Realtime-Elastographie

Zusammenfassung Entzündliche Veränderungen oder Tumoren können zu einer Verhärtung der Gewebestruktur führen, d. h. zu einer Veränderung des Elastizitätsmoduls. Die Darstellung der Gewebeelastizität liefert einen potenziell wichtigen Beitrag für die Diagnostik dieser Krankheiten. Sonographische Verfahren zur Abbildung der elastischen Gewebeeigenschaften wurden in den letzten Jahren entwickelt und experimentell evaluiert. Das Elastizitätsmodul, d. h. die Gewebeelastizität, lässt sich aus den Dehnungs- und Belastungswerten der untersuchten Gewebestrukturen ableiten. Während die Dehnungswerte sich unmittelbar aus den hochfrequenten Echosignalen ableiten lassen, die aus der Untersuchungsregion vor und nach einer geringfügigen Kompression des Gewebes mit der Schallsonde reflektiert werden, können die Belastungswerte nicht direkt im Gewebe gemessen werden. Des Weiteren kommt es bei einer Kompression des Gewebes zu einer seitlichen Verschiebung verhärteter Bereiche, die in einem zweidimensionalen Schnitt nur sehr schwer zu erfassen sind, jedoch für eine genaue Abschätzung der elastischen Gewebeeigenschaften berücksichtigt werden muss. Das hier vorgestellte Verfahren ermittelt die Elastizitätswerte der untersuchten Gewebestruktur über eine sog. erweiterte kombinierte Autokorrelationsmethode in Verbindung mit einer 3D-Finite-Elemente-Berechnung. Dies ermöglicht eine genauere Abschätzung der Belastungswerte, und der Einfluss der seitlichen Verschiebung kann zufriedenstellend kompensiert werden. Die hier beschriebene Realtime-Elastographie ist als "SonoElastography-Modul für das HITACHI EUB-8500 Ultraschallsystem erhältlich und lässt sich vollständig in die Systemplattform integrieren. Die Untersuchung ist einfach mit Standardschallsonden ohne zusätzliche Apparaturen (Systeme zur Messung der eingeleiteten Drucke, Vibrationsquellen etc.) durchzuführen, ähnlich einer Farbdoppleruntersuchung. Die Berechnung der Elastizitätswerte erfolgt in Echtzeit, die Ergebnisse werden dem konventionellen B-Bild farbkodiert überlagert. Bisherige Testergebnisse und Phantomexperimente haben gezeigt, dass sich mit Hilfe der von der hier beschriebenen Realtime-Elastographie gelieferten Informationen Läsionen sicherer und schneller darstellen lassen als mit herkömmlichen 2D-Verfahren, und sich sogar Läsionen visualisieren lassen, die auf dem konventionellen B-Bild nicht erkennbar sind.     

Finite-Elemente-Modellierung und Simulation des menschlichen Trommelfells

Zusammenfassung Für die numerische Untersuchung des mechanischen Verhaltens des menschlichen Trommelfells sind neben der Kenntnis der Materialeigenschaften die Geometrieeigenschaften (Gestalt der Oberfl?che, Dicke) ma?gebend. Die Beschreibung der Geometrie des Trommelfells erfolgte in der Literatur [1, 12, 13, 15, 16] methodisch und inhaltlich unterschiedlich. Hier wurde mit einem Laserscanmikroskop einseitig die reale Geometrie der Oberfl?che eines Trommelfellpr?parates ausgemessen; 40 Punkte (85 Oberfl?chenparameter) beschreiben die Oberfl?che des Pr?parates. Diese Oberfl?chenpunkte waren die Grundlage für die Erstellung eines finiten Schalenmodells des Trommelfells. Es wurde eine Ankopplung des Hammers und dessen Aufh?ngung über die Hammerb?nder und den M. tensor tympani mit Balkenelementen modelliert. Weitere notwendige Material- und Geometriedaten wurden der Literatur [4, 8, 12, 13] entnommen. Das so ermittelte Modell diente der Simulation des statischen Verhaltens und des modalen Verhaltens. Für die Modellierung wurde die Software ANSYS 5.1 (Revision 5.1, Swanson Analysis Systems, Houston, PA) verwendet. Eingegangen am 11. April 1997 Angenommen am 20. Oktober 1997     

Effect of implants for replacement of a vertebral body on the mechanical function of the lumbar spine

A three-dimensional, nonlinear finite element model of the lumbar spine was created. A bisegmental internal spinal fixation device and successively two kinds of vertebral body replacements were integrated into the computer model. The model was loaded with pure moments in the three anatomical main planes as well as with forces that are expected during standing. A vertebral body replacement drastically reduces the mobility in the implant region. An implant has only a minor influence on the mobility and stresses in the adjacent regions for the loading cases chosen. A preload, for example, caused by additional distraction from the precisely fitted ventral implant, exerts a very strong effect on the stresses in the end plates that are in contact with the implant. Different sizes of the contact area between implant and vertebral body have only a local effect on stress distribution.