Numerische Diagnostik und Therapieentscheidung
Numerische Modellierung der Blutströmung auf Basis von medizinischen Bilddaten bspw. Magnetresonanztomographie oder Computertomographie ermöglicht die Berechnung von hämodynamischen Parametern wie z.B. Druckverlust oder maximale Geschwindigkeiten, die nach klinischen Richtlinien für die Therapieentscheidung notwendig sind. Unser Ziel ist mit Hilfe der numerischen Modelle die individuelle Diagnose und Therapieentscheidung durch Ärztinnen und Ärzte zu unterstützen.
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CFD-Analyse des Druckverlaufs und Druckverlustes in Aortenisthmusstenosen
Numerische Berechnung des Peak-systolischen Blutflusses in der Aorta mit vier Verengungen ermöglicht einerseits den gesamten Druckverlust zu bestimmen und andererseits den für den Druckverlust verantwortlichen Gefäßbereich zu identifizieren. Die Geometrie sowie Ein- und Ausstromrandbedingungen wurden auf Basis von Magnetresonanztomographie ermittelt. Die Strömung wurde mit Hilfe von STAR CCM+ berechnet.
Links: Visualisierung des Strömungsfeldes mit Hilfe von Stromlinien
Rechts: Centerline-basierte Visualisierung des statischen Druckfeldes
Pressure-Poisson-Gleichung-basierte Analyse des Druckverlaufs in 4D Fluss-MRT Daten
4D Fluss-MRT Daten wurden genutzt um das relative statische Druckfeld auf Basis der Pressure-Poisson-Gleichung (PPG) numerisch zu lösen um den Druckverlust zu bestimmen.
Links: Segmentierung der Domäne zur Lösung der PPG
Mitte: Ergebnis des relativen Druckfeldes für eine Herzphase
Rechts: Analyse des zeitlichen Verlaufs für den Druckverlust mit der Analyse der räumlichen Unsicherheit, die der Katheter-basierten Messung des Druckes entspricht.
0D Modell zur Berechnung des Druckverlustes durch stenosierte Aortenklappe
Zeitaufgelöste CT-Bilddaten werden benutzt um Aortenfluss und Klappenöffnungsfläche zu bestimmen. Mit Hilfe von diesen zwei Parametern wird der Druckverlust über die verengte Aortenklappe auf Basis eines 0D-Modelles berechnet. Das 0D-Modell basiert auf nichtlinearer Regressionsanalyse einer großen Menge von numerisch berechneten Strömungen durch Aortenklappen von mehreren Patientinnen und Patienten.
Links: CT-Bilddaten mit automatisierter Herzsegmentierung mit Hilfe des parametrischen Modells der Firma Philips
Mitte: Auswahl der Domäne für numerische Strömungssimulation
Rechts: Berechnung des Druckverlustes auf Basis eines Regressionsmodells