Anwendung von piezoelektrischen Motoren in einem 1,5-Tesla Hochfeld-MR-Tomographen

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.Besteht die Aufgabe, präzise und automatisch gesteuerte Einrichtungen für die MR-Tomographie (MRT) zu entwickeln, so läßt sich eine störungsfreie Schnittbilddarstellung auch nur mit MR-kompatiblen Komponenten erreichen. Diesbezüglich haben Untersuchungen gezeigt, daß insbesondere Materialien mit geringen magnetischen Suszeptibilitäten und elektrischen Leitfähigkeiten hierfür geeignet sind. Sollen elektromotorische Antriebskonzepte für die Automatisierung verwendet werden, so lassen sich konventionelle Elektromotoren, aufgrund ihrer im allgemeinen hohen ferromagnetischen Materialanteile und magnetfeldabhängigen Funktionsweise, nicht anwenden. Erhebliche Kraftwirkungen, Magnetfeld-Homogenitätsstörungen und funktionelle Beeinträchtigungen des Motors können die Folge sein. Auf der Suche nach alternativen MR-kompatiblen elektrischen Antriebslösungen fanden sich neuartige Motorkonzepte, sogenannte "Piezomotoren". Diese Motoren können ohne Ferromagnetika, Spulen- und Magnetsysteme ausgeführt und betrieben werden. Da die Auswirkungen dieser Motoren auf die Schnittbildqualität nicht bekannt waren, wurden zwei Piezomotoren unterschiedlicher Bauart im MRT-Isozentrum untersucht

Ein neuartiges Antriebs- und Verstellsystem zur sicheren Plazierung von Biopsienadeln im Mammagewebe

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.In der Diagnostik des Mammakarzinoms werden die Mammographie und Sonographie vor allem durch die hochauflösende Magnetresonanztomographic unterstützt [2|. Ist für die weitere Diagnostik oder Therapieplanung eine Mammabiopsie indiziert, sollte sie durch das bildgebende Verfahren gestützt werden, das die Läsion am besten darstellt [1]. Durch die technische Weiterentwicklung der o.g. bildgebenden Verfahren gelingt es jetzt immer besser auch Tumoren von wenigen Millimetern im Durchmesser darzustellen [3]. Leider hat sich die Treffsicherheit der Biopsiesysteme nicht parallel dazu entwickelt, so dass eine geschlossene MRgeführte Biopsie erst ab einer Tumorgröße von 10mm durchgeführt werden sollte [4]. Gefördert durch die Deutsche Krebshilfe wurde am Institut für Mikrotechnik und Medizintechnik der Technischen Universität Berlin in enger Zusammenarbeit mit Kliniken der Charite Berlin ein neuartiges Biopsiesystem für histologische Untersuchungen von Mammatumoren im Frühstadium (< 5 mm) entwickelt, das eine vollautomatische Mammabiopsie direkt im Isozentrum eines Kernspintomographen ermöglicht, Die Steuerung und Überwachung der automatisierten Biopsie erfolgt durch einen Steuercomputer, der über Lichtwellenleiter mit dem Biopsiesystem verbunden ist. Für dieses Biopsiesystem wird ein Antriebs- und Verstellsystem vorgestellt, das eine stufenlose Einstellung der Eindringtiefe der Biopsienadcl in das Marnmagewebe und den Vorschub des Schussapparates auf einen halben Millimeter genau ermöglicht

Integración de Ecuaciones Diferenciales rígidas de valor de contorno en problemas de combustión con cinética de reacción detallada

Modelos detallados de la llama de difusión plana, laminar de jets opuestos requieren la solución de las ecuaciones de conservación de cantidad de movimiento, energía y especies químicas en conjunto con una cinética de reacción química stiff. El problema tiene soluciones autosimilares y se puede resolver mediante integración numérica de un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias stiff de segundo orden, con condiciones de contorno, cada una de las cuales tiene un punto de torno de primer orden debido a la ecuación de conservación de cantidad de movimiento. El uso de discretización en diferencias finitas standard (en el dominio espacial) y la expansión en serie de Taylor alrededor de la iteración anterior (en el espacio temporal) del término cinético de las reacciones químicas lleva a una ecuación de matrices en la cual la matriz de coeficientes es del tipo tridiagonal en bloques y muy grande de tamaño. También representa una matriz de banda y se puede obtener una solución al problema mediante una descomposición LU. Inestabilidades numéricas debidas a la malla finita de espaciamiento irregular y a la difusión de errores numéricos hacia los bordes forzaron el uso de una malla regular con un gran número de puntos. Esto restringió el estudio a la solución de problemas con esquemas cinéticos relativamente simples, debido a la alta necesidad de memoria de computador. Este dilema fue resuelto por el desarrollo de un esquema de diferenciación modificado, que asume que la solución puntual del problema está dada por una suma de exponenciales. A Usando esta nueva técnica fue posible hallar la solución de una llama con 150 reacciones envolviendo las ecuaciones de ccnservación de 70 especies químicas. En este artículo formulamos el problema y describimos resultados de los varios esquemas numéricos mediante los que se intentó resolver el mismo. El foco principal, sin embargo, está u dirigido hacia la modificación del esquema de diferencias finitas, acoplado con la expansión en serie de Taylor de los términos de reacción química.Detailed models of the flat, laminar, opposed jet diffusion flame involve the solution of the momentu, energy and species conservation equations coupled with stiff chemical kinetics. The problem has self similar solutions and can be solved through numerical integration of a set of second order, stiff, boundary valued, ordinary differential equations, each with a regular first order turning point arising from convection. Use of standard finite difference discretization (in the spatial domain) and expansion of the reaction rate source terms in a Taylor series abaut the backward iteration (in the temporal domain), lead to a matrix equation in which the coefficient matrix is a very large block tridiagonal matrix. It is also a band matrix and solution is obtained through LU descomposition. Instabiiities originating from the unevenly spaced grid and from diffusion of numerical errors towards the boundaries forced the use of a large number of equally spaced grid points which contrained the program to solution of relatively small kinetic problems (due to core storage limitations). This dilemma was resolved by developing a modified central difference discretization which assumes that the solution at a mesh point is given by the sum of exponentials. Using the new technique it was possible to obtain the solution of the opposed jet problem with 150 reactions and 70 species on the available CYBER 175 computer.Peer Reviewe

The Magnetic Sensitivity of the Ba II D1 and D2 Lines of the Fraunhofer Spectrum

The physical interpretation of the spectral line polarization produced by the joint action of the Hanle and Zeeman effects offers a unique opportunity to obtain empirical information about hidden aspects of solar and stellar magnetism. To this end, it is important to achieve a complete understanding of the sensitivity of the emergent spectral line polarization to the presence of a magnetic field. Here we present a detailed theoretical investigation on the role of resonance scattering and magnetic fields on the polarization signals of the Ba II D1 and D2 lines of the Fraunhofer spectrum, respectively at 4934 \AA\ and 4554 \AA. We adopt a three-level model of Ba II, and we take into account the hyperfine structure that is shown by the $^{135}$Ba and $^{137}$Ba isotopes. Despite of their relatively small abundance (18%), the contribution coming from these two isotopes is indeed fundamental for the interpretation of the polarization signals observed in these lines. We consider an optically thin slab model, through which we can investigate in a rigorous way the essential physical mechanisms involved (resonance polarization, Zeeman, Paschen-Back and Hanle effects), avoiding complications due to radiative transfer effects. We assume the slab to be illuminated from below by the photospheric solar continuum radiation field, and we investigate the radiation scattered at 90 degrees, both in the absence and in the presence of magnetic fields, deterministic and microturbulent. We show in particular the existence of a differential magnetic sensitivity of the three-peak Q/I profile that is observed in the D2 line in quiet regions close to the solar limb, which is of great interest for magnetic field diagnostics.Comment: 40 pages, 1 table and 19 figures. Accepted for publication in The Astrophysical Journal (ApJ

Event Reconstruction with MarlinReco at the ILC

After an overview of the modular analysis and reconstruction framework Marlin an introduction on the functionality of the Marlin-based reconstruction package MarlinReco is given. This package includes a full set of modules for event reconstruction based on the Particle Flow approach. The status of the software is reviewed and recent results using this software package for event reconstruction are presented.Comment: 6 pages, 2 .eps figures, to appear in Proc. LCWS06, Bangalore, March 200

Integración de Ecuaciones Diferenciales rígidas de valor de contorno en problemas de combustión con cinética de reacción detallada

Modelos detallados de la llama de difusión plana, laminar de jets opuestos requieren la solución de las ecuaciones de conservación de cantidad de movimiento, energía y especies químicas en conjunto con una cinética de reacción química stiff. El problema tiene soluciones autosimilares y se puede resolver mediante integración numérica de un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias stiff de segundo orden, con condiciones de contorno, cada una de las cuales tiene un punto de torno de primer orden debido a la ecuación de conservación de cantidad de movimiento. El uso de discretización en diferencias finitas standard (en el dominio espacial) y la expansión en serie de Taylor alrededor de la iteración anterior (en el espacio temporal) del término cinético de las reacciones químicas lleva a una ecuación de matrices en la cual la matriz de coeficientes es del tipo tridiagonal en bloques y muy grande de tamaño. También representa una matriz de banda y se puede obtener una solución al problema mediante una descomposición LU. Inestabilidades numéricas debidas a la malla finita de espaciamiento irregular y a la difusión de errores numéricos hacia los bordes forzaron el uso de una malla regular con un gran número de puntos. Esto restringió el estudio a la solución de problemas con esquemas cinéticos relativamente simples, debido a la alta necesidad de memoria de computador. Este dilema fue resuelto por el desarrollo de un esquema de diferenciación modificado, que asume que la solución puntual del problema está dada por una suma de exponenciales. A Usando esta nueva técnica fue posible hallar la solución de una llama con 150 reacciones envolviendo las ecuaciones de ccnservación de 70 especies químicas. En este artículo formulamos el problema y describimos resultados de los varios esquemas numéricos mediante los que se intentó resolver el mismo. El foco principal, sin embargo, está u dirigido hacia la modificación del esquema de diferencias finitas, acoplado con la expansión en serie de Taylor de los términos de reacción química.Detailed models of the flat, laminar, opposed jet diffusion flame involve the solution of the momentu, energy and species conservation equations coupled with stiff chemical kinetics. The problem has self similar solutions and can be solved through numerical integration of a set of second order, stiff, boundary valued, ordinary differential equations, each with a regular first order turning point arising from convection. Use of standard finite difference discretization (in the spatial domain) and expansion of the reaction rate source terms in a Taylor series abaut the backward iteration (in the temporal domain), lead to a matrix equation in which the coefficient matrix is a very large block tridiagonal matrix. It is also a band matrix and solution is obtained through LU descomposition. Instabiiities originating from the unevenly spaced grid and from diffusion of numerical errors towards the boundaries forced the use of a large number of equally spaced grid points which contrained the program to solution of relatively small kinetic problems (due to core storage limitations). This dilemma was resolved by developing a modified central difference discretization which assumes that the solution at a mesh point is given by the sum of exponentials. Using the new technique it was possible to obtain the solution of the opposed jet problem with 150 reactions and 70 species on the available CYBER 175 computer.Peer Reviewe

Programmierung eines Navigationssystems für die kernspintomografische Mammadiagnostik

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.Die erfolgreiche Therapie karzinomatös erkrankten Gewebes ist in starkem Maße abhängig von einer frühzeitigen Diagnose. Im Bereich der kernspintomographischen Mammadiagnostik stehen hierfür zur Zeit verschiedene diagnostische Methoden, wie z.B. die Stanzbiopsie zur Verfügung. Aufgrund der extremen Magnetfeldumgebung und der engen Platzverhältnisse in Kernspintomographen (KST) müssen im allgemeinen mehrmalige Patientenumlagerungen ausgeführt werden, wobei die Biopsie selbst nur außerhalb des Untersuchungsbereiches und weitgehend manuell durchgeführt wird. Eine exakte Navigation der Biopsienadel in den Zielbereich ist hierbei schwierig und mit Ungenauigkeiten behaftet, so daß karzinomsuspektes Gewebe zum großen Teil nur approximativ biopsiert werden kann. In einem Forschungsprojekt wurde eine Verbesserung dieser Vorgehensweise angestrebt. Eine spezielle Apparatur, welche die automatische Navigation eines medizinschen Instrumentes ermöglicht, wird gemeinsam mit dem Patienten in den Untersuchungsraum (Isozentrum) eines KST positioniert und ermöglicht eine zielgenaue Gewebeentnahme ohne Patientenumlagerungen. Der Inhalt dieses Berichtes befaßt sich mit der Entwicklung von Softwarestrukturen für dieses System

Computersimulation zur Verifizierung und Präsentation eines automatisch gesteuerten Mamma-Biopsiesystems

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.Die computerunterstützte Simulations- und Animationstechnik ist ein allgemein anerkanntes Hilfsmittel bei der Planung und Realisierung von technischen Systemen. Der Schwerpunkt des Simulations- und Animationseinsatzes lag ursprünglich nur auf der Planungsabsicherung. Zunehmend wird die Simulation und Animation durchgängig in allen Phasen des Planungs- und Realisierungsprozesses genutzt. In einem Forschungsprojekt wurde eine neuartige automatisch gesteuerte Einrichtung zur präzisen Navigation medizinischer Instrumente innerhalb von MRTomographen, insbesondere zur histologischen Sicherung von Kleintumoren, entwickelt. Die gesamte Einrichtung läßt sich gemeinsam mit einem Patienten im Untersuchungsbereich eines MR-Tomographen positionieren. Mittels einer SD-Simulation wie auch Animation konnte eine Überprüfung und Optimierung des komplexen Gesamtsystems, d.h. der einzelnen Systemkomponenten und deren kinematischen Bewegungsabläufe erfolgen. Desweiteren wurde damit eine Grundlage für die Erstellung einer Präsentationsvorlage realisiert, um der Öffentlichkeit die einzelnen Ablaufvorgänge einfach und plausibel darzustellen und zukünftige Anwender in dieses System schnell einzuweisen

The future of sovereignty in multilevel governance Europe: a constructivist reading

Multilevel governance presents a depiction of contemporary structures in EU Europe as consisting of overlapping authorities and competing competencies. By focusing on emerging non-anarchical structures in the international system, hence moving beyond the conventional hierarchy/anarchy dichotomy to distinguish domestic and international arenas, this seems a radical transformation of the familiar Westphalian system and to undermine state sovereignty. Paradoxically, however, the principle of sovereignty proves to be resilient despite its alleged empirical decline. This article argues that social constructivism can explain the paradox, by considering sovereign statehood as a process-dependent institutional fact, and by showing that multilevel governance can feed into this process

Biopsieeinrichtung zur histologischen Sicherung von Kleinsttumoren in der MR-Mammografie

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.Die kontrastmittelunterstützte Magnetresonanztomographie der Mamma (MR-Mammographie) hat sich in den vergangenen Jahren bei gezielter Indikationsstellung zunehmend in der Mammadiagnostik etabliert. Dabei findet man im Einzelfall suspekte Herdbefunde, die weder palpatorisch, mammographisch noch sonographisch nachgewiesen werden können. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht in der sehr hohen Sensitivität im Nachweis des invasiv wachsenden Mammakarzinoms. Die wichtigste Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung einer bildbasierten Biopsie ist die sichere räumliche Punktion des Tumors. Dies ist nur im unmittelbaren Anschluß an die Mammographie bei sicherer Fixierung der Mamma zu erreichen. Die erschwerten räumlichen Bedingungen im MRT erfordern eine externe Punktion des Tumors. Die bei herkömmlichen Systemen notwendige Patientenverlagerung sowie eine ungenügende Erfolgskontrolle durch Überprüfung der Lage der Punktionsnadel führen zu erheblichen Limitierungen des Biopsieerfolges