Seismologen entwickeln Ultraschallverfahren für die Untersuchung des Gehirns

Ultraschalluntersuchungen des Gehirns waren bislang nicht möglich, weil die Schädelknochen die Signale zu stark dämpfen. Nun zeigen Geophysiker der ETH Zürich, wie sich dieses Problem lösen lässt. Andreas Fichtner, Leiter der Forschergruppe, erläutert, welche Methoden er dafür einsetzt.

VDI nachrichten: Sie leiten die Gruppe Seismologie und Wellenphysik am Institut für Geophysik. Ihr Team erforscht die Struktur der Erde und nutzt dazu Erdbebenwellen. Können Sie kurz erläutern, wie das funktioniert?

Andreas Fichtner: Das Grundprinzip ist recht einfach: Die heterogene Verteilung von Gesteinen und Temperatur in der Erde führt dazu, dass Wellen sich schneller oder langsamer ausbreiten und fokussieren oder defokussieren. Die daraus resultierenden und messbaren Änderungen von Laufzeiten und Amplituden kodieren damit die Struktur der Erde. Unsere Arbeit besteht darin, diese Information wieder zu dekodieren und in dreidimensionale Bilder umzurechnen. Je nach der räumlichen Skala zeigen diese Bilder zum Beispiel das Muster der thermochemischen Konvektion im Erdmantel, Magmareservoire unter Vulkanen oder kleine Sedimentbecken innerhalb urbaner Ballungszentren, die für deren seismische Gefährdung eine wesentliche Rolle spielen.

In ihrem aktuellen Forschungsprojekt befassen Sie sich aber mit medizinischer Bildgebung. Wie kam es dazu?

Obwohl seit langem bekannt ist, dass sich seismische und medizinische Tomographie ähneln, haben wir erst damit begonnen, daran zu arbeiten, als ein kleines Start-up in der Schweiz versucht hat, einen akademischen Partner zu finden, um eine neue Ultraschallmethode zu entwickeln. Paradoxerweise war dieser in der Seismologie einfacher zu finden als in der Medizin.

Welche Verfahren setzen Sie für die Ultraschalltomographie ein?