IPE 19-2022 Bachelor-/Masterarbeit zum Thema: Machbarkeitsstudie "Wearable Ultrasound Detektorsys-tem für die Erkennung von Brustkrebs"

Organisationseinheit

Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)

Ihre Aufgaben

Ziel dieser Arbeit ist es, einen ersten Aufbau für ein tragbares Ultraschall-Detektorsystem zur Erkennung von Brustkrebs ("USCT Bra") zu entwickeln, das auf der 3D-Ultraschall-Computertomographie-Methode des KIT basiert. Der industrielle Kooperationspartner IcosaMed (CH) arbeitet an der Entwicklung eines ersten tragbaren Überwachungsgeräts für die weibliche Brust in Form eines "intelligenten BH". Dieser BH soll eine einfache Überwachungslösung für Frauen mit genetischen Brustkrebsrisikofaktoren oder einer Krebsvorgeschichte bieten. Diese Bevölkerungsgruppen machen 0,3 % bzw. 3 % aller Frauen aus, d. h. 1,3 Millionen bzw. 13,8 Millionen Frauen in den Industrieländern.

Das IPE am KIT hat einen Prototyp für die 3D-Ultraschalltomographie (3D USCT) für die Brustkrebsdiagnose entwickelt und eine erste klinische Studie durchgeführt. Der aktuelle Prototyp, der derzeit in Betrieb genommen wird, zielt auf eine größere multizentrische Studie ab. Das IPE hat zudem Bildgebungsalgorithmen und -software sowie Methoden zur Optimierung eines bestimmten Systemlayouts entwickelt. Bei den derzeitigen Prototypen handelt es sich um eigenständige Systeme in der Größe eines Patientenbettes mit einer Öffnung für die Brust von 34 cm Durchmesser und 2304 Ultraschallelementen. Das Patientenbett enthält eine Bewegungsmechanik sowie eine Datensteuerungs- und -erfassungselektronik.

Die größte Herausforderung dieser Machbarkeitsstudie besteht darin, die Ideen eines tragbaren USCT-BHs mit dem Patientenbettdesign der 3D-USCT zu kombinieren, d.h. das System zu miniaturisieren. In diesem ersten Schritt soll das Systemlayout der Ultraschallwandleranordnung in Form eines BHs betrachtet werden. Die Machbarkeitsstudie soll zu einem Vorschlag für die Anzahl, die Position und die benötigten Eigenschaften (Mittenfrequenz, Bandbreite und Öffnungswinkel) der Ultraschallwandler führen und eine Vorhersage über die erreichbare Auflösung und den Kontrast der Reflektivitätsabbildung machen.

Arbeitsplan:

1) Recherche zum Stand der Technik

2) Simulation und Optimierung von Utraschallwandleranordnung und Schallköpfen

3) Simulation und Rekonstruktion von Brustbildern

4) Dokumentation der Ergebnisse

Eintrittstermin

sobald wie möglich

Ihre Qualifikation

Studium der Elektrontechnik, Informationstechnik oder Physik