Versuch 4 – Bildaufbau

Im vierten Versuch werden die bisher erarbeiten Erkenntnisse über die Erörterung des Bildaufbaus anhand eines Fötusphantoms angewendet und gesichert.

Fötusphantom (Kunststoff in Gel)

Der Versuch soll verdeutlichen, wie aus eigentlich nur Distanzen messenden Ultraschallsignalen ein Bild berechnet werden kann. Dazu wird direkt zum bildgebenden Verfahren mittels Arraysonde (64 einzelne Schallwandler in konvexer Anordnung) gewechselt.

Ultraschallmessgerät mit bildgebender Arraysonde (64 Schallwandler in konvexer Anordnung)

Es kann nun erarbeitet werden, dass aufgrund der Teilreflexionen des Signals mehrere Distanzen über die unterschiedlich langen Laufzeiten des Signals ermittelt werden können. Dadurch kann z.B. die Stirn und der Hinterkopf des Fötus sichtbar gemacht werden.

2D-Ultraschallbild des Fötusphantoms. Mehrere übereinander liegende Oberflächen können sichtbar gemacht werden, es müssen also an diesen Oberflächen vor allem Teilreflexionen auftreten.

Zur Bilderzeugung muss aber auch der Ort der reflektierenden Oberflächen bekannt sein. Würden alle Schallwandler im Array gleichzeitig aktiviert, wäre eine Ortszuordung der reflektierten Signale aufgrund von sich überlagernden Teilreflexionen und Streuung nicht möglich.

Stattdessen werden die Schallwandler des Arrays nacheinander aktiviert und das sich ergebende 2D-Schnittbild wird aus den Einzelmessungen zusammengesetzt.

Dieses bildgebende Prinzip, dass ein Verknüpfen von Ortsinformationen zu höherdimensionalen Abbildungen führen kann, lässt sich wiederum am Fötusphantom gut zeigen.

Dazu wird das Fötusphantom sowohl in Längs- als auch in Querrichtung geschallt. Durch Überstreichen des Fötus in Längsrichtung mit dazu quer gehaltener Arraysonde kann nun sehr anschaulich gezeigt werden, dass für jeden Punkt entlang der Längsachse des Fötusphantoms ein Querschnittbild gemessen werden kann. Würden diese Messungen mittels eines Computers zusammengesetzt, würde sich ein 3D-Bild des Fötus ergeben.

Tatsächlich bieten modernste Ultraschallgeräte inzwischen die Möglichkeit, dreidimensionale Ultraschallbilder zu erstellen. Zusätzlich können Veränderungen über die Zeit in den Bildern sichtbar gemacht werden und so z.B. der Herzschlag visualisiert werden. Die vierte Dimension in diesen sogenannten 4D-Sonogrammen ist also nicht eine des Raumes, sondern die Zeit.

→ Kurzanleitung Fötusphantom

→ Kurzanleitung zu Versuch 4 – Fötusphantom

→ Video 3: Das Fötusphantom