Funktionelle Magnetresonanztomographie, elektrophysiologisches Hirnmapping und Neuronavigation : Anwendungsmöglichkeiten in der Neurochirurgie vor, während und nach operativen Eingriffen im Bereich des sensomotorischen Cortex

Eine maximale Tumorresektion bei gleichzeitig minimalem postoperativem Defizit ist Ziel der heutigen Gehirntumoroperationen in der Neurochirurgie. Hierzu wurden und werden zahlreiche Hilfsmittel entwickelt. Diese Arbeit befasst sich mit der Magnetresonanztomographie (MRT), der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), der Neuronavigation und dem elektrophysiologischem Hirnmapping durch direkte kortikale Stimulation. Ziel: Ziele dieser Arbeit waren die methodische Entwicklung und Etablierung zur Darstellung der fMRT Ergebnisse im Neuronavigationssystem und die postoperative Rekonstruktion der Gridelektrodenlage im MRT Datensatz. Dies ermöglichte die fMRT Ergebnisse nicht nur zur präoperativen Planung zu nutzen, sondern auch intraoperativ als Hilfestellung zur funktionellen Orientierung zu nehmen. Vor allem wurde durch die postoperative Rekonstruktion der Gridelektrodenllage eine Möglichkeit zum direkten Vergleich und zur Validierung zwischen fMRT und elektrophysiologischen Hirnmapping geschaffen. Material und Methoden: Bei 18 Patienten (10 Männer, 8 Frauen) mit unterschiedlichen Läsionen im Bereich des sensomotorischen Kortex wurde präoperativ eine fMRT zur Detektion des motorischen Handareals durchgeführt, sowie ein MRT Navigatordatensatz erhoben. Die Auswertung der fMRT erfolgte mit SPM 99, die Ergebnisse wurden im Navigatordatensatz dargestellt. Intraoperativ wurde nach neuronavigierter Trepanation ein Gridelektrodengitter (Fa. ADTech) direkt kortikal platziert, die Position möglichst aller im Operationsfeld liegenden Gridelektroden mit der Neuronavigation bestimmt und das elektrophysiologische Hirnmapping mit Phasenumkehr, somatosensibel evozierten Potentialen und motorisch evozierten Potentialen durchgeführt. Abschließend wurden postoperativ die durch Neuronavigation bestimmten Positionskoordinaten der Gridelektroden in den Navigatordatensatz übertragen, die restlichen Positionen des Gridelektrodengitters rekonstruiert und zusammen mit den Ergebnissen der fMRT auf einer dreidimensionalen Ansicht des Navigatordatensatzes dargestellt. Ergebnisse: Mit Hilfe der fMRT konnte das motorische Handareal bei 17 von 18 (94,4%) Patienten bestimmt und auf dem Neuronavigationsdatensatz dargestellt werden, die Phasenumkehr zur Identifikation des sulcus centralis war bei 18 von 18 (100%) Patienten erfolgreich und mittels der motorisch evozierten Potentiale konnte das motorische Handareal bei 15 von 18 (83%) Patienten detektiert werden. Bei 14 Patienten lagen sowohl Resultate der fMRT Untersuchung, als auch des elektrophysiologischen Hirnmappings vor. In diesen Fällen wurde eine Gridrekonstruktion versucht und gelang bei 10 der 14 (71%) Fälle. Diskussion: Diese Studie hat gezeigt, dass die fMRT zur präoperativen Planung bei neurochirurgischen Eingriffen im Bereich des sensomotorischen Kortex erfolgreich genutzt werden kann. Die fMRT gab präoperativ Informationen über die Lage des motorischen Handareals in Relation zur Hirnläsion, so dass eine präoperative Risikoabschätzung getroffen werden konnte. Ebenso wurde durch die Integration der fMRT Ergebnisse in den Neuronavigationsdatensatz die intraoperative Verwendung dieser Resultate ermöglicht und dem Operateur eine zusätzlich Hilfestellung zur funktionell-anatomischen Orientierung gegeben. Durch die postoperative Gridrekonstruktion wurde eine direkte Vergleichsmöglichkeit zwischen fMRT und elektrophysiologischen Hirnmapping entwickelt und so die technische Grundlage für weitere Validationsstudien geschaffen

Design catalogue in a CAE environment for the illustration of tailored forming

Tailored Forming, which is explored in the Collaborative Research Centre 1153 at the Leibniz University Hannover, is a highly sophisticated set of manufacturing technologies that allow producing hybrid forming parts consisting of two different materials. In this paper, two elements of a computer-aided engineering environment are characterized that aims at assisting a designer in synthesis of such components. In order to determine the application potential of Tailored Forming, TRIZ-Reverse and its application is introduced. The resulting Tailored Forming Contradiction Matrix documents the Knowledge of Applicability for this manufacturing technology. Afterwards, design catalogues are discussed as repositories for detailed Tailored Forming Design Knowledge, exemplarily shown for drive components. Both then are integrated to a knowledge-based system that allows reasoning about the design of Tailored Forming components. The resulting concept then may be processed to a computer-aided design (CAD) system as starting point for detailed design, simulation and optimization

Manufacturing Stage-Based Design Model for Mechanical Components

Durch fertigungsbedingte Restriktionen wird der Gestaltungsraum von mechanischen Bauteilen während der Produktentwicklung eingeschränkt. Die Einschränkungen sind in der Regel nicht vollständig bekannt und können daher nicht in vollem Umfang bei der Bauteilgestaltung berücksichtigt werden. Das betrifft insbesondere prozessübergreifende Fertigungsrestriktionen, die bei der Aneinanderreihung von mehreren Fertigungsschritten entstehen. Dieser Beitrag schlägt einen Fertigungsstufen-basierten Gestaltungsansatz vor, um das Wissen für ein herstellungsgerechtes Bauteil möglichst früh im Produktentwicklungsprozess zur Verfügung zu stellen. Grundlage dieses Gestaltungsansatzes sind Transfermodelle, welche Fertigungsprozessketten entgegen der späteren Prozessrichtung beschreiben. Dabei werden schrittweise zwischengelagerte Fertigungsstufen abgeleitet und deren Herstellbarkeit mit Hilfe geeigneter Kontrollmechanismen evaluiert