Schärfere Ultraschallbilder dank Mikroblasen

Nicht nur bei Schwangerschaftskontrollen, sondern auch bei Gefäßerkrankungen sind Untersuchungen mit Ultraschall unerlässlich. Mit einer neuen Methode wollen nun französische Forscher diesen Blick in den Körper deutlich verbessern. In einem Labormodell konnten sie die räumliche Auflösung von Ultraschallbildern mithilfe winziger Mikroblasen um ein Vielfaches erhöhen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ berichten, ließe sich in Zukunft sogar der Zustand filigraner Blutbahnen, der Kapillargefäße, zuverlässig erkennen.

Insgesamt drei Bilder sind dargestellt. Linkes Bild: filigrane, sich verzweigende Linien der Mikrokanäle. Mittleres Bild: grobe Klötzchen in verschiedenen Helligkeiten, hier sind die feinen Linien nicht erkennbar. Rechtes Bild: filigrane, sich verzweigende Linien der Mikrokanäle, an denen sich haufenweise Punkte – die Mikroblasen – angelagert haben.
Ultraschallbilder mit und ohne Mikroblasen

„Bisher können Ultraschallsonden keine Objekte auflösen, die kleiner sind als die verwendete Wellenlänge“, sagt Olivier Couture vom Institut Langevin in Paris. Selbst mit den besten in Kliniken genutzten Geräten lassen sich Strukturen kleiner als ein zehntel Millimeter nicht mehr erkennen. Doch in einem Laborversuch an künstlichen Blutgefäßen erreichten Couture und Kollegen nun bis zu 13-mal genauere Aufnahmen. Dazu pressten sie eine Flüssigkeit mit etwa ein millionstel Meter kleinen Mikroblasen durch die feinen Kanäle.

Diese Mikroblasen reagierten empfindlich auf einfallende Ultraschallwellen. Sie zerplatzten schnell und erzeugten Reflektionssignale, die mit schnell getakteten Ultraschallsensoren aufgefangen werden konnten. Aus der großen Menge dieser Signale konnten die Wissenschaftler mit der Unterstützung von Computern genau die Daten herausfiltern, die für die Berechnung von dreidimensionalen Bildern der beschallten Objekte nötig waren. Auf diesen Aufnahmen ließen sich die künstlichen Blutgefäße mit Durchmessern von nur 80 Mikrometern klar erkennen. Parallel verglichen sie diese Aufnahmen mit Bildern herkömmlicher Ultraschallsonden, die nur eine Auflösung mit etwa einem Millimeter Genauigkeit erreichten.

Bisher funktioniert diese Ultraschallmethode mit Mikroblasen nur in Labormodellen. Doch schon in Kürze können sich die Wissenschaftler erste Versuche an lebenden Organismen vorstellen. Gelingt dieser Schritt hin zu einem Einsatz in Krankenhäusern, könnten in Zukunft etwa verstopfte Blutbahnen bis hin zu feinen Kapillargefäßen schneller entdeckt werden als bisher.