Foto: Jens Rosenfeldt

Verdens stærkeste ultralydsskanner

Wednesday 16 Jan 13

Contact

Jørgen Arendt Jensen
Groupleader, Professor, Ph.D., Dr.Techn.
DTU Health Tech
+45 45 25 39 24

DTU Elektros forskningsskanner SARUS er den største af sin art i verden og det eneste instrument, der kan vise blodets bevægelser i 3D.

Den stærkeste ultralydsskanner i verden står på DTU, hedder SARUS og er omkring to meter høj og lige så bred. I alt nærmer vi os fire kubikmeter ventilationsudstyr og ikke mindst hardware, der kan udføre skanningsopgaver, som ikke har været mulige før. Det tog syv år at bygge skanneren, der kan foretage svimlende 25.000 milliarder udregninger i sekundet.

sarus_58e0727_web.jpg

 Med SARUS kan man lave et billede af for eksempel hele hjertets flow i tre dimensioner. I dag kan man vise ultralydsbilleder i tre dimensioner med længde, bredde og dybde på samme tid, men blodhastigheden kan kun vises i en retning. De indikationer vi har lige nu er, at vi i hvert punkt i et billede også kan finde blodets hastighed i alle retninger. Det er der ikke andre, der kan,“ fortæller Jørgen Arendt Jensen, professor på DTU Elektro og leder af Center for Hurtig  Ultralydsbilleddannelse (CFU).

Han har med støtte fra Højteknologifonden udviklet SARUS i samarbejde med virksomhederne Prevas og BK Medical. Tilkoblet SARUS er en såkaldt transducer, som er det lille håndholdte apparat, der bruges til at sende ultralyd ind i kroppen. 

Den har 1024 kanaler, der kan sende og modtage lyd, og altså en del flere end de kommercielle transducere, der typisk har 192 kanaler. Forenklet sagt, kan SARUS' transducer måle alt.

Foto: Jens Rosenfeldt

„Når du har en sådan 2D transducer, så kan du sende hvad som helst ud, og du kan modtage hvad som helst. Så når vi måler på et blodkar, får vi komplette datasæt. Dem sender vi ned i kælderen, hvor vi har, hvad der svarer til 400 processorer stående. Og så kan vi regne på resultaterne og se, hvad der sker i hele det område, vi har skannet,“ fortæller Jørgen Arendt Jensen.

„Når vi har fået alle data, så kan vi bagefter gå ind og se på det fra alle tænkelige retninger. Og det kan være rigtig vigtigt, hvis man for eksempel har opereret en ny hjerteklap ind i en patient. På sigt kan vi skanne før og efter operationen og sammenligne, hvor meget blod hjertet pumper ud, ligesom vi i detaljer kan se, hvor godt operationen er lykkedes.  Vi kan se, om vi får det rigtige flow igennem hjertet. Og vi behøver ikke være bange for, om vi har fået det hele med i første skanning. Hvis vi bare har sendt den rigtige ultralyd ud, så ved vi, at vi har fanget det rigtige signal,” siger Jørgen Arendt Jensen.

25.000 milliarder udregninger

Når man optager lyd fra over 1000 kanaler samtidig, bliver datamængderne enorme. Det svarer nogenlunde til at optage 70.000 tv-kanaler samtidig. SARUS er blevet så stor, fordi der indeni sidder 64 printkort, som hver kan sende og modtage fra 16 kanaler.

Under hvert af de små „køletårne” på printkortet sidder en parallelprocessor (en såkaldt Field Programmable Gate Array eller FPGA) med 160 enheder, som foretager udregningerne. Hver af disse enheder kan foretage 500 millioner multiplikationer i sekundet, så under hvert køletårn kan der gennemføres 80 milliarder multiplikationer i sekundet.

Med sine 300 parallelprocessorer er antallet af mulige udregninger pr. sekund over 25.000 milliarder eller som regnekraften i 5000 pc’er. Men ikke kun regnekraften gør SARUS til verdens stærkeste forskningsskanner inden for ultralyd. Enhederne kan også programmeres og fungere uafhængigt af hinanden.

„Det giver et enormt fleksibelt system, fordi du dynamisk kan konfigurere det og skrive software helt fra bunden, som kan lave lige nøjagtig det, du gerne vil,” siger Jørgen Arendt Jensen og fortæller, at der lige nu er omkring 1,5 millioner linjer (vHDL-)kode skrevet ind i SARUS.

Når skanneren i princippet kan skanne alt, er det oplagt at bruge den til flere ting, og det gør de da også på CFU. For tiden bliver SARUS bl.a. brugt til at finde ud af, hvordan man kan skanne dybere og få billeder af lever og nyre hos overvægtige patienter. Den bliver brugt til at finde en metode, så man også kan se trykket i blodkarret, ligesom der også arbejdes med forbedring af billedkvaliteten.

I december bevilgede Højteknologifonden yderligere 75 mio. kr. til at videreføre arbejdet med SARUS i et projekt, der skal gøre ultralydsskannere bærbare. Projektet gennemføres i samarbejde BK Medical, Meggitt, Alexandra Instituttet, Rigshospitalet og DTU Nanotech med et samlet budget på 149 mio. kr.

- Tore Vind Jensen

News and filters

Get updated on news that match your filter.
https://www.cee.elektro.dtu.dk/news/Nyhed?id=%7B20C2ED8C-1ACA-425B-9288-6A6DE66F476F%7D
3 APRIL 2020