Zur Prävention des menschlichen Geburtstraumas I. Mitteilung: Die computergestützte Simulation des Geburtsvorganges mit Hilfe der Kernspintomographie und der Finiten-Element-Analyse

Zusammenfassung

Die für die Beurteilung der zephalopelvinen Proportionen anwendbaren bildgebenden Verfahren (radiologische Pelvimetrie, Computer- bzw. Kernspintomographie) sind in ihrer Aussage dadurch eingeschränkt, daß die Dynamik des Geburtsvorganges mit den möglichen Verformungen sowohl der Geburtswege als auch des Geburtsobjektes unberücksichtigt bleibt. Um die Aussagen der bildgebenden Verfahren diesbezüglich validieren zu können, wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die (statischen) Informationen aus der Kernspintomographie (MIR) einer (dynamischen) biomechanischen Analyse zugeführt werden können. Mit einer eigens entwickelten Software werden die als MRI-Pixel-Matrices vorliegenden anatomischen Strukturen des mütterlichen Beckens und des kindlichen Köpfchens zunäch st farbcodiert, sodann werden nach dem Ordnungsprinzip gleicher Dichte Liniendaten generiert. Nach schrittweiser Zuordnung der so gewonnenen Polygonzüge wird für die einzelnen anatomischen Strukturen ein räumlich orientiertes Netz sog. Finiter Elemente erstellt, das dann zur Verformungsanalyse zur Verfügung steht. Das Geburtsobjekt wird sodann in der Computersimulation durch den Gebärkanal bewegt. Hierbei können nicht nur die entstehenden Verformungen visualisiert werden, es lassen sich auch für jede anatomische Struktur zu jedem Zeitpunkt des Geburtsvorganges die wirksam werdenden Spannungen berechnen. Des weiteren lassen sich diese Berechnungen für verschiedene Randbedingungen - verschiedene Größenproportionen, Wehenkräfte, biomechanische Kenndaten der beteiligten Gewebe - durchführen. In der vorliegenden Arbeit soll das Verfahren dargestellt und exemplifiziert werden.

Abstract

Imaging procedures suitable for diagnosis of cephalopelvic disproportion, such as radiological pelvimetry, Computer- or magnetic resonance imaging (MRI) fail to reflect the dynamics of delivery, including deformations of the birth Channel as well as of foetal structures. In order to validate fmdings of imaging procedures in this respect, a method has been developed to perform dynamic, biomechanical postprocessing of the static Information obtained from MRI. Using a specially developed Software MRI pixel, matrices of the maternal peMs and the foetal head were colour-coded and - according to the principle of equal density - line data were created. After sectional attribution of the resulting polygones, a three-dimensional mesh of so called Finite Elements (FE) was created, which can then be used for deformation analysis. The foetal head was then moved through the birth Channel by means of computed Simulation. This allows not only ongoing deformations to be visualised, but also resulting forces can be calculated at any time of the delivery process for any point of the anatomical model. Furthermore, these calculations can be performed assuming various conditions such as different cephalopelvic dimensions and various labour forces or biomechanical properties of the tissues involved. This paper aims at presenting the method and its mode of working by means of one example of a computed birth Simulation.