Die diagnostische Ultraschallbildgebung soll durch die Entwicklung und Parametrisierung neuer Algorithmen verbessert werden. Im Projekt FHSimApUs wird dazu ein fötaler Herzsimulator entwickelt und validiert. Dieser Simulator soll alle relevanten, anatomischen Strukturen durch Verwendung gewebeimitierender Materialien möglichst realistisch im Ultraschallbild wiedergeben. Durch das Kooperationsprojekt soll einerseits eine reproduzierbare Entwicklungs- und Validierungsumgebung für Bildgebungsalgorithmen geschaffen und andererseits die technologische Basis für die zukünftige Entwicklung eines medizinischen Aus- und Weiterbildungssimulators aufgebaut werden.

Ausgangssituation: Der pränatale Ultraschall ist die wichtigste nicht-invasive Methode zur Beurteilung des fetalen Wachstums und zur Erkennung von angeborenen Fehlbildungen. Für moderne Ultraschallsysteme müssen kontinuierlich neue Algorithmen und Komponenten entwickelt werden, um eine bessere Bildqualität und somit bessere Diagnosemöglichkeiten bieten zu können. Herausforderungen sind dabei die Vergrößerung der Eindringtiefe bei zunehmend adipösen Patientinnen, die Verbesserung der Auflösung zum Erkennen feiner Gewebsstrukturen sowie die Erhöhung der Bildrate um z.B. Bewegungen des pränatalen Herzens zu befunden. Die Entwicklung und Optimierung von Komponenten und Algorithmen moderner Ultraschallsysteme benötigt realistische, hoch verfügbare und reproduzierbare Testumgebungen. Kommerziell erhältliche Ultraschallphantome und Simulatoren können auch in vereinfachten Situationen nicht alle notwendigen Anforderungen erfüllen.

Ziel: Das Hauptziel ist die Entwicklung und Validierung eines Simulators für das pränatale, schlagende Herz, um bestehende und neuartige Ultraschall-Bildgebungsalgorithmen zu testen und zu validieren. Dieser Simulator soll sich nahtlos in eine automatisierte Entwicklungs- und Validierungsumgebung einbinden lassen, die eine automatisierte Parameteroptimierung für viele klinische Schallsituationen ermöglicht. Dadurch erwartet sich der Unternehmenspartner GE Healthcare eine signifikante Verkürzung der Entwicklungszeiten und damit verbunden einen nachhaltigen Ausbau ihres F&E-Standortes in OÖ. Der Forschungspartner FH-OÖ, insbesondere die Forschungsgruppe für chirurgische Simulatoren, kann durch das Projektvorhaben die notwendige Expertise auf- und ausbauen, um zukünftig derartige Simulatoren auch für die medizinische Aus- und Weiterbildung zu entwickeln. Damit soll ein wichtiger Beitrag für den Ausbau des Medizintechnik-Standortes OÖ entsprechend der Initiative „Medical Upper Austria“ - MED UP geleistet werden.

Angestrebte Ergebnisse: Die angestrebten Ergebnisse sind a) neuartige, gewebeimitierende Materialien auf PVA-Basis mit akustischer Charakterisierung hinsichtlich Schallgeschwindigkeit, Dämpfung, Speckle-Verhalten, Nichtlinearitätsmaß B/A sowie deren Modellierung und Dokumentation der Herstellverfahren, b) ein Simulator-Prototyp für das schlagende, pränatale Herz inklusive umgebender Strukturen wie Bauchdecke und Fruchtwasser, c) optimierte und neuartige Bildgebungsalgorithmen inklusive deren Benchmarking am Simulator sowie d) die wissenschaftliche Publikation der Projektergebnisse in einschlägigen Fachjournalen.

• Leitung seitens FHOÖ: FH-Prof. DI Dr. Andreas Schrempf
• Förderprogramm: #upperVision2030
• Laufzeit: ab 09/2022
• Fakultät: Linz
• Partner: GE Healthcare Austria GmbH & Co OG