Abschlussarbeit

Entwicklung und Evaluierung einer FPGA basierten Ultraschall-Hardware für die dentale Prothetik

Masterarbeit von Kotzur, Benjamin

Der Prozess zur Herstellung von Zahnrestaurationen erfordert eine Vielzahl aufwendiger Schritte, die konventionell mit der analogen Abformung im Patientenmund beginnen. Aufgrund der Fehleranfälligkeit, mangelnden Effizienz gegenüber CAD/CAM basierten Methoden sowie der fehlenden Möglichkeit, unter dem Zahnfleisch liegende Präparatiornsränder abzuformen, wird am Lehrstuhl für Medizintechnik ein digitales, auf Ultraschall basierendes, Verfahren zur intraoralen Datenabnahme präparierter Zähne entwickelt. Das aktuellle Labormuster des intraoralen Ultraschallscanners basiert auf einem mechanisch bewegten Einzelelementwandler. In vorangegangenen Arbeiten wurde ein miniaturisiertes und kostengünstiges Ansteuerungssystem auf Basis eines digitalen Signalprozessors (DSP) entwickelt. Im Zuge der Entwicklung eines Prototypens soll nun unter Berücksichtigung der hohen Sicherheits- und Genauigkeitsanforderungen ein Ultraschallmodul bestehend aus Pulser und Verstärker entwickelt, in das bestehende System integriert und getestet werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Gewährleistung einer hohen Datenübertragungsrate. Nachdem der medizinische und technische Hintergrund aufgearbeitet wurde, soll im Rahmen dieser Masterarbeit zunächst ein geeignetes Konzept für die gerätetechnische Umsetzung erarbeitet werden. Die hierfür notwendigen Software- und Hardware-Komponenten inkl. der Signalverarbeitung zur Messdatenauswertung müssen implementiert werden. Hierzu sollen am Lehrstuhl vorhandene Komponenten der Ultraschallhardware sowie der Steuerungs- und Regelungshardware für diese Anwendung weiterentwickelt und optimiert werden. Anschließend soll ein Versuchsstand konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. An diesem Versuchsstand sollen abschließend Ultraschallmessungen zur Evaluierung des entwickelten Ultraschallsystems durchgeführt werden. Die Vorgehensweise und Ergebnisse der Arbeit sollen klar und umfassend dokumentiert und diskutiert werden.