Modelling and simulation of High Energy Ultra-Sound

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Werner Wiesbeck
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2000 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5247158

Neben den konventionellen Verfahren zur Tumortherapie (Chirurgie, Chemotherapie, Beschrahlung) wird hochenergetischer Ultraschall (US) experimentell und klinisch mit zunehmendem Erfolg eingesetzt. Bei der Ultraschall-Thermotherapie (USTT) soll im Tumor durch Absorption von US eine kurzzeitige Temperaturerhöhung auf ca. 90°C erreicht werden, um eine sofortige Thermonekrose mit anschließender Gewebsablation zu induzieren. Limitierend sind derzeit Gewebeerhitzungen außerhalb des avisierten Tumors. Zur Lösung dieser Probleme ist eine optimale Dosierung und Verteilung der US Energie notwendig. Um größere, ethisch bedenkliche in-vivo Versuchsreihen zu vermeiden, sind Simulationen dringlich erforderlich. Ein an die Erfordernisse der USTT angepaßten Berechnungsverfahren gibt es jedoch bis heute nicht. Dies soll in diesem Forschungsvorhaben erstellt werden. Neben den linearen, sollen hier speziell auch nichtlineare US Ausbreitungsphänome, wie Gewebedämpfung, Aufsteilung der Wellenform und Kavitation, bei der Berechnung der im Gewebe induzierten Wärmequelle berücksichtigt werden. Ergänzend werden die Wärmeleitung, die Blutperfusion und die wichtige Temperaturabhängigkeit der Gewebeparameter integriert werden. Simulationsergebnisse werden die Zusammenhänge zwischen den eingestellten Parametern am US-Sender und der im Gewebe wirkenden Temperatur klären und bilden somit die Voraussetzung für die Etablierung dieses nichtinvasiven, patientenschonenden Verfahrens in der Tumortherapie.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Rainer Riedlinger