3D Freihand Ultraschall für Neurologische Diagnostik

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Bötzel; Professor Dr. Nassir Navab, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240707732

Das Ziel dieses interdisziplinären Projekt s zwischen dem Lehrstuhl für medizinische Informatik (CAMP, TUM) und der Neurologischen Klinik und Poliklinik Grosshadern (LMU) ist die Einführung der 3D Freihand Ultraschall (3DUS) Methodik für die Diagnose neurologischer Bewegungsstörungen. Medizinischer Ultraschall (US) ist ein nicht-invasives, günstiges und weit verbreitetes Bildgebungsverfahren, wobei sich Bildauflösung und Rauschverhalten in den letzten Jahren signifikant verbessert haben. Allerdings erfordert die Ultraschall Bildgebung, insbesondere in 2D, auch heute noch spezielles Training und viel Erfahrung vom Untersucher, was vor allem an Bildartefakten und dem eingeschränkten Blickfeld liegt und den daraus resultierenden Schwierigkeiten, eine optimale anatomische Schnittebene zu wählen. In diesem Projekt führen wir mittels 3DUS eine neue Methodik zur Früh- und Differentialdiagnostik neurologischer Bewegungsstörungen ein. Im letzten Jahrzehnt hat die medizinische Forschung gezeigt, dass transkranieller US pathophysiologische Veränderungen in den Basalganglien des Mittelhirns sichtbar machen kann, welche mit Störungen wie Morbus Parkinson (MP) assoziiert werden. Interessanterweise sind diese Veränderungen zwar in US sichtbar, aber nicht immer in anderen Bildgebungsverfahren wie MRT. Darüber hinaus zeigen aktuelle Forschungsergebnisse, dass die transkranielle US Technik für die MP Frühdiagnostik geeignet ist, noch bevor Bewegungsstörungen auftreten. Daher kann US als eine erste Technik zur MP Vorsorgeuntersuchung angesehen werden, was ein enormes Anwendungsfeld für diese Methode in Zukunft eröffnet. Aufgrund der oben erwähnten Schwierigkeiten einer transkraniellen US Untersuchung in 2D ist die Methode bisher jedoch beschränkt auf einige wenige Expertengruppen. Erhebliche technische Fortschritte sind nötig, um die Technik akkurater und reproduzierbarer und gleichzeitig für eine breitere Gruppe an US Untersuchern zugänglich zu machen. Wir beabsichtigen, das transkranielle US Bildgebungsverfahren zu verbessern, indem wir die derzeitige klinische Routine erweitern und die Benutzung von 3DUS einführen. Das Ziel unserer Arbeit ist, semi-automatische, computer-assistierte Methoden zur Akquise und Analyse volumetrischer US Daten zu entwickeln, die eine transkranielle US Diagnose ermöglichen, selbst wenn der Untersucher weniger Erfahrung mit der Technik aufweist als derzeitige Expertengruppen. Außerdem beabsichtigen wir, eine Reihe an neuartigen Bild-Segmentier- und Klassifizierungsverfahren zu entwickeln, welche die Objektivität und Reproduzierbarkeit der transkraniellen US Untersuchung im Vergleich zur derzeitigen 2D Methode erhöhen. Als einen weiteren Fortschritt in diesem Projekt wollen wir untersuchen, ob sich das Potential der transkraniellen Mittelhirn US Untersuchung noch erweitern lässt, indem wir zum ersten Mal in diesem Bereich volumetrische Analysen der diagnostisch relevanten Hyper-Echogenitäten durchführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen