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Schädelimplantate in der Hirnforschung Cihan Ipek Axel Klug.

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Präsentation zum Thema: "Schädelimplantate in der Hirnforschung Cihan Ipek Axel Klug."—  Präsentation transkript:

1 Schädelimplantate in der Hirnforschung Cihan Ipek Axel Klug

2 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 2 MPI für biologische Kybernetik Wahrnehmung, Kognition, Handlung Physiologie kognitiver Prozesse Empirische Inferenz Hochfeld Magnetresonanz

3 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 3 Inhalt Technik bis 1996 Titan-Implantate Kunststoff-Implantate

4 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 4 Funktion von Implantaten Unterschieden werden: - Kopfhalter zum Fixieren der Tiere - Ableitkammern Verschließbarer Zugang zum Gehirn

5 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 5 Stand 1996 Kopfhalter bestehen aus Stahlbolzen mit Querstangen und Bohrungen Ableitkammern sind angeschrägte Rohrstücke mit Nuten in der Außenwand Befestigung durch Knochenzement auf dem Schädel

6 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 6 Neuer Ansatz Integration des Implantates in den Knochen, erreicht durch: - Dünne Schraubenbeinchen geringer Höhe - Verwendung von speziellen Knochenschrauben - An den jeweiligen Schädel angepasste Form - Hydroxyl-Apatit (HA)-Beschichtung, die das Knochenwachstum fördert.

7 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 7 Anforderungen an Implantate Soll das Implantat im MRT verwendet werden Ist das Tier beim Experiment wach oder anästhesiert Welcher Gehirnbereich soll erreicht werden Größe des Gehirnbereichs Welcher Elektrodenvorschub wird in die Ableitkammer ein-/aufgebaut Soll mit Optik ein Zugang zum Gehirn erstellt werden

8 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 8 Titan-Implantate KopfhalterAbleitkammer

9 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 9 Verwendung von Titan-Implantaten Elektrophysiologie - Im abgeschirmten Raum - Fixierung des Tieres - Einbringen von Elektroden in die Ableitkammer - Visuelle und akustische Stimulierung - Durch Abschirmung sind Messungen an der Zelle im µV-Bereich möglich

10 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 10 Kunststoff-Implantate Kopfhalter für wache Tiere Kopfhalter für anästhesierte Tiere Ableitkammer

11 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 11 Verwendung von Kunststoff-Implantaten Kernspintomographie - Fixierung des Tieres - Einbringen von Elektroden in die Ableitkammer - Anschluss und Gehäuse von Spulen, um Gehirnbereiche anzuregen

12 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 12 Herstellung Basis: MRT-Scan des Schädels Konstruktion mit CATIA V5 Fertigungsvorbereitung mit CATIA-CAM Fertigung: 5-Achs-Bearbeitungszentrum

13 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 13 Herstellung von Titan-Implantaten Kopfhalter werden „flach“ gefräst und dann einem Schädelmodell angepasst Bei Ableitkammern wird die Schädelform direkt gefräst. Werkstoff: Titan-Legierung (Ti6Al4V ELI)

14 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 14 Herstellung von Kunststoff-Implantaten Jede Implantatform wird individuell gefräst Werkstoff: PEEK Optima

15 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 15 Kunststoff-Implantate und HA-Beschichtung Bis 2008: Keine Beschichtung, teilweise ungenügendes Verwachsen mit dem Schädelknochen Versuche, PEEK Optima mit HA zu Beschichten bleiben erfolglos, der Kunststoff erweicht Abhilfe: Schutzschicht aus Tantal als PVD-Beschichtung Aufbringung der HA-Beschichtung auf Ta-Schutzschicht

16 Cihan Ipek, Axel KlugSchädelimplantate in der Hirnforschung 16 Zukunft Reduktion des Implantat-Bedarfs durch - neue Fixierungsmöglichkeiten - generische Ableitungskammern


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