Faculty Spotlight — Dr. Corinne Lengsfeld

Interview with Dr. Corinne Lengsfeld

Simulation von Umstellungsosteotomien an 3D-Finite Elemente Modellen des humanen Femurs

Diese Arbeit befaßt sich mit einer neuen Methode zur automatischen Erstellung von 3D-FE Modellen und deren Verwendung in einer voll parametrisierbaren und automatisierbaren Simulation von intertrochantären Umstellungsosteotomien. Die Methode der FE-Modellierung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ein Hybridmodell erzeugt, das zum einen Teil aus einem individuellen, anhand von CT-Daten erstellten, Femurschaft und Schenkelhals (Voxelanteil) besteht, zum anderen Teil aus einem mit Hilfe des "Solid-Modelling" generierten, voll parametrisierbaren, Femurkopf mit Knorpelkappe und Kortikalisschicht (Tetraederanteil). Dieses Hybridmodell verbindet dadurch die Vorteile beider Modellierungstechniken, nämlich einfache Modellerstellung, Berücksichtigung individueller Patientendaten, glatte Kontakt- beziehungsweise Einleitungsflächen und hohe Elementenzahlen nur in den für die Auswertung interessanten Regionen. Die ersten Versuche einer Umstellungsosteotomie an einem Voxelmodell zeigten, daß die Technik funktionierte, aber die Auswertung durch Artefaktbildung nicht verwertbar war. Die in einem nächsten Schritt durchgeführten Vergleichsstudien mit einem nur auf Quaderelementen basierenden Voxelmodell und fünf verschieden konfigurierten Tetraedermodellen des Femurkopfes zeigten die große Bedeutung der Kortikalisschicht und der Knorpelkappe sowie deren Geometrie. Da es auf eine möglichst realitätsnahe Modellierung eben dieser drei Punkte ankommt, entfällt der weitere Einsatz der Modelle ohne die auslaufende Knorpelkappe und Kortikalisschicht. Die Verwendung des reinen Voxelmodelles entfällt alleine schon durch den notwendigen Mehraufwand bei der Modellerstellung, um ein Modell gleicher Qualität und Komplexität zu generieren. In den daraufhin durchgeführten Parameterstudien einer intertrochantären Umstellungsosteotomie zeigt sich die Verbindung des Osteotomiewinkel mit dem CE-Winkel als der wichtigste Faktor für die Belastung des Gelenkknorpels. Unter physiologischen Bedingungen, das heißt bei einem normalen CE-Winkel, ändert sich an den auftretenden Spannungen nur wenig, bei einer Hüftdysplasie (CE-Winkel=-15°) hingegen ist es möglich, durch eine varisierende 20° Osteotomie die maximal auftretende von-Mises-Vergleichsspannung am Knorpel von 25 MPa auf 11 MPa zu senken. Veränderungen der Parameter für die Osteotomiehöhe und den lateralen Versatz des proximalen Fragmentes zeigen dagegen nur einen minimalen Effekt auf die auftretenden Spannungen. Den größten Einfluß als alleiniger Faktor hat jedoch der CE-Winkel, der sich mit der hier simulierten Operation einer Umstellungsosteotomie des proximalen Femurs nicht beeinflussen läßt. Eine Weiterverwendung der bei dieser Arbeit entstandenen Werkzeuge an anderen Knochen des menschlichen Körpers ist ohne große Anpassungen möglich. Eine Weiterentwicklung zum Einsatz der Hybridtechnik bei der proximalen Tibiakopfumstellung ist bereits in Arbeit. Vor einem Praxiseinsatz der hier vorgestellten Methode steht noch die Notwendigkeit von größeren Studien mit dem Ziel, die Ergebnisse zu validieren, die Interpretierbarkeit zu verbessern und die Notwendigkeit der Individualisierung der einzelnen Parameter zu überprüfen

Where should bulking agents for female urodynamic stress incontinence be injected?

For bulking agents used for female stress urinary incontinence, the recommendation for the anatomical placement varies as some injectables are to be placed close to the bladder neck and others midurethrally. Aim of the study was to determine if there are differences concerning the outcome after transurethral collagen injections depending on the anatomical placement midurethrally or at the bladder neck. We randomly assigned 30 elderly female patients with urodynamic stress incontinence to either transurethral collagen injection midurethrally or to the bladder neck. Prior to injection and at ten month follow-up, maximum urethral closure pressure (MUCP), functional urethral length (FUL), maximum flow rate and cough test were performed and the patient was asked to estimate her bladder condition using a visual analogue scale. Postoperative contentness was 8 (median, 95% confidence interval 5-9) in the midurethral group and 8 (median, 95% confidence interval 7-10) in the bladder neck group with a p value of 0.012, 95% confidence interval -2.464 to -0.2859, in favour to midurethral injections. MUCP and FUL increased significantly in both groups and flow rate decreased in both groups. Continence was 66.6% in the midurethral group and 60% for the bladder neck group respectively. Both midurethral and bladder neck collagen injections improve patients' satisfaction almost equally with a small advantage for midurethral injection

Heparin and air filters reduce embolic events caused by intra-arterial cerebral angiography - A prospective, randomized trial

Background-Intra-arterial cerebral angiography is associated with a low risk for neurological complications, but clinically silent ischemic events after angiography have been seen in a substantial number of patients.Methods and Results-In a prospective study, diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) before and after intra-arterial cerebral angiography and transcranial Doppler sonography during angiography were used to evaluate the frequency of cerebral embolism. One hundred fifty diagnostic cerebral angiographies were randomized into 50 procedures, each using conventional angiographic technique, or systemic heparin treatment throughout the procedure, or air filters between the catheter and both the contrast medium syringe and the catheter flushing. There was no neurological complication during or after angiography. Overall, DW-MRI revealed 26 new ischemic lesions in 17 patients (11%). In the control group, 11 patients showed a total of 18 lesions. In the heparin group, 3 patients showed a total of 4 lesions. In the air filter group, 3 patients exhibited a total of 4 lesions. The reduced incidence of ischemic events in the heparin and air filter groups compared with the control group was significantly different (P=0.002). Transcranial Doppler sonography demonstrated a large number of microembolic signals that was significantly lower in the air filter group compared with the heparin and control groups (P=0.01), which did not differ from each other.Conclusions-Air filters and heparin both reduce the incidence of silent ischemic events detected by DW-MRI after intra-arterial cerebral angiography and can potentially lower clinically overt ischemic complications. This may apply to any intra-arterial angiographic procedure

Quantitative Auswertung der CT-Perfusion für die Diagnostik und Früherkennung zerebraler Ischämien durch Vasospasmen bei Patienten mit aneurysmatischer Subarachnoidalblutung

Die Subarachnoidalblutung (SAB) ist mit einer Inzidenz von ca. 9/100.000 eine eher seltene Erkrankung. Neben einer primär hohen Letalität von ca. 30% geht sie mit teils schwerwiegenden Komplikationen einher, die zu einem schlechten funktionellen Outcome führen können. Eine bedeutende Morbiditätsursache ist die verzögerte cerebrale Ischämie (DCI), deren Prävention, Diagnostik und Therapie eine zentrale Bedeutung für die Versorgung dieser Patienten einnimmt. Zwischen dem vierten und dem 14. Tag nach dem Erstereignis der SAB ist das Risiko für Vasospasmen, aber auch einer DCI, am größten. Ziel dieser Arbeit war die quantitative Auswertung der CT-Perfusion (CTP) von Patienten mit aneurysmatischer SAB und Vasospasmusnachweis hinsichtlich des Risikos der Entstehung einer DCI. Dafür wurden Datensätze von zwei verschiedenen CT-Geräten retrospektiv mit der Software syngo.via (Siemens Healthcare GmbH) ausgewertet. Für die Kontrollgruppe wurden Datensätze von Patienten ausgewählt, die im kritischen Zeitraum zwischen Tag sechs und Tag zehn entstanden sind und bei denen es nicht zu der Entstehung einer DCI kam. Für die DCI-Gruppe wurden Datensätze ausgewählt, die möglichst zeitnah nach radiologischer Diagnosestellung der DCI entstanden sind. Zusätzlich wurden Aufnahmen, die am ersten Tag nach SAB entstanden sind, ausgewertet. Weiterhin wurde eine Korrelationsberechnung der CTP-Daten mit denen des neurochirurgischen intensivmedizinischen Monitorings durchgeführt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen lediglich einen Trend der quantitativen Daten auf und können die Daten der bereits vorhandenen Literatur nicht gänzlich bestätigen. Zwischen den Daten der CTP und des multimodalen Monitorings konnte keine deutliche Korrelation festgestellt werden. Problematisch sind die niedrige Fallzahl der DCI-Patienten und die fehlende interinstitutionelle Vergleichbarkeit wegen verschiedener Konzepte der Auswertung und der Datenberechnungen nach CTP-Aufnahme. Zur Diagnose der DCI scheint die qualitative Auswertung nicht ersetzbar. Für eine mögliche Früherkennung werden noch wesentlich mehr Daten und ein prospektiver Studienaufbau benötigt, um mögliche quantitative Grenzwerte zu etablieren

Van-der-Waals-Wechselwirkungen: Präzise Struktur und Dynamik von Molekülen

In dieser Arbeit wurden fünf molekulare Spezies mit großamplitudigen Bewegungen verschiedener Gruppen des Typus XH (X = CH2, N, O) spektroskopisch untersucht: Allylmethyldisulfid, Methyl-3,3,3-Trifluorpyruvat, Acetylacetylen, Acetoncyanhydrin und der 2,2,4,4-Tetrafluor-1,3-dithietan-Ammoniak Komplex. Neben einer Analyse der aus der internen Rotation resultierenden Feinstruktur der Rotationsspektren konnten über die planaren Momente Aussagen über die Molekülstruktur getroffen werden. Durch Analyse von Isotopologen der schweren Elemente konnte zu sätzlich eine semi-experimentelle Struktur des 2,2,4,4-Tetrafluor-1,3-dithietan-Ammoniak Komplexes mithilfe der Kraitchman-Gleichungen ermittelt werden. Im Zusammenspiel mit einer Analyse der natürlichen Bindungsorbitale (NBO) konnten die entscheidenden bindenden Wechselwirkungen im Komplex identifiziert werden. Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurden Methoden hinsichtlich ihres Prognosepotentials der für großamplitudige Bewegungen charakteristischen Parameter überprüft. Zunächst wurde anhand der Korrelation publizierter Barrierehöhen der internen Methylrotation und essentiellem Tunnelparameter des Programms ERHAM zur Spektrenanpassung dessen inertiale Vorhersage ermöglicht. Eine einfache quantenchemische Berechnung dieses Parameters ist demgegenüber nicht möglich. In Analogie wurde ein Zusammenhang zwischen der Energieaufspaltung der Tunnelzustände und der Barrierehöhe zur Tunnelbewegung zwischen äquivalenten gauche-Konformationen von Alkoholen gefunden. Abschließend wurden quantenchemische Methoden zur Vorhersage von Barrierehöhen des Hinderungspotentials zur interner Methylgruppenrotation getestet und qualitative Begründungen sowie eine Einordnung nach Substanzklassen gegeben: Es wurden Ethanderivate, Acetylspezies, Methylester und -sulfide, hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von experimentell ermittelten Barrierehöhen durch die Kopplung von zwei quantenchemischen Methoden überprüft (Ansatz 1). Als zweiter Ansatz wurden für rudimentärere Rechnungen einzelner Substanzklassen Skalierungsfaktoren eingeführt, um deren mittlere Abweichung deutlich zu reduzieren. So wurden in dieser Studie insgesamt mehr als 100 Spezies untersucht. Der erste Ansatz bildet die Barrieren sehr gut ab und kann dadurch als Standardmethode für die Vorhersage weiterer, bisher nicht systematisch untersuchter Substanzklassen verwendet werden.In this work, five molecular species with large amplitude motions of different groups of type XH (X = CH2, N, O) were studied by spectroscopy: Allyl methyl disulfide, methyl 3,3,3-trifluoropyruvate, acetylacetylene, acetone cyanohydrine, and the 2,2,4,4-tetrafluoro-1,3-dithietane-ammonia complex. The fine structure of the rotational spectra resulting from the internal rotation could be analyzed and conclusions about the molecular structure could be drawn with the help of planar moments. Additionally, by analyzing isotopologues of the heavy elements, a semi-experimental structure of the 2,2,4,4-tetrafluoro-1,3-dithietane-ammonia complex was determined using the Kraitchman equations. In combination with an analysis of the natural bond orbitals (NBO), the crucial binding interactions in the complex were identified. Based on these studies, methods were evaluated in terms of their predictive potential of the parameters characteristic of large amplitude motions. First, based on the correlation of published barrier heights of internal methyl rotation and the essential tunneling parameters of the program for spectral analysis (ERHAM) for the latter was obtained. Conversly, a simple quantum chemical determination of this parameter is not possible. Analogously, a correlation was found between the energy splitting of the tunneling states and the barrier height to tunneling motion between equivalent gauche conformations of alcohols. Finally, quantum chemical methods for predicting barrier heights of the hindering potential to internal methyl group rotation were tested, and qualitative justifications and classifications by substance class are provided: Ethane derivatives, acetyl species, methyl esters and -sulfides, were studied with respect to the reproducibility of experimentally determined barrier heights by coupling two quantum hemical methods (approach 1). As a second approach, scaling factors for the individual substance classes were introduced for more rudimentary calculations to significantly reduce their mean deviations. Thus, a total of more than 100 species were examined in this study. The first approach reproduces the barriers very well and can thereby be sed as standard method for the prediction of other substance classes that have not been systematically investigated yet.Fonds der chemischen Industrie/Kekulé-Stipendium/104490/E

Anreizwirkungen kostenbasierter Verrechnungspreise bei externen Effekten - Istkosten- versus standardkostenbasierte Verrechnungspreise bei Kreuzinvestitionen

Anreizwirkungen kostenbasierter Verrechnungspreise bei externen Effekten - Istkosten- versus standardkostenbasierte Verrechnungspreise bei Kreuzinvestitione