Derzeitige Forschungsarbeiten:

Bei der koronaren Herzkrankheit (KHK) steht die koronare Hämodynamik im Mittelpunkt des Interesses. Die Einschätzung schwerwiegender Behinderungen der Blutströmung insbesondere durch Stenosen erfolgt im klinischen Routinebetrieb häufig durch bloßes Betrachten von biplanen Angiogrammen. Gelegentlich werden diese biplanen Projektionen der Koronararterien auch vermessen ("Quantitative Koronarangiographie - QCA"). Zufriedenstellende Aussagen über die koronare Hämodynamik kann man jedoch nur durch eine dreidimensionale Simulation der koronaren Blutströmung machen. Die Voraussetzung dafür ist die Kenntnis der dreidimensionalen Geometrie des Strömungsbereiches. Die derzeit bekannten 3D-Rekonstruktionsverfahren sind dafür jedoch zu ungenau und haben deshalb keinen Eingang in die klinische Praxis gefunden.

In Zusammenarbeit mit Herrn Prof.Dr. Bernhard Quatember wurde in den letzen fünf Jahren ein verbessertes Verfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion der Koronararterien entwickelt (Bild 1, Bild 2 und Bild 3), das den bekannten Verfahren in hohem Maße überlegen ist und den Genauigkeitsanforderungen bei der Simulation der dreidimensionalen Blutströmung in den Koronararterien genügt. Es wird dabei ein patientenspezifisches geometrisches Modell in Form einer Ellipsenschar erhalten (Bild 4), das sich sehr gut für das Generieren von Netzen zur dreidimensionalen Strömungssimulation des Blutes in den Herzkranzgefäßen mit der Methode der finiten Elemente eignet  (Bild 5). Basierend auf diesem neuen Verfahren entstand das Computersystem 3DArtery, das die weitgehend automatische dreidimensionale Rekonstruktion der Koronararterien basierend auf biplanen Angiogrammen gestattet. Die bei einer solchen Rekonstruktion erhaltenen patientenspezifischen Daten können automatisch in das kommerzielle CFD Softwaresystem FIDAP importiert und damit Simulationen der dreidimensionalen Blutströmung in den Koronararterien durchgeführt werden (Bild 6).


Bild 1: Projektionsvorgang.

 

Bild 2: Rekonstruktionsvorgang.

 

Bild 3: Konstruktion der Querschnittsflächen.

 

Bild 4: Geometrisches Modell (Ellipsenschar).

 

Bild 5: Elemente des CFD Netzes.

 

Bild 6: Simulation der dreidimensionalen Blutströmung.


 

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