AUToMUT: Advanced Ultrasound Tomography with Micromachined Ultrasound Transducers

Knieaandoeningen zoals artrose en meniscusletsels treffen wereldwijd miljoenen mensen en beperken mobiliteit en levenskwaliteit. Huidige beeldvormingstechnieken kunnen de kniemechanica tijdens beweging niet vastleggen, wat cruciale informatie achterwege laat in diagnose en behandelplanning. Wij stellen voor dat een op Capacitieve Micromachined Ultrasound Transducer (CMUT) gebaseerd UltraSound Tomografie (UST)-systeem hier verandering in kan brengen. Het zou de eerste modaliteit zijn die een dynamisch beeld van de kniefunctie biedt, waardoor orthopedisch chirurgen nauwkeurigere en snellere beslissingen kunnen nemen.
UST is een opkomende beeldvormingstechniek die een veilig en kosteneffectief alternatief biedt voor modaliteiten zoals CT. Het maakt gebruik van een ring van ultrasone transducers om tomografische beelden te creëren. Ondanks decennia van onderzoek is klinische toepassing traag verlopen door praktische uitdagingen: conventionele systemen vereisen duizenden piëzo-elektrische transceivers, waardoor ze log, zwaar en duur zijn in vergelijking met draagbare echografieapparaten.
Onze aanpak introduceert CMUT-technologie in UST om deze barrières te overwinnen. CMUTs worden vervaardigd via lithografische processen, wat schaalbare kostenreductie mogelijk maakt. In de toekomst kan een cruciale miniaturisatie en gewichtsreductie worden bereikt, doordat de elektronica direct in CMUTs geïntegreerd kan worden.
In dit project ontwikkelen we elektronica om een CMUT-gebaseerd UST-prototype, geleverd door het MKB Tomosono B.V., te verbinden met een echografie-onderzoeksplatform aan de TU Eindhoven . Dit vrij programmeerbare systeem stelt ons in staat om de beeldvormingsparameters nauwkeurig af te stemmen op het prototype. Hierbij worden data-acquisitie en beeldreconstructie geoptimaliseerd binnen de beperkingen van de beschikbare sensorconfiguratie, gebaseerd op lineaire CMUT-arrays. Het doel is om een hoogwaardige, snelle beeldvorming te demonstreren die geschikt is voor kniebeeldvorming. Deze inzichten zullen Tomosono B.V. begeleiden bij het ontwikkelen van geïntegreerde zend-/ontvangst-elektronica en geavanceerde beeldvormingsalgoritmen.
Door praktische beperkingen aan te pakken, beoogt dit project UST dichter bij klinische toepassing te brengen en een transformerend hulpmiddel te bieden voor het diagnosticeren van kniepathologieën en het verbeteren van patiëntenzorg.