier: \u201eAn der Photo-Akustik und an Compressed Sensing arbeiten viele Wissenschafter. An deren Kombination nur wenige. Au\u00dfer uns arbeitet eine Gruppe<\/a> in London<\/a> an dem Problem.\u201c<\/p>\n

Lichtenergie in akustische Energie umwandeln<\/h4>\n

Im bildhaften Schall wird Lichtenergie in akustische Energie umgewandelt. Der Mathematiker vergleicht die Methode mit Blitz und Donner. Bei einem Gewitter wird die Luft im Blitzkanal rapide auf bis zu 30.000 Grad Celsius erhitzt und dehnt sich dabei aus. Wenn das Magnetfeld zusammenbricht, das den Blitzkanal umgibt, entweicht diese
\nLuft schlagartig – in Form von Donner.<\/p>\n

Akustische Wellen werden von Sensoren empfangen<\/h4>\n

In der photo-akustischen Tomographie wird dieser Effekt mit Laserpulsen erzeugt. Weiches Gewebe wird mit Laserpulsen im Nanosekundenbereich beleuchtet, dieses absorbiert das Licht, erw\u00e4rmt sich und dehnt sich aus.
\nIn dieser thermischen Expansion werden akustische Wellen erzeugt, die von Sensoren empfangen werden. Die daraus resultierenden Messdaten werden mathematisch in Diagnosebilder umgewandelt. So soll von einem
\nbeobachteten Ergebnis auf die Ursache geschlossen werden.<\/p>\n

Weiche Gewebe sind lichtabsorbierend<\/h4>\n

Weiche Gewebe sind lichtabsorbierende Strukturen und diese k\u00f6nnen mithilfe der photo-akustischen Tomographie gut dargestellt werden. \u201eIn dieser Funktion ist der bildhafte Schall besonders gut zur\u00a0Bildgebung\u00a0von
\nBlutgef\u00e4\u00dfen – und damit Tumoren, Melanomen\u00a0und \u00e4hnlichem – geeignet\u201c, erkl\u00e4rt der Mathematiker.<\/p>\n

Im Fokus seiner Arbeit steht die Berechnung der m\u00f6glichst detaillierten Bilder und das Finden der passenden Algorithmen. F\u00fcr die konkrete Umsetzung im Labor kooperiert Haltmeier mit den Mechatronikern im
\nResearch Center Non Destructive Testing (RECENDT)<\/a> in Linz und den Physikern der Abteilung Magnetometrie<\/a>
\nund Photonik an der Universit\u00e4t Graz.<\/p>\n

Eine einfache und kosteng\u00fcnstige L\u00f6sung finden<\/h4>\n

Die Anwendung von Compressed Sensing-Methoden auf Photo-Akustik ist schon die dritte Ann\u00e4herung an das Forschungsziel. Zuvor nahm das Forscherteam punktuelle Messungen mit vielen kleinen Sensoren und
\nFl\u00e4chenmessungen mit einem gro\u00dfen Sensor vor. Wegen hoher Kosten und Komplexit\u00e4t wurden beide Ans\u00e4tze verworfen. Compressed Sensing (dt.: komprimierte Erfassung) ist ein Verfahren zur Erfassung und Rekonstruktion von d\u00fcnnbesetzten Signalen oder Informationsquellen, welche sich aufgrund ihrer Redundanz ohne
\nwesentlichen Informationsverlust komprimieren lassen.<\/p>\n

Zuf\u00e4llige Kombinationen einzelner Druckwerte messen<\/h4>\n

Compressed Sensing erm\u00f6glicht es, spezielle zuf\u00e4llige Kombinationen der einzelnen Druckwerte zu messen, so Haltmeier. Dadurch m\u00fcssen nicht alle Sensoren eigens verkabelt und ausgelesen werden. Es handelt sich um
\nLiniensensoren, die auf zuf\u00e4llige Weise verbunden werden. Eine Messung bedeutet den Auslesevorgang einer zuf\u00e4lligen Kombination vieler hypothetischer Messungen. Aus diesen wird anschlie\u00dfend das Bild
\nrekonstruiert.<\/p>\n

In einem bis 2021 laufenden Projekts des Fonds zur F\u00f6rderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) will Haltmeier neuartige Rekonstruktions-Algorithmen entwickeln, die auf einem soliden mathematischen Fundament basieren und in der Praxis realisierbar und effizient numerisch umsetzbar sind.<\/p>\n

 <\/p>\n

Bild: Wikipedia<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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