RISK AS­SESS­MENT OF PLAQUE RUP­TU­RE AND FU­TURE CAR­DIO­VA­S­CU­LAR EVENTS (CVENT) BY MUL­TI-SPEC­TRAL PHO­TOA­COUSTIC IMA­GING

Athe­ro­skle­ro­se und damit ver­bun­de­ne Krank­hei­ten gel­ten als häu­figs­te To­des­ur­sa­che der west­li­chen Welt. Das Haupt­ziel des CVENT Pro­jek­tes ist es, ein por­ta­bles pho­to­akus­ti­sches mul­ti-Wel­len­län­gen Bild­ge­bungs­sys­tem zu ent­wi­ckeln, das aus einem kom­bi­nier­ten Pho­to­akus­tik- Ul­tra­schall­wand­ler be­steht. Die­ser soll es er­mög­li­chen, athe­ro­skle­ro­ti­sche Plaques zu iden­ti­fi­zie­ren, zu cha­rak­te­ri­sie­ren und die Be­hand­lung zu ver­fol­gen. Dafür wer­den In­for­ma­tio­nen über die Plaque Zu­sam­men­set­zung, Größe, Form und die me­cha­ni­schen Ei­gen­schaf­ten auf­ge­nom­men und ver­ar­bei­tet. Das CVENT Kon­sor­ti­um kon­zen­triert sich auf die fol­gen­den in­no­va­ti­ven und in­ter­dis­zi­pli­nä­ren For­schungs- und Ent­wick­lungs­auf­ga­ben, um die­ses Ziel zu er­rei­chen:

Pho­to­akus­ti­sche Sys­tem­ent­wick­lung:

  • Ein mul­ti-Wel­len­län­gen Di­oden­la­ser mit hoher Pul­sener­gie (2 mJ pro Wel­len­län­ge) und kur­zer Puls­dau­er (40-80 ns)
  • Ein hoch­ef­fi­zi­en­ter La­ser­trei­ber mit pas­si­ver Küh­lung des Wand­lers
  • Ein mul­tis­pek­tra­ler Di­oden-Stack, Strahl­for­mung mit Dif­frac­tive Op­ti­cal Ele­ments (DOE), die klein genug sind, um in den Wand­ler in­te­griert zu wer­den
  • Ein hoch­sen­si­bler Ul­tra­schall­wand­ler, der in den mul­ti-Wel­len­län­gen Pho­to­akus­tik­wand­ler in­te­griert ist
  • Die CVENT Ul­tra­schall­platt­form mit einem hy­bri­den Front­end für Ul­tra­schall- und Pho­to­aus­tik­mess­da­ten, das mit einer einer ein­ge­bet­te­ten, en­er­gie­spa­ren­den Hoch­leis­tungs­re­chen­ein­heit ver­bun­den ist und durch mo­der­ne Sys­tem-on-a-chip-Tech­no­lo­gie eine Echt­zeit­ver­ar­bei­tung der Mess­da­ten er­mög­licht.

Neu­ar­ti­ge Si­gnal­ver­ar­bei­tung:

  • Cha­rak­te­ri­sie­rung und Klas­si­fi­zie­rung von Plaques mit mul­ti-Wel­len­län­gen Pho­to­akus­tik und Ab­schät­zung der Ge­we­be­zu­sam­men­set­zung zu­sam­men mit quan­ti­ta­ti­ven Grö­ßen, wie Schall­ge­schwin­dig­keit, Grün­ei­sen­ko­ef­fi­zi­ent und wei­te­ren me­cha­ni­schen Ei­gen­schaf­ten
  • Re­duk­ti­on des Rau­schein­flus­ses durch Mul­ti­ple Input / Mul­ti­ple Out­put Spek­tral­fil­ter mit ad­ap­tiv op­ti­mier­ten Kom­bi­na­tio­nen der La­ser­pul­se
  • Un­ter­drü­ckung von Clut­ter­ar­te­fak­ten, die die schwa­chen pho­to­akus­ti­schen Quel­len über­la­gern und eine Dia­gno­se er­schwe­ren. Dafür wer­den zu­sätz­li­che Ul­tra­schall­auf­nah­men, die spek­tra­le Zu­sam­men­set­zung des Ge­we­bes und Dopp­ler-Ver­schie­bun­gen vom Blut­fluss in grö­ße­ren Ge­fä­ßen aus­ge­nutzt.
  • Ver­bes­se­rung der Pho­to­akus­ti­schen Bild­qua­li­tät durch hy­bri­de Pho­to­akus­tik-Ul­tra­schall Re­kon­struk­ti­ons­tech­ni­ken.

Va­li­die­rung des Pho­to­akus­tik­sys­tems:

  • In vitro und ex.​vivo Ve­ri­fi­zie­rung des CVENT Sys­tems an mensch­li­chen Ar­te­ri­en, die bei ope­ra­ti­ven Ein­grif­fen ent­fernt wur­den.
  • Eine erste kli­ni­sche Va­li­die­rung der Ab­bil­dung von Plaques vor und wäh­rend einer Ope­ra­ti­on an 30 Pa­ti­en­ten

Of­fi­zi­el­le Pro­jekt­hom­pa­ge: CVENT

CVENT wird ge­spon­sert von der Eu­ro­päi­schen Kom­mis­si­on im Rah­men des Ho­ri­zon 2020 Re­se­arch and In­no­va­ti­on Pro­gram­me unter dem Grant Agree­ment No. 731771.

Pro­jekt­dau­er: No­vem­ber 2016 - Ok­to­ber 2020.

Ansprechpartner: Marvin Heller

Postanschrift

Ruhr-Uni­ver­si­tät Bo­chum
Fa­kul­tät für Elek­tro­tech­nik und In­for­ma­ti­ons­tech­nik
Lehrstuhl für Medizintechnik
Postfach ID 22
Uni­ver­si­täts­stra­ße 150
D-44801 Bo­chum

Kontaktdaten

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La­ge­plan & An­rei­se­infor­ma­tio­nen der RUB                                                                            

Lehrstuhlinhaber

Prof. Dr.-Ing. Georg Schmitz
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Fax: (+49) (0) 234 32 - 14872
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