Een plastic dopje waarin her en der gaatjes zijn geprikt. Met deze ogenschijnlijk simpele aanpassing kunnen hoge kwaliteit 3D-echo’s worden gemaakt, voor veel minder geld. Wetenschappers van het Erasmus MC en de TU Delft publiceren hierover in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances van vrijdag 8 december.

Enkele sensor

3D-echo’s worden in het ziekenhuis en in het onderzoek steeds belangrijker. Ze stellen artsen en wetenschappers in staat om bijvoorbeeld bloedvaten (denk aan vernauwingen door aderverkalking), baby’s in de baarmoeder (denk aan het opsporen van afwijkingen tijdens de ontwikkeling) of tumoren in het lichaam te bestuderen. Op basis van die 3D-beelden worden diagnoses gesteld of behandelingen uitgevoerd. Er is een nadeel: ze vereisen zeer kostbare apparatuur. Dat komt vooral door de duizenden sensoren die de echosignalen opvangen en omzetten in een 3D-beeld. De onderzoekers uit Rotterdam en Delft hebben nu een goedkope oplossing bedacht, zodat vergelijkbare beelden tot stand kunnen komen met een enkele sensor.

Telescopen

De wetenschappers gebruikten compressive sensing, een techniek die ook wordt toegepast in andere high-tech apparaten, zoals ruimtetelescopen. Eerste auteur dr. Pieter Kruizinga, verbonden aan zowel de TU Delft als Erasmus MC, licht toe: “Een echoapparaat zendt geluidsgolven uit. Daarvan worden de echo’s opgevangen door een of meer sensoren. In geval van een geavanceerd 3D-echoapparaat zijn dat er duizenden. We zijn erachter gekomen dat een plastic schijfje voor een enkele sensor dezelfde 3D-plaatjes kan opleveren. In het schijfje maken we gaatjes, in een complex patroon. Dat heeft tot gevolg dat de geluidsgolven alle kanten opgaan en dat de terugkerende echosignalen ingewikkelde patronen vormen. Dankzij een krachtige computer kun je berekenen waar de echo’s vandaan komen. Zo ontstaat uit de wirwar van echosignalen een heel fraai plaatje dat anders alleen met een kostbare 3D-sensor tot stand was gekomen.”

This simple piece of plastic makes ultrasound easy

Arme landen

De gevoeligheid is nu nog laag ten opzichte van reguliere 3D-systemen. Maar de ontwikkelaars geloven dat compressive sensing de prijs van 3D-echo’s op termijn drastisch omlaag kan brengen. “Natuurlijk, onze aanpak vereist een krachtige computer en die is ook niet goedkoop”, zegt Kruizinga, “maar de kosten daarvan zijn niet te vergelijken met die van een geavanceerd 3D-echoapparaat.” Promotie-onderzoeker Pim van der Meulen (TU Delft): “We gaan onze aanpassing nog verbeteren, maar verwachten dat binnen afzienbare tijd ook met kleine, draagbare en goedkope echoapparatuur 3D-plaatjes van hoge kwaliteit kunnen worden gemaakt. Dat betekent - ook voor dokters in arme landen - een geweldige vooruitgang.”

Artist impression van de toekomstige kleine, draagbare en goedkope 3D-echoapparatuur voor bijvoorbeeld het scannen/monitoren van de halsslagader


Dit gezamenlijke onderzoek van TU Delft en Erasmus MC  is een goed voorbeeld van de vruchtbare samenwerking in de Medical Delta.

Meer informatie

Publicatie ‘Compressive 3D ultrasound imaging using a single sensor’, Kruizinga et al., Science Advances 08 Dec 2017, Vol. 3, no. 12, e1701423, DOI: 10.1126/sciadv.1701423.

Contact

Dr. Pieter Kruizinga (TU Delft en Erasmus MC), p.kruizinga@erasmusmc.nl
Claire Hallewas (persvoorlichter TU Delft), c.r.hallewas@tudelft.nl, 06 40953085